JPWO2011102328A1 - 無方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

無方向性電磁鋼板は、地鉄（１）と、地鉄（１）の表面上に形成された１ｇ／ｍ２以上６ｇ／ｍ２以下の応力付与型の絶縁被膜（２）と、を有する。地鉄（１）の表面に、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の酸化物層（３）が形成されている。

Description

本発明は、モータの鉄心材料に好適な無方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。

電気機器の効率化が強く望まれており、電気機器に含まれるモータの鉄心材料に用いられる無方向性電磁鋼板に対して更なる低鉄損化が要求されている。そこで、Ｓｉ及びＡｌ等を無方向性電磁鋼板に含有させて固有抵抗を高め、かつ結晶粒径を大きくする技術、熱延板焼鈍及び冷延率の調整により集合組織を改善する技術等について検討が行われている。

また、無方向性電磁鋼板はその表面に平行な方向では結晶方位がランダムな電磁鋼板であるが、無方向性電磁鋼板の用途によっては、表面に平行なある一方向、例えば圧延方向の磁気特性が他の方向の磁気特性よりも優れたものが好ましい場合もある。例えば、モータのステータとして分割コアを用いる場合には、上述のような電磁鋼板を分割コアに用いることが好ましい。圧延方向の磁気特性が優れた電磁鋼板としては方向性電磁鋼板も考えられるが、方向性電磁鋼板の表面にはグラス皮膜が存在するため、打ち抜き加工が困難である。また、無方向性電磁鋼板と比較すると方向性電磁鋼板の製造にはより多くの制御が必要であり、方向性電磁鋼板は高価である。なお、モータのステータとして分割コアを用いた場合には、磁束の流れの方向に電磁鋼板の容易磁化方向を一致させることができるため、モータの効率を向上させることができる。また、素材である電磁鋼板の歩留まりを向上させ、巻き線充填率を増加させることができる。

しかしながら、分割コア用の無方向性電磁鋼板に関する種々の提案がなされているものの、従来の技術では、十分な圧延方向の磁気特性を得ることが困難である。

特開２００４−３３２０４２号公報 特開２００６−２６５７２０号公報 特開２００８−２６０９９６号公報 特開昭５６−５５５７４号公報 特開２００１−１４００１８号公報 特開２００１−２７９４００号公報

本発明は、より良好な圧延方向の磁気特性を得ることができる無方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、特許文献４に開示された技術に着目し、無方向性電磁鋼板の地鉄の表面上に形成する絶縁被膜として張力付与型の絶縁被膜を用いることにより圧延方向の磁気特性を向上することができるのではないかと考え、種々の実験等を行った。しかしながら、単純に、張力付与型の絶縁被膜を用いた場合には、絶縁被膜が分割コアを形成するための各種加工（打ち抜き、かしめ等）に十分に耐えられないことが判明した。つまり、絶縁被膜の剥がれ等が生じることがある。また、圧延方向の磁気特性が向上するものの、必ずしも十分なものとはいえなかった。本発明者らは、これらの原因を究明すべく鋭意検討を行ったところ、張力付与型の絶縁被膜と地鉄との間の密着性が低いこと、及びこれに伴って地鉄に十分な張力が作用していないことを見出した。そして、本発明者らは、これらの知見に基づいて更に鋭意検討を行ったところ、地鉄の表面に特定の酸化物層が存在する場合に、この酸化物層が地鉄と張力付与型の絶縁被膜との密着性の向上に寄与し、圧延方向の磁気特性が著しく向上することを見出した。また、密着性の向上に伴って絶縁被膜の剥がれ等が抑制されることも見出した。

本発明の要旨は、以下の通りである。

（１） 地鉄と、
前記地鉄の表面上に形成された１ｇ／ｍ^２以上６ｇ／ｍ^２以下の応力付与型の絶縁被膜と、
を有し、
前記地鉄は、
Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒ：総含有量で２質量％以上６質量％以下、及び
Ｍｎ：０．１質量％以上１．５質量％以下、
を含有し、
前記地鉄のＣの含有量が０．００５質量％以下であり、
前記地鉄の残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
前記地鉄の表面に、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の酸化物層が形成されていることを特徴とする無方向性電磁鋼板。

（２） 前記地鉄のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする（１）に記載の無方向性電磁鋼板。

（３） 前記絶縁被膜が、リン酸塩及びコロイダルシリカを含む塗布液の焼き付けにより形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の無方向性電磁鋼板。

（４） 前記絶縁被膜が、ほう酸及びアルミナゾルを含む塗布液の焼き付けにより形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の無方向性電磁鋼板。

（５） 冷延鋼帯の仕上げ焼鈍を行う工程と、
前記冷延鋼帯の表面に１ｇ／ｍ^２以上６ｇ／ｍ^２以下の張力付与型の絶縁被膜を形成する工程と、
を有し、
前記冷延鋼帯は、
Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒ：総含有量で２質量％以上６質量％以下、及び
Ｍｎ：０．１質量％以上１．５質量％以下、
を含有し、
前記冷延鋼帯のＣの含有量が０．００５質量％以下であり、
前記冷延鋼帯の残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
前記仕上げ焼鈍を行う工程は、前記冷延鋼帯のＳｉ及びＡｌの総含有量をＸ（質量％）と表したときに、水素に対する水蒸気の分圧比が０．００５×Ｘ^２以下となる雰囲気中で前記冷延鋼帯の温度を８００℃以上１１００℃以下として、前記冷延鋼帯の表面に、Ｓｉ及びＡｌからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の酸化物層を形成する工程を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。

（６） 前記絶縁被膜を形成する工程は、前記仕上げ焼鈍を行う工程の後に、
前記冷延鋼帯の表面に塗布液を塗布する工程と、
前記冷延鋼帯の温度を８００℃以上１１００℃以下として前記塗布液の焼き付けを行う工程と、
を有することを特徴とする（５）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。

（７） 前記絶縁被膜を形成する工程は、
前記仕上げ焼鈍を行う工程の前に前記冷延鋼帯の表面に塗布液を塗布する工程と、
前記仕上げ焼鈍の際に前記塗布液の焼き付けを行う工程と、
を有することを特徴とする（５）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。

（８） 前記塗布液は、リン酸塩及びコロイダルシリカを含むことを特徴とする（６）又は（７）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。

（９） 前記塗布液は、ほう酸及びアルミナゾルを含むことを特徴とする（６）又は（７）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。

（１０） 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする（５）〜（９）のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。

本発明によれば、地鉄と張力付与型の絶縁被膜との間の高い密着性を得ることができ、圧延方向の磁気特性を著しく向上することができる。

図１Ａは、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．１の雰囲気で仕上げ焼鈍を行った鋼帯の表面の酸化物の走査型電子顕微鏡断面写真を示す図である。 図１Ｂは、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．０１の雰囲気で仕上げ焼鈍を行った鋼帯の表面の酸化物の走査型電子顕微鏡断面写真を示す図である。 図２は、外部酸化膜１０２の赤外高感度反射スペクトルを示す図である。 図３は、冷延鋼帯の組成及び仕上げ焼鈍の雰囲気と、地鉄の表面の状態との関係を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の構造を示す断面図である。 図５は、無方向性電磁鋼板の製造方法の例を示すフローチャートである。 図６は、無方向性電磁鋼板の製造方法の他の例を示すフローチャートである。

先ず、本発明者らが行った張力付与型の絶縁被膜の無方向性電磁鋼板への適用に関する実験について説明する。

この実験では、Ｓｉ：３質量％、Ｍｎ：０．１５質量％、及びＡｌ：１．２質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる厚さが０．３５ｍｍの２つの無方向性電磁鋼板用の冷延鋼帯を作製した。そして、冷延鋼帯毎に異なる焼鈍雰囲気で１０００℃の仕上げ焼鈍を行った。一方の焼鈍雰囲気では、水素に対する水蒸気の分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）を０．０１とし、他方の焼鈍雰囲気では分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）を０．１とした。そして、周波数が５０Ｈｚ、最大磁束密度が１．０Ｔの励磁条件下での鉄損値（Ｗ１０／５０）を、圧延方向（Ｌ方向）、及び冷延鋼帯の表面内で圧延方向に直交する方向（Ｃ方向）について測定した。その後、各鋼帯の両面に、リン酸アルミニウム、コロイダルシリカ、及びクロム酸から構成される塗布液（コーティング液）を片面あたり３ｇ／ｍ^２塗布し、８００℃で焼き付けた。つまり、張力付与型の絶縁被膜を形成した。そして、鉄損値（Ｗ１０／５０）を、Ｌ方向及びＣ方向について再度測定した。これらの結果を表１に示す。

表１に示すように、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．１の雰囲気で焼鈍した場合には、Ｌ方向の鉄損に８％程度の改善が認められた。しかしながら、このようにして形成された絶縁被膜を備えた無方向性電磁鋼板から分割コアを作製しようとすると、打ち抜き及びかしめ等の加工に絶縁被膜が耐えられなかった。

一方、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．０１の雰囲気で焼鈍した場合には、Ｌ方向の鉄損に１７％もの改善が認められ、また、打ち抜き及びかしめ等の加工に絶縁被膜が十分に耐えることができた。

本発明者らは、上述のような仕上げ焼鈍の雰囲気に起因する絶縁被膜の加工耐性の差異の原因を調査するために、仕上げ焼鈍後の鋼帯の表面の酸化物の断面観察を行った。図１Ａに、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．１の雰囲気で仕上げ焼鈍を行った鋼帯の表面の酸化物の走査型電子顕微鏡断面写真を示し、図１Ｂに、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．０１の雰囲気で仕上げ焼鈍を行った鋼帯の表面の酸化物の走査型電子顕微鏡断面写真を示す。

図１Ａに示すように、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．１の雰囲気で仕上げ焼鈍を行った鋼帯の地鉄１０１の表面には、厚い内部酸化層１０３が存在していた。一方、図１Ｂに示すように、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．０１の雰囲気で仕上げ焼鈍を行った鋼帯の地鉄１０１の表面には、厚さが５０ｎｍ程度の薄い外部酸化膜１０２が存在していた。なお、外部酸化膜１０２及び内部酸化層１０３上に存在するＡｕ蒸着層１０４は、断面観察用の試料を作製するに当たり外部酸化膜１０２及び内部酸化層１０３の保護のために形成したものである。

また、図２に、外部酸化膜１０２の赤外高感度反射スペクトルを示す。図２に示すスペクトルから、外部酸化膜１０２が主にＡｌ_２Ｏ_３からなることが確認できた。

以上のことから、無方向性電磁鋼板の製造に際し、冷延鋼帯の仕上げ焼鈍時に外部酸化膜を形成し、その後に、張力付与型の絶縁被膜を形成すると、絶縁被膜と地鉄との密着性が著しく向上し、また、Ｌ方向の磁気特性が著しく改善されることがわかった。なお、後述するように、張力付与型の絶縁被膜の原料（塗布液）の塗布を行った後に、仕上げ焼鈍を行って、外部酸化膜の形成及び塗布液の焼き付けによる絶縁被膜の形成を並行して行っても、密着性の向上及びＬ方向の磁気特性の著しい改善が達成される。

ここで、仕上げ焼鈍時に外部酸化膜を形成するためには、焼鈍条件が重要である。そこで、本発明者らは、仕上げ焼鈍の対象である冷延鋼帯の組成及び仕上げ焼鈍の雰囲気と、地鉄の表面の状態との関係について調査した。この調査では、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの総含有量（Ｘ（質量％））が異なる種々の冷延鋼帯を作製し、種々の分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）の雰囲気下で仕上げ焼鈍を行った。そして、仕上げ焼鈍後の地鉄の表面の状態を観察した。なお、仕上げ焼鈍の温度は９００℃とした。この結果を図３に示す。図３中の白抜きの印は内部酸化層が形成されていたことを示し、黒塗りの印は外部酸化膜が形成されていたことを示す。

図３から、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの総含有量（Ｘ（質量％））に関し、分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）が０．００５×Ｘ^２未満である条件下であれば、外部酸化膜を形成できることがわかる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の構造を示す断面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板では、地鉄１の表面上に１ｇ／ｍ^２以上６ｇ／ｍ^２以下の応力付与型の絶縁被膜２が形成されている。また、地鉄１の表面には、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の外部酸化膜３が形成されている。地鉄１には、基部４及び外部酸化膜３が含まれている。外部酸化膜３は、酸化物層の一例である。

地鉄１は、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒ：総含有量で２質量％以上６質量％以下、及びＭｎ：０．１質量％以上１．５質量％以下を含有する。地鉄１のＣの含有量は０．００５質量％以下であり、地鉄１の残部はＦｅ及び不可避的不純物からなる。

次に、このような無方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。図５は、無方向性電磁鋼板の製造方法の例を示すフローチャートである。

本実施形態では、先ず、所定の温度に加熱した所定の組成のスラブ（鋼素材）の熱間圧延を行って熱延鋼帯を作製する（ステップＳ１）。次いで、酸洗によりスケールを除去し、熱延鋼帯の冷間圧延を行って冷延鋼帯を作製する（ステップＳ２）。冷間圧延としては、１回のみの冷間圧延を行ってもよく、間に中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を行ってもよい。なお、冷間圧延の前に、必要に応じて焼鈍を行ってもよい。

ここで、スラブ（鋼素材）に含まれる成分について説明する。

Ｃは鉄損を増加させかつ磁気時効の原因となる。従って、Ｃ含有量は０．００５質量％以下とする。

Ｓｉ、Ａｌ、及びＣｒは無方向性電磁鋼板の固有抵抗を増大させて渦電流損失を低減する効果を呈する。また、Ｓｉ、Ａｌ、及びＣｒは、詳細は後述するが、外部酸化膜３の形成に用いられる。但し、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの総含有量が２質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。従って、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの総含有量は２質量％以上とする。Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの総含有量が６質量％超であると、冷間圧延等の冷間加工が困難となる。従って、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの総含有量は６質量％以下とする。

Ｍｎはスラブ加熱時に固溶Ｓを低減する効果を呈する。但し、Ｍｎ含有量が０．１質量％未満であると、この効果が十分に得られない。従って、Ｍｎ含有量は０．１質量％以上とする。その一方で、Ｍｎ含有量が１．５質量％超であると、磁気特性が低下する。従って、Ｍｎ含有量は１．５質量％以下とする。

なお、Ｓ、Ｎ及びＯ、並びにこれらと結合して非磁性介在物を形成する可能性のあるＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ等の不可避的不純物の含有量は極力少なくする。また、Ｓ、Ｎ及びＯをスカベンジするために希土類元素及びＣａ等が含まれていてもよい。希土類元素及びＣａ等の好ましい含有量は、０．００２質量％以上、０．０１質量％以下である。

ＳｎやＳｂは、集合組織改善によりＬ方向特性改善効果があり、添加して本願発明による効果との相乗作用を期待することができる。

冷間圧延（ステップＳ２）の後、所定の雰囲気で冷延鋼帯の仕上げ焼鈍を行い、表面に外部酸化膜３が形成された地鉄１を作製する（ステップＳ３）。この仕上げ焼鈍では、冷延鋼帯の温度を８００℃以上１１００℃以下とする。温度が８００℃未満であると、外部酸化膜３を十分に形成することが困難である。一方、温度が１１００℃超であると、コストが著しく上昇すると共に、安定した操業が困難になる。また、仕上げ焼鈍の雰囲気としては、上記の知見を考慮して、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの総含有量（Ｘ（質量％））に関し、水蒸気の水素に対する分圧比（Ｐ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２）を０．００５×Ｘ^２未満とする。この条件が満たされていれば、上述のように、所望の外部酸化膜を酸化物層３として形成することができる。この外部酸化膜３が張力付与型の絶縁被膜２と地鉄１との密着性の著しい向上に寄与する。そして、密着性の向上に伴って張力が効果的に作用し、Ｌ方向の磁気特性がより一層改善される。

なお、外部酸化膜３の厚さが０．０１μｍ未満であると、十分な密着性を得ることが困難である。従って、外部酸化膜３の厚さは０．０１μｍ以上であることが望ましい。また、外部酸化膜３の厚さが０．５μｍ超である場合にも、十分な密着性を得ることが困難である。これは、外部酸化膜３が厚く形成されることによって地鉄１の基部４の表面に不必要な応力が生じるためであると推定される。従って、外部酸化膜３の厚さは０．５μｍ以下であること望ましい。外部酸化膜３の厚さは、例えば、仕上げ焼鈍の温度及び均熱時間を調整して制御することが可能である。即ち、均熱温度が高いほど、均熱時間が長いほど、外部酸化膜３が厚く形成される。

外部酸化膜３を構成する物質は、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒの各含有量に応じて決定され、外部酸化膜３の主要構成物は、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３等である。例えば、冷延鋼帯中のＡｌ及びＣｒが少ない場合、ＳｉＯ_２が外部酸化膜３の主体となり、Ａｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であると、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３又は（Ａｌ，Ｃｒ）_２Ｏ_３が外部酸化膜３の主体となる。外部酸化膜３の主要構成物は特に限定されないが、主体がＡｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３又は（Ａｌ，Ｃｒ）_２Ｏ_３の場合に、特に高い密着性を得ることができる。従って、Ａｌ及びＣｒの総含有量は０．８質量％以上であることが望ましい。なお、外部酸化膜３がこれら主要構成物のみから構成されるのではなく、Ａｌ及びＣｒが少ない場合でも、Ａｌ_２Ｏ_３及びＣｒ_２Ｏ_３等が含まれることがあり、Ａｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％超の場合でも、ＳｉＯ_２が含まれ得る。

仕上げ焼鈍及び酸化物層の形成（ステップＳ３）の後、地鉄１の表面上に張力付与型の絶縁被膜２を形成する（ステップＳ４）。絶縁被膜２の形成では、所定の塗布液の塗布及び焼き付けを行う。塗布液としては、方向性電磁鋼板に用いられている塗布液を使用することが可能である。例えば、リン酸塩及びコロイダルシリカを主体とする塗布液を用いることができる。リン酸塩及びコロイダルシリカの割合は特に限定されないが、コロイダルシリカの割合が４質量％〜２４質量％、リン酸塩の割合が５質量％〜３０質量％であることが好ましい。このような塗布液は、例えば特開昭４８−３９３３８号公報及び特開昭５０−７９４４２号公報等に記載されている。また、ほう酸及びアルミナゾルを主体とする塗布液を用いることもできる。アルミニウム及び硼素の成分比は特に限定されないが、それぞれの酸化物換算で酸化アルミニウムが５０質量％〜９５質量％であることが好ましい。このような塗布液は、例えば特開平６−６５７５４号公報及び特開平６−６５７５５号公報に記載されている。

また、張力付与型の絶縁被膜２の形成量は片面あたり１ｇ／ｍ^２以上６ｇ／ｍ^２以下とする。絶縁被膜２の形成量が１ｇ／ｍ^２未満であると、張力が十分に付与されず、圧延方向（Ｌ方向）の磁気特性を十分に改善することが困難である。一方、絶縁被膜２の形成量が６ｇ／ｍ^２超であると、占積率が低下する。

また、焼き付け温度は８００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。焼き付け温度が８００℃未満であると、張力が十分に付与されず、圧延方向（Ｌ方向）の磁気特性を十分に改善することが困難である。一方、焼き付け温度が１１００℃超であると、コストが著しく上昇すると共に、安定した操業が困難になる。

このような一連の処理により、実施形態に係る無方向性電磁鋼板を製造することができる。そして、この無方向性電磁鋼板では、外部酸化膜３が地鉄１と張力付与型の絶縁被膜２とを互いに強固に密着させる。このため、より高い張力が付与されて圧延方向（Ｌ方向）の磁気特性が更に改善されると共に、分割コアを形成するための各種加工（打ち抜き、かしめ等）を行った場合でも、絶縁被膜２の剥がれ等を抑制することができる。

なお、この製造方法では、絶縁被膜２の形成（ステップＳ４）のための塗布液の塗布及び焼き付けを仕上げ焼鈍（ステップＳ３）後に行っているが、焼き付けを仕上げ焼鈍と並行して行ってもよい。即ち、図６に示すように、冷間圧延（ステップＳ２）の後に、冷延鋼帯に塗布液を塗布し（ステップＳ１１）、塗布液の焼き付けを兼ねる仕上げ焼鈍（ステップＳ１２）を行ってもよい。

また、張力付与型の絶縁被膜２の形成後に、分割コア等のコアを形成する際の打ち抜き性を改善するために、張力付与型の絶縁被膜２上に、樹脂のみからなる被膜、及び／又は無機物及び樹脂から構成される被膜を形成してもよい。即ち、無方向性電磁鋼板の絶縁被膜の形成に通常用いられている塗布液の塗布及び焼き付けを行うことにより、打ち抜き性をより良好なものとすることができる。このような塗布液としては、クロム酸塩及びアクリル樹脂を含む塗布液を用いることができる。例えば、クロム酸水溶液に金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩を溶解させ、更にエマルジョンタイプの樹脂を添加した塗布液を用いることができる。このような塗布液は、例えば特公昭５０−１５０１３号公報に記載されている。また、リン酸塩及びアクリル樹脂を含む塗布液を用いることもできる。例えば、１００質量部のリン酸塩に対して１質量部〜３００質量部の有機樹脂エマルジョンを添加した塗布液を用いることができる。このような塗布液は、例えば特開平６−３３０３３８号公報に記載されている。

次に、本発明者らが行った実験について説明する。これらの実験における条件等は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した例であり、本発明は、これらの例に限定されるものではない。

（第１の実験）
先ず、表２に示す種々の成分を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の鋼スラブ（鋼Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）を熱間圧延して厚さが２．５ｍｍの熱延鋼帯を作製した。次いで、９００℃で１分間の熱延鋼帯の焼鈍（熱延板焼鈍）を行った。その後、酸洗し、冷間圧延を行って厚さが０．３５ｍｍの冷延鋼帯を作製した。

続いて、表３に示す条件で仕上げ焼鈍を行い、形成された外部酸化膜（酸化物層）の主要構成物質及び厚さを調査した。外部酸化膜の主要構成物質の同定は赤外高感度反射スペクトルにより行い、外部酸化膜の厚さは透過電子顕微鏡観察により調べた。

次いで、表３に示す条件で塗布液の塗布及び焼き付けを行って張力付与型の絶縁被膜を形成した。表３中の「塗布液」の欄の「Ｓ」は、コロイダルシリカ、リン酸アルミニウム及びクロム酸を含む塗布液を用いたことを示し、「Ａ」は、ほう酸及びアルミナゾルを含む塗布液を用いたことを示す。

そして、絶縁被膜の密着性を評価した。この結果も表３に示す。表３中の「密着性」の欄の「×」は、直径が３０ｍｍの丸棒に無方向性電磁鋼板を巻き付けた場合に絶縁被膜が剥離したことを示す。また、「○」は、直径が３０ｍｍの丸棒に巻き付けた場合は剥離しなかったものの、直径が２０ｍｍの丸棒に巻き付けた場合に剥離したことを示す。「◎」は、直径が２０ｍｍの丸棒に巻き付けた場合でも剥離しなかったことを示す。

また、Ｌ方向の鉄損改善率の評価も行った。この評価では、上記の方法で製造された無方向性電磁鋼板の鉄損値Ｗ_１（Ｗ１０／５０）を測定し、基準試料の鉄損値Ｗ_０（Ｗ１０／５０）と比較した。基準試料としては、張力付与型の絶縁被膜に代えて、特開平６−３３０３３８号公報に記載されたリン酸塩及びアクリル樹脂を含む塗布液の塗布及び焼き付けにより絶縁被膜を形成したものを用いた。このような評価を行ったのは、鉄損の絶対値は成分と工程条件に依存するためである。この結果も表３に示す。表３中の「Ｌ方向の鉄損改善率」の欄中の数値は、「（Ｗ_０−Ｗ_１）／Ｗ_０」で表される値である。

表３に示すように、本発明の条件が満たされる場合には、絶縁被膜の密着性及びＬ方向の磁気特性が極めて良好であった。また、外部酸化膜が形成されずに内部酸化層が形成された場合には、密着性が極めて低かった。

（第２の実験）
表２に示す鋼Ｎｏ．１、Ｎｏ．３及びＮｏ．４の鋼スラブを熱間圧延して厚さが２．５ｍｍの熱延鋼帯を作製した。次いで、９００℃で１分間の熱延鋼帯の焼鈍（熱延板焼鈍）を行った。その後、酸洗し、冷間圧延を行って厚さが０．３５ｍｍの冷延鋼帯を作製した。

続いて、表４に示す条件で塗布液の塗布を行った。次いで、表４に示す条件で塗布液の焼き付けを兼ねる仕上げ焼鈍を行った。つまり、第１の実験では、図５に示すフローチャートに従った処理を行ったのに対し、第２の実験では、図６に示すフローチャートに従った処理を行った。そして、第１の実験と同様にして、絶縁被膜の密着性及びＬ方向の鉄損改善率を評価した。この結果も表４に示す。

表４に示すように、図６に示すフローチャートに従って、塗布液の焼き付けを兼ねる仕上げ焼鈍を行った場合にも、極めて良好な絶縁被膜の密着性及びＬ方向の磁気特性を得ることができた。

本発明は、例えば、電磁鋼板製造産業及び電磁鋼板利用産業において利用することができる。

（１） 地鉄と、
前記地鉄の表面上に形成された１ｇ／ｍ²以上６ｇ／ｍ²以下の応力付与型の絶縁被膜と、
を有し、
前記地鉄は、
Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒ：総含有量で２質量％以上６質量％以下、及び
Ｍｎ：０．１質量％以上１．５質量％以下、
を含有し、
前記地鉄のＣの含有量が０．００５質量％以下であり、
前記地鉄の残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
前記地鉄の表面に、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の外部酸化膜が形成されていることを特徴とする無方向性電磁鋼板。

（５） 冷延鋼帯の仕上げ焼鈍を行う工程と、
前記冷延鋼帯の表面に１ｇ／ｍ²以上６ｇ／ｍ²以下の張力付与型の絶縁被膜を形成する工程と、
を有し、
前記冷延鋼帯は、
Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒ：総含有量で２質量％以上６質量％以下、及び
Ｍｎ：０．１質量％以上１．５質量％以下、
を含有し、
前記冷延鋼帯のＣの含有量が０．００５質量％以下であり、
前記冷延鋼帯の残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
前記仕上げ焼鈍を行う工程は、前記冷延鋼帯のＳｉ及びＡｌの総含有量をＸ（質量％）と表したときに、水素に対する水蒸気の分圧比が０．００５×Ｘ²以下となる雰囲気中で前記冷延鋼帯の温度を８００℃以上１１００℃以下として、前記冷延鋼帯の表面に、Ｓｉ及びＡｌからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の外部酸化膜を形成する工程を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。

Claims (20)

1. 地鉄と、
   前記地鉄の表面上に形成された１ｇ／ｍ^２以上６ｇ／ｍ^２以下の応力付与型の絶縁被膜と、
   を有し、
   前記地鉄は、
   Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒ：総含有量で２質量％以上６質量％以下、及び
   Ｍｎ：０．１質量％以上１．５質量％以下、
   を含有し、
   前記地鉄のＣの含有量が０．００５質量％以下であり、
   前記地鉄の残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
   前記地鉄の表面に、Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の酸化物層が形成されていることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
2. 前記地鉄のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
3. 前記絶縁被膜が、リン酸塩及びコロイダルシリカを含む塗布液の焼き付けにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
4. 前記絶縁被膜が、ほう酸及びアルミナゾルを含む塗布液の焼き付けにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
5. 前記絶縁被膜が、リン酸塩及びコロイダルシリカを含む塗布液の焼き付けにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。
6. 前記絶縁被膜が、ほう酸及びアルミナゾルを含む塗布液の焼き付けにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。
7. 冷延鋼帯の仕上げ焼鈍を行う工程と、
   前記冷延鋼帯の表面に１ｇ／ｍ^２以上６ｇ／ｍ^２以下の張力付与型の絶縁被膜を形成する工程と、
   を有し、
   前記冷延鋼帯は、
   Ｓｉ、Ａｌ及びＣｒ：総含有量で２質量％以上６質量％以下、及び
   Ｍｎ：０．１質量％以上１．５質量％以下、
   を含有し、
   前記冷延鋼帯のＣの含有量が０．００５質量％以下であり、
   前記冷延鋼帯の残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
   前記仕上げ焼鈍を行う工程は、前記冷延鋼帯のＳｉ及びＡｌの総含有量をＸ（質量％）と表したときに、水素に対する水蒸気の分圧比が０．００５×Ｘ^２以下となる雰囲気中で前記冷延鋼帯の温度を８００℃以上１１００℃以下として、前記冷延鋼帯の表面に、Ｓｉ及びＡｌからなる群から選択された少なくとも一種の酸化物を含有し、厚さが０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の酸化物層を形成する工程を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
8. 前記絶縁被膜を形成する工程は、前記仕上げ焼鈍を行う工程の後に、
   前記冷延鋼帯の表面に塗布液を塗布する工程と、
   前記冷延鋼帯の温度を８００℃以上１１００℃以下として前記塗布液の焼き付けを行う工程と、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
9. 前記塗布液は、リン酸塩及びコロイダルシリカを含むことを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
10. 前記塗布液は、ほう酸及びアルミナゾルを含むことを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
11. 前記絶縁被膜を形成する工程は、
    前記仕上げ焼鈍を行う工程の前に前記冷延鋼帯の表面に塗布液を塗布する工程と、
    前記仕上げ焼鈍の際に前記塗布液の焼き付けを行う工程と、
    を有することを特徴とする請求項７に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
12. 前記塗布液は、リン酸塩及びコロイダルシリカを含むことを特徴とする請求項１１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
13. 前記塗布液は、ほう酸及びアルミナゾルを含むことを特徴とする請求項１１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
14. 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項７に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
15. 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
16. 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項９に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
17. 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項１０に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
18. 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項１１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
19. 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項１２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
20. 前記冷延鋼帯のＡｌ及びＣｒの総含有量が０．８質量％以上であることを特徴とする請求項１３に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。

Images