TW201928086A - 複層型電磁鋼板 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種兼顧了低高頻鐵損與高磁通量密度的複層型電磁鋼板。一種複層型電磁鋼板，包括：內層部、及設置於所述內層部兩側的表層部，且表層部Si含量為2.5質量%～6.0質量%，內層部Si含量為1.5質量%～5.0質量%，表層部與內層部中的Si含量之差ΔSi為0.5質量%以上，表層部與內層部中的Al含量之差的絕對值ΔAl為0.05質量%以下，表層部的磁致伸縮與內層部的磁致伸縮之差的絕對值Δλ1.0/400 為1.0×10-6 以下，所述複層型電磁鋼板的板厚t為0.03 mm～0.3 mm，且所述表層部的合計厚度t1 相對於所述t的比率為0.10～0.70。

Description

複層型電磁鋼板
本發明是有關於一種複層型電磁鋼板，且特別是有關於一種兼顧了低高頻鐵損與高磁通量密度的複層型電磁鋼板。
就小型化、高效率化的觀點而言，混合動力電動汽車用或吸塵器用的馬達進行400 Hz～2 kHz等高頻區域內的驅動。因此，對於作為此種馬達的芯材而使用的無方向性電磁鋼板，迫切期望一種高頻鐵損低、磁通量密度高的電磁鋼板。
為了減少高頻鐵損，有效的是增大固有電阻。因此，開發了一種藉由增加Si量來增加固有電阻的高Si鋼。但是，由於Si為非磁性元素，因此存在伴隨Si量的增加而飽和磁化降低的問題。
因此，作為兼顧高頻鐵損減少與高磁通量密度的方法，正在開發一種對電磁鋼板的板厚方向上的Si濃度梯度進行了控制的Si傾斜磁性材料。例如，專利文獻1中提出有一種於板厚方向上具有Si的濃度梯度，且鋼板表面的Si濃度較鋼板的板厚中心部的Si濃度高的電磁鋼板。具體而言，於所述電磁鋼板中，板厚中心部的Si濃度為3.4%以上，另一方面，Si濃度為5質量%～8質量%的表層部設置於鋼板的兩表面。而且，所述表層部的厚度設為板厚的10%以上。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平11-293422號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，於如專利文獻1中所提出般的現有的Si傾斜磁性材料中存在如下問題：若用作最高頻率為數kHz的電氣設備的鐵芯材料，則由於磁滯損耗（hysteresis loss）高，因此鐵損未充分降低。
本發明是鑒於所述情況而成，目的在於提供一種兼顧了低高頻鐵損與高磁通量密度的複層型電磁鋼板。
[解決課題之手段]
本發明者等人對解決所述課題的方法進行了努力研究，結果發現，為了減少高頻鐵損，重要的是減少鋼板表層部與內層部的磁致伸縮差。本發明是基於所述見解而成，其主旨構成如下。
1. 一種複層型電磁鋼板，包括：內層部、及設置於所述內層部兩側的表層部，且
所述表層部具有以表層部Si含量[Si]1 包含Si、且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成，
所述內層部具有以內層部Si含量[Si]0 包含Si、且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成，
所述[Si]1 為2.5質量%～6.0質量%，
所述[Si]0 為1.5質量%～5.0質量%，
作為所述表層部中的Si含量與所述內層部中的Si含量之差（[Si]1 -[Si]0 ）而定義的ΔSi為0.5質量%以上，
作為於所述表層部中作為不可避免的雜質而包含的Al的含量[Al]1 與於所述內層部中作為不可避免的雜質而包含的Al的含量[Al]0 之差的絕對值（|[Al]1 -[Al]0 |）而定義的ΔAl為0.05質量%以下，
所述表層部的磁致伸縮λ1.0/400,1 與所述內層部的磁致伸縮λ1.0/400,0 之差的絕對值Δλ1.0/400 為1.0×10-6 以下，
所述複層型電磁鋼板的板厚t為0.03 mm～0.3 mm，且
所述表層部的合計厚度t1 相對於所述t的比率為0.10～0.70。
2. 如所述1所述的複層型電磁鋼板，其中，所述表層部的成分組成與所述內層部的成分組成中的任一者或兩者進而以質量%計，包含
Sn：0.001%～0.1%及
Sb：0.001%～0.1%中的一者或兩者。
3. 如所述1或2所述的複層型電磁鋼板，其中，所述表層部的成分組成與所述內層部的成分組成中的任一者或兩者進而以質量%計，包含
Mo：0.001%～0.1%。
[發明的效果]
根據本發明，可提供一種兼顧了低高頻鐵損與高磁通量密度的複層型電磁鋼板。
以下，對實施本發明的方法進行具體說明。再者，以下說明表示本發明的較佳實施形態的示例，本發明並不限定於此。
[複層型電磁鋼板]
圖1是表示本發明一實施形態中的複層型電磁鋼板的結構的示意圖。另外，圖2（a）及圖2（b）是表示複層型電磁鋼板的板厚方向上的Si含量分佈的示例的示意圖。圖2（a）及圖2（b）中的縱軸表示板厚方向的位置，0表示複層型電磁鋼板的其中一個表面，t表示該複層型電磁鋼板的另一個表面。
如圖1所示，本發明的複層型電磁鋼板1（以下，有時簡稱為「鋼板」）包括內層部10、及設置於內層部10兩側的表層部20，表層部20與內層部10的Si含量不同。Si含量於鋼板的板厚方向上可連續地變化（圖2（a）），亦可階段性地變化（圖2（b））。於Si含量階段性地變化的情況下，能夠以2階段以上的任意階段使Si含量變化。再者，以下說明中所謂「表層部」，是指設置於複層型電磁鋼板兩側的表面上的表層部。因而，本發明中，設置於複層型電磁鋼板的其中一個面上的第1表層部與設置於另一個面上的第2表層部兩者滿足以下敘述的條件。
此處，將Si含量較鋼板的總板厚中的Si含量的平均值高的部分定義為「表層部」，將Si含量較所述平均值低的部分定義為「內層部」。再者，如後述般，於藉由包覆（clad）Si量不同的2種鋼材（高Si材與低Si材）來製造複層型電磁鋼板的情況下，通常包含所述高Si材的部分成為表層部，包含所述低Si材的部分成為內層部。而且，該情況下，表層部內的Si量實質上恒定，內層部內的Si量實質上亦恒定。
[成分組成]
首先，對所述表層部與內層部的成分組成進行說明。再者，以下說明中，表示各元素的含量的「%」只要無特別說明，則表示「質量%」。
[表層部的成分組成]
首先，對所述表層部的成分組成進行說明。本發明中，設置於複層型電磁鋼板的其中一個面上的第1表層部與設置於另一個面上的第2表層部兩者具有以下敘述的成分組成。一般而言，將第1表層部的成分組成與第2表層部的成分組成設為相同即可，但兩者亦可不同。另外，此處所謂表層部中的元素的含量，是指一個表層部中的該元素的平均含量。
Si：2.5%～6.0%
Si為具有提高鋼板的電阻、減少渦流損耗的作用的元素。若表層部的Si含量（[Si]1 ）未滿2.5%，則無法有效地減少渦流損耗。因此，表層部的Si含量設為2.5%以上、較佳為3.0%以上、更佳為超過3.5%。另一方面，若表層部的Si含量超過6.0%，則藉由飽和磁化的降低而磁通量密度降低。因此，表層部的Si含量設為6.0%以下、較佳為未滿5.5%、更佳為5.0%以下。再者，如所述般，所謂表層部中的Si含量為2.5%～6.0%，是指第1表層部中的平均Si含量為2.5%～6.0%，且第2表層部中的平均Si含量為2.5%～6.0%。第1表層部中的平均Si含量與第2表層部中的平均Si含量可相同亦可不同。關於其他元素，亦應用同樣的定義。
本發明的一實施形態中，所述表層部具有以所述量（[Si]1 ）包含Si、且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成。
再者，作為所述不可避免的雜質而可包含於複層型電磁鋼板中的元素的示例可列舉Al。若將Al含量抑制為0.1%以下，則可進一步提升磁通量密度。因此，較佳為將Al含量抑制為0.1%以下。
另外，於本發明的另一實施形態中，所述表層部的成分組成可進而以以下的量含有Sn及Sb中的一者或兩者。
Sn：0.001%～0.1%
Sn為具有藉由織構改善而進一步提升磁通量密度的效果的元素。於添加Sn的情況下，為了獲得所述效果，將Sn含量設為0.001%以上。另一方面，若Sn含量超過0.1%，則效果飽和，白白導致成本上升。因此，將Sn含量設為0.1%以下。
Sb：0.001%～0.1%
Sb與Sn同樣，亦為具有進一步提升磁通量密度的效果的元素。於添加Sb的情況下，為了獲得所述效果，將Sb含量設為0.001%以上。另一方面，若Sb含量超過0.1%，則效果飽和，白白導致成本上升。因此，將Sb含量設為0.1%以下。
另外，於本發明的另一實施形態中，所述表層部的成分組成可進而以以下的量含有Mo。
Mo：0.001%～0.1%
Mo為具有藉由抑制鋼板表層的氧化而進一步減少鐵損的效果的元素。於添加Mo的情況下，為了獲得所述效果，將Mo含量設為0.001%以上。另一方面，若Mo含量超過0.1%，則形成碳化物，鐵損增加。因此，將Mo含量設為0.1%以下。
本發明一實施形態中的所述表層部可具有以質量%計，包含
Si：2.5%～6.0%、
任意的Sn：0.001%～0.1%及Sb：0.001%～0.1%中的一者或兩者、以及
任意的Mo：0.001%～0.1%，且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成。
另外，本發明的另一實施形態中的所述表層部可具有以質量%計，包含
Si：2.5%～6.0%、
任意的Sn：0.001%～0.1%及Sb：0.001%～0.1%中的一者或兩者、
任意的Mo：0.001%～0.1%、以及
作為剩餘部分的Fe及不可避免的雜質、的成分組成。
[內層部的成分組成]
繼而，對內層部的成分組成進行說明。此處，所謂內層部中的元素的含量，是指內層部中的該元素的平均含量。
Si：1.5%～5.0%
若內層部的Si含量（[Si]0 ）未滿1.5%，則高頻鐵損增加。因此，將內層部的Si含量設為1.5%以上。另一方面，若內層部的Si含量超過5.0%，則產生對馬達芯（motor core）進行衝壓時芯破裂等問題。因此，將內層部的Si含量設為5.0%以下。內層部的Si含量較佳為設為4.0%以下，更佳為設為2.8%以下。
本發明的一實施形態中，所述內層部具有以所述量（[Si]0 ）包含Si、且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成。
再者，作為所述不可避免的雜質而可包含於複層型電磁鋼板中的元素的示例可列舉Al。若將Al含量抑制為0.1%以下，則可進一步提升磁通量密度。因此，較佳為將Al含量抑制為0.1%以下。
另外，於本發明的另一實施形態中，所述內層部的成分組成可進而以以下的量含有Sn及Sb中的一者或兩者。
Sn：0.001%～0.1%
Sn為具有藉由織構改善而進一步提升磁通量密度的效果的元素。於添加Sn的情況下，為了獲得所述效果，將Sn含量設為0.001%以上。另一方面，若Sn含量超過0.1%，則效果飽和，白白導致成本上升。因此，將Sn含量設為0.1%以下。
Sb：0.001%～0.1%
Sb與Sn同樣，亦為具有進一步提升磁通量密度的效果的元素。於添加Sb的情況下，為了獲得所述效果，將Sb含量設為0.001%以上。另一方面，若Sb含量超過0.1%，則效果飽和，白白導致成本上升。因此，將Sb含量設為0.1%以下。
另外，於本發明的另一實施形態中，所述內層部的成分組成可進而以以下的量含有Mo。
Mo：0.001%～0.1%
如上所述，Mo為具有藉由抑制鋼板表層的氧化而減少鐵損的效果的元素。為了防止氧化，於鋼板的表層部存在Mo即可，亦可於內層部中添加Mo。例如，於藉由後述的滲矽處理來製造複層型電磁鋼板的情況下，為了於表層部中添加Mo，只要於鋼板整體中添加Mo即可，因而，該情況下，於內層部中亦存在Mo。另外，於利用滲矽處理以外的方法製造複層型電磁鋼板的情況下，亦可於內層部中添加Mo。就製造上的觀點而言，於內層部中添加Mo的情況下，與表層部的Mo含量同樣地，將內層部的Mo含量設為0.001%以上。另一方面，若Mo含量超過0.1%，則形成碳化物，鐵損增加。因此，將Mo含量設為0.1%以下。
本發明一實施形態中的所述內層部可具有以質量%計，包含
Si：1.5%～5.0%、
任意的Sn：0.001%～0.1%及Sb：0.001%～0.1%中的一者或兩者、以及
任意的Mo：0.001%～0.1%，且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成。
另外，本發明的另一實施形態中的所述內層部可具有以質量%計，包含
Si：1.5%～5.0%、
任意的Sn：0.001%～0.1%及Sb：0.001%～0.1%中的一者或兩者、
任意的Mo：0.001%～0.1%、以及
作為剩餘部分的Fe及不可避免的雜質、的成分組成。
[Si含量之差]
為了針對表層部與內層部的Si含量之差（ΔSi）對磁特性造成的影響進行研究，按照以下順序來製作ΔSi不同的複層型電磁鋼板，並評價其磁特性。
首先，以表層部的厚度相對於複層型電磁鋼板的板厚（總厚）的比率成為0.30的方式將表層部用的鋼貼合於內層部用的鋼的兩表面，並進行熱軋。所述表層部用的鋼與內層部用的鋼均以成為所期望的成分組成的方式進行熔製而製成鑄錠（ingot）。將內層部的Si含量[Si]0 設為2.5%，使表層部的Si含量[Si]1 於2.5%～6.5%的範圍內變化。再者，表層部的Si含量於兩表面設為相同的值。另外，Al含量於表層部與內層部中的任一者中均設為0.001%。
所述熱軋後，進行900℃×30 s的熱軋板退火，繼而藉由冷軋而使板厚成為0.10 mm。其後，進行1000℃×30 s的最終退火，從而獲得複層型電磁鋼板。
自所獲得的複層型電磁鋼板的每一者中採取寬度30 mm、長度180 mm的試驗片，進行愛普斯坦（Epstein）試驗並評價磁特性。於所述愛普斯坦試驗中，使用等量的以試驗片的長度方向成為軋製方向（L方向）的方式採取的L方向試驗片、與以試驗片的長度方向成為軋製直角方向（C方向）的方式採取的C方向試驗片，評價L方向與C方向中的磁特性的平均值。
圖3中表示作為表層部與內層部中的Si含量之差（[Si]1 -[Si]0 ）而定義的ΔSi（質量%）、與1.0 T、1 kHz下的渦流損耗的關聯的圖表。根據該結果可知，於ΔSi為0.5質量%以上的情況下，渦流損耗大大降低。其原因在於，表層部的Si量較內層部高，結果，表層部的磁導率變得較內層部高，從而磁通量集中於表層。磁通量集中的部分的固有電阻變高，因此可有效地減少渦流損耗。
根據以上原因，本發明中，將作為表層部中的Si含量與所述內層部中的Si含量之差（[Si]1 -[Si]0 ）而定義的ΔSi設為0.5質量%以上、較佳為1.0質量%以上。另一方面，ΔSi的上限並無特別限定，通常ΔSi可為4.5%以下。就進一步減少磁致伸縮的觀點而言，較佳為將ΔSi設為2.9質量%以下。
[Al含量之差]
表層部與內層部的磁致伸縮強烈受到Si量的影響，但亦受到織構的影響。例如，若表層部與內層部的雜質量不同，則最終退火時的織構形成大不相同，因此，表層部與內層部的磁致伸縮差變大。特別是Al為大大影響織構形成的元素。因此，將作為於表層部中作為不可避免的雜質而包含的Al的含量[Al]1 與於內層部中作為不可避免的雜質而包含的Al的含量[Al]0 之差的絕對值（|[Al]1 -[Al]0 |）而定義的ΔAl設為0.05質量%以下。另一方面，關於ΔAl的下限，並無特別限定，可為0。
[磁致伸縮差]
為了針對表層部與內層部的磁致伸縮之差（Δλ1.0/400 ）對磁特性造成的影響進行研究，按照以下順序來製作Δλ1.0/400 不同的複層型電磁鋼板，並評價其磁特性。
首先，以表層部的厚度相對於複層型電磁鋼板的板厚（總厚）的比率成為0.30的方式將表層部用的鋼貼合於內層部用的鋼的兩表面，並進行熱軋。所述表層部用的鋼與內層部用的鋼均以成為所期望的成分組成的方式進行熔製而製成鑄錠。將內層部的Si含量[Si]0 設為2.5%，使表層部的Si含量[Si]1 於2.5%～7.0%的範圍內變化。再者，表層部的Si含量於兩表面設為相同的值。另外，Al含量於表層部與內層部中的任一者中均設為0.001%。
所述熱軋後，進行900℃×30 s的熱軋板退火，繼而藉由冷軋而使板厚成為0.20 mm。其後，進行1000℃×30 s的最終退火，從而獲得複層型電磁鋼板。
自所獲得的複層型電磁鋼板的每一者中採取寬度30 mm、長度180 mm的試驗片，進行愛普斯坦試驗並評價磁特性。於所述愛普斯坦試驗中，使用等量的以試驗片的長度方向成為軋製方向（L方向）的方式採取的L方向試驗片、與以試驗片的長度方向成為軋製直角方向（C方向）的方式採取的C方向試驗片，評價L方向與C方向中的磁特性的平均值。磁致伸縮的測定中，使用雷射都卜勒（Laser doppler）位移計來測定磁通量密度1.0 T、頻率400 Hz下的磁致伸縮的峰間（PEAK TO PEAK）值。
圖4中表示表層部與內層部中的磁致伸縮之差（Δλ1.0/400 ）、與磁滯損耗（激磁至1.0 T為止）的關聯。根據該結果可知，於Δλ1.0/400 為1.0×10-6 以下的情況下，磁滯損耗大大降低。其原因在於，於表層部與內層部的磁致伸縮差大的情況下，於使鋼板磁化的情況下產生由表層部與內層部的磁致伸縮差所引起的內部應力。
根據以上原因，將表層部的磁致伸縮λ1.0/400,1 與所述內層部的磁致伸縮λ1.0/400,0 之差的絕對值Δλ1.0/400 設為1.0×10-6 以下。
[板厚]
若複層型電磁鋼板的板厚t未滿0.03 mm，則該複層型電磁鋼板的製造過程中的冷軋、退火變得困難，成本顯著上升。因此，將t設為0.03 mm以上。另一方面，若t超過0.3 mm，則渦流損耗變大，總鐵損增加。因此，將t設為0.3 mm以下。
[複層比]
為了針對所述表層部的合計厚度t1 相對於複層型電磁鋼板的板厚t的比率（t1 ：t）（以下，有時稱作「複層比」）對磁特性造成的影響進行研究，按照以下順序製作複層比不同的複層型電磁鋼板，並評價其磁特性。此處，所謂「表層部的合計厚度」，是指設置於兩側的表層部的厚度之和。
首先，以成為規定的複層比的方式將表層部用的鋼貼合於內層部用的鋼的兩表面，並進行熱軋。所述表層部用的鋼與內層部用的鋼均以成為所期望的成分組成的方式進行熔製而製成鑄錠。將內層部的Si含量[Si]0 設為1.9%，將表層部的Si含量[Si]1 於兩表面均設為2.5%。
所述熱軋後，進行900℃×30 s的熱軋板退火，繼而藉由冷軋而使板厚成為0.20 mm。其後，進行1000℃×30 s的最終退火，從而獲得複層型電磁鋼板。
圖5中表示複層比與總鐵損（W10/1 k ）的關聯。根據該結果可知，於複層比為0.10～0.70的情況下，鐵損降低。該鐵損的降低認為是基於以下原因。首先，若高電阻的表層部的比率未滿0.10，則無法有效地減少集中於表層部的渦流。另一方面，於表層部的比率超過0.70的情況下，表層部與內層部的磁導率差變小，因此磁通量滲透至內層部為止，亦自內層部產生渦流損耗。因而，藉由將複層比設為0.10～0.70，可減少鐵損。
[製造方法]
本發明的複層型電磁鋼板並無特別限定，可利用任意的方法來製造。作為製造方法的一例，可列舉包覆Si含量不同的鋼素材的方法。所述鋼素材的成分組成例如可藉由在轉爐中對成分不同的材料進行吹煉，並對熔鋼進行除氣處理來調整。
包覆方法並無特別限定，例如準備Si含量不同的鋼坯，以最終複層比成為所期望的值般的厚度將表層部用的鋼坯貼合於內層部用的鋼坯的兩表面並進行軋製即可。所述軋製例如可設為選自由熱軋、溫軋及冷軋所組成的群組中的一種或兩種以上。一般而言，較佳為設為熱軋與其後的溫軋的組合、或者熱軋與其後的冷軋的組合。較佳為於所述熱軋之後進行熱軋板退火。另外，所述溫軋及冷軋亦能夠隔著中間退火進行兩次以上。熱軋中的最終溫度、捲繞溫度並無特別限定，按照常用方法來決定即可。於所述軋製之後進行最終退火。藉由包覆Si含量不同的鋼素材而獲得的複層型電磁鋼板例如具有如圖2（b）所示般的Si含量分佈。
另外，作為另一製造方法，亦能夠使用滲矽處理。於使用滲矽處理的情況下，對Si含量於厚度方向上恒定的鋼板實施滲矽處理，藉此可提高鋼板兩表面的表層部的Si含量。滲矽處理的方法並無特別限定，可利用任意的方法來進行。例如可使用如下方法：藉由化學氣相沈積法（chemical vapor deposition method，CVD法）使Si堆積於鋼板表面，其後進行熱處理而使Si擴散於鋼板的內部。表層部與內層部的Si含量可藉由調整利用CVD法的Si的堆積量、或熱處理條件來控制。藉由滲矽處理而獲得的複層型電磁鋼板例如具有如圖2（a）所示般的Si含量分佈。
[實施例]
為了確認本發明的效果，按照以下敘述的順序來製造複層型電磁鋼板，並評價其磁特性。
首先，準備具有表1所示的成分組成的表層部用與內層部用的兩種鋼坯。繼而，將所述表層部用的鋼坯積層於所述內層部用的鋼坯的兩表面，並將經積層的鋼坯的外周焊接。因而，表層部的成分組成於兩側相同。所述鋼坯的成分組成是藉由在轉爐中吹煉後進行除氣處理來調整。再者，所述成分組成於最終所獲得的複層型電磁鋼板中亦得到保持。
繼而，將經積層的所述鋼坯於1140℃下加熱1 hr後，進行熱軋而製成板厚2.0 mm的熱軋鋼板。將所述熱軋中的熱軋最終溫度設為800℃。將所述熱軋鋼板於捲繞溫度：610℃下捲繞，繼而實施900℃×30 s的熱軋板退火。其後進行酸洗及冷軋，於表2所示的最終退火溫度下進行退火，從而獲得複層型電磁鋼板。最終所得的複層型電磁鋼板的板厚t、與所述表層部的合計厚度t1 相對於所述t的比率（複層比）設為如表2所示。
（磁致伸縮）
另外，為了測定表層部與內層部的磁致伸縮，不將相當於表層部及內層部的鋼坯貼合，而與所述順序同樣地進行熱軋、熱軋板退火、冷軋及最終退火，從而獲得板厚0.1 mm的鋼板。繼而測定所獲得的鋼板的軋製方向上的磁致伸縮。測定結果如表2所示。磁致伸縮的測定中，使用雷射都卜勒位移計來測定磁通量密度1.0 T、頻率400 Hz下的磁致伸縮的峰間（peak to peak）值。
再者，為了進行比較，使用未包覆的通常的電磁鋼板進行同樣的試驗（No.1、No.2）。於該些比較例的電磁鋼板中，表層部與內層部的成分組成相等。
（磁特性）
繼而，對所獲得的複層型電磁鋼板的每一者測定磁特性。所述磁測定是依據日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS）C 2550-1並使用25 cm愛普斯坦方圈（Epstein frame）來進行。作為所述磁特性，測定1.0 T、1 kHz下的鐵損W10/1 k （W/kg）、及磁場的強度5000 A/m中的磁通量密度B50 。測定結果如表2所示。
如根據表1及表2所示的結果可知般，滿足本發明的條件的發明例的複層型電磁鋼板具有高頻鐵損低、且磁通量密度高這一優異的特性。因此，本發明的複層型電磁鋼板可極其適宜地用作以高頻受到驅動的混合動力電動汽車、電動汽車、吸塵器、高速發電機、空調壓縮機、機床等的馬達芯，進而用作變壓器、電抗器（reactor）等的芯材料。
[表1]
[表2]
1‧‧‧複層型電磁鋼板
10‧‧‧內層部
20‧‧‧表層部
t‧‧‧板厚
圖1是表示本發明一實施形態中的複層型電磁鋼板的結構的示意圖。
圖2（a）及圖2（b）是表示複層型電磁鋼板的板厚方向上的Si含量分佈（profile）的示例的示意圖。
圖3是表示表層部與內層部中的Si含量之差（ΔSi）與渦流損耗的關聯的圖表。
圖4是表示表層部與內層部中的磁致伸縮之差（Δλ1.0/400 ）與磁滯損耗的關聯的圖表。
圖5是表示作為所述表層部的合計厚度t1 相對於複層型電磁鋼板的板厚t之比而定義的複層比與總鐵損的關聯的圖表。

Claims (3)

  1. 一種複層型電磁鋼板，包括：內層部、及設置於所述內層部兩側的表層部，且 所述表層部具有以表層部Si含量[Si]1 包含Si、且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成， 所述內層部具有以內層部Si含量[Si]0 包含Si、且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成， 所述[Si]1 為2.5質量%～6.0質量%， 所述[Si]0 為1.5質量%～5.0質量%， 作為所述表層部中的Si含量與所述內層部中的Si含量之差（[Si]1 -[Si]0 ）而定義的ΔSi為0.5質量%以上， 作為於所述表層部中作為不可避免的雜質而包含的Al的含量 [Al]1 與於所述內層部中作為不可避免的雜質而包含的Al的含量[Al]0 之差的絕對值（|[Al]1 -[Al]0 |）而定義的ΔAl為0.05質量%以下， 所述表層部的磁致伸縮λ1.0/400,1 與所述內層部的磁致伸縮λ1.0/400,0 之差的絕對值Δλ1.0/400 為1.0×10-6 以下， 所述複層型電磁鋼板的板厚t為0.03 mm～0.3 mm，且 所述表層部的合計厚度t1 相對於所述t的比率為0.10～0.70。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的複層型電磁鋼板，其中，所述表層部的成分組成與所述內層部的成分組成中的任一者或兩者進而以質量%計，包含 Sn：0.001%～0.1%及 Sb：0.001%～0.1%中的一者或兩者。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的複層型電磁鋼板，其中，所述表層部的成分組成與所述內層部的成分組成中的任一者或兩者進而以質量%計，包含 Mo：0.001%～0.1%。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7056699B2 (ja) * 2019-08-30 2022-04-19 Ｊｆｅスチール株式会社 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
US20230223798A1 (en) * 2020-06-25 2023-07-13 Jfe Steel Corporation Motor core and motor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2706016B2 (ja) * 1992-01-14 1998-01-28 新日本製鐵株式会社 冷延性、磁気特性に優れた複層高硅素軟磁性鋼板及びその製造方法
JPH08165520A (ja) * 1994-12-09 1996-06-25 Nippon Steel Corp 加工性に優れた高珪素無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP3948112B2 (ja) 1998-04-07 2007-07-25 Ｊｆｅスチール株式会社 珪素鋼板
WO1999046417A1 (fr) 1998-03-12 1999-09-16 Nkk Corporation Tole d'acier au silicium et son procede de fabrication
US5993568A (en) 1998-03-25 1999-11-30 Nkk Corporation Soft magnetic alloy sheet having low residual magnetic flux density
JPH11293415A (ja) 1998-04-10 1999-10-26 Nkk Corp 残留磁束密度が低く加工性および高周波特性に優れる鉄心
JPH11307354A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Nkk Corp 高効率高速回転機
JP4106815B2 (ja) 1999-06-21 2008-06-25 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性珪素鋼板およびその製造方法
DE10130308B4 (de) * 2001-06-22 2005-05-12 Thyssenkrupp Electrical Steel Ebg Gmbh Kornorientiertes Elektroblech mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung
EP1632582B1 (en) 2003-05-06 2011-01-26 Nippon Steel Corporation Non-oriented electrical steel sheet excellent in core loss and manufacturing method thereof
JP4333613B2 (ja) 2005-03-18 2009-09-16 Ｊｆｅスチール株式会社 高珪素鋼板
JP5326440B2 (ja) * 2008-09-03 2013-10-30 Ｊｆｅスチール株式会社 熱放散性に優れた高速モータ用コアおよび高速モータ用コア材料
JP5272688B2 (ja) 2008-12-02 2013-08-28 Ｊｆｅスチール株式会社 クラッド型電磁鋼板
JP5644680B2 (ja) * 2011-06-01 2014-12-24 Ｊｆｅスチール株式会社 電磁鋼板およびその製造方法
JP5867713B2 (ja) 2012-01-27 2016-02-24 Ｊｆｅスチール株式会社 電磁鋼板
JP6024867B2 (ja) * 2012-02-06 2016-11-16 Ｊｆｅスチール株式会社 打ち抜き加工後の鉄損特性に優れるモータコア用鋼板
WO2016035530A1 (ja) 2014-09-01 2016-03-10 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
CN108026621B (zh) 2015-09-17 2020-08-04 杰富意钢铁株式会社 高硅钢板及其制造方法
EP3438314B1 (en) * 2016-03-31 2020-12-30 JFE Steel Corporation Electrical steel sheet and production method therefor

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KR20200093037A (ko) 2020-08-04
JP6555449B1 (ja) 2019-08-07

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