JPS62270723A - 高珪素鉄板を用いた電磁電子部品の製造方法 - 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】 ３発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は高珪素鉄板を用いた電磁電子部品の製造方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、　８１を４．Ｏｗｔ　１未満含有する鉄板は
、その製造方法により方向性珪素鋼板あるいは無方向性
珪素鋼板と呼ばれ、主として各種電磁誘導機器用の積層
鉄芯や巻鉄芯、あるいは電磁シールド用のケース等に加
工成形され、実用に供されている。

近年、省資源、省エネルギーの観点から電磁電子部品の
小形化や高効率化が強く要請され、軟磁気特性とりわけ
鉄損特性の優れた材料が要求されているａｓｉ　　Ｆｅ
合金系において、Ｓｉの添加量が増すと鉄損は、低下し
、そのうえｓ、５ｗｔ５付近では透磁率が極大となり磁
歪が極小となるなど優れた軟磁気特性を示すことが知ら
れている。

しかしながら、　ｓｔの添加量が４ｗｔ％以上になると
加工性が著しく劣化し、このため従来では、熱間圧延−
冷間圧延の組み合わせからなる圧延法によって工業的に
製造することは困難とされ、その製造法としてはたとえ
ば特開昭５９−３８３２８号公報で示されるような超急
冷凝固法等が開示されているにすぎなかった。しかし、
この超急冷凝固法により製造される高珪素箔帯は圧延製
品と比較して表面性状や表面の平坦度が劣り、しかも厚
物材の製造が困難である等、電磁電子部品の素材として
実用化する上で数多くの問題点を有している。

このようなことから１本発明者等は高珪素鋼の圧延性に
ついて検討を重ね、この結果。

熱間圧延条件を最適化することによりこれまで不可能と
考えられていた工業規模での冷間圧延が可能となること
を見い出した。圧延法により製造された高珪素鉄板は表
面性状に優れるため巻鉄芯や積層鉄芯などを作成する際
占積率が高く、シかも厚物材が容易に製造可能であるこ
とから電磁電子部品の組み立て工程を大幅に簡略化でき
るな−ど、磁気特性以外にも極めて有利な特徴を有して
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このようにして製造された高珪素鉄板を具体的
な部品に加工する場合、次のような大きな問題があるこ
とが判った。一般的に、ｓｉを４．０ｗｔ％　　未満含
有する従来の珪素鋼板は再結晶焼鈍により所定の磁気特
性を付与され、無機系あるいは有機・無機系の絶縁皮腹
を塗布された状態で需要家に供給され、需要家ではそれ
らの鋼板を加工成形し、その後必要に応じて歪取焼鈍す
ることにより電磁電子部品としている。しかしながらＳ
ｌを４．０ｗｔ％以上含むような高珪素鉄板においては
、所定の磁気特性を付与するための再結晶焼鈍により結
晶粒が粗大化すると加工成形性が著しく劣化し、上述し
た従来の製造工程による電磁電子部品の製造は困難とな
ることが判明した。すなわち、上記のような加工成形で
は例えばブレス打抜加工においては型のクリアランスを
厳密に管理するという特別な配慮を行なっても欠陥率が
高くなり、また、プレス成形やトロイダルコイル成形で
は曲げ部の曲率半径が小さくなると割れが発生するため
に加工が不可能となってしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような高珪素鉄板を用いた電磁電子部品製
造上の問題点を解消するためなされたものであり、その
基本的特徴とするところは、Ｓｔを４．０〜７．０ｗｔ
％含有する鉄板を、圧延組織の状態で加工成形し、その
後焼鈍するようにしたことにある。

以下１本発明の詳細な説明する。

本発明が対象とする珪素鉄板は、Ｓｌを４．０〜７．、
Ｏｗｔ％含有する。前述したようにＳｉは固有電気抵抗
を高めて渦電流損を減らし、鉄損を低下させるのに有効
な元素である。ｓｉが４．Ｏｗｔ　４未満では再結晶焼
鈍後の板の加工成形性に何等問題はない。一方、Ｓｌが
７．０ｗｔ％を超えると、磁歪の上昇、飽和磁束密度や
最大透磁率の低下など磁気特性が却って悪化し、また加
工性も悪くなる。

本発明はこのような高珪素鉄板から電磁電子部品を製造
するに際し、鉄板を圧延組織の状態で加工成形し、その
後焼鈍する。

第１図（＆）Φ）は板厚２．０−の６，５％珪素鉄板に
関して熱処理後、３点曲げ試肢および打抜試験を行ない
、加工成形性の焼鈍温度依存性を調べたものである。こ
のうち同図（ａ）は、室温における３点曲げ試験（ポン
チ径１　ｇｒｘ　、スパン：７５ｍ）の結果であり、除
荷型後の曲げ部の曲げ可能最小半径をプロットしである
。

一方、同図伽）は打抜試験結果であり、直径１０濶の円
板状サンプルを打抜き（クリアランス：約５０ミクロン
）後、ばりの発生情況及びサンプルの割れの状況を観察
し、欠陥率を評価した結果である。これによれば、圧延
組織の状態である６００℃以下の温度で焼鈍したサンプ
ルでは曲げ加工性、打抜性共に優れているのに対して、
再結晶が起こり始めると曲げ加工性が低下し全体が再結
晶状態となり、しかも粒成長が起こる８００℃以上の温
度で焼鈍したサンプルでは曲げ加工はほとんど不可能と
なり、打抜性も劣化している。

このように高珪素鉄板の加工成形を行なう上で鉄板が圧
延組織であることが重要な意味を持っていることが判る
。なお、図から判るように加工成形性に対しては圧延組
織がもつとも優れているが、部分再結晶組織においても
軽度の加工成形は可能である。

以上のような圧延組織は、通常冷間圧延（熱延板を酸洗
後冷間圧延）により得られるが、圧延時の板温か室温よ
りも高いような温間圧延によっても同様な圧延組織が得
られる。ただし、圧延温度の上昇に伴ない板厚プロフィ
ルの制御が困難になるため、板温を４００℃以下とした
圧延とする事が望ましい。

また、鉄板の加工成形は常温で行うことができるが、本
発明法の場合、加工成形性は温度の上昇とともに改善さ
れるため、特に成形が困難な部品に対しては被加工材が
室温より高いような温間で加工成形を行うことが好まし
い。第２図は板厚２ｍの冷間圧延板とそれを１２００℃
真空中で１時間焼鈍した坂に対して温間曲げ試験を行な
った結果を示している・この図かられかるように圧延組
織を持つ冷延板では試験温度上昇に伴ない材料の延性が
改善され、温間曲げにより室温よりも厳しい条件下で加
工成形が可能となっている。一方。

再結晶組織を持つ焼鈍板では加工成形性は試験温度の影
響をほとんど受けていない。このように圧延組織を持つ
材料では、温間で加工成形を行なうことにより、室温で
は成形が困難な場合にそれらを可能とすることができる
。

なお、加工成形時の板温か４００℃を越えると表面酸化
が起こり美観を損ねるため、このため４００℃以下で加
工成形することが望ましい。

次に、絶縁皮膜形成を含めた本発明の実施態様として、
例えは次のようなものをあげることができる。

（ａ）無機系の絶縁皮膜塗布または含浸→加工成形→再
結晶暁鈍 伽）加工成形→無機系の絶縁皮膜塗布または含浸→再結
晶焼鈍 （Ｃ）加工成形→再結晶焼鈍耐有機無機系の絶縁皮膜塗
布または含浸→必要に応じて焼付処理 （ｄ）加工成形→再結晶焼鈍→無根系の絶縁皮膜Ｎｋ窯
−！：ナーシ寸合烙→再熔鈍 （ａ）加工成形→焼鈍分離剤塗布→再結晶焼鈍→無機系
または有機無機系の絶縁皮膜塗布または含浸→必要に応
じた焼付処理または再結晶焼鈍 また、本発明では、焼鈍または再焼鈍後磁場中で冷却す
ることができ、これにより部品の透磁率を大きく向上さ
せることができる。

前記絶縁皮膜等の材質は特に限定はないが、一般に焼鈍
分離材、無機系絶縁皮膜としてはマグネシア系、シリカ
系が、また有機無機系絶縁皮膜としてはアクリル系、エ
ポキシ系、シリコン系などが使用されている。また、加
工成形としてはプレス打抜成形後積層する場合（積層鉄
芯）、トロイダルコイル成形する場合（巻鉄芯）、ある
いはプレス成形（曲げ加工）を行なう場合（磁気シール
ド）などが含まれる。

〔実施例〕

実施例（１） ０．００３３　ｗｔチＣ−６，４８ｗｔ％Ｓｉ　−０，
１５ｗｔ％Ｍｎの組成を有する厚さ２００ｍの連続鋳続
鋳造スラブを熱間圧延することにより、板厚２．０瓢の
熱延板（人材）を製造し、また双ロールを用いた薄鋳片
鋳造機により製造した０、００３５ｗｔ％Ｃ−６，５５
ｗｔ％５ｌ−０，１５ｗｔ％Ｍｎの組成を有する板厚８
■の鋳片を熱間圧延することにより板厚２．０■の熱延
板（Ｂ材）を製造した。そしてこれら人材及びＢ材を酸
洗後、冷間圧延あるいは温間圧延により板厚０．３鱈と
し、外径２０■−内径ｌＯ■のリング打抜成形を含む下
記の各工程によりリング状積層鉄芯を加工成形した。打
抜成形には連続打抜プレス（クリアランス：約５０ミク
ロン）を使用し、割れの有無によりプレス成形性を調査
した。また、得られたリング状積層鉄芯について巻線装
荷（−次側３０巻、二次側１５巻）後、各種磁気特性を
測定した。

工ｓ１　　　　工程２ 工程３　　　　　工程４ 工程５ （Ｂ材） 冷間圧延 脱　　　脂 焼鈍分離剤塗布 再結晶焼鈍 リング打抜成形 啄 積　　　層 背 なお、上記工程１〜５では冷間圧延、リング打抜成形、
脱脂などは総て同じ条件で行ない、順序のみを変化させ
た。各製造工程について成形性および磁気測定結果を第
１表に示す。

第　　　　１　　　　表 第１表に示すように、比較法ではリング釘打成形時に割
れが発生したため鉄芯が製造できなかったのに対して、
本発明法ではリング状鉄芯が容易に加工成形できしかも
優れた磁気特性を示した。

実施例（ｎ） 実施例（１）と同様の連続鋳造スラブから製造した熱延
板を板厚ｏ、　ｉ■まで冷間圧延し、これを下記に示す
種々の製造工程シこより外径１５瓢、内径１２聰、厚さ
３ｍの巻鉄芯に成形し、巻線装荷（−次側２０巻、三次
側７０巻）することにより、成形性および磁気特性を調
査した。

工程１　　　工程　２ 工程　３　　　工程　４ 工程　５　　　工程６ 絶縁皮膜含浸（無機系） ■ 焼付け（７５０℃ｘ　１ｈｒ　） なお、各製造工程において再結晶焼鈍、トロイダルコイ
ル成形などはおなし条件で行ない１作業の順序のみを変
化させた。成形性および得られた磁気特性を第２表に示
す。

第　　　　２　　　　表 第２表に示すように比較法ではトロイダルコイル成形時
割れが発生し成形不可能であったのに対し、本発明法で
はトロダルコイルが容易に成形できしかも優れた磁気特
性を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は６．５チ珪素鉄板の加工成形性
の焼鈍温度依存性を示したものであり、同図（ＪＬ）は
３点曲げ試験、同図中）は打抜試験の各結果を示す、第
２図は冷却圧延板と焼鈍板の温間曲げ試験における加工
温度と加工性との関係を示したものである。 特許出願人　　日本鋼管株式会社 発　　明　　者　　　高　　　１）　　芳　　　−同　
　　　　　　　　稲　　　垣　　　淳　　　−同　　　
　　　　　　吉　　　野　　　雅　　　彦代理人弁理±
　　１Ｎ　　　　原　　　省　　　玉量　同　　苫米地
　正　敏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｓｉを４．０〜７．０ｗｔ％含有した鉄板を圧延
   組織の状態で製品形状に加工成形し、 その後焼鈍することを特徴とする電磁電 子部品の製造方法。 （２）加工成形前あるいは後に無機系の絶縁皮膜を塗布
   あるいは含浸することを特徴 とする特許請求の範囲（１）記載の高珪素鉄板を用いた
   電磁電子部品の製造方法。 （３）焼鈍後、無機系の絶縁皮膜を塗布あるいは含浸し
   、しかる後再焼鈍することを 特徴とする特許請求の範囲（１）記載の高珪素鉄板を用
   いた電磁電子部品の製造方法。 （４）焼鈍後、有機無機系の絶縁皮膜を塗布あるいは含
   浸し、その後必要に応じて焼 付けのための熱処理を行なうことを特徴 とする特許請求の範囲（１）記載の高珪素鉄板を用いた
   電磁電子部品の製造方法。 （５）板温が室温より高い温間で加工成形を行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲 （１）、（２）、（３）又は（４）記載の高珪素鉄板を
   用いた電磁電子部品の製造方法。 （６）焼鈍または再焼鈍後、磁場中で冷却することを特
   徴とする特許請求の範囲（１）、（２）、（３）、（４
   ）または（５）記載の高珪素鉄板の電磁電子部品の製造
   方法。