JPH04157180A - 超低鉄損方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は超低鉄損方向性珪素鋼板の製造方法に係わり、
特に歪取焼鈍時の磁気特性劣化の殆どない超低鉄損方向
性珪素鋼板の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 変圧器の鉄心用材料として主に使用される方向性珪素鋼
板に要求される特性は一定の磁化力での磁束密度が高い
こと（Ｂｌ値で代表される）、−定の磁束密度での鉄損
が低いこと（Ｗ＋ｙｌｓｅ値で代表される）である。

昨今の不安定なエネルギー供給事情から、鉄損低減への
要求は依然強く、従来の製造方法の各工程における改善
及び製品板へのレーザ照射などの２次再結晶粒内の磁区
を細分化する技術により大幅な低減が達成され、現在で
は６．２３−の板厚の製品においてＷｌｔｚｓ−０，８
５Ｗ／ｋｇが達成されている。

そしてまた以上のような従来の思想とは全く異なり、Ｓ
ｉを２〜４％含有する仕上焼鈍を経た方向性珪素銅板の
表面酸化物を除去した後、鋼板表面を電解研磨、化学研
磨などにより平滑化し、ＴｉＮ、Ｔｉｃ、　Ｔｉ　（Ｃ
Ｎ　）　ナトｆ）７１１膜をＣＶＤ、ＰＶＤによって形
成し、その上に絶縁コーティングを施すことにより超低
鉄損が得られることが特開昭６１−２０１７３２号公報
に開示されている。この製造方法によれば０．２３閣の
製品では、Ｗｌｙ７ｓ。０．７０〜０．７５Ｗ／ｋｇの
値が得られるようになった。この値は従来の素材に磁区
細分化を施したものより、さらに良好な値である。

このような低鉄損値は珪素鋼板表面の平滑化によるヒス
テリシス損の低減とＴｉＮ薄膜等による張力効果での渦
電流損の低減の効果によって得られる。

薄膜を形成する物質としては、密着性の点からＴｉ％　
ＴｉＮが広く利用されている。

〈発明が解決しようとするａｍ＞ しかしながら、上記の製造方法による超低鉄損方向性珪
素鋼板においては歪取焼鈍後、黒変及び磁気特性の劣化
、特に鉄損の劣化が見られる場合がある。積鉄心として
使用する場合は問題はないが、巻鉄心として使用する場
合は歪取焼純は不可避であり、本来の超低鉄損値が劣化
するのみならず素材の鉄損が実機の鉄損を表さないこと
になり重大な問題であり、解決が望まれていた。

そこで、本発明は、歪取焼鈍時の磁気特性劣化の殆どな
い超低鉄損方向性珪素鋼板の製造方法を提案することを
目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、Ｓｉを２〜４％含有する方向性珪
素鋼板の表面酸化物を酸洗又は機械研磨により除去し、
鋼板表面を電解研磨、化学研磨などにより平滑化した後
、ドライプレーティングによりＴｉＮ層を成膜し、さら
に絶縁コーティングを塗布・焼付ける超低鉄損方向性珪
素鋼板の製造方法において、ＴｉＮ層上にさらにＴｉが
富化されたＴｉＮ層乃至純Ｔｉ層を成膜し、引続き絶縁
コーティングとしてコロイド状シリカを主成分とするコ
ーティング液を塗布・焼付けることを特徴とする超低鉄
損方向性珪素鋼板の製造方法である。

〈作　用〉 次に本発明を実験事実に基づき、詳細に説明する。

歪取焼鈍によって磁気特性、特に鉄損の劣化した超低鉄
損方向性珪素鋼板は同時に黒変などの変色を伴っている
。変色した該鋼板をＸｗＡ回折により調査した結果、Ｆ
ｅとＰの化合物が生成していることが判明した。

すなわち珪素調板からのＦｅと絶縁コーティング中のリ
ン酸塩からのＰがＴｉＮ層膜を介して反応したものと考
えられ、このような物質がＴｉＮ薄膜と絶縁コーティン
グの界面に生成し、変色を引起こしたものと考えられる
。従って、珪素鋼板とＴｉＮ薄膜の界面にも同様の化合
物が生成しているものと推察される。また鉄損の劣化は
ヒステリシス損の増大によるものであった。超低鉄損方
向性珪素鋼板の低鉄損の１つの要件である該鋼板の平滑
表面に、歪取焼鈍時ＦｅとＰの化合物が生成し、その平
滑表面を損傷し、ヒステリシス損の増大により鉄損の劣
化が発生したものであろう。

上記の結果から、そこでまず本発明者等は絶縁コーティ
ングのリン酸塩を除き、塗布・焼付けを試みたが、Ｔｉ
Ｎと絶縁コーティングとの密着性が不良で焼付は時に剥
離するため使用できなかった。

Ｐを含有しない有機物系の絶縁コーティングは歪取焼鈍
によって損傷するため適さない。しかし、リン酸塩を含
有する絶縁コーティングを使用する限りは歪取焼鈍時の
鉄損劣化の防止が困難であったため、さらに検討を重ね
Ｔ　ｉ　Ｎｇｌ＃表面を従来のものと異なるものとする
ことで、リン酸塩を含まない絶縁コーティングが塗布・
焼付は可能となり、歪取焼純時の磁気特性劣化が防止で
きることを見出し、本発明を完成したものである。

すなわち、従来は一定条件でＴｉＮのみを成膜していた
が、これを所定のＴｉＮ成膜後Ｎよの供給を減らして、
あるいはＮ２を供給せずにＴｉを成膜することにより、
リン酸塩を含まない絶縁コーティング（＆Ｉｌ成として
はコロイド状シリカを主成分としてクロム酸などを含有
する）の塗布・焼付けが可能となった。

この原因は、最表層に成膜したＴｉの表面が絶縁コーテ
ィングの塗布・乾燥時に酸化物となり、密着性が改善さ
れたものと考えられる。

また、ＴｉＮの成膜方法としては、所定量のＴｉＮを成
膜後Ｎ！供給量を減少させた場合、ＴｉのリッチなＴｉ
Ｎ１ｌｌ、さらにはＴｉＮとＴｉの共存する薄膜が形成
され、純Ｔｉと同様に絶縁コーティングの塗布・乾燥時
に表面が酸化され、絶縁コーティングの密着性が改善さ
れる。

ＴｉＮの厚みは片面あたり０．３〜２ｎ程度が好ましい
、　　０．３ｌｌｍより少ないと張力効果が少なく十分
な低鉄損値が得られず、また２ｎを超えると鉄損低減効
果がほとんどなく、占積率が劣化する欠点があるからで
ある。

ＴｉＮの成膜方法としては減圧ＣＶＤ、常圧ＣｖＤ、Ｐ
ＶＤ　（イオンブレーティング、スパッタリング）など
が利用できる。

Ｔｉの酸化物層を形成するための組成の異なった表層は
０．１−程度必要である。その厚みの制御は各々の定常
的にＴｉＮを成膜する際の成膜速度から容易に実施でき
る。Ｎ２供給量の減少と膜組成の関係も予備実験によっ
て決定できる。このように所定のＴｉＮ膜厚を確保し、
その後成膜条件を変えずにＮ！供給量のみを通常のＴｉ
Ｎ成膜時より少量、又は無供給とすることにより、表層
にＴｉのリッチな層又は純Ｔｉの層を容易に形成するこ
とができる。

Ｔｉのリッチな層を形成する際の成膜速度はＴｉＮ成膜
時と同一である必要はなく、Ｎ２との反応を考慮する必
要がないため、高速成膜も可能である。

また、ＴｉＮから１皿のリッチな層への変化は連続的で
もよい。その際は、Ｎ２の供給量を徐々に減少させるこ
とで達成しうる。

なお従来技術として、特開昭６２−２９０８６１号公報
に下層にＴｉを成膜し、上層にＴｉＣ，ＴｉＮ、　Ｔｉ
　（ＣＮ）を成膜する方法が開示されているが、この方
法では歪取焼鈍によってＴｉが珪素鋼板中に侵入し、別
の要因で磁気特性を劣化するおそれがある。−六本発明
においては、下層にＴｉＮが存在するためＴｉの鋼中侵
入はなく、よって、このため磁気特性が劣化するおそれ
はない。

次に本発明を実施例によって説明する。

〈実施例〉 実施例Ｉ Ｓｉ　：　３．３２％、Ｃ：　　０．０４２％、Ｓｅ　
：　　０．０１８％、Ｓｂ：　　０．０２３％を含有す
る鋼塊を溶製し、熱間圧延、中間焼鈍を含む２回の冷間
圧延により０．２３ｍｍの板厚とした。その鋼板を１次
再結晶を兼ねて湿水素中で脱炭焼鈍を施し、ＭｇＯを主
成分とした焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍及び平坦化焼
鈍により超低鉄損方向性珪素鋼板用素材とした。この素
材の表面に形成されているフォルステライト被膜を酸洗
により除去し、リン酸−クロム酸混合溶液中で電解研磨
を行い、その表面にＣＶＤによりＴｉＮ１膜を、ついで
Ｎ２量を無供給とし、Ｔｉ層を形成した。

第１表で示すような内容に成膜した。

さらに、絶縁コーティングをリン酸マグネンウムとコロ
イド状シリカを主成分とするもの、及びコロイド状シリ
カを主成分とするものを塗布・焼付けた。この状態で磁
気測定を行い、さらにＮ２中で８００’Ｃ１３ｈｒの歪
取焼鈍を施し、引続き磁気測定を行った。その結果を第
１表に示す。

本発明例においては、歪取焼鈍時に磁気特性に変化がな
く、超低鉄損値が維持されていることがわかる。

実施例２ Ｓｉ　：　３．３６％、Ｃ：　　０．０４５％、Ｓｅ　
：　　０．０１９％、ｓｂ：　　０．０２５％、Ｍｏ　
：　　０．０１４％を含有する鋼塊を熔製し、熱間圧延
、中間焼鈍を含む２回の冷間圧延により０．２３■の板
厚とした。１次再結晶焼鈍を兼ねた脱炭焼鈍を温水素中
で施し、ＭｇＯとＡ／　ｔ　Ｏｓを主成分とした焼鈍分
離剤を塗布し、コイルに巻取った。その後、仕上焼鈍と
平坦化焼鈍により超低鉄損方向性珪素鋼板用の素材とし
た。表面の薄いシリカ膜を機械研磨によって除去し、Ｎ
ａＣ１水溶液中で電解研磨し、イオンブレーティングに
よりＴｉＮを第２表に示したような内容に成膜した。さ
らに、絶縁コーティングをリン酸マグネシウムとコロイ
ド状シリカを主成分とするもの、及びコロイド状シリカ
を主成分とするものを塗布・焼付けた。この状態で磁気
測定を行い、さらにＮ２中で８００°Ｃ１３ｈｒの歪取
焼鈍を施し、引続き磁気測定と外観観察を行った。その
結果を第２表に示す。

全膜厚の４１５〜５／６はＴｉＮの成膜方法の定常的条
件でＴｉＮを成膜し、残部の厚みをＮ！供給量を減少さ
せ、最表層に０．１−程度のＴｉを多く含む部分を形成
した。

本発明例においては、歪取焼鈍によっても磁気特性の劣
化が見られず、超低鉄損が維持されていることがわかる
。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明により、歪取焼鈍によっても磁気
特性の劣化がない超低鉄損方向性珪素鋼板が安定して製
造できる。

特許出願人　　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｓｉを２〜４％含有する方向性珪素鋼板の表面酸化物
   を酸洗又は機械研磨により除去し、鋼板表面を電解研磨
   、化学研磨などにより平滑化した後、ドライプレーティ
   ングによりＴｉＮ層を成膜し、さらに絶縁コーティング
   を塗布・焼付ける超低鉄損方向性珪素鋼板の製造方法に
   おいて、ＴｉＮ層上にさらにＴｉが富化されたＴｉＮ層
   乃至純Ｔｉ層を成膜し、引続き絶縁コーティングとして
   コロイド状シリカを主成分とするコーティング液を塗布
   ・焼付けることを特徴とする超低鉄損方向性珪素鋼板の
   製造方法。