JPH07207424A - 低鉄損一方向性電磁鋼板 - Google Patents
低鉄損一方向性電磁鋼板Info
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Abstract
被膜を表面に有することで鉄損が改善された一方向性電
磁鋼板を提供する。 【構成】 張力付与に効果的な結晶質酸化物と非晶質酸
化物とから構成される被膜を表面に有することを特徴と
する。代表的な結晶質酸化物としてほう酸アルミニウ
ム、非晶質酸化物としてBおよび/またはSiを含有す
るものとし、その量比についても規定した。
Description
与する被膜を表面に有することにより、鉄損が低減され
た一方向性電磁鋼板に関するものである。
01〕を主方位とする結晶組織を有し、磁気鉄芯材料と
して多用されており、特にエネルギーロスを少なくする
ために鉄損の小さい材料が求められている。一方向性電
磁鋼板の鉄損を低減する手段としては、仕上げ焼鈍後の
鋼板表面にレーザービームを照射して局部的な歪を与
え、それによって磁区を細分化する方法が特開昭58−
26405号公報に開示されている。また鉄芯加工後の
歪取焼鈍(応力除去焼鈍)を施した後もその効果が消失
しない磁区細分化手段が、例えば特開昭62−8617
5号公報に開示されている。
結晶磁気異方性が大きいため、外部張力を付加すると磁
区の細分化が起こり、鉄損の主要素である渦電流損失を
低下させることができる。したがって、5%以下の珪素
を含有する一方向性電磁鋼板の鉄損の低減には鋼板に張
力を付与することが有効であり、1.5kgf/mm2 程度ま
での張力付与によって効果的に鉄損が低減できることが
知られている。この張力は通常、表面に形成された被膜
によって付与される。
工程で鋼板表面の酸化物と焼鈍分離剤とが反応して生成
するフォルステライトを主体とする1次被膜、および特
開昭48−39338号公報に開示されたコロイド状シ
リカとりん酸塩とを主体とするコーティング液を焼き付
けることによって生成する2次被膜の2層の被膜によっ
て、1.0kgf/mm2 程度の張力が付与されている。した
がってこれら現行被膜の場合、より大きな張力付与によ
る鉄損改善の余地は残されているものの、被膜を厚くす
ることによる付与張力の増加は占積率の低下をもたらす
ため好ましくない。
もう1つの方法として、仕上げ焼鈍後の鋼板表面の凹凸
や表面近傍の内部酸化層を除去して鏡面仕上げを行い、
その表面に金属メッキを施す方法が特公昭52−244
99号公報に、さらにその表面に張力被膜を形成する方
法が例えば特公昭56−4150号公報、特開昭61−
201732号公報、特公昭63−54767号公報、
特開平2−213483号公報等に開示されている。こ
れらの場合においても、被膜による鋼板への張力付与の
大きい方が鉄損改善効果が大きい。これらのことから、
密着性に優れ、薄くても鋼板に大きな張力が付与できる
被膜が望まれていた。
技術における問題点を解決し、密着性に優れ、薄くても
鋼板に大きな張力を付与する被膜を表面に有することで
鉄損が低減された一方向性電磁鋼板を提供することを目
的とする。
ニウム、ほう酸マグネシウム、ほう酸カルシウムの1種
または2種以上を主体とする結晶質酸化物、およびB,
P,Siのいずれか1種または2種以上を酸化物重量換
算で50%以上含有する非晶質酸化物の混合物とからな
る低鉄損一方向性電磁鋼板を要旨とする。また、上記結
晶質酸化物が重量比で30%以上99.5%以下、非晶
質酸化物が0.5%超70%未満の組成比よりなり、結
晶質複合酸化物が、Alx By O3(x+y)/2(0.1<
(y/x)<5)なる化学式で表されるほう酸アルミニ
ウム、非晶質酸化物が、Bおよび/またはSiを酸化物
重量換算の合計で70%以上含有する低鉄損一方向性電
磁鋼板を要旨とする。
向性電磁鋼板は、2次再結晶が完了している鋼板表面に
ほう酸アルミニウム、ほう酸マグネシウム、ほう酸カル
シウムの1種または2種以上を主体とする結晶質酸化
物、およびB,P,Siのいずれか1種または2種以上
を酸化物重量換算で50%以上含有する非晶質酸化物の
混合物とからなる被膜を有するものである。
は、従来公知の方法で仕上げ焼鈍を行って、表面にフ
ォルステライト質の1次被膜が形成された鋼板、1次
被膜および付随的に生成している内部酸化層を酸に浸漬
して除去した鋼板、で得た鋼板に水素中で平坦化焼
鈍を施した鋼板、あるいは化学研磨、電解研磨等の研磨
を施した鋼板、被膜生成に対して不活性であるアルミ
ナ粉末等、または塩化物等の微量の添加物を添加した従
来公知の焼鈍分離剤を塗布し、1次被膜を生成させない
条件下で仕上げ焼鈍を行った鋼板等を指す。
張係数の小さい被膜材質を選択し、鋼板との熱膨張係数
差によって冷却時に生じる応力を利用していた。しかし
ながら、熱膨張係数だけではなく、被膜材質のヤング率
も鋼板への張力付与に影響を及ぼす因子であることが指
摘されている。本発明の被膜成分のうち、結晶質の複合
酸化物は前記要件を満たし、鋼板への大きな張力付与を
もたらしていると考えられる。
l2 O3 −B2 O3 系酸化物には、組成比によって9A
l2 O3 ・B2 O3 ,2Al2 O3 ・B2 O3 の2つの
平衡相化合物が存在する。またMgO−B2 O3 系酸化
物には、MgO・2B2 O3,2MgO・B2 O3 ,3
MgO・B2 O3 の3つが、CaO−B2 O3 系酸化物
には、CaO・2B2 O3 ,CaO・B2 O3 ,2Ca
O・B2 O3 ,3CaO・B2 O3 の4つが存在する
が、本発明の被膜成分はこのうちのいずれであっても全
く差し支えない。
うち特に好適な結晶質は、MO(M=Mg,Ca)/B
2 O3 で表記した場合に、概ね1以下となるようなB2
O3成分の多い方の組成であり、ほう酸マグネシウムの
場合でMgO・2B2 O3 、ほう酸カルシウムではCa
O・2B2 O3 ,CaO・B2 O3 である。
与される化合物はほう酸アルミニウムである。ほう酸ア
ルミニウムの場合、焼き付け温度によっては前述の2つ
の平衡相のほかに両者の中間組成、あるいはその近傍の
組成をとる場合がある。これは2つの平衡相が同じ結晶
構造を持ち、格子定数がほぼ同じであるため、Al,B
の各イオンサイト間で容易に置換が生じ、準安定相を形
成するためであると考えている。このような準安定相を
形成する組成比として、Alx By O3(x+y)/2で表記し
た場合に0.1<(y/x)<5の範囲であることを見
いだし、このいずれであっても効果的に張力が付与でき
ることを確認した。
物は、電子線回折像によりその構造が確認できる。通
常、非晶質からの電子線回折像は、散漫なハローパター
ンを示すが、本発明の結晶質酸化物は明瞭なリングパタ
ーンを示し、また一部回折斑点も観察される。回折像が
リングパターンとなるのは結晶質酸化物のサイズが小さ
いためであり、数nm,約5nm程度〜数十nmの結晶子サイ
ズとなっている。なお、結晶子サイズの上限は、本発明
においては特に制限を受けるものではなく、大きい結晶
であっても全く差し支えない。本発明において重要な点
は、特定成分の結晶質酸化物と非晶質酸化物とが共存し
ていることである。
酸化物のほかに非晶質の酸化物から構成されている。非
晶質酸化物にはB,P,Siのいずれか1種または2種
以上を酸化物重量換算で50%以上含有しており、張力
付与にはそれほど貢献しないと考えられるものの、表面
の平滑性、加工性等張力以外の被膜特性、密着性の向上
等をもたらしていると考えられる。
1種または2種以上を酸化物重量換算で50%以上含有
している。これらの元素以外の残部については、非晶質
を形成する限りにおいてはいずれの元素、化合物であっ
ても特に支障はない。上記元素以外の非晶質構成成分と
しては、結晶質を構成しているAl,Mg,Ca,母材
から混入するFe等の他に、被膜特性改善のために微量
添加成分として用いるLi,Na,K,Sr,Ba,T
i,V,Cr,Mn,Fe,Ni,Co,Cu,Zn,
Sn,Pb,Bi,Sb等がある。
割合は、結晶質成分が重量比で30%以上99.5%以
下、非晶質成分が0.5%超70%未満が好ましく、よ
り好ましくは結晶質成分が50%以上99%以下、非晶
質成分が1%超50%未満である。組成比がこの範囲か
ら外れて結晶質成分が多い場合、鋼板には十分な張力が
付与されるものの、表面の平滑性があまり良くない被膜
となる。一方、非晶質成分がこの範囲を超えて多い場
合、十分な張力が付与されない。
と非晶質との割合の定量化が困難な場合があるが、本発
明においては、溶解法による定量分析に加えて、電子顕
微鏡観察による結晶質/非晶質の体積割合の評価、塗布
液組成からの非晶質生成量の推定を行っている。
としては、Bおよび/またはSiを酸化物重量換算の合
計で70%以上含有するものである。これを満たす非晶
質酸化物は、熱膨張係数が比較的小さく、鋼板への張力
付与の点から好ましいだけでなく、鋼板への良好な密
着、とりわけ低鉄損化を意図して平滑化した地鉄表面に
直接被膜を形成するような場合においても極めて良好な
密着をもたらすことがわかった。
ぎる場合には占積率が低下するため目的に応じてできる
だけ薄いものが良く、5μm以下が好ましい。より好ま
しくは3μm以下である。また張力付与の観点からは、
極端に薄すぎては効果が十分でなく、0.1μm以上が
必要である。以下に本発明を実施例を用いて説明する
が、本発明はかかる実施例にのみ限定されるものではな
い。
DISPAL)35.5重量部(酸化物換算)、アルミ
ナゾル(日産化学;AS−200)35.5重量部(酸
化物換算)、メタほう酸28.4重量部(酸化物換
算)、FeOOH0.6重量部、および蒸留水を十分に
混合して塗布用ゾルを作製した。これを、Siを3.2
%含有する厚さ0.2mmの仕上げ焼鈍後の1次被膜(フ
ォルステライト質)を有する一方向性電磁鋼板に片面4
g/m2 となるように塗布、H2 を1 vol%含有するN
2 中で900℃、1分間焼き付けることで被膜形成を行
った。
1次被膜上に結晶質の2Al2 O3・B2 O3 、および
Bを90%以上(酸化物換算)含有する非晶質酸化物が
混在した被膜が形成されていることが化学分析、X線回
折、電子顕微鏡観察の結果わかった。また、被膜中の結
晶質酸化物相の割合は約80%、非晶質酸化物相の割合
は約20%であった。20mmφの円柱の周囲に、その角
度が180度となるように巻付け試験を行って評価した
被膜の密着性は極めて良好であり、片面の被膜を除去
し、板の曲がりの大きさから計算した鋼板への付与張力
は1.4kgf/mm2であった。鉄損値(W17/50 )は、被
膜形成前の0.85W/kgに対して形成後は0.70W/kg
と大幅な改善が認められた。
DISPAL)33.1重量部(酸化物換算)、アルミ
ナゾル(日産化学;AS−200)33.1重量部(酸
化物換算)、メタほう酸33.1重量部(酸化物換
算)、FeOOH0.7重量部、および蒸留水を十分に
混合して塗布用ゾルを作製した。これを、Siを3.2
%含有し、アルミナを焼鈍分離剤として塗布し、仕上げ
焼鈍を施した厚さ0.2mmの鏡面化した一方向性電磁鋼
板に片面4g/m2 となるように塗布、H2 を3 vol%
含有するN2 中で850℃、1分間焼き付けることで被
膜形成を行った。
電子顕微鏡観察の結果、地鉄上に結晶質の2Al2 O3
・B2 O3 、およびBを90%以上(酸化物換算)含有
する非晶質酸化物が混在した被膜が形成されていること
がわかった。また、被膜中の結晶質酸化物相の割合は約
70%、非晶質酸化物相の割合は約30%であった。実
施例1と同様にして測定した被膜の密着性は極めて良好
であり、付与張力は1.4kgf/mm2 であった。鉄損値
(W17/50 )は、被膜形成前の1.15W/kgに対して形
成後は0.88W/kgと大幅な改善が認められた。
DISPAL)70.3重量部(酸化物換算)、アルミ
ナゾル(日産化学;AS−200)7.8重量部(酸化
物換算)、メタほう酸19.5重量部(酸化物換算)、
FeOOH 2.4重量部、および蒸留水を十分に混合
して塗布用液Aを作製した。また、りん酸アルミニウム
48重量部(重りん酸アルミニウム換算)、コロイダル
シリカ40重量部(固形分量として)、無水クロム酸1
2重量部、および蒸留水を十分に混合して塗布液Bを作
製した。この両者を表1に示した割合で混合し、Siを
3.2%含有する厚さ0.2mmの仕上げ焼鈍後の1次被
膜(フォルステライト質)を有する一方向性電磁鋼板に
片面4〜5g/m2 となるように塗布、H2 を1 vol%
含有するN2 中で830℃、1分間焼き付けることで被
膜形成を行った。
電子顕微鏡観察の結果、フォルステライト質の1次被膜
上に結晶質の2Al2 O3 ・B2 O3 ,9Al2 O3 ・
B2O3 、およびB,P,Siを合計で70%以上(酸
化物換算)含有する非晶質酸化物が混在した被膜が形成
されていることがわかった。実施例1,2と同様にして
測定した被膜密着性、結晶質相の含有割合、付与張力、
および鋼板の磁気特性の測定結果を表1に示した。いず
れの混合比においても、大幅な鉄損の改善が認められて
いる。
を作製した。これらを表2に示した割合で混合し、Si
を3.2%含有し、アルミナを焼鈍分離剤として塗布
し、仕上げ焼鈍を施した厚さ0.2mmの鏡面化した一方
向性電磁鋼板に片面4〜5g/m2 となるように塗布、
H2 を3 vol%含有するN2 中で820℃、1分間焼き
付けることで被膜形成を行った。
電子顕微鏡観察の結果、地鉄上に結晶質の2Al2 O3
・B2 O3 ,9Al2 O3 ・B2 O3 、およびB,P,
Siを合計で70%以上(酸化物換算)含有する非晶質
酸化物が混在した被膜が形成されていることがわかっ
た。実施例1,2と同様にして測定した被膜密着性、結
晶質相の含有割合、付与張力、鋼板の磁気特性の測定結
果を表2に示した。いずれの混合比においても、大幅な
鉄損の改善が認められている。
質相の混合物からなる被膜を表面に有することで、その
張力付与効果によって鉄損が著しく改善され、かつ良好
な表面性状の一方向性電磁鋼板を提供するものである。
特に、従来から用いられている1次被膜、あるいは著し
い低鉄損化を意図した鏡面化鋼板のいずれに対しても良
好な特性を示し、汎用性の観点からも工業的効果は甚大
である。
ニウム、ほう酸マグネシウム、ほう酸カルシウムの1種
または2種以上を主体とする結晶質酸化物、およびB,
P,Siのいずれか1種または2種以上を酸化物重量換
算で50%以上含有する非晶質酸化物の混合物とからな
る被膜を備えてなる低鉄損一方向性電磁鋼板を要旨とす
る。また、上記結晶質酸化物が重量比で30%以上9
9.5%以下、非晶質酸化物が0.5%超70%未満の
組成比よりなり、結晶質複合酸化物が、Alx By O
3(x+y)/2(0.1<(y/x)<5)なる化学式で表さ
れるほう酸アルミニウム、非晶質酸化物が、Bおよび/
またはSiを酸化物重量換算の合計で70%以上含有す
る低鉄損一方向性電磁鋼板を要旨とする。
l2 O3 −B2 O3 系酸化物には、組成比によって9A
l2 O3 ・2B2 O3 ,2Al2 O3 ・B2 O3 の2つ
の平衡相化合物が存在する。またMgO−B2 O3 系酸
化物には、MgO・2B2 O3 ,2MgO・B2 O3 ,
3MgO・B2 O3 の3つが、CaO−B2 O3 系酸化
物には、CaO・2B2 O3 ,CaO・B2 O3 ,2C
aO・B2 O3 ,3CaO・B2 O3 の4つが存在する
が、本発明の被膜成分はこのうちのいずれであっても全
く差し支えない。
うち特に好適な結晶質は、MO(M=Mg,Ca)/B
2 O3 で表記した場合に、概ね1以下となるようなB2
O3成分の多い方の組成であり、ほう酸マグネシウムの
場合でMgO・2B2 O3 、ほう酸カルシウムではCa
O・2B2 O3 ,CaO・B2 O3 である。
電子顕微鏡観察の結果、フォルステライト質の1次被膜
上に結晶質の2Al2 O3 ・B2 O3 ,9Al2 O3 ・
2B2 O3 、およびB,P,Siを合計で70%以上
(酸化物換算)含有する非晶質酸化物が混在した被膜が
形成されていることがわかった。実施例1,2と同様に
して測定した被膜密着性、結晶質相の含有割合、付与張
力、および鋼板の磁気特性の測定結果を表1に示した。
いずれの混合比においても、大幅な鉄損の改善が認めら
れている。
電子顕微鏡観察の結果、地鉄上に結晶質の2Al2 O3
・B2 O3 ,9Al2 O3 ・2B2 O3 、およびB,
P,Siを合計で70%以上(酸化物換算)含有する非
晶質酸化物が混在した被膜が形成されていることがわか
った。実施例1,2と同様にして測定した被膜密着性、
結晶質相の含有割合、付与張力、鋼板の磁気特性の測定
結果を表2に示した。いずれの混合比においても、大幅
な鉄損の改善が認められている。
Claims (4)
- 【請求項1】 ほう酸アルミニウム、ほう酸マグネシウ
ム、ほう酸カルシウムの1種または2種以上を主体とす
る結晶質酸化物、およびB,P,Siのいずれか1種ま
たは2種以上を酸化物重量換算で50%以上含有する非
晶質酸化物の混合物とからなる低鉄損一方向性電磁鋼
板。 - 【請求項2】 結晶質酸化物が重量比で30%以上9
9.5%以下、非晶質酸化物が0.5%超70%未満で
ある請求項1に記載の低鉄損一方向性電磁鋼板。 - 【請求項3】 結晶質酸化物が、Alx By O3(x+y)/2
(0.1<(y/x)<5)なる化学式で表されるほう
酸アルミニウムである請求項1または2に記載の低鉄損
一方向性電磁鋼板。 - 【請求項4】 非晶質酸化物が、Bおよび/またはSi
をそれぞれの酸化物重量換算の合計で70%以上含有す
る請求項1ないし3のいずれかに記載の低鉄損一方向性
電磁鋼板。
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- 1994-01-14 JP JP00246294A patent/JP3169500B2/ja not_active Expired - Lifetime
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