JPS6319569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は鉄損が極めて低い方向性電磁鋼板の製
造方法に係わり、詳しくは熱処理を施されても鉄
損改善効果が消失しない耐熱性のある磁区細分化
により超低鉄損方向性電磁鋼板を製造する方法に
関する。 〔従来の技術〕 方向性電磁鋼板は主として変圧器、その他、電
気機器の鉄芯材料として使用されるので、励磁特
性、鉄損特性が良好である必要がある。 この鋼板は２次再結晶現象を利用し、圧延面に
（110）面を、圧延方向に〈001〉軸をもつ、いわ
ゆるゴス方位を有する２次再結晶粒が発達してい
る。該（110）、〈001〉方位の集積度を高めるとと
もに、圧延方向からの偏りを可及的に減少せしめ
ることにより、励磁特性、鉄損特性等のすぐれた
ものが製造されるようになつている。 ところで、（110）〈001〉方位の集積度を高める
につれて結晶粒は大きくなり、また磁壁が粒界を
貫通するために磁区が大となり、集積度を高めた
割りには鉄損が低くならない現象がある。 上述の現象を解消し、鉄損の低下を図る技術と
して、例えば特公昭58−5968号公報がある。これ
は最終仕上焼鈍済の一方向性電磁鋼板の表面に小
球等を押圧して深さ5μ以下の凹みを形成して線
状の微小ひずみを付与することによつて磁区の細
分化を行い、鉄損を改善するものである。また、
特公昭58−26410号公報には、最終仕上焼鈍によ
り生成した２次再結晶の各結晶粒表面にレーザー
照射による痕跡を少なくとも１個形成せしめて、
磁区を細分化し鉄損を低下させることが提案され
ている。 これら特公昭第58−5968号および特公昭第58−
26410号に示された方法によれば一方向性電磁鋼
板表面に局部的な微小ひずみを付与することで鉄
損が改善され、超低鉄損材料を得ることができ
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記の如く得られた超低鉄損材
料も焼鈍すると鉄損の改善効果が失われ、例えば
巻鉄心を製造する際の歪取り焼鈍では該鉄損改善
効果が消失する問題がある。本発明は超低鉄損で
あつて、例えば前記歪取焼鈍されても鉄損が劣化
しない磁気特性のすぐれた方向性電磁鋼板を高い
生産性でかつ安定して工業的に製造することを目
的とする。 本発明者達は磁区細分化後に歪取焼鈍などの熱
処理を施されても鉄損改善効果が消失しない磁区
細分化を、効率的に安定して行つて超低鉄損で磁
気特性のすぐれた方向性電磁鋼板を製造すべく
種々の実験を行つた。 〔問題点を解決するための手段〕 その結果、仕上焼鈍された方向性電磁鋼板に、
該鋼板の鋼成分或いは鋼組織と異なつた侵入体、
例えば可侵入体と鋼板や表面被膜等との反応によ
る合金層、表面反応生成物、拡散物等を、間隔を
おいて鋼板に入り込ませて形成すると、該侵入体
の両側に磁区の芽が生じ、鋼板が磁化されるとき
磁区が細分化され、その後に歪取焼鈍などの熱処
理を施しても磁区細分化による鉄損改善効果は消
失せず、鉄損の極めて低い方向性電磁鋼板が得ら
れることを見出した。侵入体の形成による鉄損の
低下は、鋼成分あるいは鋼組織と異なつた侵入体
が間隔をおいて鋼板に存在すると、静磁エネルギ
ーが増加し、これを打消すために反転磁区が生成
され、磁区の細分化をもたらした為と考えられ
る。さらに磁区細分化を効率的にかつ安定して行
うべく検討したところ、方向性電磁鋼板のグラス
被膜、絶縁被膜などの表面被膜を間隔をおいて除
去し、該鋼板に可侵入体のSb，Mnの１種または
２種以上をホウフツ化浴にて電気メツキすると、
低電流密度から高電流密度にわたつて高電流効率
で鋼板に強固に結合し、剥離しにくいこと、さら
に鉄損がより低くなることをつきとめた。 本発明は係る知見に基づいてなされたもので、
その特徴とするところは仕上焼鈍された方向性電
磁鋼板のグラス被膜、絶縁被膜などの表面被膜を
１〜30mmの間隔をおいて除去し、該鋼板に可侵入
体のSb，Mnの１種または２種以上をホウフツ化
浴にて目付量１ｇ／m²以上に電気メツキして、さ
らに熱処理し、鋼成分あるいは鋼組織と異なつた
侵入体を間隔をおいて形成し磁区細分化を図るこ
とを特徴とする超低鉄損方向性電磁鋼板の製造方
法にある。 本発明において「可侵入体」とは鋼板にメツキ
により入り込む物質であつて、Sb，Mnである。 「侵入体」とは前記可侵入体が、鋼板側成分等
と結合した状態で鋼板中に粒または塊りとなつて
存在する様子を表現するものである。 本発明による耐熱性のある磁区細分化は次のよ
うにして行える。即ち、仕上焼鈍された方向性電
磁鋼板に形成されているグラス被膜、酸化被膜、
絶縁被膜などの表面被膜を、レーザー照射、研
削、切削、溶削、化学研磨、酸洗、腐食、シヨツ
トブラスト等により１〜30mmの間隔をおいて除去
して鋼板地鉄を露出させ、次いで該鋼板に、前記
可侵入体を電気メツキする。 この電気メツキにおいてはホウフツ化浴にて１
ｇ／m²以上の目付量でメツキする。該ホウフツ化
浴でメツキすると、高い電流効率でしかも低電流
密度から高電流密度にわたつて明瞭な結晶状電析
が得られ、可侵入体のSb，Mnが表面被膜の除去
されている箇所に極めて効率的に結合し、その後
の熱処理により侵入体が形成され、鉄損の低下が
図られる。 以下に本発明を詳細に説明する。 本発明では仕上焼鈍された方向性電磁鋼板に、
磁区細分化を行うが、該方向性電磁鋼板の鋼成
分、および仕上焼鈍されるまでの製造条件は特定
する必要はなく、例えばインヒビターとして
AlN，MnS，MnSe，BN，Cu₂S等適宜なものが
用いられ、必要に応じてCu，Sn，Cr，Ni，Mo，
Sb等の元素が含有され、さらにスラブを熱間圧
延し、焼鈍して１回または焼鈍をはさんで２回以
上の冷間圧延により最終板厚とされ、脱炭焼鈍さ
れ、焼鈍分離剤を塗布され仕上焼鈍される一連の
プロセスの条件についても特定する必要はない。 ところで、仕上焼鈍された方向性電磁鋼板に
は、前工程の脱炭焼鈍で形成されたSiO₂を含む
酸化膜とMgOを主成分とする焼鈍分離剤との反
応によりグラス被膜（フオルステライト被膜）が
形成されている。このグラス被膜は本発明の適用
例で電気メツキする可侵入体と鋼板地鉄との反応
を抑制し、またその下地に若干存在する酸化膜も
上記反応を妨げる。さらに該鋼板にリン酸、リン
酸アルミニウムやリン酸マグネシウムなどのリン
酸塩、無水クロム酸、クロム酸塩、コロイド状シ
リカなどを塗布し焼付けて絶縁被膜が形成されて
いれば、該絶縁被膜も前記反応を妨げる。 これらの弊害を除き可侵入体のSb，Mnが鋼板
地鉄と反応し、該鋼板に間隔をおいて結合するよ
うに、鋼板のグラス被膜、酸化膜、絶縁被膜など
の表面被膜を、間隔をおいて除去する。間隔をお
いて除去するには、レーザー照射、研削、切削、
溶削、局部酸洗等で行われる。その間隔は１〜30
mmであり、等間隔でも非等間隔でもよい。この表
面被膜除去の間隔は狭くなると鋼板にメツキされ
たSb，Mnの間隔が狭くなり、磁区の細分化効果
が少なくなるとともに磁束密度を低下させるので
１mm以上とする。一方、その間隔や広くなり過ぎ
ると前記メツキの間隔が大となり、この場合にも
磁区の細分化効果が少なくなるので30mm以下とす
るものである。除去の巾は0.01〜５mmである。そ
の除去の方向は鋼板の圧延方向に対して30〜90度
の向きが好ましい。その除去は連続、非連続のい
ずれでもよい。 この表面被膜の除去により鋼板地鉄が露出され
る。この露出とは鋼板地鉄の一部に若干の凹みを
形成することも含む。 次いで方向性電磁鋼板は可侵入体を電気メツキ
される。 この電気メツキはホウフツ化浴にて行なうこと
が重要であり、ホウフツ化浴を用いて電気メツキ
すると、第１図に示す如く、低電流密度から高電
流密度にわたつて高い電流効率にてメツキでき
る。この第１図はホウフツ酸、ホウ酸からなるホ
ウフツ化浴に可侵入体のSbを添加した電解液に、
グラス被膜、絶縁被膜などの表面被膜を間隔５mm
で巾0.2mm除去された板厚0.23mm板巾914mmの方向
性電磁鋼板を供試材として通板し電気メツキした
ときの、電流密度と電流効率の関係である。比較
のためにクエン酸錯塩浴を用いた場合も示す。こ
れから明らかなようにホウフツ化浴では高電流密
度で高析出効率でかつ安定してSbが鋼板地鉄と
強固に結合する。第１図はSbをホウフツ化液に
添加した場合であるが、他の可侵入体のMnを用
いても同様な作用効果がある。 電気メツキでは、間隔をおいて表面被膜が除去
され鋼板地鉄が露出されている箇所にのみに、電
気的反応が起こり、他の箇所には係る反応が生じ
ない。従つて可侵入体が前記鋼板地鉄の露出され
ている箇所のみにメツキされる。 ホウフツ化浴を用いて前記可侵入体のSb，Mn
を方向性電磁鋼板にメツキすると前述のように高
い電流効率にて鋼板と強固に結合するから、メツ
キラインの通板速度を速くできる。 またホウフツ化浴が他の浴系（例えば硫酸塩
浴、塩酸塩浴、有機塩浴）に比べて前述の第１図
に示す如き利点を有し、より優れた低鉄損値を得
ることが出来る理由は次のように考えられる。一
般に、レーザー照射、研削、切削、等によつて方
向性電磁鋼板上の表面被膜を間隔をおいて除去す
る場合、当該除去予定箇所の表面被膜が除去不良
となつて残留することがある。 このような場合、その方向性電磁鋼板に電気メ
ツキを行つたさいには、前記残留表面被膜が邪魔
となつて、可侵入体と鋼板との結合が不良を呈す
ることになる。ところでホウフツ化浴ではホウフ
ツ酸（HBF₄）が分解して下記式のように一部フ
ツ化水素酸（HF）が生成される。 HBF₄＋3H₂O→4HF＋H₃BO₃ この分解したフツ化水素酸は鋼板地鉄に対する
エツチング力が強く、かつグラス被膜、絶縁被膜
や酸化被膜を若干溶解する作用を有している。従
つてホウフツ化浴を用いて電気メツキするさい
に、前記表面被膜を除去すべき箇所に残留してい
た表面被膜が溶解されるとともに、当該鋼板地鉄
箇所がエツチングされ、可侵入体のSb，Mnが極
めて強固にかつ安定して鋼板地鉄に結合するため
と考えられる。 メツキにおいては、目付量が重要であり、その
量が少ないと鉄損を低くする効果がなくなる。そ
の後の歪取焼鈍の後に低鉄損とするには１ｇ／m²
以上（鋼板の面積あたり）の目付量が必要であ
る。該目付量以上にてメツキすると可侵入体の
Sb，Mnは鋼板と前述のように結合するとともに
一部分に合金層を形成することがある。 その後、熱処理を行うと鋼板に結合した可侵入
体のSb，Mnは鋼板へ入り込み侵入体が形成され
る。この熱処理は500〜1200℃の温度で行うが、
連続焼鈍あるいは箱焼鈍のいずれで行つてもよ
い。熱処理の温度は低いと侵入体が形成されない
ので500℃以上とし、一方その温度が高くなり過
ぎると鋼板の形状が劣化し、また絶縁被膜がある
ものは被膜張力を劣化するので1200℃以下とする
ものである。また熱処理においては、該熱処理前
に、鋼板にリン酸、リン酸塩、無水クロム酸、ク
ロム酸塩、コロイド状シリカなどを塗布し絶縁被
膜を焼付ける熱処理と兼用してもよい。 本発明の適用により、鋼板に形成された侵入体
の一例の顕微鏡組織写真（×1000）を第２図に示
す。 以下実施例を説明する。 実施例 １ 重量％でＣ：0.078、Si：3.30、Mn：0.070、
Al：0.030、Ｓ：0.024、Cu：0.12、Sn：0.15残部
鉄からなる珪素鋼スラブを周知の方法によつて熱
間圧延―焼鈍―冷間圧延を経て0.175mm厚の鋼板
を得た。 次いで更に周知の脱炭焼鈍―Mgoを主成分と
する焼鈍分離剤を塗布―最終仕上焼鈍の各工程を
実施した。最終仕上焼鈍後に絶縁被膜を形成した
鋼板を「処理前」の供試材とした。該鋼板に、レ
ーザーを照射し、圧延方向とほぼ直角方向に５mm
間隔でグラス被膜、絶縁被膜、および酸化被膜を
除去し、次いで第１表に示すメツキ金属（可侵入
体）を含むホウフツ化浴を用いて、目付量３ｇ／
m²となるように電気メツキし次いで、800℃×10
分の熱処理をして、「処理後」の供試材とした。
この後更に800℃×２時間の歪取焼鈍を行つて
「歪取焼鈍後」の供試材とした。 以上、「処理前」「処理後」及び「歪取焼鈍後」
のそれぞれの供試材の磁気特性を測定した。 その測定結果を第２表に示す。

【表】

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、鋼板の鉄
損が低くなるとともに、その後に、高温に加熱さ
れる歪取焼鈍が行われても、鉄損改善効果が消失
しないという、これまでの磁区細分化法に見られ
ないすぐれた特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明においての電流密度と電流効率
の関係を示す図、第２図は本発明によつて鋼板に
形成された侵入体を示す金属顕微鏡組織写真（×
1000）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 仕上焼鈍された方向性電磁鋼板のグラス被
   膜、絶縁被膜等の表面被膜を１〜30mmの間隔をお
   いて除去し、次いで該鋼板にホウフツ化浴にて
   Sb，Mnの１種または２種を目付量１ｇ／m²以上
   にて電気メツキし、その後、500〜1200℃で熱処
   理することを特徴とする超低鉄損方向性電磁鋼板
   の製造方法。