JPH0987744A

JPH0987744A - 方向性けい素鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0987744A
Application number: JP7245991A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Ishitobi; 宏威石飛; Takashi Suzuki; 隆史鈴木; Hiroshi Yamaguchi; 山口　　広; Masako Hisada; 雅子久田; Michiro Komatsubara; 道郎小松原
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】コイルの全幅及び全長にわたって、欠陥のな
い均一で密着性の優れた被膜を有し、かつ磁気特性も優
れた方向性けい素鋼板を得るための製造方法を提案す
る。【解決手段】冷間圧延により最終板厚に仕上げた鋼板
表面に、Cu, Sn, Co及びNiから選ばれる１種又は２種以
上の金属又は合金を0.1 〜85mg/m²電着させ、しかる後
に脱炭焼鈍を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、方向性けい素鋼
板の製造方法に関し、特に脱炭焼鈍前の鋼板表面に、特
定の金属又は合金を一定量、電着させることによって、
磁気特性及び被膜特性を大幅に改善しようとするもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】方向性けい素鋼板は、軟磁性材料とし
て、主に変圧器あるいは回転機等の鉄芯材料として使用
されるもので、磁気特性として磁束密度が高く、鉄損及
び磁気歪が小さいことが要求される。このうち、高い磁
束密度は鋼板面に｛１１０｝面、圧延方向に磁化容易軸
である〈００１〉軸を持った、いわゆるゴス方位と呼ば
れる組織を２次再結晶によって高度に揃えることで達成
される。また、鉄損は渦電流損及び履歴損からなり、こ
の渦電流損は鋼板の板厚、電気抵抗のほか被膜張力、磁
区幅、結晶サイズ等に影響される。一方、履歴損は鋼板
の結晶方位、純度、歪量、表面平滑度等によって規定さ
れる。さらに、磁気歪は結晶方位が揃うことや、被膜の
張力強化によって小さくなる。したがって、ゴス方位の
集積度を高めることは、鉄損や磁気歪の低減にとっても
極めて重要である。

【０００３】かかる方向性けい素鋼板は、２次再結晶に
必要なインヒビター、例えばMnS, MnSe, AlN等を含む方
向性けい素鋼スラブを加熱して熱間圧延を行ったあと、
必要に応じて焼鈍を行ってから、１回あるいは中間焼鈍
を挟む２回以上の冷間圧延によって最終製品板厚とし、
次いで脱炭と１次再結晶を兼ねた焼鈍を行った後、鋼板
にMgO 等を主成分とした焼鈍分離剤を塗布してから、２
次再結晶のための高温仕上焼鈍を行って製造される。こ
こでインヒビターは仕上焼鈍において、１次再結晶組織
の中から他の方位の粒の成長を抑制して、ゴス方位の粒
だけを選択的に成長させるという２次再結晶に不可欠の
機能を発揮する。

【０００４】インヒビターにはAlN , MnSe, MnS 等、微
細析出物として機能するものと、Sb, Sn, Nb, Te等、粒
界偏析によって機能するものの２つのタイプのものが知
られている。現在の方向性けい素鋼の製造において主要
な作用を発揮しているのは、析出物として機能するタイ
プのものである。この析出型インヒビターが２次再結晶
において上記の機能を発揮するには、２次再結晶が生じ
るまでに１次再結晶粒の成長を抑えるべく、必要十分な
量が微細なサイズで均一に分散しているこが重要であ
る。

【０００５】なお、この方向性けい素鋼板の表面には特
殊な場合を除いてフォルステライト（Mg₂SiO₄)質絶縁被
膜が形成されているのが普通である。方向性けい素鋼板
にフォルステライト質絶縁被膜を形成させるには、所望
の最終板厚に冷間圧延した後、まず湿水素中、700 〜90
0 ℃で連続焼鈍を行う。この焼鈍の目的は以下の３点で
ある。 (1) 冷間圧延後の組織を適正な２次再結晶が起こるよう
に１次再結晶させる。 (2) ２次再結晶を完全に行わせて磁気特性を向上させる
ため、鋼板に0.01〜0.1％程度含まれる炭素を、0.003
％以下のできるだけ低い濃度まで脱炭する。 (3) 酸化によってフォルステライト被膜の原料物質とな
るSiO₂を主成分とするサブスケールを鋼板表面に生成さ
せる。

【０００６】この焼鈍の後、MgO を主成分とする焼鈍分
離剤を鋼板上にスラリーとして塗布し、乾燥させた後コ
イル状に巻取って、還元又は非酸化性雰囲気にて２次再
結晶焼鈍と純化焼鈍を兼ねて、最高1200℃程度の温度で
仕上焼鈍を施すことにより、主として以下の式で示され
る固相反応によってフォルステライト質絶縁被膜を形成
させる。２MgO ＋SiO₂→Mg₂SiO₄ ここでMgO は焼鈍分離剤として塗布したMgO 、SiO₂はサ
ブスケール中のSiO₂である。

【０００７】形成された被膜は、厚みわずか数μm のセ
ラミックス薄膜絶縁体として均一で欠陥がないことが要
求される。また剪断、打ち抜き、及び曲げ加工等に耐え
得る密着性の優れたものでなければならない。さらに平
滑で、鉄芯として積層したときに高い占積率を示すもの
でなければならない。

【０００８】加えて、この被膜は表面の電気的絶縁だけ
でなく、以下の理由によっても磁気特性の改善に寄与し
ているため、その形成過程及び被膜品質を制御すること
が重要である。まず、その低熱膨張性によって引張応力
を鋼板に付与することにより、鉄損さらには磁気歪をも
効果的に改善している。また、この被膜は高温仕上焼鈍
で２次再結晶が完了して不要となったインヒビター成分
を、被膜中に吸い上げ、鋼を純化することによっても鋼
板の磁気特性の十分な発揮を助けている。さらにこの被
膜形成挙動は仕上焼鈍において鋼中のMnS ，MnSe, AlN
等のインヒビターの挙動にも影響を及ぼすため、優れた
磁気特性を得るための必須の過程である２次再結晶その
ものにも影響を及ぼす。すなわちこの被膜は仕上焼鈍の
昇温過程のおよそ900 ℃あたりから形成されるが、この
被膜の形成反応が遅れたり、不均一に進行した場合、あ
るいは形成した被膜がポーラスになった場合は、焼鈍雰
囲気からＯやＮが鋼中に侵入し易くなるため、鋼中のイ
ンヒビターが分解や粗大化あるいは過剰化する。また被
膜の形成反応が速すぎて低温から進行すると、被膜中へ
のインヒビターの吸い上げも低温から生じ、その結果、
鋼中インヒビターの不足を来す。以上のような現象が起
こると２次再結晶組織はゴス方位への集積度が低いもの
となり、したがって磁気特性も劣化する。

【０００９】またフォルステライト質絶縁被膜は、１μ
m 前後の微細結晶が緻密に集積したセラミックス被膜で
あり、上述のごとく脱炭焼鈍において鋼板表面に生成し
た酸化物を一方の原料物質として、その鋼板上に生成す
るものであるから、この酸化物の種類、量、分布等はフ
ォルステライトの核生成や粒成長挙動に関与するととも
に、被膜結晶粒の粒界や粒そのものの強度にも影響を及
ぼし、したがって仕上げ焼鈍後の被膜品質にも多大な影
響を及ぼす。例えば酸化層中の鉄酸化物分が多過ぎる
と、フォルステライト被膜が局所的に剥離する欠陥が出
易くなったり、あるいはフォルステライト粒子の粗大化
が起こる。また酸化物の量が少なすぎると、薄くて脆弱
な、ところどころ地鉄が裸出した被膜になり易い。また
酸化物の量が多すぎる場合は、フォルステライト被膜が
厚くなりすぎて密着性の劣化をきたすとともに、鋼板中
の非磁性部分の増大によって、鉄芯に組み立てた場合の
占積率の低下を招く。

【００１０】また、他方の原料物質であるMgO を主体と
する焼鈍分離剤は、水に懸濁したスラリーとして鋼板に
塗布されるため、乾燥された後も物理的に吸着したH₂O
を保有する他、一部が水和してMg(OH)₂に変化している
ため、仕上焼鈍中に800 ℃あたりまで少量ながらH₂O を
放出し続ける。このため鋼板表面はこのH₂O により、い
わゆる追加酸化を受ける。追加酸化が多いとフォルステ
ライトの生成速度が抑制されるとともに、鋼中とくに表
層部のインヒビターの酸化や分解が増大する。ゴス方位
を有する２次再結晶粒は、鋼板の表層近傍において核発
生し、成長することが知られている。したがって追加酸
化が多いと被膜特性、磁気特性ともに劣化する。この追
加酸化の受け易さも、脱炭焼鈍で生じた鋼板表層の酸化
物層の物性に大きく左右される。

【００１１】さらにAlN をインヒビターとする方向性け
い素鋼板においては、この酸化物層の物性が仕上焼鈍中
の鋼板からの脱Ｎ挙動、あるいは焼鈍雰囲気からの鋼中
への侵Ｎ挙動に影響するため、インヒビターの動きを通
して磁気特性にも影響を及ぼす。すなわち脱Ｎが進行す
るとインヒビターの抑制力は弱まり、磁気特性は劣化す
る。一方侵Ｎが進行しすぎるとインヒビターが強くなり
すぎて正常な２次再結晶が起こり難くなり、この場合も
特性劣化をきたす。

【００１２】以上に述べた理由により、脱炭焼鈍におい
て形成する鋼板表層の酸化物層の物性を制御すること
は、優れたフォルステライト質絶縁被膜を適切な温度で
均一に形成させるため、また２次再結晶を望ましい状態
で発現させるために欠かせないものであり、方向性けい
素鋼板の製品品質を左右する製造技術上の重要なポイン
トの一つである。特に板厚が薄くなると、ゴス方位の核
の存在領域が狭くなることに加え、表面の影響度が相対
的に強まるために、鋼板の表面物性の制御は優れた磁気
特性を得るうえで極めて重要である。

【００１３】従来、方向性けい素鋼板の脱炭焼鈍におい
て形成する鋼板表層の酸化物層の物性を制御するには、
特公昭54−24686 号公報、特公昭57−1575号公報あるい
は特開平２−240215号公報に示されているように、脱炭
焼鈍の雰囲気や温度を制御する方法、また特公昭58−46
547 号公報に開示されているように、脱炭焼鈍前にSi,
ＯあるいはSi, Ｏ，Ｈを含有するけい素化合物を付着せ
しめる方法等が知られている。

【００１４】しかしながらこれらの方法は、一定の効果
は認められるものの必ずしも十分なものではなく、スト
リップの幅方向あるいは長手方向で磁気特性や被膜の密
着性、被覆性さらには均一性が劣化する場合が往々にし
て生じるなど、昨今の厳しい品質要求や高歩留まり要求
に対してはいまだ改善の余地を残すものであった。

【００１５】なお、特開昭55−138022号公報には脱炭焼
鈍の前に0.01〜５μm 厚みのNi, Co, Cu, Snの１種以上
の金属をめっきする技術が示されている。しかしこの方
法は目的が脱炭促進のみであり磁性向上、被膜特性向上
を目的としていない。そして、めっき付着量は重量換算
すると約90mg/m²以上である。また、特開昭61−190020
号公報には、最終板厚としてから焼鈍分離剤を塗布する
までの間の鋼板表面にFeよりも電極電位の高い金属を付
着させる方法が示されているが、めっきの方法が置換め
っきと特定されている。さらに、特開平３−243795号公
報には、方向性けい素鋼板の圧延板にSiO₂を電着させる
にあたり、SiO₂供給源液中に金属イオンを含有させる方
法が示されているが、この目的はSiO₂を電着させること
にある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題点を有利に解決しようとするものであり、コイルの全
幅及び全長にわたって、欠陥のない均一で密着性の優れ
た被膜を有し、かつ磁気特性も優れた方向性けい素鋼板
を得るための製造方法について提案するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は、方向性けい
素鋼素材を熱間圧延した後、１回又は中間焼鈍を挟む２
回の冷間圧延を施して最終板厚に仕上げた後、脱炭焼
鈍、次いで焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上げ焼鈍を
施す一連の工程からなる方向性けい素鋼板の製造方法に
おいて、冷間圧延により最終板厚に仕上げた鋼板表面
に、Cu, Sn, Co及びNiから選ばれる１種又は２種以上の
金属又は合金を0.1 〜85mg/m²電着させ、しかる後に脱
炭焼鈍を行うことを特徴とする方向性けい素鋼板の製造
方法（第１発明）である。

【００１８】また、この発明は、第１発明において、電
着の際、Cu, Sn, Co及びNiから選ばれる１種又は２種以
上の金属イオンをキレート化して溶解させた電解脱脂浴
中で鋼板を電解処理して、鋼板表面を電解脱脂するとと
もにこれらの金属又は合金を鋼板表面に電析させること
を特徴とする方向性けい素鋼板の製造方法（第２発明）
である。

【００１９】

【発明の実施の形態】前述したごとく、脱炭焼鈍板表面
の性状は仕上げ焼鈍後の製品品質に大きく影響すること
から、発明者らは脱炭焼鈍前の鋼板表面への金属電着に
よってこれを制御することを試みた。以下にその実験及
び結果を述べる。

【００２０】インヒビターとしてMnSe及びSbを含有する
板厚0.23mmの3.3 ％Si方向性けい素鋼板用素材を、アル
カリ脱脂浴中で浸漬脱脂した後、３％NaOH水溶液にグル
コン酸銅（Ｃ₁₂Ｈ₂₂Ｏ₁₄, Cu) を1.5 ％、及び界面活性
剤を0.5 ％溶解させた浴中で、鋼板を陰極として電解処
理し、Cuを０〜100 mg/m² の範囲で電析させた。Cuの電
着量はあらかじめ作製した検量線に基づき、蛍光Ｘ線で
分析した。

【００２１】次いでこの鋼板をＨ₂ ：50％、露点62℃の
Ｈ₂−Ｎ₂−H₂O 雰囲気中で830 ℃，120 秒の脱炭焼鈍
を行った。この鋼板の一部を取り出してサブスケールの
酸素目付量を評価するとともに、５％HCl で60℃，60秒
の酸洗を行った場合の溶解量（以下、「酸性減量」と称
する。）を調べた。この酸性減量は特開平6-192847号公
報に示されているように、仕上げ焼鈍中の追加酸化量に
対応する指標である。つまり酸洗減量及び追加酸化量の
いずれもが表面の化学的活性度、すなわち表面の反応性
によって支配される因子であることから共通傾向をも
ち、追加酸化量を調べる指標となり得るのである。な
お、酸洗減量及び追加酸化量が増加して、被膜特性、磁
気特性共に劣化することが上記公報で明らかにされてい
る。

【００２２】酸素目付量及び酸洗減量を評価した鋼板と
は別の試料は、引き続いてMgO を主成分とする焼鈍分離
剤をスラリー状態で塗布し、乾燥させた後、H₂雰囲気中
で1200℃、５時間の仕上げ焼鈍に供した。このようにし
て得られた鋼板の、磁界800A/mにおける磁束密度（以下
「Ｂ₈値」と称する。）、及び1.7 Ｔ、50Hzにおける鉄
損（以下「Ｗ_17/50値」と称する。）を測定した。さら
に被膜外観についても比較調査した。これらの結果を図
１に示す。

【００２３】図１からCu電着量が0.1mg/m²以上になると
酸素目付け量が増加することがわかる。この機構につい
ては未だ不明であるが、Cuによって酸化の際の鋼板表面
の実効酸素ポテンシャルが増加したものと考えられる。
また図１から、酸洗減量はCu電着量と共に減少してい
る。これはサブスケールの酸化物構造が緻密化するこ
と、あるいは表面でのCuの拡散にともなって表面が低活
性化することに起因するものと考えられる。さらに、仕
上げ焼鈍後の磁気特性をみると、Cu電着量が0.1 から10
0mg/m²未満の間では、Ｂ₈値、Ｗ_17/50値ともに明瞭に
改善されているがCu電着量が約100mg/m²になると磁気特
性は再び劣化傾向となった。Cu電着による磁気特性の向
上は、酸洗減量の低下にみられるようにサブスケール表
面が低活性化し、表層のインヒビターの抑制力が良好な
状態に保たれるためと思われる。Cuが100mg/m²になると
磁性が劣化するのは、被膜の均一性の劣化が示すように
仕上げ焼鈍時の表面反応が不均一化し、２次再結晶にも
この影響が及ぶためであろう。被膜均一性もCu電着量が
0.1 から100mg/m²未満の範囲では、あきらかに改善され
たが、Cu電着量が約100mg/m²になると急に不均一化する
ことが認められた。これは、おそらくSiO₂とMgO との正
常な反応が、Cuによって局所的に妨げられるためと考え
られる。

【００２４】Cu以外の金属についても実験を行ったとこ
ろ、Sn, Ni, Coも磁気特性や被膜特性に同様な効果を発
揮することがわかった。また電着量はいずれも0.1mg/m²
未満では効果に乏しく、また85mg/m²を超えると被膜の
均一性や密着性が明らかに損なわれる傾向が認められ
た。方向性けい素鋼板は、たとえ磁気特性が一定のレベ
ルに達していたとしても、被膜特性が劣悪な場合には商
品とならない。よってこの発明においては、金属又は合
金の電着量は0.1 〜85mg/m²の範囲とする。より好適な
範囲は0.5 〜75mg/m²である。

【００２５】なおCu, Sn, Ni, Coは、いずれもFeよりも
電位的に貴な金属であり、無電解析出も可能であるが、
この発明においては析出方法は電析に限定する。その理
由は、電着の方が無電解析出よりも析出金属の密着性が
格段に良好であり、微量析出においてもロール接触等に
よる剥離のおそれがないこと、また電解電気量によって
電着量を任意のレベルに、精度よく制御できるからであ
る。

【００２６】電着の方法は通常の電気めっきによる方法
が採用されうる。すなわちCu, Sn,Ni, Coの１種以上を
イオンとして溶解させためっき浴中で、鋼板を陰極とし
て電解する方法である。めっき条件としてはおおむね金
属イオン濃度0.01〜数モル／リットル、浴温20〜90℃、
電流密度0.1 〜100 A/dm² 、電解時間0.01〜10秒等の範
囲から選択できる。要は金属の電着量がこの発明の範囲
となるように条件を設定すればよい。

【００２７】一方、冷延後の鋼板は表面に圧延油や鉄
粉、あるいは冷延に先立つ種々の工程において形成した
スケール粒子等が付着しているため、焼鈍に先立ってこ
れらを除去し、清浄表面を得るためにクリーニングされ
るのが普通である。クリーニング方法としては浸漬脱脂
やスプレー脱脂の他に、浴中で鋼板を電解処理する電解
脱脂がある。電解脱脂は鋼板表面での水の電気分解に伴
うH₂又はO₂ガス発生を伴うため、油を含む汚れを除去す
る作用が強い。このため冷延後の鋼板の脱脂では、電解
脱脂を浸漬脱脂やスプレー脱脂と組み合わせるか、ある
いはこれを単独で採用することが一般的である。

【００２８】この発明の第２発明は、上述した金属イオ
ンをキレート化して溶解させた浴中で電解処理するもの
である。かくして、電解脱脂と同時に金属を電着するこ
とができる。この方法は既存のラインにおいても何ら新
たなめっき設備を導入することなく容易に金属電着が行
えるため、工業的に極めて有利である。以下にこの発明
の実験例を示す。

【００２９】板厚0.23mmに最終冷延をした後の3.3 ％Si
方向性けい素鋼板素材を、アルカリ性脱脂剤中で浸漬脱
脂した後、オルトけい酸ソーダ(Na₄SiO₄) を３％、及び
界面活性剤を0.5 ％含む水溶液中に、金属キレート塩と
してグルコン酸銅を1.2 ％溶解せしめた浴中で電解脱脂
処理した。なおこのオルトけい酸ソーダ＋界面活性剤は
一般的に広く使用されている電解脱脂浴組成である。電
解条件として、浴温は70℃、電流密度は２〜15A/dm²の
間で種々に変更した。電解時間は試料極性を−極に固定
した場合は0.6 秒、＋−＋−と交番にした場合は各極と
も0.3 秒で、Cu析出側である−極での電解時間は同じで
ある。したがってCu析出電気量も同じである。電解後は
水洗、乾燥してから電着したCuを前述した蛍光Ｘ線分析
によって調べた。この電着Cu量と投入電気量からCuの析
出電流効率を算出した。その結果を図２に示す。

【００３０】図２から分かるように電流密度が高くなる
につれて析出効率は低下する。５A/dm²以上では試料極
性による差はほとんどないが、２A/dm²では交番電解の
ほうが析出効率は低い。これは−極で析出したCuが＋極
になった時、剥離したためではないかと考えられる。

【００３１】各極での主要反応は以下のとおりである。

【化１】〈−極〉４Na⁺＋４H₂O ＋４e ^-→４NaOH＋２H₂↑ (1) ２Cu⁺⁺＋４e ^-→２Cu（Cu電着) (2) 〈＋極〉 SiO₄ ^4-＋２H₂O →H₄SiO₄＋O₂↑＋４e ^- (3) ４(C₆H₁₁O₇) ^-＋２H₂O →４(C₆H₁₂O₇) ＋O₂↑＋４e ^- (4)

【００３２】オルトけい酸ソーダが電解脱脂として作用
するのは、(1) 及び(3) 式による鋼板表面での水素及び
酸素ガス発生による汚れの物理的な剥離が主で、さらに
浴中のNaOHによる油脂の鹸化作用もある。電流密度５A/
dm²以上では、Cuの析出効率は25％以下であるが、この
ことは−極では投入電気量の25％以下が(2) 式の反応に
よって消費されることを示している。とすれば−極では
残り75％以上の電気量は(1) 式の反応に使われることを
意味する。したがってこの領域の電流密度で電解する
と、十分な電解脱脂効果を維持しつつ、同時にCuの電着
を行えることがわかる。

【００３３】Sn, Ni, Coについても同様にこれら金属の
キレート化合物を溶解させた浴中で電解処理することに
よって、電解脱脂と同時に金属電着が行えることがわか
った。

【００３４】電解脱脂浴としては、一般的にか（苛）性
ソーダ、けい酸ソーダ、炭酸ソーダ、りん酸ソーダ等の
１種あるいは２種以上を含むアルカリ性水溶液が用いら
れる。この発明は、これらのいずれをも適用できる。ま
たソーダの代わりにＫ, Li等のアルカリを用いることも
できる。濃度としては0.5 〜15％程度で用いられるが、
好ましくは１〜８％ぐらいである。通常、多価金属イオ
ンをこのようなアルカリ性水溶液に添加すると、水酸化
物となって沈澱してしまい、電析することはできない。
しかしながらこの発明は:Cu, Sn, Ni, Co イオンをキレ
ート化して添加するため、アルカリ性の浴中でも極めて
安定な状態で溶解させることが可能となる。またこの浴
では、例えば硫酸銅水溶液中に鋼板を浸漬する場合のよ
うな活発な無電解析出が生じないので、通常のめっきと
同様に電気量で析出量を正確に制御できるとともに、密
着性の優れた電着層を得ることができる。

【００３５】ここにキレート化合物とは、２座以上の多
座配位子が配位した金属塩を意味し、この発明では水溶
性の金属キレートが電解脱脂浴への添加物として適用で
きる。たとえばオキシカルボン酸系キレートとしては、
上記の実験例で示したグルコン酸の他、しゅう酸、くえ
ん酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、グリセリン酸、マンデ
ル酸、サリチル酸等の金属塩が適用できる。またアミノ
カルボン酸系キレートとしては、グリシン、エチレンジ
アミン４酢酸、ニトリロ３酢酸、ヒドロキシエチルエチ
レンジアミン３酢酸、ジエチレントリアミン５酢酸、ト
リエチレンテトラミン６酢酸、ヒドロキシエチルイミノ
２酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、アセチルアミノ
酢酸、アミノ酪酸、ロイシン、アラニン、グリシルグリ
シン、グルタミン酸等の多くの化合物が知られている
が、水溶性のものであればいずれも適用可能である。金
属イオンの濃度としては0.001 〜数モル／リットル、望
ましくは0.005 〜１モル／リットルでよい。なお２種以
上の金属を同時に析出させる場合には、浴中に複数の金
属キレートを添加すればよい。

【００３６】また電解脱脂浴には鋼板から離脱した油分
を乳化するために、0.01〜５％程度の濃度で各種の界面
活性剤が添加されるが、これらの界面活性剤は金属の電
析にはほとんど影響しない。

【００３７】電解条件としては直接通電、又は間接通電
である交番電解のいずれでもよいが、直接通電の場合は
金属を電着させるために鋼板を−極にしなければならな
い。電流密度は金属電着のみを目的とするならば0.1 〜
100 A/dm² 程度の範囲で適用できるが、電解脱脂効果も
あわせて発揮させるためには１〜50A/dm² 程度の範囲が
好適である。浴温は20〜90℃、電解時間は、電流密度に
もよるが0.1 〜10秒程度の範囲でよい。

【００３８】以上のようにして表面に金属を電着した鋼
板は、引き続いて常法にしたがって脱炭、1 次再結晶焼
鈍を行い、次いで焼鈍分離剤塗布、仕上げ焼鈍と続く一
連の工程を経て、方向性けい素鋼板の製品とされる。

【００３９】次に、この発明における方向性けい素鋼素
材の好適成分組成について説明する。Ｃ，Si及びMnの好
適範囲は、それぞれＣ：0.02〜0.12％、Si：2.0 〜5.0
％、Mn：0.03〜0.30％である。その理由は、Ｃは、熱延
組織の改善に必要であるが、多すぎると脱炭が困難にな
るので0.02〜0.12％程度とする。Siは、あまりに少ない
と電気抵抗が少なくなって良好な鉄損特性が得られず、
一方、あまりに多すぎると冷間圧延が困難になるためで
ある。Mnは、インヒビター成分として必要であるが、多
すぎるとインヒビターサイズが粗大化し、好ましくない
ので0.03〜0.30％の範囲が好適である。

【００４０】なおこの発明の鋼においては、インヒビタ
ーはMnSe系、MnS 系、AlN 系、AlN−MnS 系、AlN −MnS
e系等、いずれのインヒビター種をも用いることができ
る。AlN −MnS 系、AlN −MnSe系は、高磁束密度を得る
ために好適である。

【００４１】Ｓ及び／又はSeは、インヒビター成分であ
るが、0.05％を超えると純化焼鈍での純化が困難とな
り、一方、0.01％未満ではインヒビターの量が不足する
ため、合計で0.01〜0.05％の範囲で含有するものとす
る。AlN をインヒビターとして使用する場合は、Alが少
なすぎると磁束密度は低くなり、多すぎると２次再結晶
が不安定となる。このため、Alは0.01〜0.05％程度が良
い。Ｎは、0.004 ％未満ではAlN の量が不足し、0.012
％を超えると製品にブリスターが発生するので、0.004
〜0.012 ％の範囲とする。

【００４２】上記の成分の他、仕上げ焼鈍においてイン
ヒビターの酸化を抑制するために、さらにSbを含有させ
て、Sbの鋼板表面への偏析効果を利用することが、磁気
特性を向上させるうえで有効である。また、Cuは、一般
にインヒビターを補強する効果を持つため、これも、磁
気特性上、有利な効果を発揮する。さらに、Snは、２次
再結晶粒径を小さくすることによって鉄損改善の効果を
有する。したがって、これらの少なくとも１種を含有さ
せることによって磁気特性をさらに向上させることが可
能となる。この場合、それらの含有量は、0.01％未満で
は効果が少なく、一方0.30％を超えると脆化や被膜への
悪影響が生ずるため、0.01〜0.30％が好適である。

【００４３】この他、Nb, Te, Cr, Bi, Ｂ, Ge等のイン
ヒビター補強元素も適宜添加することができる。また、
熱間ぜい性に起因した表面欠陥防止のためにMoを添加す
ることもできる。

【００４４】次に製造工程について述べる。前述の鋼成
分からなるけい素鋼スラブ又はインゴットを必要なサイ
ズとしたあと加熱して熱間圧延を施す。熱延板は必要に
応じて例えば900 〜1200℃で焼鈍後、急冷し、引続き１
回あるいは中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を行う。AlN
系インヒビターの場合は、最終圧下率を80％以上で施す
ことが有利である。これは、AlN の強い抑制力を発揮す
るための一次再結晶組織が、圧下率80％未満では得られ
ないためである。最終冷延後の鋼板は脱脂や酸洗によっ
て表面を清浄化したあと、又は電解脱脂と同時に先に述
べた条件で表面にCu, Sn, Ni, Coのうち１種又は２種以
上を電着させる。

【００４５】この後、脱炭焼鈍を行う。焼鈍温度は通常
の脱炭、１次再結晶温度である700〜900 ℃の範囲でよ
い。また焼鈍雰囲気は湿水素雰囲気であり、分圧比Ｐ(H
₂O)／Ｐ(H₂)として、0.3 〜0.7 の範囲が良い。焼鈍時
間は20〜300 秒程度の範囲の中から選択される。

【００４６】脱炭・１次再結晶焼鈍のあとは、MgO を主
成分とする焼鈍分離剤を塗布してからコイル状に巻いて
H₂中、1000〜1200℃の最終仕上げ焼鈍に供され、その
後、必要に応じて絶縁コーティングを施されて製品とな
る。

【００４７】なお前述したごとく、特開昭61−190020号
公報には、最終板厚としてから焼鈍分離剤を塗布するま
での間の鋼板表面に、置換めっきによりFeよりも電極電
位の高い金属を0.1 〜500mg/m²の範囲において付着させ
ることにより、磁気特性を改善する方法が開示されてい
る。しかし置換めっきでは、金属が鋼板表面の活性点に
局所的に析出するてめ、0.1 〜500mg/m²のように少ない
析出量ではどうしても不均一にならざるをえない。また
析出金属の密着性も点状〜粒状析出のため不良である。
このため搬送ロールやブライダルロールと接触して欠落
しやすいという欠点がある。これに対し電着によって金
属を析出させるこの発明の方法は、少ない析出量でも均
一に高い被覆率で密着性良く表面を覆うため、磁気特
性、被膜特性の改善効果が大きい。またロール接触によ
る電着金属の剥離もまったく生じないので、この発明の
ほうが、より有利である。

【００４８】

【実施例】

実施例１Ｃ：0.069 ％、Si：3.33％、Mn：0.075 ％、Se：0.022
％、sol.Al：0.025 ％、Ｎ：0.0087％及びSb：0.027 ％
を含有する方向性けい素鋼素材を、2.3mm 厚に熱延後、
1000℃の均一化焼鈍を行い、さらに1100℃の中間焼鈍を
挟む２回の冷間圧延によって0.23mmの板厚とした。次い
で試料を２群に分け、その１群は、市販の脱脂剤を用い
て、十分な浸漬脱脂を行い、表面を清浄化してから通常
の電気めっきと同様な方法でCu, Sn, Ni, Coの金属電着
を行った。もう１群は、表面の圧延油を拭きとった後、
水溶性の金属キレート化合物を溶解したアルカリ性電解
脱脂浴中で電解処理を行い電解脱脂と同時にCu, Sn, N
i, Coの金属電着を行った。これらの電解浴組成及び電
解条件を表１に示す。なお電着量の変更は、電流密度及
び電解時間を変えることによって行った。次いで840 ℃
で120 秒間、Ｐ(H₂O)／Ｐ(H₂)が0.57であるH₂−N₂−H₂O
雰囲気中で脱炭焼鈍を行った。

【００４９】

【表１】

【００５０】次いで、MgO にTiO₂を５％含有させた焼鈍
分離剤をスラリーとして塗布して乾燥させた後、H₂雰囲
気中で1200℃、10時間の２次再結晶、純化焼鈍に供し
た。この後、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを
主成分とするコーティングを施した。

【００５１】このようにして得られた製品の、磁界800
A/m における磁束密度（Ｂ₈値）、1.7 Ｔ、50Hzにおけ
る鉄損（Ｗ_17/50値）、被膜の曲げ密着性及び被膜の外
観について調査した。この被膜の曲げ密着性は、５_mm間
隔の種々の径を有する丸棒に試験片を巻き付け、被膜が
はく離しない最少径で示した。また、電解後の金属電着
量及び脱炭焼鈍後の鋼板の酸素目付量についても分析を
行った。これらの結果を表２及び表３に示す。

【００５２】金属を電着しなかったNo. １、金属を電着
しても、その量が0.1 mg/m² 未満とわずかであるNo.
２，８，17, 23, 29, 32、あるいは金属電着量が85mg/m
²を超えている、No. ７，13, 16, 22, 28, 37はいずれ
も製品の磁気特性、被膜特性ともに劣っている。これに
対し、上記以外の発明例は、いずれも優れた磁気特性及
び被膜特性を示した。なお、発明例は脱炭焼鈍後の酸素
目付量が増加しており、このことから必要量の酸素目付
量を得るのに、焼鈍時間を短縮できること、言い換えれ
ば、脱炭焼鈍の生産性を向上できることがわかる。

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】実施例２Ｃ：0.045 ％、Si：3.32％、Mn：0.064 ％、Se：0.021
％、及びSb：0.022 ％を含有する方向性けい素鋼素材
を、2.0mm 厚に熱延後、900 ℃で均熱化焼鈍を施し、さ
ら980 ℃の中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延によって板厚
0.23mmの最終冷延板とした。

【００５６】次いで試料を２群に分け、実施例１と同様
にその１群は市販の脱脂剤を用いて十分な浸漬脱脂を行
い、表面を清浄化してから、表１に示す通常の電気めっ
きと同様な方法でCu, Sn, Ni, Coの金属電着を行った。
もう１群は、表面の圧延油を拭きとった後、表１に示す
水溶性の金属キレートを溶解したアルカリ性電解脱脂浴
中で電解処理を行い電解脱脂と同時にCu, Sn, Ni, Coの
金属電着を行った。電着量の変更は、電流密度及び電解
時間を変えることによって行った。

【００５７】その後、830 ℃で110 秒間、Ｐ（H₂O)／Ｐ
（H₂) が0.62であるH₂−N₂−H₂O 雰囲気中で脱炭焼鈍を
行った。その後、MgO にTiO₂：１％、SrSo₄：２％を含
有させた焼鈍分離剤をスラリーとして塗布し、乾燥させ
た後、N₂雰囲気中、850 ℃で50時間の２次再結晶焼鈍
と、引き続くH₂雰囲気中で1180℃、７時間の純化焼鈍を
行った。その後は実施例１と同様に処理し、得られた製
品について実施例１と同様の調査を行った。なお電解後
の金属電着量及び脱炭焼鈍後の鋼板の酸素目付量につい
ても分析を行った。これらの結果を表４に示す。

【００５８】金属を電着しなかったNo. １、金属を電着
してもその量が0.1mg/m²未満とわずかであるNo. ４，
８，10, 12, 16あるいは金属電着量が85mg/m²を超えて
いる、No. ３，７，15, 19, 21は、いずれも製品の磁気
特性、被膜特性ともに劣っている。これに対し、上記以
外の発明例は、いずれも優れた磁気特性及び被膜特性を
示した。なお、実施例１と同様に発明例は脱炭焼鈍後の
酸素目付量が増加しており、脱炭焼鈍の生産性を向上で
きることを示している。

【００５９】

【表４】

【００６０】

【発明の効果】この発明の方向性けい素鋼板の製造方法
は、脱炭焼鈍前の鋼板表面にCu, Sn,Ni, Coのうちから
選ばれる１種又は２種以上の金属又は合金を一定量、電
着させることによって、磁気特性及び被膜特性に極めて
優れた方向性けい素鋼板を得ることができる。また、脱
炭焼鈍における必要な酸素目付量を得るための焼鈍時間
が短縮できるため、脱炭焼鈍の生産性を向上させること
ができる。さらに、上記金属イオンをキレート化合物と
して溶解した電解脱脂浴で鋼板を電解処理すると、電解
脱脂と金属電着が同時に行えるため、工業生産上、極め
て有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱炭焼鈍前のCu電着量と、脱炭焼鈍後の酸素目
付量、酸洗減量、及び仕上げ焼鈍後の磁束密度、鉄損、
被膜外観との関係を示す図である。

【図２】Cuイオンをキレート化して溶解した浴中で鋼板
を電解脱脂した場合の、電流密度とCu析出電流効率の関
係を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口広岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者久田雅子岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者小松原道郎岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】方向性けい素鋼素材を熱間圧延した後、
１回又は中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施して最終板
厚に仕上げた後、脱炭焼鈍、次いで焼鈍分離剤を塗布し
てから最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程からなる方向性
けい素鋼板の製造方法において、冷間圧延により最終板厚に仕上げた鋼板表面に、Cu, S
n, Co及びNiから選ばれる１種又は２種以上の金属又は
合金を0.1 〜85mg/m²電着させ、しかる後に脱炭焼鈍を
行うことを特徴とする方向性けい素鋼板の製造方法。
【請求項２】電着の際、Cu, Sn, Co及びNiから選ばれ
る１種又は２種以上の金属イオンをキレート化して溶解
させた電解脱脂浴中で鋼板を電解処理して、鋼板表面を
電解脱脂するとともにこれらの金属又は合金を鋼板表面
に電析させることを特徴とする請求項１記載の方向性け
い素鋼板の製造方法。