TW202334456A - 無方向性電磁鋼板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種高頻低鐵損的無方向性電磁鋼板，其不大量添加會使磁通密度降低的Cr等合金元素，且不進行會使生產性降低的板厚減小。一種無方向性電磁鋼板，具有包含0.0005質量%～0.0050質量%的Co的規定的成分組成，在自表面至板厚的1/20深度的範圍內，以AlN的形式存在的N的量為0.003質量%以下，在所述表面具有含有Fe、以及Al及Si中的一者或兩者的氧化物層，且在所述氧化物層與基底鐵之間的界面具有包含Al氧化物及Si氧化物中的一者或兩者的氧化被膜。

Description

無方向性電磁鋼板及其製造方法
本發明是有關於一種無方向性電磁鋼板（non-oriented electrical steel sheet）及其製造方法。
近年來，出於對全球變暖等環境的考慮而要求節能化，在汽車領域中，正在推進對併用引擎與馬達的混合動力電動汽車（混合動力車輛（hybrid electric vehicle，HEV））、僅由電動馬達驅動的電動汽車（electric vehicle，EV）及燃料電池車（燃料電池電動汽車（fuel cell electric vehicle，FCEV））等的開發。該些車輛中使用的馬達為了提高效率，一般是以有利於高速旋轉的高頻區域受到驅動。在此種HEV或EV的驅動馬達的鐵芯材料中大量使用了無方向性電磁鋼板，為了達成馬達的高效率化，對無方向性電磁鋼板強烈要求高頻區域下的低鐵損化。
先前，無方向性電磁鋼板的低鐵損化主要是藉由添加Si或Al等合金元素以提高電阻率、或使板厚變薄以減少渦電流損失等來進行。但是，若為了達成低鐵損化而大量添加合金元素，則飽和磁通密度降低。磁通密度的降低會招致馬達的銅損增加，因此導致馬達效率的降低。另外，為了使無方向性電磁鋼板的板厚變薄，需要在製造過程中使熱軋鋼板的板厚變薄、或提高冷軋的軋縮率，因此生產性降低。
因此認為，若可開發出兼具高磁通密度與高頻區域下的低鐵損、且生產性優異的無方向性電磁鋼板，則會大大有助於電氣設備的高效率化。
作為達成高頻區域下的低鐵損的方法，例如在專利文獻1中揭示了一種藉由添加1.5質量%～20質量%的Cr來提高鋼的電阻率、達成高頻區域下的低鐵損的方法。
另一方面，有時對無方向性電磁鋼板實施應力消除退火（stress relief annealing）。例如，在馬達的定子鐵芯等使用無方向性電磁鋼板的情況下，藉由衝壓加工等而加工成鐵芯形狀後，為了將加工時所導入的應力釋放而進行應力消除退火。
因此，例如在專利文獻2中提出了如下技術：在最終退火（final annealing）後進行表皮軋製，繼而進行應力消除退火，藉此提高應力消除退火後的磁特性。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平11-343544號公報 專利文獻2：日本專利特開2006-265720號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，Cr是會使飽和磁通密度降低的元素，因此在需要添加大量Cr的專利文獻1所揭示的技術中，無法兼顧高磁通密度與高頻低鐵損。
另外，在專利文獻2所提出的技術中，需要追加進行表皮軋製，因此生產性降低，招致製造成本上升。
本發明是鑒於上述實際情況而成者，其目的在於提供一種無方向性電磁鋼板，所述無方向性電磁鋼板可在不大量添加會使磁通密度降低的Cr等合金元素、不進行會使生產性降低的表皮軋製的情況下減少高頻區域下的鐵損。 [解決課題之手段]
本發明者等人為解決上述課題，著眼於無方向性電磁鋼板的表面狀態對磁特性帶來的影響而反覆進行了努力研究。其結果發現，藉由在將鋼中所含的Co的含量控制為規定的範圍的基礎上，對最終退火後、且應力消除退火前的鋼板進行酸處理而將表層的氮量控制為規定的範圍，可在不招致磁通密度降低的情況下減少鐵損。
本發明是基於上述見解而完成者，且其主旨如以下所述。
1.一種無方向性電磁鋼板，具有以質量%計含有 C：0.0050%以下、 Si：2.0%～6.5%、 Mn：0.05%～2.0%、 P：0.10%以下、 S：0.0050%以下、 Al：0.3%～3.0%、 N：0.0050%以下、 Co：0.0005%～0.0050%、 Ti：0.0030%以下、 Nb：0.0030%以下、及 O：0.0050%以下、且 剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成， 在至少一個表面，在自所述表面至板厚的1/20深度的範圍內，以AlN的形式存在的N的量為0.003質量%以下， 在所述表面具有含有Fe、以及Al及Si中的一者或兩者的氧化物層，且 在所述氧化物層與基底鐵之間的界面具有包含Al氧化物及Si氧化物中的一者或兩者的氧化被膜。
2.如所述1所述的無方向性電磁鋼板，其中，所述成分組成進一步以質量%計含有下述A群組～F群組內的一群組以上。 A群組是Sn：0.005%～0.20%、及Sb：0.005%～0.20%中的一者或兩者 B群組是合計為0.0005%～0.020%的選自由Ca、Mg、及稀土金屬（rare earth metals，REM）所組成的群組中的至少一個 C群組是合計為0.03%～1.0%的選自由Cu、Cr、及Ni所組成的群組中的至少一個 D群組是合計為0.0005%～0.01%的Ge及Ga中的一者或兩者 E群組是Zn：0.001%～0.05% F群組是合計為0.001%～0.05%的Mo及W中的一者或兩者
3.一種無方向性電磁鋼板的製造方法，對鋼素材實施一次冷軋或隔著中間退火的兩次以上的冷軋而製成冷軋鋼板，並 對所述冷軋鋼板實施最終退火及應力消除退火來製造無方向性電磁鋼板，所述鋼素材具有以質量%計含有 C：0.0050%以下、 Si：2.0%～6.5%、 Mn：0.05%～2.0%、 P：0.10%以下、 S：0.0050%以下、 Al：0.3%～3.0%、 N：0.0050%以下、 Co：0.0005%～0.0050%、 Ti：0.0030%以下、 Nb：0.0030%以下、及 O：0.0050%以下、且 剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成， 所述應力消除退火在均熱溫度：750℃～950℃、氣氛中的氮含量：50體積%以上的條件下進行， 所述無方向性電磁鋼板的製造方法在所述最終退火後、且所述應力消除退火前，使用以合計濃度3重量%～30重量%包含選自由鹽酸、磷酸、硫酸、及硝酸所組成的群組中的至少一個的酸，對鋼板表面實施1 sec～60 sec的酸處理。
4.如所述3所述的無方向性電磁鋼板的製造方法，其中，在所述冷軋之前，對所述鋼素材進行熱軋而製成熱軋鋼板， 對所述熱軋鋼板實施熱軋板退火而製成熱軋退火板， 將所述熱軋退火板供於所述冷軋。
5.如所述3或4所述的無方向性電磁鋼板的製造方法，其中，所述成分組成進一步以質量%計含有下述A群組～F群組內的一群組以上。 A群組是Sn：0.005%～0.20%、及Sb：0.005%～0.20%中的一者或兩者 B群組是合計為0.0005%～0.020%的選自由Ca、Mg、及REM所組成的群組中的至少一個 C群組是合計為0.03%～1.0%的選自由Cu、Cr、及Ni所組成的群組中的至少一個 D群組是合計為0.0005%～0.01%的Ge及Ga中的一者或兩者 E群組是Zn：0.001%～0.05% F群組是合計為0.001%～0.05%的Mo及W中的一者或兩者 [發明的效果]
藉由本發明，可提供一種在不招致磁通密度的降低或生產性的降低的情況下減少高頻區域下的鐵損的無方向性電磁鋼板。即，在本發明中，藉由添加微量的Co、且利用酸處理來控制表層的氮量，可實現高頻低鐵損，因此不需要大量添加會使磁通密度降低的Cr等合金元素。另外，即使不進行作為生產性降低的原因的表皮軋製，亦可達成優異的磁特性。再者，在進行表皮軋製的情況下，需要新設置表皮軋製設備，與此相對，酸處理可利用一般的鋼板生產線上所包括的清洗設備來實施，因此不損害生產性。
首先，對成為本發明的開發契機的實驗進行說明。再者，在本說明書中，只要無特別說明，則作為含量單位的「%」是指「質量%」。另外，酸的濃度單位設為「重量%」。
＜實驗1＞ 按照以下流程製作Co含量不同的多個無方向性電磁鋼板，並對所獲得的無方向性電磁鋼板在高頻區域下的鐵損進行評價。
利用真空爐，對含有C：0.0019%、Si：3.1%、Mn：0.8%、P：0.01%、S：0.0015%、Al：0.9%、N：0.0018%、Ti：0.0010%、Nb：0.0008%及O：0.0021%、以及0.0001%～0.01%範圍的Co、且剩餘部分具有Fe及不可避免的雜質的鋼進行熔煉，並進行鑄造而製成鋼錠。對所述鋼錠進行熱軋而製成板厚2.0 mm的熱軋鋼板，對所述熱軋鋼板實施960℃×30 sec的熱軋板退火而製成熱軋退火板。對所述熱軋退火板進行酸洗後進行冷軋，獲得最終板厚0.25 mm的冷軋鋼板。
對所獲得的冷軋鋼板，在以體積%比計H 2：N 2=20：80的氣氛下實施850℃×10 sec的最終退火後，實施酸處理。在所述酸處理中，將鋼板在10%的鹽酸中浸漬10秒鐘。然後，在氣氛中的氮含量：100體積%、850℃×2 hr的條件下進行應力消除退火，獲得無方向性電磁鋼板。
自按照所述流程而獲得的無方向性電磁鋼板的軋製方向（L方向）及寬度方向（C方向）切出寬度30 mm×長度180 mm的試驗片，對所述試驗片的高頻鐵損進行評價。具體而言，藉由愛普斯坦（Epstein）試驗，測定所述試驗片在最大磁通密度：1.0 T、頻率400 Hz下的（L+C）方向上的鐵損W 10/400。將Co含量與所測定的W 10/400的相關性示於圖1。
如根據圖1所示的結果可知般，當Co含量在0.0005%～0.0050%的範圍內時鐵損顯著降低。
為了調查藉由該Co的微量添加而鐵損降低的原因，利用掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）對所述實驗中製作的無方向性電磁鋼板的軋製方向剖面進行觀察。其結果，在Co含量自0.0005%～0.0050%的範圍偏離的無方向性電磁鋼板中，在鋼板的自表面至板厚的1/20深度的範圍（以下，有時稱為表層部）確認到微細的AlN的析出。另一方面，在Co含量為0.0005%～0.0050%的範圍內的無方向性電磁鋼板中，在所述表層部幾乎未析出AlN。
一般而言，在無方向性電磁鋼板的製造過程中，在最終退火時，氣氛中的氮會向鋼板內部擴散，結果在表層部形成AlN等氮化物（有時將如此般析出了氮化物的表層部稱為氮化層）。但是，根據所述實驗結果認為，在Co含量為0.0005%～0.0050%的範圍內的無方向性電磁鋼板中，由於某種原因而表層部中的氮化物（AlN）的量減少，其結果，鐵損降低。
因此，在該無方向性電磁鋼板的自表面至板厚的1/20深度的範圍中，藉由電解提取對以AlN的形式存在的N的濃度（以下，稱為「表層氮化量」）進行分析。將所測定的表層氮化量的值與W 10/400的相關性示於圖2。
如根據圖2所示的結果可知般，在表層氮化量與鐵損之間存在強相關性，特別是當表層氮化量為0.003%以下時鐵損大幅降低。根據該情況可確認，如上所述，藉由減少AlN的量而鐵損降低。而且，所述表層氮化量為0.003%以下的鋼板的Co含量均為0.0005%～0.0050%的範圍內。
進而，針對確認到鐵損降低的無方向性電磁鋼板，利用穿透型電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）對表面進行了觀察，結果在鋼板表面形成了含有Fe、以及Al及Si中的一者或兩者的氧化物層（oxide layer），進而在所述氧化物層與基底鐵之間的界面形成了包含Al氧化物及Si氧化物中的一者或兩者的氧化被膜（oxide film）。而且進行了進一步研究，結果可知，藉由所述酸處理而在鋼板表面形成氧化物層，在其後的應力消除退火中，在所述氧化物層與基底鐵之間的界面形成氧化被膜。
根據所述實驗結果可認為，藉由所述氧化物層與所述氧化被膜，應力消除退火時的氮化得到有效抑制，其結果，鐵損降低。
＜實驗2＞ 接著，為了評價酸處理條件對無方向性電磁鋼板的磁特性帶來的影響，在各種條件下進行酸處理並測定所獲得的無方向性電磁鋼板的高頻鐵損。
具體而言，首先利用真空爐，對含有C：0.0024%、Si：3.6%、Mn：0.5%、P：0.01%、S：0.0021%、Al：1.0%、N：0.0022%、Ti：0.0011%、Nb：0.0007%、O：0.0020%及Co：0.0023%、且剩餘部分具有Fe及不可避免的雜質的鋼進行熔煉，並進行鑄造而製成鋼錠。對所述鋼錠進行熱軋而製成板厚1.8 mm的熱軋鋼板，對所述熱軋鋼板實施980℃×30 sec的熱軋板退火而製成熱軋退火板。對所述熱軋退火板進行酸洗後進行冷軋，獲得最終板厚0.20 mm的冷軋鋼板。
對所獲得的冷軋鋼板，在以體積%比計H 2：N 2=15：85的氣氛下實施950℃×10 sec的最終退火後，實施酸處理。所述酸處理是藉由將鋼板在鹽酸中浸漬10秒鐘來實施，此時，使所使用的鹽酸的濃度在1%～50%的範圍內變化。然後，在氣氛中的氮含量：100體積%、800℃×2 hr的條件下進行應力消除退火，獲得無方向性電磁鋼板。
自按照所述流程而獲得的無方向性電磁鋼板的軋製方向（L方向）及寬度方向（C方向）切出寬度30 mm×長度180 mm的試驗片，對所述試驗片的高頻鐵損（W 10/400）進行評價。具體而言，藉由愛普斯坦試驗，測定所述試驗片在最大磁通密度：1.0 T、頻率400 Hz下的（L+C）方向上的鐵損W 10/400。另外，在無方向性電磁鋼板的自表面至板厚的1/20深度的範圍中，藉由電解提取來測定以AlN的形式存在的N的濃度。將測定結果示於圖3、圖4。
＜實驗3＞ 進而，將酸處理中的鹽酸的濃度設為20%，且使酸處理時間（浸漬時間）在0.5 sec～100 sec的範圍內變化，除上述方面以外，按照與所述實驗2相同的流程製作無方向性電磁鋼板，並測定高頻鐵損（W 10/400）及表層氮化量。將測定結果示於圖5、圖6。
如根據圖3～圖6所示的結果可知般，在酸濃度為3%～30%且酸處理時間為1 sec～60 sec的範圍內，確認到高頻鐵損的顯著降低。與此相對，當酸濃度小於3%或酸處理時間小於1 sec時，儘管進行了酸處理，但仍保持鐵損高的狀態。認為其原因在於：在酸濃度低的情況下及酸處理時間短的情況下，酸處理的效果變得不充分，無法將最終退火時產生的氮化層充分去除，其結果，在應力消除退火時未形成氧化被膜而進行氮化。另外，在酸濃度超過30%或酸處理時間超過60 sec的情況下，亦保持鐵損高的狀態。認為其原因在於：在酸處理時，在鋼板表面形成厚的氧化物層，其結果，在應力消除退火時未形成氧化被膜而進行應力消除退火時的氮化。
本發明是基於上述見解者。以下，對本發明的實施方式進行具體說明。再者，本發明並不限定於所述實施方式。
[成分組成] 對在本發明中將無方向性電磁鋼板的成分組成限定為所述範圍的理由進行說明。
C：0.0050%以下 C是因磁時效而使鐵損劣化的有害元素。即，若C含量過剩，則隨著時間的經過，C形成碳化物而析出，鐵損變高。因此，C含量限制為0.0050%以下。較佳為0.0040%以下。另一方面，C含量的下限並無特別限定，但就抑制精煉步驟中的脫碳成本的觀點而言，較佳為將C含量設為0.0001%以上。
Si：2.0%～6.5% Si是具有提高鋼的電阻率、減少鐵損的效果的元素。另外，Si亦具有藉由固溶強化來提高鋼的強度的效果。為了獲得該些效果，Si含量設為2.0%以上、較佳為2.5%以上。另一方面，若Si含量超過6.5%，則在製造時容易產生板坯破裂，生產性降低。因此，Si含量設為6.5%以下、較佳為6.0%以下。
Mn：0.05%～2.0% Mn與Si一樣是具有提高鋼的電阻率、減少鐵損的效果的元素。另外，Mn亦具有形成硫化物來改善熱脆性的效果。為了獲得該些效果，Mn含量設為0.05%以上、較佳為0.1%以上。另一方面，若Mn含量超過2.0%，則在製造時容易產生板坯破裂，生產性降低。因此，Mn含量設為2.0%以下、較佳為1.5%以下。
P：0.10%以下 過剩地添加P會招致冷軋性變差。因此，P含量設為0.10%以下、較佳為0.05%以下。另一方面，P含量的下限並無特別限定，可為0%。但是，P是提高電阻率、減少渦電流損失的效果大的元素，因此只要為所述範圍內，則可任意地添加。就減少渦電流損失的觀點而言，較佳為將P含量設為0.001%以上，更佳為設為0.003%以上。
S：0.0050%以下 S成為硫化物而形成析出物或夾雜物，使製造性（熱軋性）及無方向性電磁鋼板的磁特性降低。因此，S含量設為0.0050%以下、較佳為0.0030%以下。另一方面，S含量越低越佳，因此下限並無特別限定，可為0%。但是，過度的減少會招致製造成本的上升，因此S含量較佳設為0.0001%以上，更佳設為0.0005%以上。
Al：0.3%～3.0% Al與Si一樣是具有提高鋼的電阻率、減少鐵損的效果的元素。但是，若Al含量超過3.0%，則鋼會脆化，在製造時容易產生板坯破裂。因此，Al含量設為3.0%以下、較佳為2.0%以下、更佳為1.5%以下。另一方面，Al若小於0.3%，則會形成微細的氮化物而析出，鐵損反而增大。因此，Al含量設為0.3%以上、較佳為0.4%以上。
N：0.0050%以下 N是形成氮化物而使磁特性劣化的有害元素。因此，N含量設為0.0050%以下、較佳為0.0040%以下。另一方面，N含量越低越佳，因此下限並無特別限定，可為0%。但是，過度的減少會招致製造成本的上升，因此N含量較佳設為0.0005%以上，更佳設為0.0010%以上。
Co：0.0005%～0.0050% Co是如上所述般具有抑制最終退火時鋼板表層的氮化的效果的元素。因此，Co含量設為0.0005%以上、較佳為0.001%以上。另一方面，若Co含量超過0.0050%，則最終退火時產生的外部氧化層（outer oxide layer）變厚，妨礙藉由酸處理進行的氧化物層的形成。因此，Co含量設為0.0050%以下、較佳為0.0040%以下。
Ti：0.0030%以下 Ti是形成微細的碳氮化物而析出、使鐵損增加的有害元素。特別是若Ti含量超過0.0030%，則Ti的不良影響變得顯著。因此，Ti含量設為0.0030%以下、較佳為0.0020%以下。另一方面，Ti含量越低越佳，因此下限並無特別限定，可為0%。但是，過度的減少會招致製造成本的上升，因此Ti含量較佳設為0.0001%以上，更佳設為0.0005%以上。
Nb：0.0030%以下 Nb是形成微細的碳氮化物而析出、使鐵損增加的有害元素。特別是若Nb含量超過0.0030%，則Nb的不良影響變得顯著。因此，Nb含量設為0.0030%以下、較佳為0.0020%以下。另一方面，Nb含量越低越佳，因此下限並無特別限定，可為0%。但是，過度的減少會招致製造成本的上升，因此Nb含量較佳設為0.0001%以上，更佳設為0.0005%以上。
O：0.0050%以下 O是形成氧化物、使磁特性劣化的有害元素。因此，O含量限制為0.0050%以下。較佳為0.0040%以下。另一方面，O含量越低越佳，因此下限並無特別限定，可為0%。但是，過度的減少會招致製造成本的上升，因此O含量較佳設為0.0005%以上，更佳設為0.0010%以上。
本發明一實施方式中的無方向性電磁鋼板具有包含以上成分、以及作為剩餘部分的Fe及不可避免的雜質的成分組成。
（A群組） 所述成分組成可任意地以下述含量進一步包含Sn及Sb中的一者或兩者。
Sn：0.005%～0.20% Sn是具有改善再結晶織構、改善磁通密度及鐵損的效果的元素。在添加Sn的情況下，為了獲得所述效果而將Sn含量設為0.005%以上。另一方面，若Sn含量超過0.20%，則效果飽和。因此，Sn含量設為0.20%以下。
Sb：0.005%～0.20% Sb與Sn一樣是具有改善再結晶織構、改善磁通密度及鐵損的效果的元素。在添加Sb的情況下，為了獲得所述效果而將Sb含量設為0.005%以上。另一方面，若Sb含量超過0.20%，則效果飽和。因此，Sb含量設為0.20%以下。
（B群組） 所述成分組成可任意地以下述含量進一步包含選自由Ca、Mg、及REM（稀土金屬）所組成的群組中的至少一個。
Ca、Mg、REM：合計0.0005%～0.020% Ca、Mg、及REM是具有形成穩定的硫化物、改善晶粒生長性的效果的成分。在添加選自由Ca、Mg、及REM所組成的群組中的至少一個的情況下，為了獲得所述效果而將Ca、Mg、及REM的合計含量設為0.0005%以上。另一方面，若所述合計含量超過0.020%，則效果飽和。因此，所述合計含量設為0.020%以下。
（C群組） 所述成分組成可任意地以下述含量進一步包含選自由Cu、Cr、及Ni所組成的群組中的至少一個。
Cu、Cr、Ni：合計0.03%～1.0% Cu、Cr、及Ni是具有提高鋼的電阻率、進一步減少鐵損的效果的元素。在添加Cu、Cr、Ni中的至少一個的情況下，為了獲得所述效果而將Cu、Cr、及Ni的合計含量設為0.03%以上。另一方面，過度的添加會使磁通密度降低。因此，所述合計含量設為1.0%以下。
（D群組） 所述成分組成可任意地以下述含量進一步包含Ge及Ga中的一者或兩者。
Ge、Ga：合計0.0005%～0.01% Ge及Ga是具有改善織構的效果的元素。在添加Ge及Ga中的一者或兩者的情況下，為了獲得所述效果而將Ge及Ga的合計含量設為0.0005%以上、較佳為0.0020%以上。另一方面，若所述合計含量超過0.01%，則所述效果飽和，且僅合金成本上升。因此，所述合計含量設為0.01%以下、較佳為0.0050%以下。
（E群組） 所述成分組成可任意地以下述含量進一步包含Zn。
Zn：0.001%～0.05% Zn是具有抑制最終退火時的氮化的效果的元素。在添加Zn的情況下，將Zn含量設為0.001%以上、較佳為0.002%以上。另一方面，若Zn含量超過0.05%，則Zn形成硫化物，鐵損反而增加。因此，Zn含量設為0.05%以下、較佳為0.01%以下。
（F群組） 所述成分組成可任意地以下述含量進一步包含Mo及W中的一者或兩者。
Mo、W：合計0.001%～0.05% Mo及W是具有提高高溫強度的效果的元素，藉由添加Mo及W中的一者或兩者，可抑制無方向性電磁鋼板的表面缺陷（結疤）。本發明的鋼板為高合金鋼，表面容易被氧化，因此由表面破裂引起的結疤的發生率高。因此，可藉由添加Mo及W中的一者或兩者來抑制所述破裂。在添加Mo及W中的一者或兩者的情況下，為了充分獲得所述效果，將Mo及W的合計含量設為0.001%以上、較佳為0.005%以上。另一方面，若所述合計含量超過0.05%，則所述效果飽和，且合金成本上升。因此，將所述合計含量設為0.05%以下、較佳為0.020%以下。
[氮化物] 表層氮化量：0.003%以下 如在所述實驗中所確認般，在表層氮化量與高頻鐵損之間存在強的相關性，當表層氮化量為0.003%以下時鐵損大幅降低。因此，在本發明中，將無方向性電磁鋼板的至少一面的表層氮化量設為0.003%以下。另一方面，就減少高頻鐵損的觀點而言，表層氮化量越低越佳，因此表層氮化量的下限並無特別限定，可為0%。但是，就製造上的觀點而言，表層氮化量可為0.0001%以上，亦可為0.0005%以上。再者，此處所謂「表層氮化量」是指在無方向性電磁鋼板的自表面至板厚的1/20深度的範圍中以AlN的形式存在的N的量。所述表層氮化量可藉由電解提取分析來測定，更具體而言，可藉由實施例中記載的方法來測定。另外，較佳為無方向性電磁鋼板的兩個面的表層氮化量滿足上述條件。
[氧化物層] 本發明的無方向性電磁鋼板在至少一個表面具有含有Fe、以及Al及Si中的一者或兩者的氧化物層。所述氧化物層如後所述，藉由在最終退火後、且應力消除退火前進行酸處理而形成。
所述氧化物層可為包含Fe與Al的Fe-Al系氧化物層，亦可為包含Fe與Si的Fe-Si系氧化物層，另外，亦可為包含Fe、Si與Al的Fe-Si-Al系氧化物層。所述氧化物層中的Fe濃度並無特別限定，較佳為以相對於Al及Si的合計濃度的比例計而小於100質量%。所述Fe可固溶於氧化物中，亦可以析出物或氧化物的形式存在。另外，所述氧化物層可進而任意包含其他元素，例如可包含Co及Mn中的一者或兩者。
所述氧化物層的厚度並無特別限定，但就進一步抑制應力消除退火時的氮化的觀點而言，較佳為將所述氧化物層的厚度設為50 nm以上。另一方面，在氧化物層過厚的情況下，反而會加劇氮化，而且鋼板的佔積率降低。因此，就進一步抑制氮化並且提高佔積率的觀點而言，較佳為將氧化物層的厚度設為200 nm以下。所述氧化物層的厚度可藉由掃描穿透電子顯微鏡-能量分散式X射線光譜法（scanning transmission electron microscope-X-ray energy dispersive spectroscopy，STEM-EDS）來測定，更具體而言，可藉由實施例中記載的方法來測定。
所述氧化物層可為非晶質，亦可為結晶相，另外亦可為非晶質與結晶質的複合氧化物。所述氧化物層中所含的結晶相相對於非晶質相及結晶相的合計的比例較佳為0%以上且30%以下，更佳為0%以上且10%以下。所述結晶相的比例可藉由利用掃描型穿透電子顯微鏡（STEM）對氧化物層進行觀察來測定。具體而言，首先，在可獲得1 nm以下的解析度的光束直徑下以200萬倍至1000萬倍左右的倍率獲取STEM像。在所獲得的STEM像中，將可確認到格子條紋的區域設為結晶相，將可確認到迷宮圖案的區域設為非晶質相，求出兩者的面積。根據其結果，算出結晶相的面積相對於非晶質相及結晶相的合計面積的比例並以百分比來表示，將所得者設為結晶相的比例。
[氧化被膜] 本發明的無方向性電磁鋼板在所述氧化物層與基底鐵之間的界面具有包含Al氧化物及Si氧化物中的一者或兩者的氧化被膜。換言之，本發明的無方向性電磁鋼板在基底鐵的表面包括氧化被膜，且在所述氧化被膜的表面包括所述氧化物層。
所述氧化被膜的厚度並無特別限定。但是，如上所述，當酸濃度為3%～30%且酸處理時間為1 sec～60 sec時，在酸處理中確認到高頻鐵損的顯著降低。而且，該情況下的氧化被膜的厚度為10 nm～40nm。因此，較佳為將所述氧化被膜的厚度設為10 nm以上且40 nm以下。
所述氧化被膜可包括單一被膜，亦可包括多個被膜。例如，所述氧化被膜可為富含Al的氧化被膜，亦可為富含Si的氧化被膜，還可為富含Al的氧化被膜與富含Si的氧化被膜積層而成的多層被膜。其中，較佳為富含Al的氧化被膜及富含Si的氧化被膜交替堆積而成的氧化被膜。
此處，所謂富含Al的氧化被膜，定義為該被膜中的Al濃度較Si濃度高的氧化被膜。所述富含Al的氧化被膜亦可為實質上由Al氧化物構成的被膜。同樣地，所謂富含Si的氧化被膜，定義為該被膜中的Si濃度較Al濃度高的氧化被膜。所述富含Si的氧化被膜亦可為實質上由Si氧化物構成的被膜。
所述氧化被膜的被覆率並無特別限定，較佳為80%以上，更佳為90%以上。另一方面，關於所述被覆率的上限亦無特別限定，可為100%。此處，所述被覆率是所述氧化被膜相對於鋼板表面的被覆率。
所述氧化被膜的結構可藉由使用STEM-EDS對氧化物層與基底鐵之間的界面進行觀察來測定。
即，所述氧化被膜的厚度及層結構可藉由使用STEM-EDS對氧化物層與基底鐵之間的界面進行觀察來測定。具體而言，可以0.5 nm為間隔來獲取氧化物層與基底鐵之間的界面處的EDS線輪廓（EDS-line profile），根據所獲得的Al、Si、及O的元素分佈，求出所述氧化被膜的厚度及層結構。
另外，關於所述氧化被膜的被覆率，亦可同樣地使用STEM-EDS來測定。具體而言，首先，使用STEM-EDS，以倍率10萬倍以上獲取氧化物層與基底鐵之間的界面的元素分析圖（map）。根據所獲得的元素分析圖中的Al、Si及O的元素分佈，求出被覆鋼板基底鐵的氧化被膜的長度。藉由所獲得的氧化被膜的長度除以鋼板基底鐵的長度來算出氧化被膜的被覆率。換言之，此處提及的所謂氧化被膜的被覆率是藉由STEM-EDS而測定的、以百分比來表示氧化被膜的長度相對於鋼板基底鐵的長度的比例而得的值。
[製造方法] 接下來，對本發明一實施方式中的無方向性電磁鋼板的製造方法進行說明。
在本發明一實施方式中，可藉由對具有所述成分組成的鋼素材（板坯（slab））依次實施下述（1）～（4）的處理來進行製造。 （1）冷軋 （2）最終退火 （3）酸處理 （4）應力消除退火
另外，在本發明的另一實施方式中，可在所述冷軋之前進行熱軋及熱軋板退火。換言之，在所述另一實施方式中，可藉由對具有所述成分組成的鋼素材（板坯）依次實施下述（1）～（6）的處理，來製造無方向性電磁鋼板。 （1）熱軋 （2）熱軋板退火 （3）冷軋 （4）最終退火 （5）酸處理 （6）應力消除退火
[鋼素材] 作為所述鋼素材，只要是具有所述成分組成的材料，則可使用任意的鋼素材。作為所述鋼素材，典型而言可使用鋼板坯。
所述鋼素材的製造方法並無特別限定，可藉由任意的方法來製造。例如，可藉由使用了轉爐、電爐、真空脫氣裝置等的精煉製程對鋼進行熔煉，繼而藉由連續鑄造法或鑄錠-開坯法製成鋼素材。再者，亦可將藉由直接鑄造法製造的厚度為100 mm以下的薄鑄片用作所述鋼素材。
[熱軋] 在進行熱軋的情況下，對所述鋼素材進行熱軋而製成熱軋鋼板。所述熱軋的條件並無特別限定，可在通常已知的條件下實施。
典型而言，在利用加熱爐等對鋼素材進行再加熱後進行軋製，但亦可將所鑄造的鋼素材不進行再加熱而立即供於熱軋。
在不進行熱軋的情況下，可將鋼素材直接供於冷軋。在省略熱軋的情況下，較佳為使用薄鑄片作為所述鋼素材。
[熱軋板退火] 在進行熱軋的情況下，對所獲得的熱軋鋼板實施熱軋板退火而製成熱軋退火板。所述熱軋板退火的條件亦無特別限定。但是，當均熱溫度小於800℃時，熱軋板退火的效果小，有時無法獲得充分的磁特性改善效果。因此，所述熱軋板退火中的均熱溫度較佳設為800℃以上，更佳設為850℃以上。另一方面，若均熱溫度高於1100℃，則製造成本增加，而且晶粒粗大化，因此在後續的冷軋中容易產生脆性破壞（斷裂）。因此，所述均熱溫度較佳設為1100℃以下，更佳設為1000℃以下。
另外，就確保生產性的觀點而言，所述熱軋板退火中的均熱時間較佳設為3 min以下，更佳設為1 min以下。另一方面，關於所述均熱時間的下限，亦無特別限定，較佳設為1 sec以上，更佳設為5 sec以上。
[冷軋] 接著，進行冷軋。在實施了熱軋及熱軋板退火的情況下，對所述熱軋退火板實施冷軋，製成具有最終板厚的冷軋鋼板。另一方面，在不實施熱軋及熱軋板退火的情況下，對鋼素材直接實施冷軋，製成具有最終板厚的冷軋鋼板。所述冷軋可僅進行一次，亦可進行兩次以上。在進行兩次以上冷軋的情況下，在冷軋之間實施中間退火。所述冷軋的條件並無特別限定，可在通常已知的條件下實施。
所述冷軋中的最終板厚、即最終獲得的無方向性電磁鋼板的板厚並無特別限定，可設為任意的厚度。但是，若過厚則鐵損增大，因此最終板厚較佳設為0.35 mm以下。另一方面，若無方向性電磁鋼板過薄，則冷軋或退火等製造過程中的處理變得困難。因此，所述最終板厚較佳設為0.10 mm以上。
[最終退火] 對藉由所述冷軋而獲得的冷軋鋼板實施最終退火。所述最終退火的條件並無特別限定，可在通常已知的條件下實施。但是，就使結晶粒徑粗大化來進一步減少鐵損的觀點而言，所述最終退火中的均熱溫度較佳設為700℃～1200℃，更佳設為800℃～1100℃。就同樣的理由而言，所述最終退火中的均熱時間較佳設為1 sec～120 sec，更佳設為5 sec～60 sec。
[酸處理] 在所述最終退火後、且在接下來的應力消除退火之前，對鋼板表面實施酸處理。為了在應力消除退火時形成所期望的氧化被膜來抑制氮化，在所述酸處理中，需要使用以合計濃度3%～30%包含選自由鹽酸、磷酸、硫酸、及硝酸所組成的群組中的至少一個的酸。所述酸的合計濃度較佳設為5%～25%。另外，就同樣的理由而言，所述酸處理時間設為1 sec～60 sec、較佳為2 sec～20 sec。
再者，在進行了酸處理後，較佳為在無方向性電磁鋼板的表面形成絕緣被膜。絕緣被膜的形成可在通常已知的條件下進行。作為所述絕緣被膜，為了確保良好的衝壓性，較佳為使用含有樹脂的有機被膜。另一方面，在重視焊接性的情況下，較佳為使用半有機被膜或無機被膜。
再者，在馬達的定子鐵芯等中，有時藉由衝壓加工等將最終退火後的鋼板加工成鐵芯形狀並進行積層、固定，然後實施應力消除退火來進行製造。因此，本發明的無方向性電磁鋼板亦包括藉由衝壓加工等將最終退火後的鋼板加工成鐵芯形狀並進行積層、固定、然後實施應力消除退火而成的鐵芯形狀的鋼板。
[應力消除退火] 所述應力消除退火在均熱溫度：750℃～950℃、氣氛中的氮含量：50體積%以上的條件下進行。其原因在於：當均熱溫度小於750℃時，因應力消除退火產生的鐵損改善效果小，另一方面，若超過950℃，則難以確保積層的鋼板間的絕緣。所述應力消除退火中的均熱時間並無特別限定，較佳設為0.1 hr～10 hr。再者，在本發明中，即使在比較廉價的氮氣主體的氣氛中進行應力消除退火，亦可獲得優異的鐵損特性。因此，所述氣氛中的氮含量的上限並無限定，可為100%。
另外，藉由將所述應力消除退火中的升溫速度設為50℃/hr～800℃/hr，可形成具有富含Si的氧化被膜與富含Al的氧化被膜交替堆積而成的結構的氧化被膜。 [實施例]
為了確認本發明的效果，按照以下流程製作無方向性電磁鋼板並對其磁特性進行評價。
對具有表1～表3所示的成分組成的鋼板坯在1120℃下進行30 min加熱後進行熱軋，製成板厚1.9 mm的熱軋鋼板。繼而，對所述熱軋鋼板在970℃×30 sec的條件下實施熱軋板退火，製成熱軋退火板。對所述熱軋退火板進行酸洗後進行冷軋，製成表4～表6所示的最終板厚的冷軋鋼板。
然後，對所述冷軋鋼板在以體積%比計H 2：N 2=20：80的氣氛下實施820℃×10 sec的最終退火後，在表4～表6所示的條件下進行酸處理。在所述酸處理後，進而在表4～表6所示的條件下進行應力消除退火，製成無方向性電磁鋼板。
再者，在Mn量過剩的比較例No.14中，由於在熱軋時產生了板坯破裂而中斷了製造。同樣地，在Al量過剩的比較例No.15、Si量過剩的比較例No.18中，亦由於在熱軋時產生了板坯破裂而中斷了製造。另外，在P量過剩的比較例No.21中，由於在冷軋時產生了破裂而中斷了製造。
（表層氮化量） 接著，自所獲得的無方向性電磁鋼板中採取試驗片並進行電解提取分析，在該無方向性電磁鋼板的自其中一個表面至板厚的1/20深度的範圍中，測定以AlN的形式存在的N的量（表層氮化量）。將測定結果示於表7～表9中。
（氧化物層的厚度） 另外，在所獲得的無方向性電磁鋼板的表面形成了含有Fe、以及Al及Si中的一者或兩者的氧化物層。藉由掃描穿透電子顯微鏡-能量分散式X射線光譜法（STEM-EDS）測定所述氧化物層的厚度。具體而言，以0.5 nm為間隔來獲取EDS線輪廓，根據所獲得的Al、Si、及O的元素分佈，求出氧化物層的厚度。將測定結果示於表7～表9中。
（氧化被膜） 進而，使用STEM-EDS來測定所獲得的無方向性電磁鋼板中的在氧化物層與基底鐵之間的界面形成的氧化被膜的厚度與層結構。具體而言，以0.5 nm為間隔來獲取所述界面處的EDS線輪廓，根據所獲得的Al、Si、及O的元素分佈，求出所述氧化被膜的厚度與層結構。
在表7～表9中，記為「Si、Al」的實施例中存在含有Si及Al的膜狀氧化被膜，且該膜狀氧化被膜具有富含Si的氧化被膜與富含Al的氧化被膜交替堆積而成的結構。另外，記為「Al」的實施例中存在含有Si及Al的膜狀氧化被膜，且該膜狀氧化被膜僅由富含Al的氧化被膜構成。
另外，關於所述氧化被膜的被覆率，亦使用STEM-EDS來測定。具體而言，首先，使用STEM-EDS，以倍率10萬倍以上獲取氧化物層與基底鐵之間的界面的元素分析圖。根據所獲得的元素分析圖中的Al、Si及O的元素分佈，求出被覆鋼板基底鐵的氧化被膜的長度。藉由所獲得的氧化被膜的長度除以鋼板基底鐵的長度來算出氧化被膜的被覆率。將測定結果示於表7～表9中。
（鐵損） 另外，自所獲得的無方向性電磁鋼板中分別採取試樣，並自軋製方向（L方向）及寬度方向（C方向）切出寬度30 mm×長度180 mm的試驗片，藉由愛普斯坦試驗測定（L+C）方向上的鐵損W 10/400。再者，在本實施例中，在測定出的鐵損W 10/400低於利用下述（1）式求出的鐵損基準值（W/kg）的情況下，判斷為高頻鐵損良好。 鐵損基準值（W/kg）＝21.8×t+7.5…（1） 此處，t：無方向性電磁鋼板的板厚（mm）
將測定結果一併記載於表7～表9中。根據該結果可知，滿足本發明條件的無方向性電磁鋼板在高頻區域下的鐵損均減少。藉由本發明，在不大量添加會招致磁通密度降低的合金元素的情況下實現高頻區域下的鐵損減少，因此本發明的無方向性電磁鋼板可適宜地用作混合動力電動汽車或電動汽車、高速發電機、空調壓縮機、吸塵器、機床等的馬達鐵芯用材料。
[表1]
表1  
No. 成分組成（質量%）*
C Si Mn P S Al Co Ti Nb O N 其他  
1 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
2 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
3 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
4 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
5 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0002 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
6 0.0025 1.9 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 -  
7 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 -  
8 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 -  
9 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 -  
10 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 -  
11 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 -  
12 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.2 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0019 Sn：0.03  
13 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03  
14 0.0029 3.5 2.5 0.01 0.0024 0.5 0.0021 0.0008 0.0011 0.0021 0.0028 -  
15 0.0025 3.3 0.1 0.01 0.0024 3.5 0.0015 0.0008 0.0011 0.0021 0.0021 -  
16 0.0019 4.2 0.3 0.01 0.0015 0.3 0.0026 0.0014 0.0012 0.0019 0.0027 Sb：0.01  
17 0.0019 5.6 0.3 0.01 0.0015 0.3 0.0027 0.0014 0.0012 0.0019 0.0027 -  
18 0.0022 7.2 0.2 0.01 0.0024 0.3 0.0038 0.0008 0.0011 0.0021 0.0028 -  
19 0.0021 4.0 0.4 0.01 0.0026 0.6 0.0032 0.0011 0.0013 0.0028 0.0024 Sn：0.03  
20 0.0021 4.0 0.4 0.01 0.0026 0.6 0.0032 0.0011 0.0013 0.0028 0.0024 Sn：0.03  
21 0.0026 3.2 0.1 0.25 0.0026 1.5 0.0025 0.0011 0.0013 0.0028 0.0024 Sn：0.06  
22 0.0024 3.4 1.2 0.01 0.0019 0.9 0.0024 0.0016 0.0014 0.0027 0.0021 Sn：0.03  
23 0.0024 3.3 1.8 0.01 0.0019 0.7 0.0024 0.0016 0.0014 0.0027 0.0021 Sn：0.03  
24 0.0018 3.5 0.2 0.01 0.0015 0.9 0.0021 0.0012 0.0009 0.0027 0.0021 Sb：0.05  
*剩餘部分為Fe及不可避免的雜質  
[表2]
表2  
No. 成分組成（質量%）*
C Si Mn P S Al Co Ti Nb O N 其他  
25 0.0017 3.6 0.5 0.01 0.0024 0.8 0.0027 0.0016 0.0014 0.0027 0.0021 Ca：0.0034  
26 0.0017 3.6 0.5 0.01 0.0026 0.8 0.0027 0.0016 0.0014 0.0027 0.0021 Mg：0.0025  
27 0.0017 3.6 0.5 0.01 0.0027 0.8 0.0027 0.0016 0.0014 0.0027 0.0021 REM：0.0072  
28 0.0025 3.3 0.6 0.01 0.0059 0.9 0.0019 0.0018 0.0013 0.0029 0.0026 Sn：0.04  
29 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0021 0.0041 0.0013 0.0029 0.0026 Sn：0.04  
30 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0021 0.0007 0.0038 0.0029 0.0026 Sn：0.04  
31 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0021 0.0007 0.0011 0.0064 0.0026 Sn：0.04  
32 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0021 0.0007 0.0011 0.0021 0.0065 Sn：0.04  
33 0.0021 4.1 0.5 0.01 0.0023 0.7 0.0024 0.0012 0.0013 0.0023 0.0022 Sn：0.03  
34 0.0021 4.1 0.5 0.01 0.0023 0.7 0.0024 0.0012 0.0013 0.0023 0.0022 Sn：0.03  
35 0.0021 4.1 0.5 0.01 0.0023 0.7 0.0024 0.0012 0.0013 0.0023 0.0022 Sn：0.03  
36 0.0026 3.4 0.9 0.01 0.0026 1.4 0.0019 0.0018 0.0012 0.0021 0.0023 Sn：0.03  
37 0.0026 3.4 0.9 0.01 0.0026 1.4 0.0019 0.0018 0.0012 0.0021 0.0023 Sn：0.03  
38 0.0026 3.4 0.9 0.01 0.0026 1.4 0.0019 0.0018 0.0012 0.0021 0.0023 Sn：0.03  
39 0.0025 3.7 0.8 0.01 0.0021 0.8 0.0021 0.0013 0.0013 0.0032 0.0031 Sn：0.03、Ca：0.0029  
40 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
41 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
42 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
43 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
44 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03  
45 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03  
46 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
47 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03  
*剩餘部分為Fe及不可避免的雜質  
[表3]
表3  
No. 成分組成（質量%）*
C Si Mn P S Al Co Ti Nb O N 其他  
48 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Cu：0.30  
49 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Cu：0.50  
50 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Cr：0.10  
51 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Cr：0.30  
52 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Cr：0.90  
53 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Ni：0.04  
54 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Ni：0.50  
55 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Ni：0.80  
56 0.0025 3.5 0.4 0.01 0.0019 0.8 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.0027 Sn：0.03、Cu：0.3、Cr：0.1、Ni：0.1  
57 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 Zn：0.0015  
58 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 Zn：0.0045  
59 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 Zn：0.021  
60 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 Mo：0.0029  
61 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 Mo：0.0300  
62 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 Zn：0.0068、Mo：0.0050  
63 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 W：0.0011  
64 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 W：0.014  
65 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 0.0024 W：0.036  
66 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03、Ga：0.0012  
67 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03、Ge：0.0024  
68 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03、Ga：0.0034、Ge：0.0042  
69 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03、Ga：0.0067  
70 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03、Ge：0.081  
71 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.0020 Sn：0.03、Ga：0.0008、Ge：0.0007  
*剩餘部分為Fe及不可避免的雜質  
[表4]
表4
No. 製造條件
最終板厚 （mm） 酸處理 應力消除退火
酸 濃度（重量%） 時間（sec） 溫度（℃） 時間（hr） 升溫速度（℃/hr） 氣氛中的氮分壓（%）
1 0.25 磷酸 10 5 825 1 300 100
2 0.25 鹽酸 10 5 825 1 300 100
3 0.25 硫酸 10 5 825 1 300 100
4 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
5 0.25 磷酸 10 5 825 1 300 100
6 0.25 磷酸 10 5 825 1 300 100
7 0.30 硝酸+鹽酸 20 3 800 2 100 70
8 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
9 0.30 鹽酸 2 10 800 2 100 70
10 0.30 鹽酸 8 80 800 2 100 70
11 0.30 硝酸+鹽酸+磷酸 15 5 800 2 50 70
12 0.27 硫酸+鹽酸+磷酸 25 25 800 2 50 70
13 0.25 硝酸 20 5 800 2 50 70
14 - - - - - - - -
15 - - - - - - - -
16 0.25 磷酸 25 5 850 1 500 80
17 0.25 磷酸 25 5 850 1 500 80
18 - - - - - - -
19 0.35 硝酸 15 10 825 3 750 100
20 0.20 硝酸 15 20 825 3 750 100
21 - - - - - - - -
22 0.25 鹽酸 5 30 750 2 250 50
23 0.25 鹽酸 5 30 750 2 250 50
24 0.27 磷酸 3 50 780 4 150 75
[表5]
表5
No. 製造條件
最終板厚 （mm） 酸處理 應力消除退火
酸 濃度（重量%） 時間（sec） 溫度（℃） 時間（hr） 升溫速度（℃/hr） 氣氛中的氮分壓（%）
25 0.25 硝酸+鹽酸 8 20 780 4 150 75
26 0.25 硫酸 10 15 780 4 150 75
27 0.25 硫酸 10 15 780 4 150 75
28 0.25 鹽酸+磷酸 20 5 820 2 300 90
29 0.25 鹽酸+磷酸 20 5 820 2 300 90
30 0.25 鹽酸+磷酸 20 5 820 2 300 90
31 0.25 鹽酸+磷酸 20 5 820 2 300 90
32 0.25 鹽酸+磷酸 20 5 820 2 300 90
33 0.20 鹽酸+硝酸 15 4 850 1 400 100
34 0.25 鹽酸+硝酸 15 4 850 1 400 100
35 0.30 鹽酸+硝酸 15 4 850 1 400 100
36 0.15 硫酸+磷酸 25 2 900 1 200 100
37 0.20 硫酸+磷酸 25 2 900 1 200 100
38 0.25 硫酸+磷酸 25 2 900 1 200 100
39 0.25 硫酸+磷酸 25 2 900 1 200 100
40 0.25 硝酸 3 1 825 2 250 75
41 0.25 硝酸 3 60 825 2 250 75
42 0.25 硝酸 30 1 825 2 250 75
43 0.25 硝酸 30 60 825 2 250 75
44 0.25 硝酸 20 5 800 2 15 70
45 0.25 硝酸 20 5 800 2 1100 70
46 0.25 磷酸 5 5 800 1 300 100
47 0.25 磷酸 10 5 800 1 50 100
[表6]
表6
No. 製造條件
最終板厚 （mm） 酸處理 應力消除退火
酸 濃度（重量%） 時間（sec） 溫度（℃） 時間（hr） 升溫速度（℃/hr） 氣氛中的氮分壓（%）
48 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
49 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
50 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
51 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
52 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
53 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
54 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
55 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
56 0.25 硝酸 10 5 825 1 300 100
57 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
58 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
59 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
60 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
61 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
62 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
63 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
64 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
65 0.30 鹽酸+磷酸 15 15 800 2 100 70
66 0.25 硝酸 20 5 800 2 1100 70
67 0.25 硝酸 20 5 800 2 1100 70
68 0.25 硝酸 20 5 800 2 1100 70
69 0.25 硝酸 20 5 800 2 1100 70
70 0.25 硝酸 20 5 800 2 1100 70
71 0.25 硝酸 20 5 800 2 1100 70
[表7]
表7
No. 測定結果 備註
表層氮化量 （質量%） 氧化物層的厚度 （nm） 氧化被膜 鐵損基準值 （W/kg） 鐵損 W 10/400（W/kg）
厚度（nm） 結構 被覆率（%）
1 0.0018 80 25 Si、Al 100 13.0 10.7 發明例
2 0.0018 90 30 Si、Al 100 13.0 10.6 發明例
3 0.0015 85 30 Si、Al 100 13.0 10.5 發明例
4 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.4 發明例
5 0.0054 80 30 Si、Al 9 13.0 13.7 比較例
6 0.0019 90 40 Si、Al 48 13.0 14.1 比較例
7 0.0015 70 20 Si、Al 100 14.0 10.9 發明例
8 0.0021 120 35 Si、Al 100 14.0 10.9 發明例
9 0.0068 30 15 Si、Al 16 14.0 14.8 比較例
10 0.0059 250 50 Si、Al 19 14.0 14.0 比較例
11 0.0015 75 25 Si、Al 100 14.0 11.6 發明例
12 0.0018 150 35 Si、Al 100 13.4 11.3 發明例
13 0.0016 90 30 Si、Al 100 13.0 10.7 發明例
14 - - - - - - - 比較例
15 - - - - - - - 比較例
16 0.0017 105 30 Si、Al 100 13.0 10.2 發明例
17 0.0016 100 30 Si、Al 100 13.0 9.3 發明例
18 - - - - - - - 比較例
19 0.0016 115 35 Si、Al 100 15.1 12.1 發明例
20 0.0015 125 35 Si、Al 100 11.9 8.9 發明例
21 - - - - - - - 比較例
22 0.0021 105 35 Si、Al 100 13.0 10.9 發明例
23 0.0020 105 35 Si、Al 100 13.0 10.9 發明例
24 0.0025 150 40 Si、Al 100 13.4 11.3 發明例
[表8]
表8
No. 測定結果 備註
表層氮化量 （質量%） 氧化物層的厚度 （nm） 氧化被膜 鐵損基準值 （W/kg） 鐵損 W 10/400（W/kg）
厚度（nm） 結構 被覆率（%）
25 0.0021 100 30 Si、Al 100 13.0 10.7 發明例
26 0.0015 95 30 Si、Al 100 13.0 10.6 發明例
27 0.0015 95 30 Si、Al 100 13.0 10.6 發明例
28 0.0024 80 25 Si、Al 89 13.0 14.3 比較例
29 0.0021 80 25 Si、Al 87 13.0 15.1 比較例
30 0.0022 80 25 Si、Al 92 13.0 15.0 比較例
31 0.0021 80 25 Si、Al 91 13.0 14.7 比較例
32 0.0054 80 25 Si、Al 90 13.0 16.4 比較例
33 0.0009 85 30 Si、Al 100 11.9 8.9 發明例
34 0.0018 85 30 Si、Al 100 13.0 10.0 發明例
35 0.0018 85 30 Si、Al 100 14.0 11.3 發明例
36 0.0013 90 35 Si、Al 100 10.8 8.5 發明例
37 0.0011 90 35 Si、Al 100 11.9 9.1 發明例
38 0.0011 90 35 Si、Al 100 13.0 10.3 發明例
39 0.0011 90 35 Si、Al 100 13.0 10.4 發明例
40 0.0024 70 30 Si、Al 84 13.0 11.5 發明例
41 0.0023 125 40 Si、Al 88 13.0 11.4 發明例
42 0.0023 75 30 Si、Al 87 13.0 11.5 發明例
43 0.0024 130 45 Si、Al 86 13.0 11.6 發明例
44 0.0022 90 20 Al 93 13.0 11.8 發明例
45 0.0023 90 30 Al 91 13.0 11.9 發明例
46 0.0018 30 25 Si、Al 100 13.0 10.8 發明例
47 0.0018 250 25 Si、Al 100 13.0 10.8 發明例
[表9]
表9
No. 測定結果 備註
表層氮化量 （質量%） 氧化物層的厚度 （nm） 氧化被膜 鐵損基準值 （W/kg） 鐵損 W 10/400（W/kg）
厚度（nm） 結構 被覆率（%）
48 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.3 發明例
49 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.2 發明例
50 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.2 發明例
51 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.1 發明例
52 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.2 發明例
53 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.1 發明例
54 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.2 發明例
55 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.2 發明例
56 0.0014 75 20 Si、Al 100 13.0 10.1 發明例
57 0.0019 120 35 Si、Al 100 14.0 10.7 發明例
58 0.0018 120 35 Si、Al 100 14.0 10.6 發明例
59 0.0017 120 35 Si、Al 100 14.0 10.5 發明例
60 0.0021 120 35 Si、Al 100 14.0 10.8 發明例
61 0.0021 120 35 Si、Al 100 14.0 10.8 發明例
62 0.0017 120 35 Si、Al 100 14.0 10.6 發明例
63 0.0021 120 35 Si、Al 100 14.0 10.8 發明例
64 0.0021 120 35 Si、Al 100 14.0 10.8 發明例
65 0.0021 120 35 Si、Al 100 14.0 10.8 發明例
66 0.0023 90 30 Al 94 13.0 11.8 發明例
67 0.0023 90 30 Al 92 13.0 11.7 發明例
68 0.0023 90 30 Al 88 13.0 11.6 發明例
69 0.0023 90 30 Al 87 13.0 11.6 發明例
70 0.0023 90 30 Al 89 13.0 11.7 發明例
71 0.0023 90 30 Al 91 12.95 11.8 發明例
無
圖1是表示Co含量與高頻鐵損（W 10/400）的相關性的圖表。 圖2是表示表層氮化量與高頻鐵損（W 10/400）的相關性的圖表。 圖3是表示酸濃度與高頻鐵損（W 10/400）的相關性的圖表。 圖4是表示酸濃度與表層氮化量的相關性的圖表。 圖5是表示酸處理時間與高頻鐵損（W 10/400）的相關性的圖表。 圖6是表示酸處理時間與表層氮化量的相關性的圖表。

Claims (5)

  1. 一種無方向性電磁鋼板，具有以質量%計含有 C：0.0050%以下、 Si：2.0%～6.5%、 Mn：0.05%～2.0%、 P：0.10%以下、 S：0.0050%以下、 Al：0.3%～3.0%、 N：0.0050%以下、 Co：0.0005%～0.0050%、 Ti：0.0030%以下、 Nb：0.0030%以下、及 O：0.0050%以下、且 剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成， 在至少一個表面，在自所述表面至板厚的1/20深度的範圍內，以AlN的形式存在的N的量為0.003質量%以下， 在所述表面具有含有Fe、Al及Si中的一者或兩者的氧化物層，且 在所述氧化物層與基底鐵之間的界面具有包含Al氧化物及Si氧化物中的一者或兩者的氧化被膜。
  2. 如請求項1所述的無方向性電磁鋼板，其中，所述成分組成進一步以質量%計含有下述A群組～F群組內的一群組以上， A群組是Sn：0.005%～0.20%、及Sb：0.005%～0.20%中的一者或兩者 B群組是合計為0.0005%～0.020%的選自由Ca、Mg、及稀土金屬所組成的群組中的至少一個 C群組是合計為0.03%～1.0%的選自由Cu、Cr、及Ni所組成的群組中的至少一個 D群組是合計為0.0005%～0.01%的Ge及Ga中的一者或兩者 E群組是Zn：0.001%～0.05% F群組是合計為0.001%～0.05%的Mo及W中的一者或兩者。
  3. 一種無方向性電磁鋼板的製造方法，對鋼素材實施一次冷軋或隔著中間退火的兩次以上的冷軋而製成冷軋鋼板，並 對所述冷軋鋼板實施最終退火及應力消除退火來製造無方向性電磁鋼板，所述鋼素材具有以質量%計含有 C：0.0050%以下、 Si：2.0%～6.5%、 Mn：0.05%～2.0%、 P：0.10%以下、 S：0.0050%以下、 Al：0.3%～3.0%、 N：0.0050%以下、 Co：0.0005%～0.0050%、 Ti：0.0030%以下、 Nb：0.0030%以下、及 O：0.0050%以下、且 剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成， 所述應力消除退火在均熱溫度：750℃～950℃、氣氛中的氮含量：50體積%以上的條件下進行， 所述無方向性電磁鋼板的製造方法在所述最終退火後、且所述應力消除退火前，使用以合計濃度3重量%～30重量%包含選自由鹽酸、磷酸、硫酸、及硝酸所組成的群組中的至少一個的酸，對鋼板表面實施1 sec～60 sec的酸處理。
  4. 如請求項3所述的無方向性電磁鋼板的製造方法，其中，在所述冷軋之前，對所述鋼素材進行熱軋而製成熱軋鋼板， 對所述熱軋鋼板實施熱軋板退火而製成熱軋退火板， 將所述熱軋退火板供於所述冷軋。
  5. 如請求項3或請求項4所述的無方向性電磁鋼板的製造方法，其中，所述成分組成進一步以質量%計含有下述A群組～F群組內的一群組以上， A群組是Sn：0.005%～0.20%、及Sb：0.005%～0.20%中的一者或兩者 B群組是合計為0.0005%～0.020%的選自由Ca、Mg、及稀土金屬所組成的群組中的至少一個 C群組是合計為0.03%～1.0%的選自由Cu、Cr、及Ni所組成的群組中的至少一個 D群組是合計為0.0005%～0.01%的Ge及Ga中的一者或兩者 E群組是Zn：0.001%～0.05% F群組是合計為0.001%～0.05%的Mo及W中的一者或兩者。
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