KR20190083351A

KR20190083351A - 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190083351A
Application number: KR1020197016169A
Authority: KR
Inventors: 타쿠미 우마다; 시게히로 다카조; 타카시 데라시마
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-07-11
Also published as: EP3533902A4; KR102281528B1; WO2018116831A1; EP3533902B1; JPWO2018116831A1; JP6394837B1; CN110023538B; US20190390350A1; CN110023538A; EP3533902A1; RU2709916C1; US10968521B2

Abstract

변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성 및 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판 및, 그의 제조 방법을 제공한다. 상기 방향성 전자 강판은, 강판과, 상기 강판 상에 배치된, 산화물의 함유량이 30질량％ 미만인 세라믹 피막인 피막층 A와, 상기 피막층 A 상에 배치된, 산화물을 함유하는 절연 장력 피막인 피막층 B를 갖고, 상기 피막층 B의 ³¹P-NMR 스펙트럼을 0∼－60ppm의 범위에서 가우시안 피팅한 경우에 있어서, －17∼－33ppm의 피크 면적의 전체 피크 면적에 대한 비율이 30％ 이상이다.

Description

방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법

본 발명은, 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

방향성 전자 강판은, 변압기 및 발전기 등의 철심 재료(iron cores)로서 이용되는 연자성 재료이다. 방향성 전자 강판은, 철의 자화 용이축인 <001>방위가, 강판의 압연 방향으로 고도로 정돈된 결정 조직을 갖는 것이 특징이다. 이러한 집합 조직은, 방향성 전자 강판의 제조 공정에 있어서, 소위 Goss 방위라고 칭해지는 {110}<001>방위의 결정립(crystal grains)을 우선적으로 거대 성장시키는, 마무리 어닐링을 통하여 형성된다. 방향성 전자 강판의 제품의 자기 특성(magnetic properties)으로서는, 자속 밀도가 높고, 철손이 낮은 것이 요구된다.

방향성 전자 강판의 자기 특성은, 강판 표면에 인장 응력(장력)을 인가함으로써 양호하게 된다. 강판에 인장 응력을 인가하는 종래 기술로서는, 강판 표면에 두께 2㎛ 정도의 포스테라이트 피막을 형성하고, 그 위에, 두께 2㎛ 정도의 규인산염을 주체로 하는 피막을 형성하는 기술이 일반적이다.

즉, 강판과 비교하여 낮은 열팽창률을 갖는 규인산염 피막을 고온에서 형성하고, 그것을 실온까지 저하시키고, 강판과 규인산염 피막의 열팽창률의 차에 의해, 강판에 인장 응력을 인가한다.

이 규인산염 피막은, 방향성 전자 강판에 필수의 절연 피막으로서도 기능한다. 즉, 절연에 의해, 강판 중의 국부적인 와전류의 발생이 방지된다.

마무리 어닐링 후의 방향성 전자 강판의 표면을 화학 연마 또는 전해 연마에 의해 평활화하고, 그 후, 강판 상의 피막에 의해 인장 응력을 인가함으로써, 철손을 크게 저하시킬 수 있다.

그러나, 강판과 규인산염 피막의 사이에 있는 포스테라이트 피막은, 앵커 효과(anchoring effect)에 의해 강판에 밀착된다. 그 때문에, 필연적으로 강판 표면의 평활도는 열화(decreased)한다. 또한, 규인산염과 금속의 밀착성은 낮아, 표면을 경면화한 강판에 직접 규인산염 피막을 성막할 수 없다. 이와 같이, 종래의 방향성 전자 강판의 피막 구조(강판/포스테라이트 피막/규인산염 피막)에 있어서는, 강판의 표면을 평활화할 수는 없다.

그래서, 특허문헌 1에 있어서는, 강판 표면의 평활도를 유지하고, 추가로 강판에 큰 인장 응력을 인가하기 위해, 강판 상에 CVD법 또는 PVD법에 의해, TiN 등으로 이루어지는 세라믹 피막을 성막하고 있다. 이때, 강판에 인가되는 인장 응력은, 세라믹 피막의 두께에 비례하기 때문에, 세라믹 피막을 적어도 1㎛ 성막하고 있다.

그러나, CVD법 및 PVD법은, 제조 비용이 높기 때문에 최대한의 박막화가 요망되고 있고, 그 경우, 강판에 인가되는 인장 응력이 저하한다.

특허문헌 2에 있어서는, 이러한 박막화에 의한 장력 저하를 보상하기 위해, 또는, 추가로 큰 장력을 강판에 인가하기 위해, 1㎛ 이하의 두께의 세라믹 피막 상에, 규인산염으로 이루어지는 절연 장력 피막을 성막하고 있다.

일본공개특허공보 평01-176034호 일본공개특허공보 소64-068425호

본 발명자들은, 세라믹 피막 상에 절연 장력 피막을 성막한 방향성 전자 강판에 대해서 검토했다. 그 결과, 수요자들에 의해, 방향성 전자 강판에 대하여 변형 제거 어닐링이 행해진 경우에, 세라믹 피막이 강판으로부터 박리되거나, 방향성 전자 강판의 자기 특성이 뒤떨어지거나 하는 경우가 있었다.

본 발명은, 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성 및 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판 및, 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 세라믹 피막 및 절연 장력 피막으로서 특정한 피막 구성을 채용함으로써, 변형 제거 어닐링 후에 있어서도, 피막 밀착성 및 자기 특성이 모두 우수한 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 이하의 [1]∼[13]을 제공한다.

[1] 강판과, 상기 강판 상에 배치된, 산화물의 함유량이 30질량％ 미만인 세라믹 피막인 피막층 A와, 상기 피막층 A 상에 배치된, 산화물을 함유하는 절연 장력 피막인 피막층 B를 갖고, 상기 피막층 B의 ³¹P-NMR 스펙트럼을 0∼－60ppm의 범위에서 가우시안 피팅(Gaussian fitting)한 경우에 있어서, －17∼－33ppm의 피크 면적의 전체 피크 면적에 대한 비율이 30％ 이상인, 방향성 전자 강판.

[2] 상기 피막층 B가, 5질량％ 이상의 결정상을 포함하는, 상기 [1]에 기재된 방향성 전자 강판.

[3] 상기 결정상이, 인산염의 결정상인, 상기 [2]에 기재된 방향성 전자 강판.

[4] 상기 피막층 A의 두께가, 0.01㎛ 이상인, 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판.

[5] 상기 피막층 A의 두께가, 0.30㎛ 이하인, 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판.

[6] 상기 피막층 B의 두께가, 1.0㎛ 이상인, 상기 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판.

[7] 상기 피막층 B의 두께가, 10.0㎛ 이하인, 상기 [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판.

[8] 상기 피막층 A가, 질화물 또는 탄질화물을 함유하는, 상기 [1]∼[7] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판.

[9] 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판을 제조하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서, 상기 피막층 A 상에, 코팅 약액을 도포하고, 질소 분위기 중에서 소부(baking)를 행함으로써, 상기 피막층 B를 성막하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.

[10] 상기 코팅 약액 중의 인산 및/또는 인산염의 함유량이, 상기 코팅 약액 중의 전체 고형분량에 대하여, 20㏖％ 이상인, 상기 [9]에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.

[11] 상기 소부의 후, 레이저 또는 광 유기(photoinduction)를 이용한 결정화를 행하여, 상기 피막층 B를 얻는, 상기 [9] 또는 [10]에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.

[12] 도포형 롤을 이용하여, 상기 코팅 약액을 도포하는, 상기 [9]∼[11] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.

[13] 상기 피막층 A를, CVD법 또는 PVD법에 의해 성막하는, 상기 [9]∼[12] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성 및 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판 및, 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 방향성 전자 강판의 적합한 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 방향성 전자 강판을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 절연 장력 피막의 두께와, 그 두께의 절연 장력 피막이 강판에 인가하는 장력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 절연 장력 피막의 ³¹P-NMR 스펙트럼의 일 예이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

[본 발명자들이 얻은 인식]

강판 상에, 두께 1.00㎛ 이하(예를 들면 0.30㎛)의 세라믹 피막을 성막하고, 그 위에, 규인산염으로 이루어지는 절연 장력 피막을 성막하여 변형 제거 어닐링한 경우, 세라믹 피막과 강판이 박리되는(피막 밀착성이 열화하는) 경우가 있었다. 그 원인에 대해서, 본 발명자들은, 수많은 실험을 거듭한 결과, 이하와 같이 생각한다.

절연 장력 피막의 재료로서 저열팽창률의 규인산염을 사용하는 것은, 절연 장력 피막이 강판에 미치는 인장 응력을 증대시켜 자기 특성을 양호하게 하기 때문에 유익하지만, 그 한편으로, 고온 환경하에서, 절연 장력 피막 중의 성분이, 세라믹 피막을 산화하여, 반응 생성물이 생성된다.

이어서, 800℃에서 3시간의 변형 제거 어닐링 중에, 이 반응 생성물이, 절연 장력 피막과 세라믹 피막의 계면으로부터, 세라믹 피막 중을, 강판의 방향으로 확산되고, 세라믹 피막과 강판의 계면까지 확산되었을 때에, 강판의 Fe와 반응하여, 석출물을 형성한다.

그 결과, 변형 제거 어닐링의 냉각 시, 즉 열팽창률 차에 의해 강판과 세라믹 피막의 계면에 걸리는 응력이 인가되기 시작할 때에, 석출물이 그 응력을 견디지 못하고 강판으로부터 박리된다. 이와 같이 하여, 세라믹 피막과 강판이 박리된다. 즉, 피막 밀착성이 열화한다.

그래서, 본 발명자들은, 산화물을 함유하는 절연 장력 피막에 의한 세라믹 피막(예를 들면 질화물을 함유하는 세라믹 피막)의 산화 반응을 억제하는 것을 검토했다.

산화물의 산화성은, 전기 음성도(electronegativity)로 정리할 수 있다. 즉, P-O-P, P-O-Si, 또는 P-O-M(M은 금속) 등의 결합을 생각한 경우, 전기 음성도가 가장 높은 P를 많이 갖는 P-O-P 결합이, 가장 산화 반응을 일으키기 어렵다고 생각된다. 그 때문에, 절연 장력 피막 중의 인 산화물이, -P-O-P-O-P-와 같은 체인 구조를 취하면, 절연 장력 피막 중의 인 산화물의 산화력이 저하한다.

유리 중의 구조 평가에는, ³¹P-NMR(핵자기 공명)을 이용하는 것이 일반적이다. ³¹P-NMR 스펙트럼에 있어서, 화학 시프트가 －17ppm 이하의 범위에 피크가 출현하면, 그 피크는, 하기식에 나타내는 Q², 또는, Q³으로 불리는 인 산화물의 체인 구조라고 판단할 수 있다(T. Kasuga, Journal of the Society of Inorganic Materials Japan 10 (2003) 189).

본 발명자들은, 마무리 어닐링의 후, 표면의 포스테라이트 피막을 산 세정에 의해 제거한 강판의 위에, 질화물 등으로 이루어지는 세라믹 피막을, 두께 0.30㎛ 이하로 성막했다. 그 후, 세라믹 피막 상에, 코팅 약액을, 도포형 롤을 이용하여 도포하고, 질소 분위기에서 소부를 행함으로써, 절연 장력 피막을 성막했다. 이어서, 질소 분위기 중에 있어서, 800℃에서 3시간의 변형 제거 어닐링을 행했다.

이때, 본 발명자들은, 절연 장력 피막의 ³¹P-NMR 스펙트럼을, 0∼－60ppm의 범위에서 가우시안 피팅했다. 그 결과, －17∼－33ppm의 피크 면적이, 전체 피크 면적의 30％ 이상을 차지하는 경우, 세라믹 피막의 두께가 1.00㎛ 이하라도, 변형 제거 어닐링 후에 우수한 피막 밀착성을 유지할 수 있는 것을 발견했다.

도 1은, 본 발명의 방향성 전자 강판의 적합한 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는, 종래의 방향성 전자 강판을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

우선, 도 2에 나타내는 바와 같이, 종래의 방향성 전자 강판은, 통상, 강판(1) 상에, 포스테라이트 피막(2)이 있고, 그 위에, 절연 장력 피막(3)이 성막되어 있다. 도 2에 있어서, 포스테라이트 피막(2)의 두께(T₂)는 2㎛ 정도이고, 절연 장력 피막(3)의 두께(T₃)는 2㎛ 정도이다.

이에 대하여, 도 1에 있어서는, 종래의 포스테라이트 피막(2)(도 2 참조)의 부분이, 세라믹 피막(4)으로 치환되어 있다. 보다 상세하게는, 화학 연마 또는 전해 연마 등에 의해 평활화된 강판(1)의 표면 상에, CVD법 또는 PVD법을 이용하여, 세라믹 피막(4)이 성막되어 있다. 도 1에 있어서, 세라믹 피막(4)의 두께(T₄)는, 예를 들면, 1.00㎛ 이하이기 때문에, 절연 장력 피막(3)의 두께(T₃)를 2.0㎛ 이상으로 두께 증가시켜도, 방향성 전자 강판을 변압기로서 사용했을 때의 실효 강판 체적(점적률(lamination factor))을 감소시키지 않는다.

피막에 의해 강판에 인가되는 장력은, 통상, 피막의 두께에 비례하는 점에서, 절연 장력 피막의 두께 증가는, 자기 특성의 향상에 유용하다고 생각된다.

본 발명자들은, 도포형 롤의 회전 속도 및 코팅 약액의 비중 등을 조정함으로써, 성막되는 절연 장력 피막을 두께 증가시킴으로써, 강판에 인가되는 장력이 증대하여, 방향성 전자 강판의 자기 특성을 양호하게 할 수 있는 것을 발견했다.

[방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법]

이하, 재차, 본 발명의 방향성 전자 강판을 설명한다.

본 발명의 방향성 전자 강판은, 강판과, 상기 강판 상에 배치된, 산화물의 함유량이 30질량％ 미만인 세라믹 피막인 피막층 A와, 상기 피막층 A 상에 배치된, 산화물을 함유하는 절연 장력 피막인 피막층 B를 갖고, 상기 피막층 B의 ³¹P-NMR 스펙트럼을 0∼－60ppm의 범위에서 가우시안 피팅한 경우에 있어서, －17∼－33ppm의 피크 면적의 전체 피크 면적에 대한 비율이 30％ 이상인, 방향성 전자 강판이다.

본 발명의 방향성 전자 강판은, 변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성(이하, 간단히 「피막 밀착성」이라고도 함)이 우수하고, 또한, 변형 제거 어닐링 후의 자기 특성(이하, 간단히 「자기 특성」이라고도 함)이 우수하다.

이하, 본 발명의 방향성 전자 강판을, 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명은, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법의 설명도 겸한다.

<강판>

강판으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 이하에 설명하는 강판을 들 수 있다.

우선, 강판이 되는 강괴(ingot)로서는, 강 중 성분으로서, 질량％로, C: 0.002∼0.10％, Si: 2.5∼4.0％ 및, Mn: 0.005∼0.50％를 함유하고, 또한, Al: 0.010∼0.050％ 및, N: 0.003∼0.020％를 함유하고, 또는, Al: 0.010∼0.050％, N: 0.003∼0.020％, Se: 0.003∼0.030％, 및/또는, S: 0.002∼0.03％를 함유하고, 잔부는 불가피의 불순물과 Fe로 이루어지는 강괴를 이용하는 것이, 자기 특성의 관점에서 바람직하다. 단, 이에 한정되지 않는다.

이러한 강괴를, 열간 압연하고, 그 후, 수회의 어닐링을 사이에 두면서, 수회의 냉간 압연에 의해 최종 냉연판으로 한 후, 탈탄 어닐링 및 마무리 어닐링을 행함으로써, Goss 방위를 갖는 2차 재결정립을 발달시킨다. 이렇게 하여, 강판이 얻어진다. 이때, 냉간 압연의 횟수는, 자기 특성과 비용의 균형을 맞추기 위해, 2회 이하가 바람직하다.

상기 강 중 성분 중, C는 탈탄 어닐링으로 제거되고, Al, N, Se 및 S는 마무리 어닐링으로 순화됨으로써, 마무리 어닐링 후의 강판에 있어서는 모두 불가피적 불순물 정도의 함유량이 된다.

그 후, 강판 표면의 포스테라이트 피막을 산 세정 등에 의해 제거한다.

이와 같이, 종래대로, 강판 표면에 포스테라이트 피막을 형성시키고, 그 후, 산 세정에 의해, 포스테라이트 피막을 제거하는 것이, 제조상, 바람직하다. 포스테라이트 피막의 성막은, 강판의 탈탄에 유용하지만, 다른 탈탄 수단을 이용하는 경우는, 포스테라이트 피막을 성막하지 않아도 좋다.

강판 표면의 포스테라이트 피막을 제거한 후, 화학 연마 또는 전해 연마(electolytic polishing) 등의 방법에 의해 강판 표면을 평활화한다.

강판의 표면 상태는, 일반적으로, 거칠수록 앵커 효과에 의해, 피막 밀착성이 보다 양호하게 된다. 반대로, 강판의 표면 상태가 평활할수록, 자구(magnetic domain)가 이동하기 쉬워져, 인장 응력을 인가했을 때에 자기 특성이 좋아지는 양이 커진다.

본 발명에 있어서는, 가장 강판 표면을 평활하게 할 수 있는 화학 연마 후의 강판을 이용해도, 변형 제거 어닐링 후에, 피막층 A(세라믹 피막)가 박리되지 않아 높은 피막 밀착성을 유지할 수 있다. 그 때문에, 화학 연마 또는 전해 연마에 의해, 강판 표면을 가능한 한 평활화하여, 산술 평균 거칠기 Ra를 0.4㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

<피막층 A: 세라믹 피막>

본 발명의 방향성 전자 강판은, 전술한 강판의 표면 상에 배치된, 세라믹 피막인 피막층 A를 갖는다.

《조성》

(산화물)

피막층 A(세라믹 피막)에 있어서의 산화물의 함유량은, 세라믹 피막의 격자가 강판의 체심 입방 격자와 정합하는 쪽이, 피막 밀착성이 보다 양호하게 된다는 이유로부터, 30질량％ 미만이고, 15질량％ 이하가 바람직하고, 5질량％ 이하가 보다 바람직하고, 2질량％ 이하가 더욱 바람직하다.

세라믹 피막에 있어서의 산화물의 함유량은, 기지의 조성의 표준판을 이용하여, 형광 X선을 이용하여 측정할 수 있다.

산화물에 있어서의 산소(O) 이외의 원소로서는, 예를 들면, 후술하는 비(非)산화물에 있어서의 C 및 N 이외의 원소로서 예시하는 원소를 들 수 있다.

(비산화물)

피막층 A(세라믹 피막)가 함유하는 성분(산화물 이외의 성분)으로서는, 예를 들면, 탄화물, 질화물 및 탄질화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다.

세라믹 피막이, 질화물 또는 탄질화물을 함유함으로써, 피막 밀착성이 보다 양호하게 된다.

비산화물이, 탄화물, 질화물 및 탄질화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 경우, 비산화물에 있어서의 C 및 N 이외의 원소로서는, 예를 들면, Cr, Ti, Al, Si, Zr, Mo, Y, Nb, W, Fe, Mn, Ta, Ge 및 Hf로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있고, 그 중에서도, Cr, Ti, Al, Si, Zr, Mo, Y, Nb 및 W로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.

비산화물로서는, 강판의 체심 입방 격자에 정합하기 쉽다는 이유로부터, 암염형 구조(rock salt structure)를 취하는 질화물 또는 탄질화물이 바람직하다.

비산화물로서는, 세라믹 피막에 있어서의 질화물 등의 내산화성을 가능한 한 향상시키는 성분인 것이 바람직하다. P. Panjan 등에 의해 작성된 아레니우스 플롯(P. Panjan et al., Thin Solid Films 281－282(1996) 298.)에 의하면, Cr을 함유하는 질화물에 Ti 등을 더함으로써, 내산화성을 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, TiCrN 또는 AlCrN 등의 3종류 이상의 원소를 포함하는 질화물 등의 비산화물도 적합하게 사용할 수 있다.

세라믹 피막에 있어서의 비산화물의 함유량은, 70질량％ 이상이 바람직하다. 세라믹 피막은, 실질적으로, 비산화물로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 세라믹 피막의 전체 질량으로부터, 산화물의 함유량을 뺀 값을, 세라믹 피막에 있어서의 비산화물의 함유량으로 간주할 수 있다.

《두께》

피막층 A(세라믹 피막)의 두께는, 고비용화를 억제하는 관점에서, 1.00㎛ 이하가 바람직하고, 0.30㎛ 이하가 보다 바람직하다.

한편, 세라믹 피막의 두께는, 피막 밀착성이 보다 우수하다는 이유로부터, 0.01㎛ 이상이 바람직하다.

세라믹 피막의 두께는, FIB(집속(集束) 이온 빔)를 이용하여 잘라낸 박편(flake)(단면)을, TEM(투과형 전자 현미경)을 이용하여 관찰하고, 임의의 10점에서의 측정값의 평균값으로 한다.

《성막법》

피막층 A(세라믹 피막)의 성막법으로서는, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 또는 PVD(Physical Vapor Deposition)법이 바람직하다.

CVD법으로서는, 열 CVD법이 바람직하다. 성막 온도는, 900∼1100℃가 바람직하다. 성막 시의 압력은, 대기압에서도 성막 가능하기는 하지만, 일률적으로 성막하기 위해서는 감압하는 것이 바람직하고, 제조상의 형편으로부터, 10∼1000㎩이 보다 바람직하다.

PVD법은, 이온 플레이팅법(ion plating method)이 바람직하다. 성막 온도는, 제조의 형편상, 300∼600℃가 바람직하다. 성막 시의 압력은, 감압하는 것이 바람직하고, 0.1∼100㎩이 보다 바람직하다. 성막 시에 있어서는, 강판을 음극으로 하여 －10∼－100V의 바이어스 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 성막 속도를 올릴 수 있다는 이유로부터, 원료의 이온화에 플라스마를 이용하는 것이 바람직하다.

세라믹 피막으로서, 예를 들면 TiAlN 또는 TiCrN 등의 3종류 이상의 원소를 포함하는 세라믹 피막을 성막하는 경우, 성막법으로서는, PVD법이 바람직하고, 이온 플레이팅법이 보다 바람직하다. 열역학적인 반응을 이용하여 성막을 행하는 CVD법은, 목적한 대로의 조성을 얻는 것이 어려운 경우가 있지만, PVD법은, 합금 재료를 이온화시켜 정합 석출시키기 때문에, 목적한 대로의 조성을 용이하게 얻을 수 있다.

<피막층 B: 절연 장력 피막>

본 발명의 방향성 전자 강판은, 피막층 A(세라믹 피막) 상에 배치된, 산화물을 함유하는 절연 장력 피막인 피막층 B를 갖는다.

《피크 면적비》

피막층 B(절연 장력 피막)의 ³¹P-NMR 스펙트럼을, 0∼－60ppm의 범위에서 가우시안 피팅한 경우에 있어서, －17∼－33ppm의 피크 면적의 전체 피크 면적에 대한 비율(이하, 편의적으로 「피크 면적비」라고 부름)이 30％ 이상이다.

이에 따라, 본 발명의 방향성 전자 강판은, 피막 밀착성이 우수함과 함께, 자기 특성도 양호해진다.

도 4에 나타내는 ³¹P-NMR 스펙트럼을 예로 하여, 상기 피크 면적비를 구하는 방법을, 보다 상세하게 설명한다. 도 4는, 피막층 B(절연 장력 피막)의 ³¹P-NMR 스펙트럼의 일 예이다. ³¹P-NMR 스펙트럼의 측정 조건은, 장치명: Agilent사 제조 VNS600, 측정 온도: 실온, 회전수: 7㎑, 표준 샘플: 인산 2수소 암모늄으로 하고 있다.

도 4에 있어서는, ³¹P 화학 시프트가 0∼－60ppm의 범위에 3개의 피크가 확인된다. 즉, 도 4의 좌측으로부터 순서대로, 피크 톱(peak tops)이 －10ppm, －22ppm 및 －25ppm에 위치하는 3개의 피크이다.

각 피크에 대해서, 가우시안 피팅을 행하여, 피크를 분리하고, 분리한 피크에 대해서, 피크 면적을 구한다. 도 4에 있어서는, 상기 3개의 피크의 피크 면적의 합계가, 「전체 피크 면적」이 된다.

피크 톱이 「－17∼－33ppm」의 범위에 위치하는 피크(도 4에 있어서는, 피크 톱이 －22ppm 및 －25ppm에 위치하는 2개의 피크)의 피크 면적의 합계가 「－17∼－33ppm의 피크 면적」이 된다.

그리고, 「전체 피크 면적」에 대한 「－17∼－33ppm의 피크 면적」의 비율(피크 면적비)을 구한다.

상기 피크 면적비는, 본 발명의 방향성 전자 강판의 피막 밀착성 및 자기 특성이 보다 우수하다는 이유로부터, 30％ 이상이 바람직하고, 40％ 이상이 보다 바람직하고, 60％ 이상이 더욱 바람직하다.

상기 피크 면적비의 상한은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 80％ 이하이다.

《결정상》

후술하는 바와 같이, 상기 피크 면적비를 30％ 이상으로 하기 위해서는, 절연 장력 피막을 결정화시키는 것이 바람직하고, 이 때문에, 절연 장력 피막은, 결정상을 포함하는 것이 바람직하다.

절연 장력 피막에 있어서의 결정상의 함유량은, 5질량％ 이상이 바람직하고, 10질량％ 이상이 보다 바람직하고, 15질량％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 50질량％ 이하이고, 40질량％ 이하가 바람직하다.

결정상의 정량 방법으로서는, X선 회절을 이용하는 것이 간편하고, 예를 들면, 결정 성분과 비정질 성분의 적분 강도비로부터 정량하는 방법; 미리 제작한 표준 샘플의 검량선을 이용하여 정량하는 방법; 표준 물질과의 적분 강도비로부터 정량하는 방법; 등을 들 수 있다.

절연 장력 피막에 있어서의 결정상은, 인산염의 결정상인 것이 바람직하다.

여기에서, 인산염(인산염의 조성)은, 사용하는 코팅 약액에 함유되는 성분에 따라서 적절히 결정되고, 예를 들면, Mg₂P₂O₇, Ca₂P₂O₇, Sr₂P₂O₇, Ba₂P₂O₇, Al₂P₂O₈, Y₂P₂O₈, Cr₂P₂O₈, Ti₃P₄O₁₆, Zr₃P₄O₁₆, Mn₃P₄O₁₆, NbPO₅, VPO₅, WP₂O₈ 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.

결정상은, 예를 들면, X선 회절을 이용하여 동정(同定)된다.

《조성》

피막층 B(절연 장력 피막)는, 산화물을 함유한다.

절연 장력 피막에 있어서의 인의 산화물(P₂O₅)의 함유량은, 25∼55질량％가 바람직하고, 35∼45질량％가 보다 바람직하다.

절연 장력 피막에 있어서의 규소의 산화물(SiO₂)의 함유량은, 42∼58질량％가 바람직하고, 48∼58질량％가 보다 바람직하다.

추가로, 절연 장력 피막에 있어서의, P 및 Si를 제외한 원소의 산화물(예를 들면, MgO, CaO, SrO, BaO, Al₂O₃, Y₂O₃, Cr₂O₃, TiO₂, ZrO₂, MnO₂, Nb₂O₅, V₂O₅, WO₃ 등)의 함유량은, 2∼18질량％가 바람직하고, 2∼12질량％가 보다 바람직하다.

절연 장력 피막에 있어서의 상기 산화물의 함유량은, 절연 장력 피막의 기지의 조성의 표준판을 이용하여, 형광 X선 분석에 의해, 구할 수 있다.

본 명세서에 있어서는, 절연 장력 피막에 있어서의 상기 산화물을 통합하여 「규인산염」이라고 부르는 경우가 있다.

《두께》

도 3은, 절연 장력 피막의 두께와, 그 두께의 절연 장력 피막이 강판에 인가하는 장력의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 절연 장력 피막의 두께가 증가함에 따라, 강판에 인가되는 장력(인장 응력)이 증대하고, 이에 따라, 방향성 전자 강판의 자기 특성이 우수하다(철손이 저하한다)고 생각된다.

절연 장력 피막의 두께는, 방향성 전자 강판의 자기 특성이 보다 우수하다는 이유로부터, 1.0㎛ 이상이 바람직하다.

한편, 절연 장력 피막을 지나치게 두껍게 하면, 방향성 전자 강판을 변압기로서 사용했을 때의 실효 강판 체적의 감소로 이어지고, 인장 응력에 의한 철손의 저감 효과도 포화되어 오기 때문에, 변압기 특성은 오히려 열화하는 경우도 생각된다. 이 때문에, 절연 장력 피막의 두께는, 10.0㎛ 이하가 바람직하고, 5.0㎛ 이하가 보다 바람직하다.

절연 장력 피막의 두께는, SEM(주사형 전자 현미경)을 이용한 단면 관찰에 의해 측정하고, 임의의 10점에서의 측정값의 평균값으로 한다.

《성막법》

절연 장력 피막의 성막법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 세라믹 피막 상에, 코팅 약액을 도포하고, 임의로 건조시킨 후, 질소 분위기 중에서 소부를 행하는 방법을 적합하게 들 수 있다. 이하, 이 방법을 예로 설명한다.

(코팅 약액)

코팅 약액은, 인산 및/또는 인산염과, 콜로이달 실리카를 함유하는 것이 바람직하다. 인산염의 금속종으로서는, 예를 들면, Mg, Ca, Sr, Ba, Al 또는 Mn 등을 적합하게 들 수 있다.

인산염으로서는, 결정상이 생성되기 쉽다는 이유로부터, 인산 마그네슘 또는 인산 알루미늄 등의 열팽창률이 낮은 인산염이 바람직하다.

인산염으로서는, 입수 용이성의 관점에서는, 제일 인산염(중인산염)이 적합하게 이용된다.

코팅 약액은, 인산 및/또는 인산염과 콜로이달 실리카 외에, 추가로, M 화합물을 함유해도 좋다. 여기에서, M의 구체예로서는, Y, Cr, Ti, Zr, Nb, V 또는 W 등을 들 수 있다.

Y 화합물로서는, 예를 들면, Y₂O₃ 등을 들 수 있다.

Cr 화합물로서는, 예를 들면, 크롬산 화합물을 들 수 있고, 그 구체예로서는, 무수 크롬산(CrO₃), 크롬산염, 중크롬산염 등을 들 수 있다.

Ti 화합물로서는, 예를 들면, TiO₂, Ti₂O₃ 등을 들 수 있다.

Zr 화합물로서는, 예를 들면, Zr(SO₄)₂˙4H₂O, ZrO₂ 등을 들 수 있다.

Nb 화합물로서는, 예를 들면, Nb₂O₅ 등을 들 수 있다.

V 화합물로서는, 예를 들면, NH₄VO₃, V₂O₅ 등을 들 수 있다.

W 화합물로서는, 예를 들면, K₂WO₄, WO₃ 등을 들 수 있다.

인산염을 M 화합물로서 취급해도 좋고, 예를 들면, Mg 화합물로서 Mg₃(PO₄)₂ 등을 들 수 있고, Ca 화합물로서 Ca₃(PO₄)₂ 등을 들 수 있고, Al 화합물로서 AlPO₄ 등을 들 수 있다.

코팅 약액 중의 각 성분의 함유량은, 예를 들면, 성막되는 절연 장력 피막이 전술한 조성이 되도록, 적절히 조정된다.

(성막 조건)

이러한 코팅 약액을, 피막층 A(세라믹 피막) 상에 도포하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 제조 비용의 형편상의 관점에서, 도포형 롤을 이용하여 행하는 것이 바람직하다.

소부 온도 및 소부 시간은, 이하의 이유로부터, 각각, 700∼900℃ 및 10∼30초간이 바람직하다.

소부 온도를 900℃ 이하, 및/또는, 소부 시간을 30초 이하로 함으로써, 세라믹 피막과 절연 장력 피막의 피막 밀착성의 열화로 이어지는 석출물이 생성되는 반응이 보다 억제되어, 피막 밀착성이 보다 우수하다.

절연 장력 피막의 형성의 처음 단계로서, 코팅 약액의 건조가 있다. 소부 온도를 700℃ 이상, 및/또는, 소부 시간을 10초 이상으로 함으로써, 코팅 약액의 건조를 충분히 진행시켜, 코팅 약액에 포함되는 수분을 충분히 제거할 수 있어, 절연 장력 피막이 강판에 인가하는 인장 응력을 보다 향상시킬 수 있다. 게다가, 변형 제거 어닐링 중에 있어서, 수분에 의한 세라믹 피막의 산화를 억제할 수 있다.

소부 분위기는, 질소 분위기가 바람직하다.

소부 분위기가 대기 분위기이면, 대기에 포함되는 수분 및 산소 등에 의해, 세라믹 피막의 산화가 일어나기 쉬워지는 경우가 있지만, 질소 분위기이면, 세라믹 피막의 산화가 억제되어, 피막 밀착성이 보다 우수하다.

《피크 면적비를 30％ 이상으로 하는 방법》

피막층 B(절연 장력 피막)에 대해서, 상기 피크 면적비를 30％ 이상으로 하는 방법으로서는, 2개의 방법이 고려된다.

우선, 첫 번째의 방법으로서, 코팅 약액 중의 인산 및/또는 인산염의 함유량을 많게 하는 방법(방법 1)을 들 수 있다.

구체적으로는, 코팅 약액 중의 인산 및/또는 인산염의 함유량은, 코팅 약액 중의 전체 고형분량에 대하여, 20㏖％ 이상이 바람직하고, 30㏖％ 이상이 보다 바람직하다.

방법 1에 있어서, 인산 및/또는 인산염의 함유량을 지나치게 많게 하면, Q³이라고 불리는 구조가 지배적으로 되어, P=O의 이중 결합 부분의 반응성이 높아진다. 이 이중 결합 부분의 반응은, 피막 밀착성에 악영향을 미치지 않기는 하지만, 반응 생성물의 기체에 의해 절연 장력 피막에 구멍이 뚫려, 장력의 열화를 초래하는 경우가 있다.

이 때문에, 코팅 약액 중의 인산 및/또는 인산염의 함유량은, 코팅 약액 중의 전체 고형분량에 대하여, 50㏖％ 이하가 바람직하다.

두 번째의 방법으로서, 절연 장력 피막을 결정화시키는 방법(방법 2)을 들 수 있다. 즉, 절연 장력 피막에 있어서, P-O-Si의 결합이 지배적인 유리를, Q²의 체인 구조를 갖는 결정 부분과, -Si-O-Si-O-Si-의 체인 구조를 갖는 유리 부분으로 분리한다. 이에 따라, 절연 장력 피막의 산화력을 저감할 수 있어, 피막 밀착성이 양호해진다.

유리는 장주기 구조(long period structure)를 갖지 않기 때문에, 결정에 비해 필연적으로 충전 밀도가 내려간다. 이 때문에, 유리를 결정화시킴으로써, 절연 장력 피막의 영률이 향상된다. 그 결과, 절연 장력 피막의 장력이 향상되어, 자기 특성이 향상된다.

본 발명에 있어서는, 상기 피크 면적비를 30％ 이상으로 하는 방법으로서, 상기 방법 1과 상기 방법 2를 병용하는 것이 바람직하다.

절연 장력 피막을 결정화시키는 방법으로서는, 예를 들면, 소부 온도의 고온화 또는 소부 시간의 장시간화를 행하는 방법(방법 A); 레이저 또는 광 유기를 이용하는 방법(방법 B); 등을 들 수 있다.

방법 A의 경우, 소부 온도는, 870℃ 이상이 바람직하다.

방법 B의 경우, 소부의 후, 레이저 또는 광 유기를 이용하여, 절연 장력 피막에 국소적인 열 및/또는 변형을 부여함으로써, 결정화를 행한다. 레이저의 구체예로서는, YAG 레이저를 적합하게 들 수 있다.

방법 A 및 방법 B 중, 결정핵을 등간격으로 생성시켜 절연 장력 피막을 보다 균일하게 결정화할 수 있어, 피막 밀착성 및 자기 특성이 보다 양호하게 된다는 이유로부터, 방법 B가 바람직하다.

결정화도에는, 조성에 의해 결정되는 상한이 있다. 방법 A에 있어서, 결정화도의 상한량까지 결정화시키는 이상으로 소부의 고온화 및/또는 장시간화를 행하는 것은, 절연 장력 피막과 세라믹 피막의 반응을 촉진시켜, 오히려 특성의 열화를 초래하는 경우가 있다.

이에 대하여, 방법 B의 경우, 이러한 폐해가 억제되어, 자유롭게 결정화도를 조정할 수 있다는 이점도 있다.

<변형 제거 어닐링>

본 발명의 방향성 전자 강판은, 예를 들면 수요자들에 의해, 변형 제거 어닐링이 실시되는 경우가 있다. 변형 제거 어닐링의 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 질소 분위기 등의 분위기 중에서, 700∼900℃에서, 2∼4시간의 어닐링이 행해진다.

<그 외의 사항>

본 발명의 방향성 전자 강판의 자기 특성을 보다 양호하게 하기 위해, 방향성 전자 강판의 압연 방향을 가로지르도록 강판 표면 부근에, 홈을 형성하거나, 또는, 레이저 조사 혹은 전자빔 조사 등에 의해 변형을 도입함으로써, 방향성 전자 강판의 자구를 세분화하는 기술도 이용할 수 있다.

홈 형성에 의한 자구 세분화 효과는 어닐링 후에 있어서도 남지만, 레이저 조사 또는 전자빔 조사에 의한 변형은, 수요자들이 행하는 변형 제거 어닐링에 의해 완화되어 버려, 예를 들면, 권철심(wound core)으로서의 용도에 어려움이 있는 경우가 있다.

그러나, 본 발명의 방향성 전자 강판은, 변형 제거 어닐링을 행하지 않는 경우(예를 들면, 적철심(pile iron core) 전용의 경우)라도, 피막 밀착성 및 자기 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 변형 제거 어닐링을 행하지 않는 경우에는, 변형 도입에 의한 자구 세분화의 기술을 이용하여, 자기 특성을 보다 양호하게 할 수 있다.

실시예

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

[시험예 1]

<방향성 전자 강판의 제조>

이하와 같이 하여, 강판 상에, 피막층 A(세라믹 피막) 및 피막층 B(절연 장력 피막)를 이 순서로 형성하여, 방향성 전자 강판을 얻었다.

《강판》

강 중 성분으로서, 질량％로, C: 0.05％, Si: 3.2％, Mn: 0.05％, Al: 0.03％, N: 0.005％ 및, Se: 0.01％를 함유하고, 잔부는 불가피의 불순물과 Fe로 이루어지는 강괴를 이용했다.

이 강괴를 열간 압연하여, 열연판 어닐링을 실시하고, 중간 어닐링을 사이에 두는 2회의 냉간 압연에 의해 두께 0.23㎜의 최종 냉연판으로 한 후, 탈탄 어닐링 및 마무리 어닐링에 의해 Goss 방위 2차 재결정립을 발달시켰다. 이렇게 하여, 포스테라이트 피막 부착 강판을 얻었다.

그 후, 얻어진 포스테라이트 피막 부착 강판에 대해서, 표면의 포스테라이트 피막을 산 세정에 의해 제거한 후, 불산을 이용한 화학 연마에 의해, 표면을 평활화했다. 이렇게 하여, 강판을 얻었다. 화학 연마 후에 있어서의 강판의 판두께는, 0.22㎜였다.

《피막층 A: 세라믹 피막》

다음으로, CVD법에 의해, 강판 상에, TiN의 세라믹 피막을, 두께 0.20㎛로 성막했다. 세라믹 피막에 있어서의 산화물의 함유량은, 모두, 2질량％ 이하였다. CVD법은, 열 CVD법을 이용하여, 1050℃ 및 1000㎩의 조건으로 성막을 행했다.

《피막층 B: 절연 장력 피막》

다음으로, 강판 상에 성막된 세라믹 피막 상에, 코팅 약액을, 도포형 롤을 이용하여 도포하고, 건조시킨 후, 질소 분위기 중, 하기표 1에 나타내는 소부 온도(800∼900℃의 범위)에서 15초간의 소부를 행했다. 이렇게 하여, 두께 2.0㎛의 절연 장력 피막을 성막했다.

(코팅 약액)

코팅 약액은, 인산, 콜로이달 실리카(ADEKA사 제조 AT-30, 평균 입자경: 10㎚) 및 M 화합물로부터 1종 이상의 성분을 선택하고, 성막되는 절연 장력 피막의 조성이 하기표 1에 나타내는 A∼C의 조성이 되도록 배합함으로써, 조제했다.

M 화합물로서는, 이하의 화합물을 사용했다.

·Mg: Mg₃(PO₄)₂

·Ca: Ca₃(PO₄)₂

·Al: AlPO₄

어느 코팅 약액도, 인산 및/또는 인산염의 함유량은, 코팅 약액 중의 전체 고형분량에 대하여, 20∼30㏖％의 범위 내였다.

(조성)

하기표 1에 나타내는 A∼C의 조성은, 이하와 같다.

A: 40P₂O₅-55SiO₂-5MgO

B: 40P₂O₅-55SiO₂-5CaO

C: 40P₂O₅-55SiO₂-5Al₂O₃

예를 들면, A의 조성은, P₂O₅의 함유량이 「40질량％」, SiO₂의 함유량이 「55질량％」, MgO의 함유량이 「5질량％」인 것을 나타낸다(이하, 동일).

(결정상)

절연 장력 피막의 결정상(인산염의 결정상)을, X선 회절을 이용하여 동정했다. 결과를 하기표 1에 나타낸다. 동정하지 않은 경우에는, 하기표 1에 「-」을 기재했다.

발명예의 결정상을 정량한 결과, 모두, 5∼10질량％의 범위 내였다. 결정상의 정량 방법으로서는, X선 회절을 이용하여, 결정 성분과 비정질 성분의 적분 강도비로부터 정량하는 방법을 채용했다.

(피크 면적비)

절연 장력 피막의 ³¹P-NMR 스펙트럼을 측정했다. 측정 조건은, 장치명: Agilent사 제조 VNS600, 측정 온도: 실온, 회전수: 7㎑, 표준 샘플: 인산 2수소 암모늄으로 했다. 측정한 ³¹P-NMR 스펙트럼의 일 예를 도 4에 나타낸다.

측정한 ³¹P-NMR 스펙트럼을, 0∼－60ppm의 범위에서 가우시안 피팅하고, －17∼－33ppm의 피크 면적의 전체 피크 면적에 대한 비율(피크 면적비)을 구했다. 구한 피크 면적비를, 하기표 1에 나타낸다.

<평가>

얻어진 방향성 전자 강판에 대하여, 질소 분위기 중 800℃에서 3시간의 변형 제거 어닐링을 행했다. 그 후, 이하의 평가를 행했다.

《피막 밀착성》

변형 제거 어닐링 후의 방향성 전자 강판을, 5㎜, 10㎜…와 같이 5㎜ 간격으로 지름이 상이한 환봉(단, 3㎜φ의 환봉을 포함함)에 감아 나가, 세라믹 피막이 박리되지 않는 최소 지름(단위: ㎜φ)을 구했다. 결과를 하기표 1에 나타낸다. 피막이 박리되지 않는 최소 지름(비박리 지름)이 작을수록, 변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성이 우수하다고 평가할 수 있고, 비박리 지름이 30㎜φ 미만인 것이 바람직하다.

《철손(W_17/50)》

변형 제거 어닐링 후의 방향성 전자 강판에 대해서, 철손(W_17/50)을 측정했다. 결과를 하기표 1에 나타낸다. 철손(W_17/50)을 측정하지 않은 경우는, 하기표 1에 「-」을 기재했다. 철손(W_17/50)의 값(단위: W/㎏)이 0.80 미만이면, 변형 제거 어닐링 후의 자기 특성이 우수하다고 평가할 수 있다.

상기표 1에 나타내는 바와 같이, 피크 면적비가 30％ 이상인 본 발명예의 방향성 전자 강판은, 비박리 지름이 20㎜φ 이하로 작아 피막 밀착성이 양호하고, 또한, 철손(W_17/50)이 0.80 미만으로 자기 특성이 양호했다.

[시험예 2]

<방향성 전자 강판의 제조>

《강판》

《피막층 A: 세라믹 피막》

《피막층 B: 절연 장력 피막》

다음으로, 강판 상에 성막된 세라믹 피막 상에, 코팅 약액을, 도포형 롤을 이용하여 도포하고, 건조시킨 후, 질소 분위기 중 840℃에서 15초간의 소부를 행했다. 이렇게 하여, 두께 2.0㎛의 절연 장력 피막을 성막했다.

추가로, 레이저 조사에 의해, 절연 장력 피막을 결정화시켰다. 레이저로서는, YAG 레이저를 이용했다.

(코팅 약액)

코팅 약액은, 인산, 콜로이달 실리카(ADEKA사 제조 AT-30, 평균 입자경: 10㎚) 및 M 화합물로부터 1종 이상의 성분을 선택하고, 성막되는 절연 장력 피막의 조성이 하기표 2에 나타내는 조성이 되도록 배합함으로써, 조제했다.

M 화합물로서는, 이하의 화합물을 사용했다.

·Mg: Mg₃(PO₄)₂

·Ca: Ca₃(PO₄)₂

·Sr: SrHPO₄

·Ba: Ba₃(PO₄)₂

·Al: AlPO₄

·Y: Y₂O₃

·Cr: CrO₃

·Ti: TiO₂

·Zr: ZrO₂

·Mn: Mn(NO₃)₂

·Nb: Nb₂O₅

·V: NH₄VO₃

·W: WO₃

(결정상)

시험예 1과 동일하게 하여, 절연 장력 피막의 결정상(인산염의 결정상)의 동정 및 정량을 행했다. 동정 결과를 하기표 2에 나타낸다. 결정상을 정량한 결과, 모두, 5∼10질량％의 범위 내였다.

(피크 면적비)

시험예 1과 동일하게 하여, 절연 장력 피막의 ³¹P-NMR 스펙트럼을 측정하여, 피크 면적비를 구했다. 결과를 하기표 2에 나타낸다.

<평가>

얻어진 방향성 전자 강판에 대하여, 질소 분위기 중 800℃에서 3시간의 변형 제거 어닐링을 행하고, 그 후, 시험예 1과 동일하게 하여, 변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성 및 자기 특성의 평가를 행했다. 결과를 하기표 2에 나타낸다.

상기표 2에 나타내는 바와 같이, 피크 면적비가 30％ 이상인 본 발명예의 방향성 전자 강판은, 비박리 지름이 20㎜φ 이하로 작아 피막 밀착성이 양호하고, 또한, 철손(W_17/50)이 0.80 미만으로 자기 특성이 양호했다.

[시험예 3]

<방향성 전자 강판의 제조>

《강판》

《피막층 A: 세라믹 피막》

다음으로, CVD법 또는 PVD법에 의해, 강판 상에, 하기표 3에 나타내는 조성의 세라믹 피막을, 하기표 3에 나타내는 두께로 성막했다. 세라믹 피막에 있어서의 산화물의 함유량은, 모두, 2질량％ 이하였다.

CVD법은, 열 CVD법을 이용하여, 1050℃ 및 1000㎩의 조건으로 성막을 행했다. PVD법은, 이온 플레이팅법을 이용하여, 450℃, 3㎩ 및 바이어스 전압 －20V로 성막을 행했다.

《피막층 B: 절연 장력 피막》

코팅 약액으로서는, 시험예 2의 No.1과 동일한 코팅 약액을 이용했다. 성막된 절연 장력 피막(조성: 40P₂O₅-55SiO₂-5MgO)의 결정상 및 피크 면적비도, 시험예 2의 No.1과 동일했다.

<평가>

얻어진 방향성 전자 강판에 대하여, 질소 분위기 중 800℃에서 3시간의 변형 제거 어닐링을 행하고, 그 후, 시험예 1과 동일하게 하여, 변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성 및 자기 특성의 평가를 행했다. 결과를 하기표 3에 나타낸다.

상기표 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명예의 방향성 전자 강판은, 비박리 지름이 30㎜φ 미만으로 피막 밀착성이 양호하고, 또한, 철손(W_17/50)이 0.80 미만으로 자기 특성이 양호했다.

상기표 3에 있어서, 세라믹 피막의 두께가 0.10㎛인 발명예끼리를 대비하면, 세라믹 피막의 조성이 TiCrN 또는 AlCrN인 발명예는, 피막 밀착성 및 자기 특성이 보다 양호했다.

[시험예 4]

<방향성 전자 강판의 제조>

《강판》

그 후, 얻어진 포스테라이트 피막 부착 강판에 대해서, 표면의 포스테라이트 피막을 산 세정에 의해 제거한 후, 불산을 이용한 화학 연마에 의해, 표면을 평활화했다. 이렇게 하여, 강판을 얻었다. 화학 연마 후에 있어서의 강판의 판두께는, 0.20㎜였다.

《피막층 A: 세라믹 피막》

다음으로, PVD법에 의해, 강판 상에, AlCrN의 세라믹 피막을, 두께 0.10㎛로 성막했다. 세라믹 피막에 있어서의 산화물의 함유량은, 모두, 2질량％ 이하였다. PVD법은, 이온 플레이팅법을 이용하여, 450℃, 3㎩ 및 바이어스 전압 －20V로 성막을 행했다.

《피막층 B: 절연 장력 피막》

다음으로, 강판 상에 성막된 세라믹 피막 상에, 코팅 약액을, 도포형 롤을 이용하여 도포하고, 건조시킨 후, 질소 분위기 중 840℃에서 15초간의 소부를 행했다. 이렇게 하여, 하기표 4에 나타내는 두께의 절연 장력 피막을 성막했다.

<평가>

얻어진 방향성 전자 강판에 대하여, 질소 분위기 중 800℃에서 3시간의 변형 제거 어닐링을 행하고, 그 후, 시험예 1과 동일하게 하여, 변형 제거 어닐링 후의 피막 밀착성 및 자기 특성의 평가를 행했다. 결과를 하기표 4에 나타낸다.

상기표 4에 나타내는 바와 같이, 본 발명예의 방향성 전자 강판은, 비박리 지름이 30㎜φ 미만으로 피막 밀착성이 양호하고, 또한, 철손(W_17/50)이 0.80 미만으로 자기 특성이 양호했다.

상기표 4에 있어서, 본 발명예끼리를 대비하면, 절연 장력 피막을 두께 증가함에 따라, 자기 특성이 보다 양호하게 되는 경향이 보였다.

1 : 강판
2 : 포스테라이트 피막
3 : 절연 장력 피막
4 : 세라믹 피막
T₂ : 포스테라이트 피막의 두께
T₃ : 절연 장력 피막의 두께
T₄ : 세라믹 피막의 두께

Claims

강판과,
상기 강판 상에 배치된, 산화물의 함유량이 30질량％ 미만인 세라믹 피막인 피막층 A와,
상기 피막층 A 상에 배치된, 산화물을 함유하는 절연 장력 피막인 피막층 B
를 갖고,
상기 피막층 B의 ³¹P-NMR 스펙트럼을 0∼－60ppm의 범위에서 가우시안 피팅한 경우에 있어서, －17∼－33ppm의 피크 면적의 전체 피크 면적에 대한 비율이 30％ 이상인, 방향성 전자 강판.
제1항에 있어서,
상기 피막층 B가, 5질량％ 이상의 결정상을 포함하는, 방향성 전자 강판.
제2항에 있어서,
상기 결정상이, 인산염의 결정상인, 방향성 전자 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피막층 A의 두께가, 0.01㎛ 이상인, 방향성 전자 강판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피막층 A의 두께가, 0.30㎛ 이하인, 방향성 전자 강판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피막층 B의 두께가, 1.0㎛ 이상인, 방향성 전자 강판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피막층 B의 두께가, 10.0㎛ 이하인, 방향성 전자 강판.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피막층 A가, 질화물 또는 탄질화물을 함유하는, 방향성 전자 강판.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 방향성 전자 강판을 제조하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서,
상기 피막층 A 상에, 코팅 약액을 도포하고, 질소 분위기 중에서 소부(baking)를 행함으로써, 상기 피막층 B를 성막하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 코팅 약액 중의 인산 및/또는 인산염의 함유량이, 상기 코팅 약액 중의 전체 고형분량에 대하여, 20㏖％ 이상인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 소부의 후, 레이저 또는 광 유기(photoinduction)를 이용한 결정화를 행하여, 상기 피막층 B를 얻는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
도포형 롤을 이용하여, 상기 코팅 약액을 도포하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피막층 A를, CVD법 또는 PVD법에 의해 성막하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.