KR20130016374A

KR20130016374A - 일방향성 전자기 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130016374A
Application number: KR1020127033034A
Authority: KR
Inventors: 게이지 이와타; 야스히로 기쿠치
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2013-02-14
Also published as: PL2573193T3; JPWO2011162086A1; BR112012032714B1; JP4949539B2; KR101265813B1; EP2573193B1; BR112012032714A2; US8734658B2; CN103025896A; CN103025896B; EP2573193A1; WO2011162086A1; US20130092652A1; EP2573193A4; RU2503729C1

Abstract

에칭에 의해 홈을 가공할 때에, 냉간 압연 강판에 레지스트막을 형성한다. 이때, 레지스트막에는, 강판의 일부를 노출하는 강판 노출부가 형성되어 있고, 강판 노출부는, 판 폭 방향을 향하는 제1 영역과, 상기 제1 영역을 기점으로 한 복수의 제2 영역을 갖고, 제1 및 제2 영역의 폭이 20㎛ 내지 100㎛이며, 제2 영역의 단부로부터, 인접하는 제2 영역의 단부까지의 거리가 60㎛ 내지 570㎛로 되는 레지스트막을 형성한다.

Description

일방향성 전자기 강판의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING UNIDIRECTIONAL ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET}

본 발명은, 표면에 홈이 형성된 일방향성 전자기 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

강판의 압연 방향으로 자화 용이축을 갖는 일방향성 전자기 강판은, 변압기 등의 전력 변환기의 철심에 사용된다. 철심의 재료에는, 에너지 변환시에 발생하는 손실을 작게 하기 위해서, 낮은 철손 특성이 강하게 요구되고 있다.

철손을 저감하는 하나의 방법으로서, 강판의 표면에 변형을 형성하거나 직선 형상의 홈을 형성하거나 함으로써 180° 자구를 세분화하여, 철손의 대부분을 차지하는 와전류손을 저감시키는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 강판의 표면에 변형을 형성하는 방법을 사용하면, 권취 철심 등의 트랜스 조립시에 변형 제거 어닐링이 필요한 경우에는, 열처리에 의해 변형이 제거되어버린다. 그 결과, 자구 세분화에 의한 와전류손 저감 효과가 상실되어버린다.

한편, 강판의 표면에, 물리적으로 직선 홈을 가공하면, 변형 제거 어닐링을 행해도, 자구 세분화에 의한 와전류손 저감 효과는 없어지지 않는다.

강판 표면에 홈을 가공하는 방법은, 지금까지, 상당수 제안되고 있으며, 예를 들어, 특허 문헌 1 내지 5에 개시되어 있다. 그런데, 이들의 특허 문헌 1 내지 5에 개시된 기술은, 단순한 연속된 직선 형상의 홈을 가공하는 방법에 관한 것이다.

한편, 주된 직선 형상의 홈(이하, 주홈)으로부터 복수의 부로 되는 선분 형상의 미세 홈(이하, 부홈)이 분기된 홈을, 강판의 표면에 가공하면, 단순한 직선 형상의 홈을 가공했을 경우보다도 철손 특성이 우수하다.

그러나, 특허 문헌 1 내지 5에 개시되어 있는 가공 방법을 직접 사용해도, 이러한 분기된 홈을 가공할 수는 없다.

즉, 강판의 표면에, 분기된 미세 홈을, 원하는 철손 특성이 얻어지는 깊이까지 에칭 가공하면, 분기된 미세 홈 간의 간격이 작아져버린다. 그 결과, 인접하는 미세 홈이 서로 연결되어, 보다 폭이 큰 주홈으로 되어버린다고 하는 문제가 있다.

일본 특허 출원 공개 소61-117218호 공보 일본 특허 출원 공개 소61-253380호 공보 일본 특허 출원 공개 소63-42332호 공보 일본 특허 출원 공개 평4-88121호 공보 일본 특허 출원 공개 제2001-316896호 국제 공개 제2010/147009호

따라서, 본 발명은, 에칭에 의해 주된 직선 형상의 홈으로부터 부로 되는 선분 형상의 미세 홈이 분기된 홈을 적절하게 형성할 수 있는 일방향성 전자기 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것이며, 그 요지는, 이하와 같다.

(1) 강판의 편면 또는 양면에 피막을 형성하는 공정과, 상기 피막을 형성한 강판에 에칭을 실시하는 공정을 갖고, 상기 피막에는, 상기 강판의 일부를 노출하는 강판 노출부가 형성되어 있고, 상기 강판 노출부는, 판 폭 방향을 향하는 제1 영역과, 상기 제1 영역을 기점으로 한 복수의 제2 영역을 갖고, 상기 제1 및 제2 영역의 폭이 20㎛ 내지 100㎛이며, 상기 제2 영역의 단부로부터, 인접하는 제2 영역의 단부까지의 거리가 60㎛ 내지 570㎛인 것을 특징으로 하는 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.

(2) 상기 에칭을, 상기 강판의 홈 깊이가 10㎛ 내지 30㎛로 되고, 또한, 상기 피막 하부로의 침식 폭이, 홈 깊이의 2배 이상 4.5배 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.

(3) 상기 에칭은, 전해 에칭이며, 에칭액으로서 농도가 10질량％ 내지 20질량％의 염화나트륨 수용액을 사용하고, 액온이 40℃ 내지 50℃, 전류 밀도가 0.1A/㎠ 내지 10A/㎠, 및 전해 시간이 10s 내지 500s의 조건에서 행하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.

(4) 상기 에칭은, 무전해 에칭이며, 에칭액으로서 농도가 30질량％ 내지 40 질량％의 염화 제2 철 수용액을 사용하고, 액온이 40℃ 내지 50℃ 및, 침지 시간이 10min 내지 25min의 조건에서 행하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 변형 제거 어닐링 후에도 홈 가공 효과가 소실되지 않아, 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판을 제공할 수 있다.

도 1은, 강판 표면에 가공된, 주된 직선 형상의 홈으로부터 복수의 부로 되는 선분 형상의 미세 홈이 분기된 홈의 형태를 도시하는 도면이다.
도 2는, 강판 표면 상에 형성하는 레지스트막의 패턴을 도시하는 도면이다.
도 3은, 에칭 개시 전의 강판 비노출부의 폭 p가 50㎛인 경우의, 에칭에 의해 형성된 홈의 홈 깊이 d와, 인접하는 미세 홈 간의 간격 a의 관계를 도시하는 도면이다.
도 4a는, 침식 길이 x, y, z 각각의 위치를 설명하는 도면이다.
도 4b는, 에칭 후의 냉간 압연 강판의 형태이며, 레지스트막 바로 아래의 측면 형상을 도시하는 도면이다.
도 5는, 강판의 침식 길이 x, y, z와 홈 깊이 d의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6a는, 에칭 후의 냉간 압연 강판의 형태이며, 레지스트막 바로 아래의 평면 형상을 도시하는 도면이다.
도 6b는, 에칭 후의 냉간 압연 강판의 형태이며, 레지스트막 바로 아래의 측면 형상을 도시하는 도면이다.
도 7은, 에칭 후의 강판 표면 및 레지스트막의 다른 형태를 도시하는 도면이다.

이하에, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명자들은, 냉간 압연에 의해 얻어진 냉간 압연 강판의 표면에, 에칭에 의해, 주홈으로부터 복수의 부홈이 분기된 홈을 가공하는 홈 가공 시험을 행했다. 이하, 홈 가공 시험 및 그 결과로부터 얻어진 지식에 대해서 설명한다.

홈 가공 시험에 있어서는, 냉간 압연 강판의 표면에, 도 1에 나타낸 분기된 부홈을 형성할 수 있도록, 포토레지스트를 사용하여, 전해 에칭을 행했다. 또한, 도 1에 나타내는 간격 a는, 분기된 미세 홈 간의 간격이며, 홈 폭 b는, 주홈의 홈 폭이며, 홈 깊이 c는, 분기된 부홈의 안길이이며, 홈 깊이 d는, 주홈 및 부홈의 깊이이며, 홈 폭 e는, 분기된 부홈의 홈 폭이다.

종래 직선 홈을 가공하는 방법에서는, 모두, 레지스트 패턴에 관한 치수가 규정되어 있지 않다. 따라서, 본 시험에서는, 냉간 압연 강판의 표면이 노출된 부분이 에칭되도록, 도 2에 나타내는 레지스트막(1)을 형성했다. 도 2에 나타내는 레지스트막(1)에는, 강판이 노출되어 있는 강판 노출부(2)가 형성되어 있고, 강판 비노출부(3)에 있어서만 레지스트막(1)이 형성되어 있다.

에칭할 때에 사용하는 전해 에칭액은, 농도가 10질량％의 NaCl 수용액을 사용하고, 액온은 40℃로 했다. 또한, 전류 밀도는 0.3A/㎠로 하고, 전해 시간을 10s 내지 500s의 범위에서 변화시켜, 홈 깊이 d를 제어했다. 음극판은 티탄 백금판을 사용하고, 양극측에, 피에칭재인 냉간 압연 강판을 설치했다.

구체적으로는, 도 2에 나타내는 형상의 레지스트막(1)을 피복한 냉간 압연 강판에 에칭을 실시했다. 홈 가공 시험에서는, 에칭을 개시하기 전에 형성한 레지스트막(1)에 있어서의 강판 비노출부(3)의 폭 p를 50㎛로 하고, 에칭에 의해 형성된 홈 깊이 d, 및 인접하는 부홈 간의 에칭되어 있지 않은 부분의 간격 a를 측정했다. 그 결과를 도 3에 나타낸다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 에칭이 진행되고, 홈 깊이 d가 증가함에 따라서, 인접하는 부홈 간의 간격 a는 작아지는 것을 알 수 있다. 이것은, 레지스트막(1)의 하측까지 에칭되기 때문이다.

또한, 강판 비노출부(3)의 폭 p가 50㎛인 경우에는, 에칭이 진행되어, 홈 깊이 d가 10㎛를 초과하면, 에칭 후 인접하는 부홈 간의 간격 a는 0이 된다. 그 결과, 주홈으로부터 분기된 복수의 부홈은 소멸한다.

일방향성 전자기 강판은, 철손을 저감시키기 위해서, 조대한 Fe-Si 단결정 립의 결정 방위가 정렬되어 있다. 이로 인해, 냉간 압연 강판은 에칭되면 이방성이 강하게 나타나고, 특히, 측면 방향으로의 침식이 예상 이상으로 큰 것이 이 홈 가공 시험에 의해 정량적으로 판명되었다.

예를 들어, 일방향성 전자기 강판의 철손이 최소화하는 홈 깊이는 10㎛ 내지 30㎛이다. 그런데, 상기 지식에 따르면, 단순히 에칭을 하는 것만으로는, 홈 깊이가 10㎛ 내지 30㎛의 홈을, 강판 표면에 형성할 수는 없다.

종래는, 단순한 직선 홈을 형성하는 것이 목적이었으므로, 에칭용의 레지스트막의 형상에 대해서는 특별히 규정하지 않아도 문제는 없었다. 그런데, 상술한 바와 같이, 종래 기술을 단순히 사용하는 것 만으로는, 주홈으로부터 복수의 부홈이 분기된 홈 깊이가 10㎛ 내지 30㎛의 홈을 형성할 수는 없다.

따라서 본 발명자들은, 레지스트막의 형상을 정밀하게 규정함으로써, 냉간 압연 강판의 표면에, 주홈으로부터 복수의 부홈이 분기된 홈을 가공하는 방법을 발견했다.

본 발명자들은, 에칭에 의해 레지스트막의 하부가 어느 정도 침식될지를 조사하기 위한 홈 가공 시험을 행했다. 우선, 도 2, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 에칭 후의 강판(5)의 표면의 최상부에 있어서의 에칭에 의해 형성된 홈(6)과의 경계(4)로부터, 에칭 개시 전의 레지스트막에 있어서의 강판 노출부(2)와 강판 비노출부(3)의 경계까지의 거리를 침식 길이 x, y, z으로 정의했다. 여기서, 침식 길이 x는, 판 폭 방향에 있어서의 부홈의 침식 길이를 나타내고, 침식 길이 y는, 압연 방향에 있어서의 주홈의 침식 길이를 나타내고, 또한 침식 길이 z는, 압연 방향에 있어서의 부홈의 침식 길이를 나타내고 있다.

홈 가공 시험에서는, 냉간 압연 강판의 표면에 레지스트를 도포하고, 노광, 현상, 린스, 세정 등의 공정을 포함하는 포트리소 가공을 사용하여, 필요한 레지스트막의 패턴을 작성했다. 에칭액은, 농도가 10질량％의 NaCl 수용액을 사용하고, 액온은 40℃도로 했다. 또한, 음극판은 티탄 백금판으로 하고, 양극측에, 피에칭 재인 냉간 압연 강판을 설치하여, 홈 가공을 행했다.

또한, 전류 밀도는 0.3A/㎠로 하고, 전해 시간을 10s 내지 500s의 범위에서 변화시켜, 홈 깊이를 제어했다.

도 5에는, 도 2에 나타내는 형상의 레지스트막(1)을 형성한 상태에서 에칭 했을 경우의 강판 표면의 침식 길이 x, y, z 및 홈 깊이 d를 측정한 결과를 나타낸다. 침식 길이 x, y, z에 대해서는, 광학 현미경으로 측정했다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 홈 깊이가 15㎛에 도달하면, 침식 길이 x, y, z는, 대략, 30㎛ 내지 67.5㎛의 범위 내이며, 각각 홈 깊이 d의 2배 내지 4.5배의 범위 내에 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 대형 강판 등에 레지스트막을 도포해서 전해 에칭하는 경우, 전계의 불균일성이나, 에칭액의 국소적인 침투 불균일 등에 의해, 침식 길이에 차가 발생했기 때문이라고 생각된다.

도 6a 및 도 6b에, 에칭 후의 강판의 형태를 나타낸다. 도 6a는, 레지스트막 바로 아래의 평면 형상을 나타내고, 도 6b는, 레지스트막 바로 아래의 측면 형상을 나타낸다.

본 발명자들은, 에칭을 개시하기 전에 있어서, 레지스트막(1)의 강판 노출부(2)의 폭 w1 및 w2를 20㎛로 하고, 강판 비노출부(3)의 폭 p를 150㎛로 하여, 강판 노출부(2)의 부홈 방향의 안길이 s를 150㎛로 했을 경우에 양호한 결과가 얻어지는 것을 발견했다. 그리고, 이러한 레지스트막을 사용해서 홈 깊이 d가 15㎛로 되도록 에칭을 행하면, 침식 길이 x, y, z는, 각각 50㎛ 근방으로 되어, 홈 깊이 d가 15㎛에 도달해도, 인접하는 부홈 간의 간격 a가 60㎛의 분기된 선분 형상의 부홈을 형성할 수 있는 것을 발견했다.

이상과 같이, 본 발명자들은, 결정성이 우수하고, 에칭의 이방성이 강하게 발현하는 냉간 압연 강판에 있어서, 에칭에 의한 홈 깊이 및 침식 길이의 정량적인 상관 관계에 기초하여 주홈 및 부홈을 형성할 수 있는 것을 발견했다. 이에 의해, 강판에 변형 제거 어닐링 등의 열처리를 실시해도, 홈 가공 효과가 소실되지 않아, 우수한 철손 특성을 유지할 수 있는 일방향성 전자기 강판을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 방향성 전자기 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

우선, 소정 조성의 일방향성 전자기 강판용의 규소 강소재의 주조를 행하여 슬래브를 제작한다. 주조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 규소 강소재의 성분은, 통상의 일방향성 전자기 강판의 것이라면 본 발명의 효과가 얻어지지만, 대표적인 성분으로서, 예를 들어, Si:2.5 질량％ 내지 4.5 질량％、C:0.03 질량％ 내지 0.10 질량％、산가용성 Al:0.01 질량％ 내지 0.04 질량％、N:0.003 질량％ 내지 0.015 질량％、Mn:0.02 질량％ 내지 0.15 질량％、S:0.003 질량％ 내지 0.05 질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분으로 한다.

이와 같은 조성의 규소 강소재로부터 슬래브를 제작한 후, 슬래브를 가열한다. 계속해서, 슬래브의 열간 압연을 행함으로써, 열간 압연 강판을 얻는다. 열간 압연 강판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 1.8㎜ 내지 3.5㎜로 한다.

그 후, 열간 압연 강판의 어닐링을 행함으로써, 어닐링 강판을 얻는다. 어닐링의 조건은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 750℃ 내지 1200℃의 온도에서 30초간 내지 10분간 행한다. 이 어닐링에 의해 자기 특성이 향상된다.

계속해서, 어닐링 강판의 냉간 압연을 행함으로써, 냉간 압연 강판을 얻는다. 냉간 압연은 1회만 행해도 되고, 복수 회의 냉간 압연을, 사이에 중간 어닐링을 행하면서 해도 된다. 중간 어닐링은, 예를 들어 750℃ 내지 1200℃의 온도에서 30초간 내지 10분간 행한다.

또한, 상기와 같은 중간 어닐링을 행하지 않고 냉간 압연을 행하면, 균일한 특성이 얻기 어려워진다. 또한, 중간 어닐링을 사이에 행하면서 복수 회의 냉간 압연을 행하면, 균일한 특성이 얻기 쉬워지지만, 자속 밀도가 낮아지는 경우가 있다. 따라서, 냉간 압연의 횟수 및 중간 어닐링의 유무는, 최종적으로 얻어지는 일방향성 전자기 강판에 요구되는 특성 및 비용에 따라서 결정하는 것이 바람직하다.

다음에, 이상과 같은 수순에 의해 얻어진 냉간 압연 강판에 대하여 레지스트막을 형성하고, 전해 에칭 또는 비전해 에칭에 의해 홈을 가공한다.

강판 표면에, 도 2에 나타내는 형상의 레지스트막(1)을 형성하기 위해서는, 예를 들어, 홈 패턴이 묘사된 글래스 마스크나 필름 마스크 등에 의한 포토리소그래피 기술을 사용한다. 이 기술을 사용함으로써, 레지스트막(1)에 있어서, 강판 표면이 노출되어 있는 강판 노출부(2)와, 강판 표면이 노출되어 있지 않은 강판 비노출부(3)를 형성할 수 있다. 강판 노출부(2)는, 강판에 주홈을 형성하기 위한 제1 영역과, 부홈을 형성하기 위한 제2 영역으로 이루어지고, 판 폭 방향을 향해서 관통하도록 형성되어 있다. 또한, 강판 노출부(2)는, 반드시 판 폭 방향과 평행해지도록 관통하고 있지 않아도 되고, 예를 들어, 판 폭 방향과의 이루는 각이 ±45° 범위로 한다.

형성하는 레지스트막(1)에 있어서의 강판 노출부(2)의 폭 w1 및 w2는, 에칭액이 침투하기 쉽게 하기 위해서 적어도 20㎛로 한다.

에칭에는, 공업적으로 용이한 방법의 전해 에칭이나 무전해 에칭을 사용하지만, 강판 노출부(2)의 폭 w1 및 w2가 지나치게 작으면, 에칭액이 강판 노출부(2)에 침투하지 않을 가능성이 있다. 초음파 등을 이용하여, 에칭액을 침투시키는 방법도 고려되나, 이 경우, 레지스트막이 박리해버리는 문제가 있다.

한편, 강판 노출부(2)의 폭을 크게 하면, 에칭액이 침투하여 에칭이 진행되므로, 분기된 미세 홈은 형성된다. 그런데, 에칭 부분의 비율이 많아져, 일방향성 전자기 강판의 철손값이 오를 가능성이 있다. 지금까지의 홈 가공 시험에 따르면, 강판 노출부(2)의 폭 w1 및 w2가 100㎛ 이하이면, 철손값에 영향이 없는 것이 판명되어 있다.

이상의 점에서, 에칭을 개시하기 전의 레지스트막(1)의 강판 노출부(2)의 폭 w1 및 w2는, 20㎛ 내지 100㎛로 하고, 40㎛ 내지 80㎛로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 에칭을 개시하기 전의 레지스트막(1)에 있어서의 강판 비노출부(3)의 폭 p 및 홈 깊이 d의 규정 범위에 관해서 설명한다.

전자기 강판의 표면에 형성하는 분기된 부홈의 폭은, 철손값을 향상시키기 위해서, 20㎛ 내지 300㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 지금까지의 홈 가공 시험의 결과로부터, 홈 깊이는 10㎛ 내지 30㎛인 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 침식 길이 x, y, z는, 각각 홈 깊이 d의 2배 내지 4.5배의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 홈 깊이 d가 10㎛인 경우의 침식 길이 x, y, z는, 적어도 20㎛가 되고, 분기된 부홈의 양측의 합계로 적어도 40㎛의 침식이 고려된다.

한편, 홈 깊이 d가 30㎛인 경우, 침식 길이 x, y, z는, 마찬가지로, 최대 135㎛가 되고, 분기된 부홈의 양측의 합계로 최대 270㎛의 침식이 고려된다.

따라서, 자기 특성이 향상되는 분기된 부홈을 형성하는 관점으로부터, 레지스트막(1)에 의한 강판 비노출부(3)의 폭 p는, 60㎛ 내지 570㎛로 하고, 60㎛ 내지 400㎛로 하는 것이 바람직하다.

또한, 강판 노출부(2)의 안길이 s는, 부홈의 안길이가 지나치게 크면 그만큼 냉간 압연 강판의 체적이 지나치게 작아져버려, 철손값이 올라버린다. 또한, 부홈의 안길이가 지나치게 작으면, 전술한 바와 같이, 부홈을 형성함으로써 철손값이 내리는 효과가 얻어지지 않는다. 따라서, 강판 노출부(2)의 안길이 s는, 100㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하다.

또한, 냉간 압연 강판에 있어서 어느 주홈과 인접하는 주홈의 압연 방향의 배열 간격은, 1㎜ 내지 10㎜로 하는 것이 바람직하다. 배열 간격이 1㎜ 보다도 작으면 그만큼 냉간 압연 강판의 체적이 지나치게 작아져 버려, 철손값이 올라버린다. 또한, 배열 간격이 10㎜를 초과하면, 부홈의 비율이 작아져, 자기 스핀의 우회가 발생하기 쉬워진다. 이상의 점에서, 레지스트막(1)에 있어서 어느 강판 노출부의 중심부와 인접하는 강판 노출부의 중심의 압연 방향의 배열 간격도, 1㎜ 내지 10㎜로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 에칭에 의해 형성하는 홈의 홈 깊이 d를 설정하고, 다음에, 침식 길이 x, y, z를 홈 깊이 d의 2배 내지 4.5배가 되도록 에칭의 조건을 정함으로써, 분기된 미세 홈을 갖는 홈을 적확하게 가공할 수 있다. 또한, 침식 길이 x, y, z를 홈 깊이의 3배 내지 4배로 하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이, 포토리소그래피 기술을 사용할 때에, 목표로 하는 분기된 미세 홈의 간격 a에 침식 길이 x, y, z의 2배의 값을 더하여 강판 비노출부(3)의 폭 p를 설정하여, 글래스 마스크나 필름 마스크에 홈 패턴을 묘화할 수 있다.

도 7에는, 에칭 후의 강판 표면 및 레지스트막의 다른 형태를 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 레지스트막의 형상은, 곡선으로 구획한 패턴이어도 된다.

이상, 레지스트막의 치수 규정에 대해서 설명했지만, 에칭 방법은, 전해 에칭 또는 무전해 에칭의 어느 것이어도 된다. 전해 에칭은, 전류나 전압을 제어함으로써, 홈 깊이를 제어하거나 에칭 속도를 조정하거나 할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 무전해 에칭은, 염화 제2 철 용액, 질산, 염산 및 그러한 배합을 바꾼 혼합 용액 등, 용액의 종류 및 액온에 의해 홈 깊이를 조정할 수 있으므로 바람직하다.

전해 에칭에서는, 액온이 40℃ 내지 50℃이며, 농도가 10질량％ 내지 20질량％의 염화나트륨 수용액을 에칭액으로서 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 전류 밀도를 0.1A/㎠ 내지 10A/㎠로 하고, 전해 시간을 10s 내지 500s로 하는 것이 바람직하다.

전술한 홈 가공 시험에 따르면, 상기 액온의 에칭액을 사용하여, 상기 전류 밀도로 전해 에칭을 하면, 냉간 압연 강판의 에칭이 용이하게 진행하는 것을 알았다. 또한, 상기 액온 및 전류 밀도는, 공업적으로 제어가 용이한 조건이다.

또한, 전해 시간을 10s 내지 500s의 범위로 한 것은, 상기 전류 밀도의 조건하에서, 홈 깊이 d를 10㎛ 내지 30㎛로 하는데 필요한 시간이기 때문이다.

또한, 무전해 에칭에서는, 액온이 40℃ 내지 50℃이며, 농도가 30질량％ 내지 40 질량％의 염화 제2 철 수용액을 에칭액으로서 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 침지 시간을 10min 내지 25min으로 하는 것이 바람직하다. 상기 침지 시간은, 홈 깊이 d를 10㎛ 내지 30㎛로 하는데 필요한 시간이기 때문이다. 이들의 조건은, 공업적으로 제어가 용이한 조건이므로, 보다 바람직하다.

이상과 같은 수순에 의해 냉간 압연 강판에 홈이 가공되면, 냉간 압연 강판을 알칼리 용액에 침지해서 레지스트막을 박리한다. 다음에, 냉간 압연 강판에 포함되는 C을 제거하여 1차 재결정시키기 위해서, 냉간 압연 강판의 탈탄 어닐링을 행하고, 탈탄 어닐링 강판을 얻는다. 이때, 강판 중의 N 함유량을 증가시키기 위해서, 탈탄 어닐링과 동시에 질화 어닐링을 행해도 되고, 탈탄 어닐링의 후에 질화 어닐링을 행해도 된다.

탈탄 어닐링과 질화 어닐링을 동시에 행하는 탈탄 질화 어닐링의 경우에는, 수소, 질소 및 수증기를 포함하는 습윤 분위기 중에, 또한 암모니아 등의 질화능이 있는 가스를 함유시킨 분위기에서 탈탄 질화 어닐링을 행한다. 이 분위기에 있어서 탈탄과 질화를 동시에 실시하여, 2차 재결정에 적합한 강판 조직 및 조성으로 한다. 그 때의 탈탄 질화 어닐링은 예를 들어 800℃ 내지 950℃의 온도에서 실시한다.

또한, 탈탄 어닐링과 질화 어닐링을 연속해서 실시하는 경우에는, 수소, 질소 및 수증기를 포함하는 습윤 분위기 중에서 우선 탈탄 어닐링을 행한다. 그 후, 수소, 질소 및 수증기에, 또한 암모니아 등의 질화능이 있는 가스를 함유시킨 분위기 하에 있어서 질화 어닐링을 행한다. 이때, 탈탄 어닐링은 예를 들어 800℃ 내지 950℃의 온도에서 실시하고, 그 후의 질화 어닐링은 예를 들어 700℃ 내지 850℃의 온도에서 실시한다.

다음에, 탈탄 어닐링 강판의 표면에 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 물 슬러리로 도포하고, 탈탄 어닐링 강판을 코일 형상으로 권취한다. 그리고, 코일 형상의 탈탄 어닐링 강판에 뱃치식의 마무리 어닐링을 행함으로써, 코일 형상의 마무리 어닐링 강판을 얻는다. 이 마무리 어닐링에 의해 2차 재결정이 발생하고, 또한, 마무리 어닐링 강판의 표면에 글래스 피막이 형성된다.

이 후, 경산세, 수세 및 브러싱 등에 의해 제분(除粉)을 행하고, 예를 들어 인산염과 콜로이달 실리카를 주성분으로 한 절연 피막제를 도포하여 베이킹함으로써, 절연 피막이 형성된 일방향성 전자기 강판의 제품을 얻는다.

이상, 에칭 대상물을 일방향성 전자기 강판의 중간 생성물인 냉간 압연 강판으로서 설명했지만, 에칭의 대상물은, 탈탄 어닐링 후의 탈탄 어닐링 강판이어도 된다. 또한, 철 이외의 원소인 Si, Al, Ni, Co 등을 주로 포함하는 철계 자성 합금판이어도 된다. 또한, 철계 자성 합금판은, 단결정판이어도 다결정판이어도 된다.

[실시예]

다음에, 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 1조건예이며, 본 발명은, 이 1조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

Si를 약 3질량％ 함유하고, 잔량부가 Fe 및 기타의 불순물로 이루어지는 냉간 압연 강판을 준비하여, 이하의 표 1에 나타낸 조건에서 강판 노출부(2)의 폭 w1 및 w2, 강판 비노출부(3)의 폭 p, 및 강판 노출부(2)의 안길이 s로 이루어지는 포토레지스트용의 피막을 냉간 압연 강판의 표면에 도포했다.

다음에, 도 1에 나타낸 주홈으로부터 복수의 부홈이 분기된 홈을 형성하기 위해서, 압연 방향으로 수직으로, 4㎜ 피치의 간격으로 주홈이 형성되도록, 표 1에 나타낸 조건에 따라 전해 에칭 또는 무전해 에칭에 의해 홈을 가공했다.

전해 에칭에서는, 에칭액으로서 액온이 40℃이고 농도가 10질량％의 NaCl 수용액을 사용하고, 전류 밀도를 0.3A/㎠로 했다. 또한, 전해 시간을 10s 내지 500s의 범위에서 변화시켜, 표 1에 나타낸 홈 깊이로 조정했다. 이때, 음극판은 티탄 백금판을 사용하고, 양극측에, 피에칭재인 냉간 압연 강판을 설치했다.

또한, 무전해 에칭에서는, 에칭액으로서, 액온이 50℃이고 농도가 34질량％의 FeCl₃ 용액을 사용했다. 또한, 침지 시간을 10min 내지 25min의 범위에서 변화시켜, 표 1에 나타낸 홈 깊이로 조정했다.

이상과 같은 수순에 의해 홈을 가공한 냉간 압연 강판에 대하여 탈탄 어닐링, 마무리 어닐링을 거쳐고, 절연막을 코팅하여, 일방향성 전자기 강판을 얻었다. 그리고, 얻어진 일방향성 전자기 강판에 있어서, 주파수 50Hz, 자속 밀도 1.7T에 있어서의 철손값 W17/50을, 단판 자기 장치를 사용해서 측정했다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명예의 시험 번호 1 내지 3, 7은, 모두, 냉간 압연 강판의 표면에 분기된 미세 홈이 형성되어 있고, 철손값 W17/50도 양호했다. 한편, 비교예인 시험 번호 4 및 5는, 레지스트막의 강판 비노출부의 폭 p가 작았기 때문에, 침식 길이 x가 폭 p의 절반에 도달한 시점에서 부홈이 소멸했다. 이 결과, 침식 길이 y는 강판 노출부의 안길이 s로부터 침식 길이 z만큼 더 침식된 값으로 되고, 철손값 W17/50도 큰 값으로 되었다.

또한, 비교예인 시험 번호(6)은, 레지스트막의 강판 노출부의 폭 w1 및 w2가 지나치게 작았기 때문에, 전해 에칭을 실행해도, 강판 노출 부분에 에칭액이 침투하지 않아, 홈이 형성되지 않았다. 따라서, 철손값 W17/50도 큰 값이 되었다.

[산업상 이용가능성]

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 변형 제거 어닐링 후에도 홈 가공 효과가 소실되지 않아, 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전자기 강판 제조 산업 및 전자기 강판 이용 산업에 있어서 이용 가능성이 높은 것이다.

Claims

강판의 편면 또는 양면에 피막을 형성하는 공정과,
상기 피막을 형성한 강판에 에칭을 실시하는 공정을 갖고,
상기 피막에는, 상기 강판의 일부를 노출하는 강판 노출부가 형성되어 있고,
상기 강판 노출부는, 판 폭 방향을 향하는 제1 영역과, 상기 제1 영역을 기점으로 한 복수의 제2 영역을 갖고, 상기 제1 및 제2 영역의 폭이 20㎛ 내지 100㎛이며, 상기 제2 영역의 단부로부터, 인접하는 제2 영역의 단부까지의 거리가 60㎛ 내지 570㎛인 것을 특징으로 하는, 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 에칭을, 상기 강판의 홈 깊이가 10㎛ 내지 30㎛가 되고, 또한, 상기 피막 하부에의 침식 폭이, 홈 깊이의 2배 이상 4.5배 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 에칭은, 전해 에칭이며, 에칭액으로서 농도가 10질량％ 내지 20 질량％의 염화나트륨 수용액을 사용하고, 액온이 40℃ 내지 50℃, 전류 밀도가 0.1A/㎠ 내지 10A/㎠, 및 전해 시간이 10s 내지 500s의 조건에서 행하는 것을 특징으로 하는, 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 에칭은, 무전해 에칭이며, 에칭액으로서 농도가 30질량％ 내지 40질량％의 염화 제2 철 수용액을 사용하고, 액온이 40℃ 내지 50℃ 및, 침지 시간이 10min 내지 25min의 조건에서 행하는 것을 특징으로 하는, 일방향성 전자기 강판의 제조 방법.