WO2011052654A1 - Fe系金属板及びその製造方法 - Google Patents

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徹 稲熊
美穂 冨田
洋治 水原
坂本 広明
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新日本製鐵株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an Fe-based metal plate used for a magnetic core and the like and a manufacturing method thereof.
  • silicon steel plates are used for magnetic cores of electric motors, generators, transformers, and the like.
  • a silicon steel plate used for a magnetic core is required to have a small magnetic energy loss (iron loss) in an alternating magnetic field and a high magnetic flux density in a practical magnetic field.
  • iron loss iron loss
  • it is effective to increase the electric resistance and to integrate the ⁇ 100> axis, which is the direction of easy magnetization of ⁇ Fe, in the direction of the magnetic field to be used.
  • the ⁇ 100 ⁇ plane of ⁇ Fe is highly integrated in the surface (rolled surface) of the silicon steel plate
  • the ⁇ 100> axis is highly integrated in the rolled surface, so that a higher magnetic flux density is obtained.
  • various techniques have been proposed for the purpose of highly integrating ⁇ 100 ⁇ planes on the surface of a silicon steel plate.
  • JP-A-1-252727 Japanese Patent Laid-Open No. 5-279740 JP 2007-51338 A JP 2006-144116 A Special table 2010-513716 gazette
  • An object of the present invention is to provide an Fe-based metal plate capable of obtaining a higher magnetic flux density and a manufacturing method thereof.
  • the manufacturing method of the Fe-type metal plate characterized by having.
  • the base metal plate After increasing the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and decreasing the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree, The base metal plate is cooled to a temperature below the A3 point of the Fe or Fe alloy to transform an unalloyed region in the base metal plate from an austenite phase to a ferrite phase, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree is set to 30% or more, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is set to 30%.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree is set to 50% or more, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is 15%.
  • the ferrite forming element is at least one selected from the group consisting of Al, Cr, Ga, Ge, Mo, Sb, Si, Sn, Ti, V, W, and Zn.
  • the area ratio of the ferrite single phase region to the metal plate in the cross section in the thickness direction is 1% or more.
  • a metal plate into which a processing strain is introduced so that a dislocation density is 1 ⁇ 10 15 m / m 3 or more and 1 ⁇ 10 17 m / m 3 or less is used (1 ) To (7).
  • the base metal plate used is one in which processing strain is introduced by cold rolling and shot blasting with a rolling reduction of 50% to 99.99% (1) to ( 7) The manufacturing method of the Fe-type metal plate in any one of.
  • (15) contains a ferrite forming element, An Fe-based metal plate, wherein the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ferrite phase with respect to the surface is 30% or more, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is 30% or less.
  • the ferrite forming element is at least one selected from the group consisting of Al, Cr, Ga, Ge, Mo, Sb, Si, Sn, Ti, V, W, and Zn.
  • the Fe-based metal plate according to any one of (18) to (18).
  • ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ferrite phase is expressed by the formula (1)
  • ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is expressed by the formula (2).
  • ⁇ 200 ⁇ plane integration degree [ ⁇ i (200) / I (200) ⁇ / ⁇ ⁇ i (hkl) / I (hkl) ⁇ ] ⁇ 100
  • ⁇ 222 ⁇ plane integration degree [ ⁇ i (222) / I (222) ⁇ / ⁇ ⁇ i (hkl) / I (hkl) ⁇ ] ⁇ 100
  • i (hkl) is the measured integrated intensity of the ⁇ hkl ⁇ plane on the surface of the Fe-based metal plate or the base metal plate
  • I (hkl) is the ⁇ hkl ⁇ plane of the sample having a random orientation.
  • the theoretical integral intensity As the ⁇ hkl ⁇ plane, for example, ⁇ 110 ⁇ , ⁇ 200 ⁇ , ⁇ 211 ⁇ , ⁇ 310 ⁇ , ⁇ 222 ⁇ , ⁇ 321 ⁇ , ⁇ 411 ⁇ , ⁇ 420 ⁇ , ⁇ 332 ⁇ , ⁇ 521 ⁇ , and ⁇ 442 ⁇ eleven types of surfaces are used.
  • an Fe-based metal plate having a high ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and a low ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ferrite phase can be obtained, and the magnetic flux density can be improved.
  • FIG. 1A is a sectional view showing the basic principle of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the basic principle of the present invention, following FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing the basic principle of the present invention, following FIG. 1B.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view showing the basic principle of the present invention following FIG. 1C.
  • FIG. 1E is a cross-sectional view showing the basic principle of the present invention following FIG. 1D.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the Fe-based metal plate according to the first embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the Fe-based metal plate, following FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the Fe-based metal plate, following FIG. 2B.
  • FIG. 2D is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the Fe-based metal plate, following FIG. 2C.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing an Fe-based metal plate according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for producing an Fe-based metal plate according to the third embodiment.
  • 1A to 1E are sectional views showing the basic principle of the present invention.
  • a metal layer containing a ferrite-forming element is formed on at least one surface of a base metal plate 1 made of an ⁇ - ⁇ transformation type Fe-based metal (Fe or Fe alloy). 2 is formed.
  • a base metal plate 1 made of an ⁇ - ⁇ transformation type Fe-based metal (Fe or Fe alloy). 2 is formed.
  • the base metal plate 1 for example, a pure iron plate that has been cold-rolled at a very high reduction ratio of about 99.8% is used.
  • the metal layer 2 for example, an Al layer is formed.
  • the base metal plate 1 and the metal layer 2 are heated to A3 point of the material (pure iron) of the base metal plate 1.
  • Al which is a ferrite forming element in the metal layer 2 diffuses into the base metal plate 1 to form an alloy region 1b of a ferrite phase ( ⁇ phase).
  • the remainder of the base metal plate 1 is an ⁇ -phase unalloyed region 1a until just before reaching the point A3.
  • recrystallization occurs in the alloy region 1b and the unalloyed region 1a.
  • a large strain is generated by cold rolling, a plane parallel to the surface (rolled surface) of the base metal plate 1 of the crystal grains generated by recrystallization is easily oriented to ⁇ 100 ⁇ .
  • the important point of the present invention is that the ⁇ phase crystal grains oriented in ⁇ 100 ⁇ before the temperature reaches the point A3 are included in the alloy region 1b by the diffusion of Al, which is a ferrite forming element. It is a single-phase alloy component.
  • the base metal plate 1 and the metal layer 2 are further heated to a temperature not lower than the A3 point of pure iron.
  • the unalloyed region 1a made of pure iron undergoes ⁇ transformation to become an austenite phase ( ⁇ phase), while the alloy region 1b containing Al which is a ferrite forming element has an ⁇ phase. It remains.
  • the ⁇ 100 ⁇ -oriented ⁇ phase crystal formed at less than A3 point does not undergo ⁇ transformation even at temperatures above A3 point, and its crystal orientation is maintained.
  • crystal grains 3 having a plane parallel to the rolling surface oriented in ⁇ 100 ⁇ preferentially grow.
  • crystal grains oriented in other orientations disappear.
  • the number of crystal grains whose plane parallel to the rolling surface is oriented in ⁇ 111 ⁇ decreases.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase in the alloy region 1b increases and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree decreases.
  • phase alloy region 1b is enlarged. That is, with the diffusion of Al, which is a ferrite forming element, a part of the unalloyed region 1a that is the ⁇ phase changes to an alloy region 1b that is the ⁇ phase.
  • the alloy region 1b which is a region adjacent to the metal layer 2 side of the region where the change occurs, is already oriented in ⁇ 100 ⁇ , so the region where the change occurs is the crystal orientation of the alloy region 1b.
  • crystal grains 3 whose plane parallel to the rolling plane is oriented in ⁇ 100 ⁇ are further grown. As the crystal grains 3 grow, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase further increases and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree further decreases.
  • the base metal plate 1 is cooled to a temperature below the A3 point of pure iron.
  • the unalloyed region 1a made of pure iron undergoes ⁇ transformation and becomes ⁇ phase.
  • the region where the phase transformation occurs is the region of the alloy region 1b.
  • the crystal orientation is taken over and oriented to ⁇ 100 ⁇ . As a result, crystal grains 3 having a plane parallel to the rolling surface oriented in ⁇ 100 ⁇ further grow.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase further increases and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree further decreases. That is, a high ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree can be obtained even in the unalloyed region 1a.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is extremely high and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is extremely low. For this reason, a high magnetic flux density is obtained.
  • Base metal sheet As a material for the base metal plate, an ⁇ - ⁇ transformation Fe-based metal (Fe or Fe alloy) is used.
  • the Fe-based metal contains, for example, 70% by mass or more of Fe.
  • the ⁇ - ⁇ transformation system has, for example, a component having an A3 point in the range of about 600 ° C. to 1000 ° C., the ⁇ phase being the main phase below the A3 point, and the ⁇ phase being the main phase above the A3 point. It is a system.
  • the main phase refers to a phase whose volume ratio exceeds 50%.
  • Examples of the ⁇ - ⁇ transformation Fe-based metal include pure iron and low carbon steel.
  • pure iron having a C content of 1 mass ppm to 0.2 mass% and the balance of Fe and inevitable impurities can be used.
  • various elements include Mn, Ni, Cr, Al, Mo, W, V, Ti, Nb, B, Cu, Co, Zr, Y, Hf, La, Ce, N, O, P, and S. Can be mentioned. However, it is preferable that Mn and Ni are not included because they may reduce the magnetic flux density.
  • the base metal plate for example, a material introduced with strain is used. This is because, when the base metal plate is recrystallized, a large number of crystal grains whose plane parallel to the rolling surface is oriented in ⁇ 100 ⁇ are generated, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is improved.
  • a working strain with a dislocation density of 1 ⁇ 10 15 m / m 3 or more and 1 ⁇ 10 17 m / m 3 or less.
  • a method for generating such strain is not particularly limited, but for example, it is preferable to perform cold rolling at a high reduction rate, particularly a reduction rate of 97% to 99.99%. Further, a shear strain of 0.2 or more may be generated by cold rolling.
  • the shear strain can be generated, for example, by rotating the upper and lower rolling rolls at different speeds during cold rolling. In this case, the greater the difference in rotational speed between the upper and lower rolling rolls, the greater the shear strain.
  • the magnitude of the shear strain can be calculated from the difference between the diameter of the rolling roll and the rotation speed.
  • processing strain may be introduced by shot blasting, or the introduction of processing strain by cold rolling or the introduction of shear strain may be combined with the introduction of processing strain by shot blasting.
  • the rolling reduction of cold rolling may be 50% or more and 99.99% or less.
  • the shear strain may be 0.1 or more.
  • the base metal plate for example, a material in which a texture oriented in ⁇ 100 ⁇ is previously formed on the surface layer portion may be used. Even in this case, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase in the alloy region can be increased and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree can be reduced.
  • Such a base metal plate can be obtained, for example, by recrystallization annealing a metal plate including a large strain.
  • an ⁇ -phase alloy region having an ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of 25% or more and an ⁇ -phase ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of 40% or less is formed.
  • a base metal plate to be used may be used.
  • the thickness of the base metal plate is preferably 10 ⁇ m or more and 5 mm or less, for example. As will be described later, the thickness of the Fe-based metal plate is preferably more than 10 ⁇ m and 6 mm or less. Considering that the metal layer is formed, when the thickness of the base metal plate is 10 ⁇ m or more and 5 mm or less, the thickness of the Fe-based metal plate is easily set to more than 10 ⁇ m and 6 mm or less.
  • ferrite-forming elements and metal layers As the ferrite forming element, it is preferable to use Al, Cr, Ga, Ge, Mo, Sb, Si, Sn, Ta, Ti, V, W, Zn, and the like. When these elements are used, a region having an ⁇ single phase composition is easily formed, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase can be efficiently improved.
  • the method for forming the metal layer containing the ferrite forming element is not particularly limited.
  • a plating method such as a hot dipping method and an electrolytic plating method, a physical vapor deposition (PVD) method, and a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • Chemical Examples thereof include dry process methods such as vapor deposition), rolling clad methods, and powder coating.
  • the plating method and the rolling clad method are preferable. It is because it is easy to form a metal layer efficiently.
  • the thickness of the metal layer is preferably 0.05 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less. If the thickness of the metal layer is less than 0.05 ⁇ m, it may be difficult to form a sufficient alloy region, and a sufficient ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree may not be obtained. On the other hand, if the thickness of the metal layer exceeds 1000 ⁇ m, the metal layer may remain thick after cooling to less than A3 point, and high magnetic properties may not be obtained.
  • Ratio of ⁇ single phase region The region that has an ⁇ single phase composition due to alloying of the ferrite forming element and Fe becomes a single phase of ferrite ( ⁇ single phase region) after heating and cooling.
  • the non-alloyed region of the base metal plate mainly becomes an ⁇ - ⁇ transformation system region after heating and cooling. Therefore, the ⁇ single phase region is almost equal to the alloying region.
  • the area ratio in a thickness direction cross section shall be 1% or more. If this ratio is less than 1%, the alloy region is not sufficiently formed, and a sufficient ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree may not be obtained. In order to obtain a higher degree of ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration, this ratio is preferably 5% or more.
  • the electrical resistance is increased in the ⁇ single phase region in which the ferrite forming elements are alloyed, the effect of improving the iron loss characteristics can be obtained.
  • the ratio of the ⁇ single phase region to the metal plate in the thickness direction is 1% or more. If it is less than 1%, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree is not sufficiently high, and it becomes difficult to obtain excellent iron loss characteristics.
  • the ratio of the ⁇ single phase region to the metal plate in the thickness direction is desirably 5% or more and 80% or less. If it is 5% or more, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree is remarkably increased, and the iron loss characteristics are improved accordingly. If it is 80% or less, the electrical resistance in the ⁇ single-phase region is higher, and the iron loss is significantly reduced due to the synergistic effect of improving the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree.
  • the ratio of the ⁇ single phase region is expressed by the equation (4), where T0 is the area of the cross section perpendicular to the surface of the Fe-based metal plate after heating and cooling, and T is the area of the ⁇ single phase region after heating and cooling. ).
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase with respect to the surface (rolled surface) of the Fe-based metal plate is 30% or more. If the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is less than 30%, a sufficiently high magnetic flux density cannot be obtained. In order to obtain a higher magnetic flux density, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is preferably 50% or more. However, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase exceeds 99%, the magnetic flux density is saturated. In addition, it is difficult to manufacture the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase higher than 99%. Therefore, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is preferably 99% or less, and more preferably 95% or less.
  • the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase with respect to the surface (rolled surface) of the Fe-based metal plate is 30% or less. If the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase exceeds 30%, a sufficiently high magnetic flux density cannot be obtained. In order to obtain a higher magnetic flux density, the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is preferably 15% or less. However, when the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is less than 0.01%, the magnetic flux density is saturated. In addition, it is difficult to manufacture the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase to be less than 0.01%. Therefore, the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is preferably 0.01% or more.
  • These surface integration degrees can be measured by X-ray diffraction using MoK ⁇ rays. More specifically, for each sample, there are eleven orientation planes ( ⁇ 110 ⁇ , ⁇ 200 ⁇ , ⁇ 211 ⁇ , ⁇ 310 ⁇ , ⁇ 222 ⁇ , ⁇ 321 ⁇ , ⁇ 321 ⁇ of ⁇ alpha ⁇ phase crystals parallel to the sample surface. 411 ⁇ , ⁇ 420 ⁇ , ⁇ 332 ⁇ , ⁇ 521 ⁇ , and ⁇ 442 ⁇ ), and dividing each of the measured values by the theoretical integrated intensity of the sample having a random orientation, ⁇ 200 ⁇ Alternatively, the ⁇ 222 ⁇ strength ratio is obtained as a percentage.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is expressed by the formula (1)
  • the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is expressed by the formula (2).
  • ⁇ 200 ⁇ plane integration degree [ ⁇ i (200) / I (200) ⁇ / ⁇ ⁇ i (hkl) / I (hkl) ⁇ ] ⁇ 100
  • ⁇ 222 ⁇ plane integration degree [ ⁇ i (222) / I (222) ⁇ / ⁇ ⁇ i (hkl) / I (hkl) ⁇ ] ⁇ 100
  • i (hkl) is the measured integrated intensity of the ⁇ hkl ⁇ plane on the surface of the Fe-based metal plate or the base metal plate
  • I (hkl) is the ⁇ hkl ⁇ plane of the sample having a random orientation.
  • the theoretical integral intensity instead of the theoretical integrated intensity of a sample having a random orientation, a measurement result (measured value) using the sample may be used.
  • the thickness of the Fe-based metal plate is preferably more than 10 ⁇ m and 6 mm or less.
  • the thickness is 10 ⁇ m or less, a very large number of Fe-based metal plates are used when the magnetic core is produced by laminating, and the occurrence frequency of voids associated with the lamination increases. As a result, it becomes difficult to obtain a high magnetic flux density.
  • the thickness exceeds 6 mm, it is difficult to form a wide alloying region, and it is difficult to sufficiently improve the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase.
  • the thickness is preferably 0.01 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less. When the thickness is less than 0.01 ⁇ m, defects such as tearing occur in the metal layer and the iron loss tends to become unstable. When the thickness exceeds 500 ⁇ m, defects such as peeling of the metal layer occur and the corrosion resistance tends to become unstable.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase in the alloy region is 25% or more, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is 40% or less.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is less than 25% and when the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree exceeds 40%, the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of the Fe-based metal plate is 30% or less.
  • ⁇ 222 ⁇ plane integration is difficult to be less than 30%.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase in the alloy region is preferably 50% or less, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is preferably 1% or more. .
  • the magnetic flux density of the Fe-based metal plate is likely to be saturated. Further, in production, it is difficult to make the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase higher than 50% or make the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree less than 1%.
  • the ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree in the alloy region is preferably 30% or more when the cooling is started, and the ⁇ -phase ⁇ 222 ⁇ The degree of surface integration is preferably 30% or less.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is less than 30%, and when the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree exceeds 30%, the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of the Fe-based metal plate is 30% or less. , ⁇ 222 ⁇ plane integration degree tends to be difficult to be less than 30%.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase in the alloy region is preferably 99% or less, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is 0.01% or more. preferable. Even if the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase exceeds 99% and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree is less than 0.01%, the magnetic flux density of the Fe-based metal plate is likely to be saturated. Further, in production, it is difficult to make the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase higher than 99% and to make the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree less than 0.01%.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase in the alloy region is more preferably 50% or more, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is 15% or less. It is more preferable.
  • the ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree in the alloy region is more preferably 95% or less.
  • the unalloyed region When an unalloyed region is present when cooling is started, as described above, the unalloyed region is transformed from the ⁇ phase to the ⁇ phase at point A3.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is preferably 30% or more and 99% or less.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is less than 30%, it is difficult to make the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of the Fe-based metal plate 30% or less. Even if the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase exceeds 99%, the magnetic flux density of the Fe-based metal plate is likely to be saturated.
  • Heating to the temperature of the A3 point and heating to the temperature of the A3 point or higher can be performed continuously, and the rate of temperature rise is preferably 0.1 ° C./sec or more and 500 ° C./sec or less. At a temperature increase rate within this range, crystal grains in which a plane parallel to the surface of the base metal plate is oriented ⁇ 100 ⁇ are likely to be generated during recrystallization.
  • the holding temperature after the temperature rise is preferably A3 point or higher and 1300 ° C or lower. Even if it is kept at a temperature exceeding 1300 ° C., the effect is saturated.
  • the holding time is not particularly limited, and cooling may be started immediately after reaching a predetermined temperature. Further, if the holding is performed for 36000 sec (10 hours), the ferrite-forming element in the metal layer can be sufficiently diffused.
  • the cooling rate at the time of cooling to a temperature below A3 is preferably 0.1 ° C./sec or more and 500 ° C./sec or less. Cooling in this temperature range tends to improve the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase.
  • the atmosphere at the time of raising the temperature and the atmosphere at the time of cooling are not particularly limited, but a non-oxidizing atmosphere is preferable in order to suppress oxidation of the base metal plate and the metal layer.
  • a mixed gas atmosphere of an inert gas such as Ar gas or N 2 gas and a reducing gas such as H 2 gas is preferable.
  • the temperature may be raised and / or cooled under vacuum.
  • FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views showing a method of manufacturing the Fe-based metal plate according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
  • the Al-containing metal layer 12 is formed on the front and back surfaces of the base metal plate 11 made of pure iron.
  • the base metal plate 11 and the metal layer 12 are heated to a point A3 (911 ° C.) of pure iron, the ferrite forming elements in the metal layer 12 are diffused in the base metal plate 11, and the ⁇ -phase alloy region is formed. Form.
  • the remainder of the base metal plate 11 is an ⁇ -phase unalloyed region until just before reaching point A3. With this heating, recrystallization occurs in the base metal plate 11.
  • the base metal plate 11 is distorted, a plane parallel to the surface (rolled surface) of the base metal plate 11 of the crystal grains generated by recrystallization is easily oriented to ⁇ 100 ⁇ . Therefore, a large number of crystal grains in which the plane parallel to the rolling surface is oriented in ⁇ 100 ⁇ are generated in the base metal plate 11.
  • the base metal plate 11 and the metal layer 12 are further heated to a temperature not lower than the A3 point of pure iron.
  • the unalloyed region 11a made of pure iron of the ⁇ - ⁇ transformation system undergoes ⁇ transformation to become a ⁇ phase, while the alloy region 11b containing Al which is a ferrite forming element has ⁇ Remains in phase.
  • Al in the metal layer 12 is further diffused into the base metal plate 11, and the ⁇ -phase alloy region 11b is expanded.
  • the crystal grains 13 whose plane parallel to the rolling surface is oriented in ⁇ 100 ⁇ preferentially grow, so that the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase in the alloy region 11b increases, and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree decreases.
  • the base metal plate 11 and the metal layer 12 are maintained at a temperature equal to or higher than the A3 point of pure iron, Al in the metal layer 12 further diffuses into the base metal plate 11, and as shown in FIG.
  • the phase alloy region 11b is enlarged. That is, with the diffusion of Al, a part of the ⁇ -phase unalloyed region 11a changes to an ⁇ -phase alloy region 11b.
  • the alloy region 11b which is a region adjacent to the metal layer 12 side of the region where the change occurs is already oriented in ⁇ 100 ⁇ , so the region where the change occurs is the crystal orientation of the alloy region 11b. To be oriented to ⁇ 100 ⁇ .
  • crystal grains 13 whose plane parallel to the rolling surface is oriented in ⁇ 100 ⁇ are further grown. Then, accompanying the growth of the crystal grains 13, crystal grains oriented in other orientations disappear. For example, the number of crystal grains whose plane parallel to the rolling surface is oriented in ⁇ 111 ⁇ decreases. As a result, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase further increases, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree further decreases.
  • the base metal plate 11 is cooled to a temperature below the A3 point of pure iron.
  • the unalloyed region 11a undergoes ⁇ transformation to become ⁇ phase.
  • the region where the phase transformation occurs is the region of the alloy region 11b.
  • the crystal orientation is taken over and oriented to ⁇ 100 ⁇ . As a result, the crystal grains 13 further grow. As the crystal grains 13 grow, crystal grains oriented in other orientations disappear further.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase further increases, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree further decreases. That is, a high ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree can be obtained even in the unalloyed region 11a.
  • an insulating film is formed on the surface of the metal layer 12. In this way, an Fe-based metal plate can be manufactured. Note that the metal layer 12 may be removed before the insulating coating is formed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for producing an Fe-based metal plate according to the second embodiment of the present invention.
  • the processing up to the heating of the base metal plate 11 and the metal layer 12 to the temperature of point A3 of pure iron is performed (FIGS. 2A to 2B). ). Then, the base metal plate 11 and the metal layer 12 are held at a temperature equal to or higher than the A3 point of pure iron. At this time, holding is performed for a longer time than in the first embodiment, or the holding temperature is increased, and all the Al in the metal layer 12 is diffused into the base metal plate 11 as shown in FIG. Further, the crystal grains 13 are remarkably grown, crystal grains oriented in directions other than ⁇ 100 ⁇ are almost disappeared, and the entire base metal plate 11 is set to the ⁇ phase.
  • the base metal plate 11 is cooled and an insulating film is formed in the same manner as in the first embodiment. In this way, an Fe-based metal plate is manufactured.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for producing an Fe-based metal plate according to a third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment first, in the same manner as in the first embodiment, processing up to the heating of the base metal plate 11 and the metal layer 12 to the temperature of point A3 of pure iron is performed (FIGS. 2A to 2B). ). However, the metal layer 12 is formed thicker than in the first embodiment. Then, the base metal plate 11 and the metal layer 12 are held at a temperature equal to or higher than the A3 point of pure iron. At this time, holding is performed for a longer time than in the first embodiment, or the holding temperature is increased, and Al is diffused throughout the base metal plate 11 as shown in FIG. That is, the entire base metal plate 11 is used as the alloy region 11b.
  • the base metal plate 11 is cooled and an insulating film is formed in the same manner as in the first embodiment. In this way, an Fe-based metal plate can be manufactured.
  • the base metal plate used in the first experiment contains C: 0.0001% by mass, Si: 0.0001% by mass, Al: 0.0002% by mass, and unavoidable impurities, with the balance being Fe. there were.
  • the base metal plate was manufactured by performing hot rolling and cold rolling after melting an ingot by vacuum melting. In hot rolling, an ingot heated to 1000 ° C. and having a thickness of 230 mm was thinned to a thickness of 50 mm to obtain a hot rolled sheet. Thereafter, plate materials of various thicknesses were cut out from the hot-rolled plate by machining, and cold rolled at a reduction rate shown in Table 1 on the plate material. The thickness of the obtained base metal plate (cold rolled plate) is shown in Table 1.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a thin film sample in which a cross-sectional structure perpendicular to the surface of the base metal plate can be observed was prepared, and an area from the surface of the base metal plate to the center in the thickness direction was observed.
  • tissue photograph was image
  • the average value of the obtained dislocation density is shown in Table 1.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-described method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal plate was 20% to 20% as-rolled. 26%, the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree was in the range of 18% to 24%.
  • an Al layer was formed as a metal layer on the front and back surfaces of each base metal plate by an ion plating (IP) method or a hot dipping method.
  • IP ion plating
  • Table 1 shows the thickness of the metal layer (total on both sides).
  • a metal layer having a thickness (total of both surfaces) of 0.01 ⁇ m to 0.4 ⁇ m was formed by an IP method, and a metal layer having a thickness (total of both surfaces) of 13 ⁇ m to 150 ⁇ m was formed by a hot dipping method.
  • the total thickness on both sides is a value obtained by adding the thicknesses measured on each side.
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions.
  • a gold image furnace was used for heat treatment, and various heating rates and holding times were controlled by program control.
  • the temperature raising and holding were performed in an atmosphere evacuated to a level of 10 ⁇ 3 Pa.
  • temperature control was performed in vacuum by furnace power control.
  • Ar gas was introduced and the cooling rate was controlled by adjusting the flow rate. In this way, 27 types of Fe-based metal plates were produced.
  • second sample No. Except for 1-2, the sample was heated from room temperature to 1000 ° C. at the same rate as that of the first sample, maintained at 1000 ° C. for the time shown in Table 1, and cooled to room temperature at a cooling rate of 100 ° C./sec.
  • the remaining one sample (third sample) was heated and held at 900 ° C. or 1000 ° C., and then cooled to room temperature at the cooling rate shown in Table 1, as with the second sample. . Then, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured. These results are shown in Table 1.
  • Table 1 In the measurement of the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of the third sample, when the entire Fe-based alloy plate is alloyed, the central region in the thickness direction is evaluated. When an unalloyed region exists in the Fe-based alloy plate, the unalloyed region was evaluated. The distances from the surface of the Fe-based alloy plate to be evaluated are shown in Table 1 ("Distance" column). In preparing the test piece, the upper part was removed so that the evaluation object appeared.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single-phase region were measured as follows. First, the surface distribution of the Fe content and the surface distribution of the Al content in a cross section perpendicular to the surface of the Fe-based metal plate were measured by an EPMA (Electron Probe Micro-Analysis) method. At this time, regarding the visual field, the dimension in the direction parallel to the surface of the Fe-based metal plate (rolling direction) was 1 mm, and the dimension in the thickness direction was the thickness of the Fe-based metal plate. And the area
  • the magnetic flux density B50 and the saturation magnetic flux density Bs with respect to the magnetization force of 5000 A / m were measured.
  • SST Single Sheet Tester
  • the measurement frequency was 50 Hz.
  • a magnetizing force of 0.8 ⁇ 10 6 A / m was applied using a VSM (Vibrating Sample Magnetometer).
  • ratio B50 / Bs of magnetic flux density B50 with respect to saturation magnetic flux density Bs was computed.
  • the ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree was high at each stage of the heat treatment. Further, as shown in Table 2, in the inventive examples, the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were high. As shown in Table 2, according to the example of the present invention, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is 30% to 99% and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is 0.01% to 30%. % Or less Fe-based metal plate was obtained. Further, the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the present invention example was 0.87 or more. That is, according to the example of the present invention, excellent magnetic properties were obtained.
  • Condition No. in the comparative example 1-1 since no metal layer was formed, a high ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree could not be obtained even if dislocations were present in the base metal plate at a high density, which was good. Magnetic properties could not be obtained.
  • Condition No. in the comparative example 1-2 since the heating temperature is less than the A3 point (911 ° C.), the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase based on the ⁇ - ⁇ transformation does not occur, and good magnetic properties are obtained. There wasn't.
  • Table 3 shows the components contained in the six types of base metal plates used in the second experiment.
  • the balance of the base metal plate was Fe and inevitable impurities.
  • Table 3 also shows the actual measurement values at point A3 of each base metal plate.
  • the base metal plate was manufactured by performing hot rolling and cold rolling after melting an ingot by vacuum melting. In hot rolling, an ingot heated to 1000 ° C. and having a thickness of 230 mm was thinned to a thickness of 50 mm to obtain a hot rolled sheet. Thereafter, plate materials of various thicknesses were cut out from the hot-rolled plate and either cold rolling or shot blasting was performed on the plate material at a reduction rate shown in Table 4, or both were performed.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 50 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • the average values of the obtained dislocation densities are shown in Tables 4 and 5.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-described method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 19% to as-rolled. The degree of integration of 27% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 18% to 25%.
  • metal layers were formed on the front and back surfaces of each base metal plate by the IP method, hot dipping method, sputtering method, or vapor deposition method.
  • Tables 4 and 5 show the thickness of the metal layer (total on both sides).
  • the Si layer was formed by the IP method, the Sn layer was formed by the hot dipping method, and the Ti layer was formed by the sputtering method.
  • the Ga layer is formed by vapor deposition
  • the Ge layer is formed by vapor deposition
  • the Mo layer is formed by sputtering
  • V is formed by sputtering
  • the Cr layer is formed by sputtering
  • the As layer is vapor deposited. Formed by the method.
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Tables 4 and 5.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • region was determined as shown below.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is 30% or more and 99% or less, and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is 0.01. % To 30% Fe-based metal plate was obtained. The ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more. That is, according to the example of the present invention, excellent magnetic properties were obtained.
  • Comparative Example 2-68 since the heating temperature was less than the A3 point, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase based on the ⁇ - ⁇ transformation did not increase, and good magnetic properties were not obtained.
  • Table 8 shows the components contained in the six types of base metal plates used in the third experiment.
  • the balance of the base metal plate was Fe and inevitable impurities.
  • Table 8 also shows actual measurement values at point A3 of each base metal plate.
  • the base metal plate was manufactured by performing hot rolling and cold rolling after melting an ingot by vacuum melting. In hot rolling, an ingot heated to 1000 ° C. and having a thickness of 230 mm was thinned to a thickness of 50 mm to obtain a hot rolled sheet. Thereafter, plate materials of various thicknesses were cut out from the hot-rolled plate by machining, and the plate material was cold-rolled at a reduction rate shown in Table 9 to generate shear strain. Shear strain was generated by rotating the upper and lower rolling rolls at different speeds during cold rolling.
  • Table 9 shows the presence / absence of shot blast treatment, the magnitude of shear strain, and the thickness of the obtained base metal plate (cold rolled plate). The magnitude of the shear strain was calculated from the difference between the diameter of the rolling roll and the speed of the rolling roll.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-described method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 19% to as-rolled. The degree of integration of 27% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 18% to 25%.
  • metal layers were formed on the front and back surfaces of each base metal plate by the IP method, hot dipping method, sputtering method, or rolling clad method.
  • Table 9 shows the thickness (total of both surfaces) of the metal layer.
  • An Al layer having a thickness of 0.7 ⁇ m was formed by an IP method, an Al layer having a thickness of 7 ⁇ m to 68 ⁇ m was formed by a hot dipping method, and an Al layer having a thickness of 205 ⁇ m or 410 ⁇ m was formed by a rolling clad method.
  • the Sb layer and W layer were formed by sputtering, and the Zn layer, Al—Si alloy layer, and Sn—Zn alloy layer were formed by hot dipping.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • region was determined as shown below.
  • No. 3-12 a region having an Al content of 0.9% by mass or more was regarded as an alloy region.
  • examples of the present invention Condition No. 3-3 to No. 3-12, No. 3-15 to No. 3-18, No. 3-21 to No. 3-24, No. 3) 3-27 to No. 3-30, No. 3-33 to No. 3-36, and No. 3-39 to No. 3-42
  • the ⁇ 200 ⁇ plane accumulation of ⁇ phase at each stage of heat treatment The degree was high.
  • the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were high.
  • the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is 30% to 99% and the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase is 0.01% to 30%.
  • % Or less Fe-based metal plate was obtained.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more. That is, according to the example of the present invention, excellent magnetic properties were obtained.
  • Condition No. 3-1 In the comparative example of 3-2, even when the metal layer is formed, the shear strain and the rolling reduction are small, “when heated to the point A3, the ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree is 25% or more, and ⁇ Since the requirement that the ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the phase is 40% or less was not satisfied, a high ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree could not be obtained, and good magnetic properties could not be obtained. No. 3-13, no. 3-19, no. 3-25, no. 3-31 and no. In the comparative example 3-37, no metal layer is formed, so even if a large shear strain exists, a high ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree cannot be obtained, and good magnetic properties cannot be obtained.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the fourth experiment contained a component of composition N shown in Table 11 and inevitable impurities, and the balance was Fe.
  • the base metal plate was manufactured by performing hot rolling and cold rolling after melting an ingot by vacuum melting. In hot rolling, an ingot heated to 1200 ° C. having a thickness of 230 mm was thinned to a thickness of 10.0 mm, 5.0 mm, 4.0 mm, and 2.0 mm to obtain four types of hot-rolled sheets.
  • the measured value of A3 point used as the ⁇ single phase of the base metal plate (silicon steel plate) used in the fourth experiment was 1010 ° C.
  • Cold rolling was performed under the following conditions.
  • Condition No. In 4-1 to 4-7 a hot-rolled sheet having a thickness of 2.0 mm was pickled to remove the scale, and then rolled to a thickness of 0.1 mm. The rolling reduction at this time was 95%.
  • Condition No. In 4-8 to 4-14 a hot-rolled sheet having a thickness of 4.0 mm was pickled to remove the scale, and then rolled to a thickness of 0.1 mm. The rolling reduction at this time was 97.5%.
  • Condition No. In Nos. 4-15 to 4-21 both surfaces of a hot-rolled sheet having a thickness of 2.0 mm were subjected to shot blasting as surface strong processing, and then rolled to a thickness of 0.1 mm. The rolling reduction at this time was 95%.
  • both surfaces of a hot-rolled sheet having a thickness of 5.0 mm were subjected to shot blasting as a strong surface treatment and then cold-rolled to a thickness of 0.25 mm. The rolling reduction at this time was 95%.
  • shot blasting treatment iron beads having a diameter of 1 mm to 3 mm were continuously collided with both surfaces of a base metal plate for 10 seconds.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 12 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 12.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • a region having an Al content of 0.9% by mass or more was regarded as an ⁇ single phase region, and the ratio of the ⁇ single phase region was obtained from the above formula (4).
  • examples of the present invention (Condition No. 4-2 to No. 4-7, No. 4-9 to No. 4-14, No. 4-16 to No. 4-21, No. 4) 4-23 to No. 4-28, No. 4-30 to No. 4-35, and No. 4-37 to No. 4-42), the ⁇ 200 ⁇ plane integration of the ⁇ phase at each stage of the heat treatment The degree was within the scope of the present invention. Further, as shown in Table 13, in the examples of the present invention, the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single-phase region were within the desirable ranges of the present invention.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the fifth experiment contained components of composition O shown in Table 11 and inevitable impurities, and the balance was Fe.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment. Condition No. 5-1 to condition no. In 5-42, the condition No. 4-1 to condition no. Cold rolling similar to 4-42 was performed.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • a Si layer was formed as a metal layer on the front and back surfaces of each base metal plate by a vapor deposition method.
  • Table 14 shows the thickness of the Si layer (total on both sides).
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 14.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • a region having a Si content of 1.9% by mass or more was regarded as an ⁇ single phase region, and the ratio of the ⁇ single phase region was obtained from the above formula (4).
  • the present invention examples (Condition Nos. 5-2 to 5-7, No. 5-9 to No. 5-14, No. 5-16 to No. 5-21, No. 5) 5-23 to No. 5-28, No. 5-30 to No. 5-35, and No. 5-37 to No. 5-42), the ⁇ 200 ⁇ plane accumulation of ⁇ phase at each stage of the heat treatment The degree was within the scope of the present invention. Further, as shown in Table 15, in the examples of the present invention, the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were within the desirable ranges of the present invention.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the sixth experiment contained a component of composition P shown in Table 11 and inevitable impurities, and the balance was Fe.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment. Condition No. 6-1 to condition no. 6-42, the condition No. 4-1 to condition no. Cold rolling similar to 4-42 was performed.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 16 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • Table 16 shows the Sn layer thickness (both sides total).
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 16.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • region whose Sn content is 3.0 mass% or more was considered as the alpha single phase area
  • an Fe-based metal plate having an ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of 30% or more and an ⁇ -phase ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of 30% or less is obtained. Obtained.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the seventh experiment contained a component of composition Q shown in Table 11 and inevitable impurities, and the balance was Fe.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment. Condition No. 7-1 to condition no. 7-42, the condition No. 4-1 to condition no. Cold rolling similar to 4-42 was performed.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 18 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 18.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • region whose Mo content is 3.8 mass% or more was considered as the alpha single phase area
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the eighth experiment contained a component of composition R shown in Table 11 and unavoidable impurities, with the balance being Fe.
  • the measured value at point A3, which is the ⁇ single phase of the base metal plate used in the eighth experiment, was 1010 ° C.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment.
  • Condition No. 8-1 to Condition No. In 8-42, the condition No. 4-1 to condition no. Cold rolling similar to 4-42 was performed.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 20 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • V layer was formed as a metal layer on the front and back surfaces of each base metal plate by sputtering.
  • Table 20 shows the thickness of V layer (both sides total).
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 20.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • a region having a V content of 1.8% by mass or more was regarded as an ⁇ single phase region, and the ratio of the ⁇ single phase region was obtained from the above formula (4).
  • examples of the present invention Condition No. 8-2 to No. 8-7, No. 8-9 to No. 8-14, No. 8-16 to No. 8-21, No. 8) 8-23 to No.8-28, No.8-30 to No.8-35, and No.8-37 to No.8-42
  • ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration at each stage of heat treatment The degree was within the scope of the present invention.
  • the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were within the desirable ranges of the present invention.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the ninth experiment contained a component of composition S shown in Table 11 and unavoidable impurities, with the balance being Fe.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 22 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 22.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • region whose Cr content is 13.0 mass% or more was considered as the alpha single phase area
  • examples of the present invention Condition No. 9-2 to No. 9-7, No. 9-9 to No. 9-14, No. 9-16 to No. 9-21, No. 9) 9-23 to No. 9-28, No. 9-30 to No. 9-35, and No. 9-37 to No. 9-42), the ⁇ 200 ⁇ plane accumulation of ⁇ phase at each stage of the heat treatment The degree was within the scope of the present invention. Further, as shown in Table 23, in the examples of the present invention, the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were within the desirable range of the present invention.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the tenth experiment contained a component of composition T shown in Table 11 and unavoidable impurities, with the balance being Fe.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment. Condition No. 10-1 to condition no. 10-42, the condition No. 4-1 to condition no. Cold rolling similar to 4-42 was performed.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 24 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • a Ti layer was formed as a metal layer on the front and back surfaces of each base metal plate by sputtering.
  • Table 24 shows the thickness (total of both surfaces) of the Ti layer.
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 24.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • a region having a Ti content of 1.2% by mass or more was regarded as an ⁇ single phase region, and the ratio of the ⁇ single phase region was obtained from the above formula (4).
  • examples of the present invention (Condition No. 10-2 to No. 10-7, No. 10-9 to No. 10-14, No. 10-16 to No. 10-21, No. 10) 10-23 to No. 10-28, No. 10-30 to No. 10-35, and No. 10-37 to No. 10-42), ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration at each stage of heat treatment The degree was within the scope of the present invention. Further, as shown in Table 25, in the examples of the present invention, the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were within the desirable ranges of the present invention.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the eleventh experiment contained components of composition U shown in Table 11 and unavoidable impurities, and the balance was Fe.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment. Condition No. 11-1 to condition no. 11-42, the condition No. 4-1 to condition no. Cold rolling similar to 4-42 was performed.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 26 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • a Ga layer was formed by vapor deposition as a metal layer on the front and back surfaces of each base metal plate.
  • Table 26 shows the thickness of Ga layer (both sides total).
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 26.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • region whose Ga content is 4.1 mass% or more was considered as the alpha single phase area
  • examples of the present invention Condition No. 11-2 to No. 11-7, No. 11-9 to No. 11-14, No. 11-16 to No. 11-21, No. 11) 11-23 to No. 11-28, No. 11-30 to No. 11-35, and No. 11-37 to No. 11-42
  • ⁇ phase ⁇ 200 ⁇ plane integration at each stage of heat treatment The degree was within the scope of the present invention.
  • the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were within the desirable ranges of the present invention.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the twelfth experiment contained a component of composition V shown in Table 11 and unavoidable impurities, with the balance being Fe.
  • the measured value at point A3, which is the ⁇ single phase of the base metal plate used in the twelfth experiment, was 1000 ° C.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment. Condition No. 12-1 to condition no. In No. 12-42, the condition No. 4-1 to condition no. Cold rolling similar to 4-42 was performed.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 28 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 28.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • a region having a Ge content of 6.4% by mass or more was regarded as an ⁇ single phase region, and the ratio of the ⁇ single phase region was obtained from the above formula (4).
  • examples of the present invention Condition No. 12-2 to No. 12-7, No. 12-9 to No. 12-14, No. 12-16 to No. 12-21, No. 12) 12-23 to No. 12-28, No. 12-30 to No. 12-35, and No. 12-37 to No. 12-42
  • the ⁇ 200 ⁇ plane accumulation of ⁇ phase at each stage of the heat treatment The degree was within the scope of the present invention.
  • the alloying ratio and the ratio of the ⁇ single phase region were within the desirable range of the present invention.
  • an Fe-based metal plate having an ⁇ -phase ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of 30% or more and an ⁇ -phase ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of 30% or less is obtained. Obtained.
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the base metal plate (silicon steel plate) used in the thirteenth experiment contained a component of composition W shown in Table 11 and unavoidable impurities, with the balance being Fe.
  • the measured value at point A3, which is the ⁇ single phase of the base metal plate used in the thirteenth experiment, was 1010 ° C.
  • the base metal plate was produced in the same manner as in the fourth experiment.
  • the dislocation density of each base metal plate was measured using a transmission electron microscope.
  • a structure having a high dislocation density was observed in a region of 30 ⁇ m from the surface. Therefore, the dislocation density in this region was measured.
  • Table 30 shows the average value of the obtained dislocation density.
  • the main phase was ⁇ phase. Further, when the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase were measured by the above-mentioned method, the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree of the ⁇ phase of each base metal sheet was 17% to as-rolled. The degree of integration on 24% and ⁇ 222 ⁇ planes was in the range of 17% to 24%.
  • a W layer was formed as a metal layer on the front and back surfaces of each base metal plate by sputtering.
  • Table 30 shows the thickness of the W layer (total on both sides).
  • the base metal plate on which the metal layer was formed was subjected to heat treatment under various conditions. Similarly to the first experiment, three samples were prepared for each condition, and the ⁇ 200 ⁇ plane integration degree and ⁇ 222 ⁇ plane integration degree of ⁇ phase were measured in three stages of heat treatment. These results are shown in Table 30.
  • the alloying ratio of the metal layer of each Fe-based metal plate and the ratio of the ⁇ single phase region were measured.
  • a region having an Fe content of 0.5% by mass or less and a ferrite-forming element content of 99.5% by mass or more was regarded as an alloy layer.
  • a region having a W content of 6.6% by mass or more was regarded as an ⁇ single phase region, and the ratio of the ⁇ single phase region was determined from the above formula (4).
  • the ratio B50 / Bs of the Fe-based metal plate of the example of the present invention was 0.85 or more.
  • the iron loss W10 / 1k maintains a higher characteristic level.
  • the iron loss W10 / 1k has a better characteristic level when the ratio of the ⁇ single phase region is 5% or more and 80% or less.
  • the present invention can be used, for example, in industries related to magnetic materials such as iron cores.

Abstract

 α-γ変態系のFe又はFe合金からなる母材金属板(1)の少なくとも一方の表面に、フェライト形成元素を含有する金属層(2)を形成する。次に、母材金属板(1)及び金属層(2)をFe又はFe合金のA3点まで加熱して、フェライト形成元素を母材金属板(1)中に拡散させて、{200}面集積度が25%以上、{222}面集積度が40%以下のフェライト相の合金領域(1b)を形成する。次に、母材金属板(1)をFe又はFe合金のA3点を超える温度まで加熱して、合金領域(11b)をフェライト相に維持しながら、{200}面集積度を増加させ、{222}面集積度を低下させる。

Description

Fe系金属板及びその製造方法
 本発明は、磁心等に用いられるFe系金属板及びその製造方法に関する。
 従来、電動機、発電機、変圧器等の磁心にケイ素鋼板が用いられている。磁心に用いられるケイ素鋼板には、交番磁界中での磁気的なエネルギー損失(鉄損)が少ないこと、及び実用的な磁界中での磁束密度が高いことが要求される。これらを実現するには、電気抵抗を高め、かつ、αFeの磁化容易方向である<100>軸を、使用する磁界の方向に集積させることが有効である。特に、ケイ素鋼板の表面(圧延面)内にαFeの{100}面を高集積化すると、<100>軸が圧延面内に高集積するため、より高い磁束密度が得られる。そこで、ケイ素鋼板の表面に{100}面を高集積化させることを目的とした種々の技術が提案されている。
 しかしながら、従来の技術では、ケイ素鋼板等のFe系金属板の表面に{100}面を安定して高集積化させることが困難である。
特開平1-252727号公報 特開平5-279740号公報 特開2007-51338号公報 特開2006-144116号公報 特表2010-513716号公報
 本発明は、より高い磁束密度を得ることができるFe系金属板及びその製造方法を提供することを目的とする。
 (1) α-γ変態系のFe又はFe合金からなる母材金属板の少なくとも一方の表面に、フェライト形成元素を含有する金属層を形成する工程と、
 次に、前記母材金属板及び前記金属層を前記Fe又はFe合金のA3点まで加熱して、前記フェライト形成元素を前記母材金属板中に拡散させて、{200}面集積度が25%以上、{222}面集積度が40%以下のフェライト相の合金領域を形成する工程と、
 次に、前記母材金属板を前記Fe又はFe合金のA3点以上の温度まで加熱して、前記合金領域をフェライト相に維持しながら、前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程と、
 を有することを特徴とするFe系金属板の製造方法。
 (2) 前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程の後に、
 前記母材金属板を前記Fe又はFe合金のA3点未満の温度まで冷却して、前記母材金属板中の未合金領域をオーステナイト相からフェライト相に変態させると共に、前記{200}面集積度を更に増加させ、前記{222}面集積度を更に低下させる工程を有することを特徴とする(1)に記載のFe系金属板の製造方法。
 (3) 前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、前記{200}面集積度を30%以上とし、前記{222}面集積度を30%以下とすることを特徴とする(1)又は(2)に記載のFe系金属板の製造方法。
 (4) 前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、前記{200}面集積度を50%以上とし、前記{222}面集積度を15%以下とすることを特徴とする(1)又は(2)に記載のFe系金属板の製造方法。
 (5) 前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、前記金属層に含まれる前記フェライト形成元素を全て前記母材金属板中に拡散させることを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (6) 前記フェライト形成元素は、Al、Cr、Ga、Ge、Mo、Sb、Si、Sn、Ti、V、W、及びZnからなる群から選択された少なくとも1種であることを特徴とする(1)~(5)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (7) 前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、厚さ方向の断面におけるフェライト単相領域の金属板に対する面積率を1%以上とすることを特徴とする(1)~(6)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (8) 前記母材金属板として、転位密度が1×1015m/m以上1×1017m/m以下となる加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする(1)~(7)のいずれかにFe系金属板の製造方法。
 (9) 前記母材金属板として、圧下率が97%以上99.99%以下の冷間圧延によって加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (10) 前記母材金属板として、ショットブラスト処理によって加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (11) 前記母材金属板として、圧下率が50%以上99.99%以下の冷間圧延及びショットブラスト処理によって加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (12) 前記母材金属板として、冷間圧延により0.2以上のせん断歪が導入されたものを用いることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (13) 前記母材金属板として、冷間圧延による0.1以上のせん断歪及びショットブラスト処理による加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (14) 前記母材金属板の厚さは、10μm以上5mm以下であることを特徴とする(1)~(13)のいずれかに記載のFe系金属板の製造方法。
 (15) フェライト形成元素を含有し、
 表面に対するフェライト相の{200}面集積度が30%以上であり、{222}面集積度が30%以下であることを特徴とするFe系金属板。
 (16) α-γ変態系のFe又はFe合金板の表面から内部への前記フェライト形成元素の拡散により構成されていることを特徴とする(15)に記載のFe系金属板。
 (17) 表面に前記フェライト形成元素を含有する金属層を有することを特徴とする(15)又は(16)に記載のFe系金属板。
 (18) 前記{200}面集積度が50%以上であり、{222}面集積度が15%以下であることを特徴とする(15)~(17)のいずれかに記載のFe系金属板。
 (19) 前記フェライト形成元素は、Al、Cr、Ga、Ge、Mo、Sb、Si、Sn、Ti、V、W、及びZnからなる群から選択された少なくとも1種であることを特徴とする(15)~(18)のいずれかに記載のFe系金属板。
 (20) フェライト単相領域が金属板の厚さ断面での面積率で1%以上含むことを特徴とする(15)~(19)のいずれかに記載のFe系金属板。
 なお、フェライト相の{200}面集積度は式(1)で表わされ、{222}面集積度は式(2)で表わされる。
 {200}面集積度=[{i(200)/I(200)}/Σ{i(hkl)/I(hkl)}]×100 ・・・(1)
 {222}面集積度=[{i(222)/I(222)}/Σ{i(hkl)/I(hkl)}]×100 ・・・(2)
 ここで、i(hkl)は、当該Fe系金属板又は母材金属板の表面における{hkl}面の実測積分強度であり、I(hkl)は、ランダム方位をもつ試料における{hkl}面の理論積分強度である。{hkl}面としては、例えば{110}、{200}、{211}、{310}、{222}、{321}、{411}、{420}、{332}、{521}、及び{442}の11種の面が用いられる。
 本発明によれば、フェライト相の{200}面集積度が高く、{222}面集積度が低いFe系金属板を得ることができ、磁束密度を向上させることができる。
図1Aは、本発明の基本原理を示す断面図である。 図1Bは、図1Aに引き続き、本発明の基本原理を示す断面図である。 図1Cは、図1Bに引き続き、本発明の基本原理を示す断面図である。 図1Dは、図1Cに引き続き、本発明の基本原理を示す断面図である。 図1Eは、図1Dに引き続き、本発明の基本原理を示す断面図である。 図2Aは、第1の実施形態に係るFe系金属板の製造方法を示す断面図である。 図2Bは、図2Aに引き続き、Fe系金属板の製造方法を示す断面図である。 図2Cは、図2Bに引き続き、Fe系金属板の製造方法を示す断面図である。 図2Dは、図2Cに引き続き、Fe系金属板の製造方法を示す断面図である。 図3は、第2の実施形態に係るFe系金属板の製造方法を示す断面図である。 図4は、第3の実施形態に係るFe系金属板の製造方法を示す断面図である。
 (本発明の基本原理)
 先ず、本発明の基本原理について説明する。図1A~図1Eは、本発明の基本原理を示す断面図である。
 本発明では、例えば、図1Aに示すように、α-γ変態系のFe系金属(Fe又はFe合金)からなる母材金属板1の少なくとも一方の表面に、フェライト形成元素を含有する金属層2を形成する。母材金属板1としては、例えば、99.8%程度の非常に高い圧下率での冷間圧延が施された純鉄板を用いる。また、金属層2としては、例えば、Al層を形成する。
 次いで、母材金属板1及び金属層2を、母材金属板1の材料(純鉄)のA3点まで加熱する。この加熱中に、図1Bに示すように、金属層2中のフェライト形成元素であるAlが母材金属板1中に拡散し、フェライト相(α相)の合金領域1bが形成される。母材金属板1の残部は、A3点に到達する直前までα相の未合金領域1aである。この加熱に伴って、合金領域1b及び未合金領域1a内で再結晶が生じる。また、冷間圧延によって大きな歪が生じているため、再結晶により生じる結晶粒の母材金属板1の表面(圧延面)に平行な面は{100}に配向しやすい。従って、合金領域1b及び未合金領域1aの両方に、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒が多数発生する。ここで、本発明の重要なポイントは、A3点に温度が達する前までに{100}に配向したα相結晶粒がフェライト形成元素であるAlの拡散によって合金領域1bに含まれ、さらに、α単相系の合金成分になっていることである。
 その後、母材金属板1及び金属層2を純鉄のA3点以上の温度まで更に加熱する。この結果、図1Cに示すように、純鉄からなる未合金領域1aはγ変態してオーステナイト相(γ相)となる一方で、フェライト形成元素であるAlを含有する合金領域1bはα相のままである。A3点未満で形成された{100}に配向したα相結晶はA3点以上の温度でもγ変態しないで、その結晶方位は維持される。更に、合金領域1b内では、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒3が優先的に成長する。{100}結晶粒の成長に付随して、他の方位に配向した結晶粒が消滅していく。例えば、圧延面に平行な面が{111}に配向した結晶粒が減少していく。このため、合金領域1bにおけるα相の{200}面集積度が増加し、{222}面集積度が低下する。
 そして、母材金属板1及び金属層2を純鉄のA3点以上の温度に保持すると、更に金属層2中のAlが母材金属板1中に拡散し、図1Dに示すように、α相の合金領域1bが拡大する。つまり、フェライト形成元素であるAlの拡散に伴って、γ相である未合金領域1aの一部がα相である合金領域1bに変化する。この変化の際には、当該変化が生じる領域の金属層2側に隣接する領域である合金領域1bが既に{100}に配向しているため、当該変化が生じる領域は合金領域1bの結晶方位を引き継いで{100}に配向する。これらの結果、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒3が更に成長する。そして、結晶粒3の成長に付随して、α相の{200}面集積度が更に増加し、{222}面集積度が更に低下する。
 続いて、母材金属板1を純鉄のA3点未満の温度まで冷却する。この結果、図1Eに示すように、純鉄からなる未合金領域1aはα変態してα相となる。この相変態の際にも、相変態が生じる領域の金属層2側に隣接する領域である合金領域1bが既に{100}に配向しているため、当該相変態が生じる領域は合金領域1bの結晶方位を引き継いで{100}に配向する。この結果、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒3が更に成長する。そして、結晶粒3の成長に付随して、α相の{200}面集積度が更に増加し、{222}面集積度が更に低下する。つまり、未合金領域1aでも高いα相の{200}面集積度が得られるようになる。
 なお、金属層2が厚く、A3点以上の温度に保持する時間が長い場合には、Alが十分に拡散して、冷却の際に母材金属板1の温度がA3点未満となる以前に、未合金領域1aが消失することもある。この場合には、未合金領域1aの相変態は生じないが、既に全体が合金領域1bとなっているため、冷却開始時の状態が保持される。
 従って、これらの処理を経て製造されたFe系金属板(Fe又はFe合金板)では、α相の{200}面集積度が極めて高く、{222}面集積度が極めて低くなる。このため、高い磁束密度が得られる。
 ここで、本発明における諸条件について説明する。
 「母材金属板」
 母材金属板の材料には、α-γ変態系のFe系金属(Fe又はFe合金)を用いる。Fe系金属は、例えば70質量%以上のFeを含有する。また、α-γ変態系は、例えば、約600℃~1000℃の範囲内にA3点を有し、A3点未満ではα相が主相となり、A3点以上ではγ相が主相となる成分系である。ここで、主相とは、体積比率が50%を超えている相をいう。α-γ変態系のFe系金属を用いることにより、フェライト形成元素の拡散及び合金化に伴って、α単相系の組成を有する領域を形成することができる。α-γ変態系のFe系金属としては、純鉄及び低炭素鋼等が挙げられる。例えば、C含有量が1質量ppm~0.2質量%であり、残部がFe及び不可避不純物よりなる純鉄を用いることができる。C含有量が0.1質量%以下、Si含有量が0.1質量%~2.5質量%を基本的な成分とするα-γ変態系成分のケイ素鋼を用いることもできる。また、これらに、種々の元素が添加されたものを用いることもできる。種々の元素としては、Mn、Ni、Cr、Al、Mo、W、V、Ti、Nb、B、Cu、Co、Zr、Y、Hf、La、Ce、N、O、P、及びS等が挙げられる。但し、Mn及びNiは、磁束密度を低下させる恐れがあるため含まれていないことが好ましい。
 母材金属板としては、例えば、歪が導入されたものを用いる。母材金属板の再結晶の際に、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒を多数発生させ、α相の{200}面集積度を向上させるためである。例えば、転位密度が1×1015m/m以上1×1017m/m以下となる加工歪が導入されていることが好ましい。このような歪を生じさせる方法は特に限定されないが、例えば、高い圧下率、特に97%以上99.99%以下の圧下率で冷間圧延を施すことが好ましい。また、冷間圧延によって、0.2以上のせん断歪を生じさせてもよい。せん断歪は、例えば冷間圧延時に上下の圧延ロールを互いに異なる速度で回転させれば生じさせることができる。この場合、上下の圧延ロールの回転速度の差が大きいほど、せん断歪が大きくなる。せん断歪の大きさは、圧延ロールの直径と回転速度の差とから算出することができる。
 歪は母材金属板の厚さ方向の全体に生じている必要はなく、合金化領域が形成し始める部分、即ち母材金属板の表層部に歪が存在していればよい。従って、ショットブラスト処理により加工歪を導入してもよく、冷間圧延による加工歪の導入又はせん断歪の導入と、ショットブラスト処理による加工歪の導入とを組み合わせてもよい。冷間圧延とショットブラスト処理とを組み合わせる場合、冷間圧延の圧下率は50%以上99.99%以下とすればよい。せん断歪の導入とショットブラスト処理とを組み合わる場合、せん断歪は0.1以上とすればよい。ショットブラスト処理により加工歪を導入した場合、結晶粒の{100}面の方位をFe系金属板の表面に平行な面内で均等にすることができる。
 母材金属板として、例えば、{100}に配向した集合組織が表層部に予め形成されたものを用いてもよい。この場合でも、合金領域におけるα相の{200}面集積度を増加させ、{222}面集積度を低下させることができる。このような母材金属板は、例えば、大きな歪を含む金属板を再結晶焼鈍することによって得ることができる。
 詳細は後述するが、A3点まで加熱したときに、α相の{200}面集積度が25%以上、かつα相の{222}面集積度が40%以下のα相の合金領域が形成される母材金属板を用いればよい。
 母材金属板の厚さは、例えば10μm以上5mm以下であることが好ましい。後述のように、Fe系金属板の厚さは10μm超6mm以下であることが好ましい。金属層が形成されることを考慮すると、母材金属板の厚さが10μm以上5mm以下の場合に、Fe系金属板の厚さを10μm超6mm以下としやすい。
 「フェライト形成元素及び金属層」
 フェライト形成元素としては、Al、Cr、Ga、Ge、Mo、Sb、Si、Sn、Ta、Ti、V、W、及びZn等を用いることが好ましい。これらの元素を用いると、α単相系の組成を有する領域が形成されやすく、α相の{200}面集積度を効率的に向上させることができる。
 フェライト形成元素を含む金属層を形成する方法は特に限定されず、例えば、溶融めっき法及び電解めっき法等のめっき法、物理気相堆積(PVD:physical vapor deposition)法及び化学気相堆積(CVD:chemical
vapor deposition)法等のドライプロセス法、圧延クラッド法、並びに粉末の塗布等が挙げられる。この中でも、特に工業的に実施する場合には、めっき法及び圧延クラッド法が好ましい。効率的に金属層を形成しやすいからである。
 金属層の厚さは、0.05μm以上1000μm以下であることが好ましい。金属層の厚さが0.05μm未満であると、合金領域を十分に形成することが困難になって、十分なα相の{200}面集積度が得られないことがある。また、金属層の厚さが1000μmを超えていると、A3点未満への冷却後に金属層が厚く残存することがあり、高い磁気特性が得られないことがある。
 「金属層の合金化させる割合」
 金属層の母材金属板と合金化させる部分の割合は、厚さ方向における10%以上とすることが好ましい。この割合が10%未満であると、合金領域を十分に形成することが困難になって、十分なα相の{200}面集積度が得られないことがある。なお、この割合(合金化割合)は、母材金属板の表面に垂直な断面における加熱前の金属層の面積をS0、加熱及び冷却後の金属層の厚さをSとすると、式(3)で表すことができる。
 合金化割合=((S0-S)/S0)×100 ・・・(3)
 「α単相領域の割合」
 フェライト形成元素とFeとの合金化によってα単相系の組成を有することとなった領域は、加熱及び冷却後に主としてフェライトの単相(α単相領域)となる。一方、母材金属板の合金化しなかった領域は、加熱及び冷却後に主としてα-γ変態系領域となる。従って、α単相領域は合金化領域とほぼ等しい。そして、α単相領域の母材金属板に対する割合は、厚さ方向断面における面積率を1%以上とすることが好ましい。この割合が1%未満であると、合金領域が十分に形成されておらず、十分なα相の{200}面集積度が得られないことがある。より高いα相の{200}面集積度を得るためには、この割合が5%以上であることが好ましい。
 さらに、フェライト形成元素が合金化したα単相領域では電気抵抗が高くなることから、鉄損特性を向上させる効果が得られる。この効果の得られる望ましい条件として厚さ方向におけるα単相領域の金属板に対する割合は1%以上である。1%未満であると{200}面集積度が十分高くなく、優れた鉄損特性を得にくくなる。
 さらに優れた鉄損特性を得るためには、厚さ方向におけるα単相領域の金属板に対する割合は5%以上80%以下が望ましい。5%以上であると{200}面集積度が著しく高くなって、それに伴って鉄損特性が向上する。80%以下では、α単相領域の電気抵抗がより高くなり、{200}面集積度が向上する効果と相乗効果で鉄損が著しく低下する。
 ここで、α単相領域の割合は、加熱及び冷却後のFe系金属板の表面に垂直な断面の面積をT0、加熱及び冷却後のα単相領域の面積をTとすると、式(4)で表すことができる。ここで、α単相領域は、例えばフェライト形成元素がAlの場合であれば、濃度が0.9質量%以上10質量%以下の領域である。この範囲はフェライト形成元素ごとで異なり、Fe系合金状態図などで示されている範囲である。
 α単相領域の割合=(T/T0)×100 ・・・(4)
 「Fe系金属板の面集積度」
 Fe系金属板の表面(圧延面)に対するα相の{200}面集積度は30%以上とする。α相の{200}面集積度が30%未満であると、十分に高い磁束密度が得られない。より高い磁束密度を得るためには、α相の{200}面集積度は50%以上であることが好ましい。但し、α相の{200}面集積度が99%を超えると、磁束密度が飽和する。また、α相の{200}面集積度を99%より高くすることは、製造上、困難である。従って、α相の{200}面集積度は99%以下であること好ましく、95%以下であることがより好ましい。
 Fe系金属板の表面(圧延面)に対するα相の{222}面集積度は30%以下とする。α相の{222}面集積度が30%を超えていると、十分に高い磁束密度が得られない。より高い磁束密度を得るためには、α相の{222}面集積度は15%以下であることが好ましい。但し、α相の{222}面集積度が0.01%未満であると、磁束密度が飽和する。また、α相の{222}面集積度を0.01%未満とすることは、製造上、困難である。従って、α相の{222}面集積度は0.01%以上であること好ましい。
 これらの面集積度の測定は、MoKα線によるX線回折で行うことができる。詳細に述べると、各試料について、試料表面に対して平行なα相結晶の11ある方位面({110}、{200}、{211}、{310}、{222}、{321}、{411}、{420}、{332}、{521}、及び{442})の積分強度を測定し、その測定値それぞれを、ランダム方位である試料の理論積分強度で除した後、{200}あるいは{222}強度の比率を百分率で求める。
 その際、例えば、α相の{200}面集積度は式(1)で表わされ、{222}面集積度は式(2)で表わされる。
 {200}面集積度=[{i(200)/I(200)}/Σ{i(hkl)/I(hkl)}]×100 ・・・(1)
 {222}面集積度=[{i(222)/I(222)}/Σ{i(hkl)/I(hkl)}]×100 ・・・(2)
 ここで、i(hkl)は、当該Fe系金属板又は母材金属板の表面における{hkl}面の実測積分強度であり、I(hkl)は、ランダム方位をもつ試料における{hkl}面の理論積分強度である。なお、ランダム方位を持つ試料の理論積分強度に代えて、試料を用いた実測の結果(実測値)を用いてもよい。
 なお、電気抵抗の増加に伴う鉄損の低減を目的として、鋼板にAl及びSiを含有させても、磁歪の影響により、それだけでは鉄損を十分に低減することは困難である。α相の面集積度が上記の範囲内にある場合に、極めて良好な鉄損を得ることができる。これは、結晶粒間の磁歪の差が極めて小さくなるためであると考えられる。また、この効果は、特にFe系金属板の表面に垂直な方向に延びる柱状晶が多い場合に顕著となる。
 「Fe系金属板の厚さ」
 Fe系金属板の厚さは、10μm超6mm以下であることが好ましい。厚さが10μm以下であると、積層させて磁心を作製する際に非常に多くのFe系金属板を用いることとなり、積層に伴う空隙の発生頻度が高くなる。この結果、高い磁束密度を得にくくなる。また、厚さが6mmを超えていると、広く合金化領域を形成することが困難になり、α相の{200}面集積度を十分に向上させることが困難になる。
 「加熱及び冷却後の金属層の状態」
 加熱及び冷却に伴って金属層の全体が母材金属板中に拡散してもよく、金属層の一部が母材金属板の表面及び/又は裏面に残存していてもよい。また、加熱及び冷却後に金属層の一部が残存している場合、エッチング等により残存している部分を除去してもよい。母材金属板の表面及び/又は裏面に残存する金属層は、その組成によってはFe系金属板の表層部の化学安定性を高めて耐食性を向上させることもできる。耐食性の向上を目的として金属層を残存させる場合、その厚さは0.01μm以上500μm以下とすることが好ましい。厚さが0.01μm未満であると、金属層に破れ等の欠陥が生じて鉄損が不安定になりやすい。厚さが500μmを超えていると、金属層の剥離等の欠陥が生じて耐食性が不安定になりやすい。
 「α相の面集積度の遷移」
 母材金属板及び金属層の加熱に際して、A3点に到達する際に合金領域におけるα相の{200}面集積度は25%以上とし、{222}面集積度は40%以下とする。α相の{200}面集積度が25%未満の場合、及び{222}面集積度が40%を超えている場合、Fe系金属板のα相の{222}面集積度を30%以下、{222}面集積度を30%未満とすることが困難である。また、A3点に到達する際に合金領域におけるα相の{200}面集積度は50%以下となっていることが好ましく、{222}面集積度は1%以上となっていることが好ましい。α相の{200}面集積度が50%を超えても、{222}面集積度が1%未満であっても、Fe系金属板の磁束密度が飽和しやすい。また、製造上、α相の{200}面集積度を50%より高くしたり、{222}面集積度を1%未満としたりすることは困難である。
 また、母材金属板及び金属層の加熱及び冷却に際して、冷却を開始する際に合金領域におけるα相の{200}面集積度は30%以上となっていることが好ましく、α相の{222}面集積度は30%以下となっていることが好ましい。α相の{200}面集積度が30%未満の場合、及び{222}面集積度が30%を超えている場合、Fe系金属板のα相の{222}面集積度を30%以下、{222}面集積度を30%未満とすることが困難になりやすい。また、冷却を開始する際に合金領域におけるα相の{200}面集積度は99%以下となっていることが好ましく、{222}面集積度は0.01%以上となっていることが好ましい。α相の{200}面集積度が99%を超えても、{222}面集積度が0.01%未満であっても、Fe系金属板の磁束密度が飽和しやすい。また、製造上、α相の{200}面集積度を99%より高くしたり、{222}面集積度を0.01%未満としたりすることは困難である。
 更に、冷却を開始する際に合金領域におけるα相の{200}面集積度は50%以上となっていることがより好ましく、α相の{222}面集積度は15%以下となっていることがより好ましい。また、冷却を開始する際に合金領域におけるα相の{200}面集積度は95%以下となっていることがより好ましい。
 冷却を開始する際に未合金領域が存在する場合、上述のように、未合金領域はA3点でγ相からα相に変態する。この変態後の未合金領域でも、α相の{200}面集積度が30%以上99%以下となっていることが好ましい。α相の{200}面集積度が30%未満の場合、Fe系金属板のα相の{222}面集積度を30%以下にすることが困難になりやすい。α相の{200}面集積度が99%を超えても、Fe系金属板の磁束密度が飽和しやすい。また、製造上、α相の{200}面集積度を99%より高くすることは困難である。
 「昇温速度及び冷却速度」
 A3点の温度までの加熱及びA3点以上の温度までの加熱は連続して行うことができ、これらの昇温速度は、0.1℃/sec以上500℃/sec以下であることが好ましい。この範囲の昇温速度において、再結晶の際に、母材金属板の表面に平行な面が{100}に配向する結晶粒が発生しやすい。
 昇温後の保持温度は、A3点以上1300℃以下であることが好ましい。1300℃を超える温度に保持しても効果が飽和する。また、保持時間は特に限定されず、所定の温度に到達後に直ちに冷却を開始してもよい。また、36000sec(10時間)の保持を行えば、金属層中のフェライト形成元素を十分に拡散することができる。
 A3点未満の温度への冷却時の冷却速度は0.1℃/sec以上500℃/sec以下であることが好ましい。この温度範囲で冷却すると、α相の{200}面集積度が向上しやすい。
 昇温時の雰囲気及び冷却時の雰囲気は特に限定されないが、母材金属板及び金属層の酸化を抑制するために、非酸化雰囲気とすることが好ましい。例えば、Arガス又はNガス等の不活性ガスとHガス等の還元性ガスとの混合ガス雰囲気とすることが好ましい。また、真空下で昇温及び/又は冷却を行ってもよい。
 (第1の実施形態)
 次に、第1の実施形態について説明する。図2A~図2Dは、本発明の第1の実施形態に係るFe系金属板の製造方法を工程順に示す断面図である。
 第1の実施形態では、先ず、図2Aに示すように、歪が存在し、純鉄からなる母材金属板11の表面及び裏面に、Al含有する金属層12を形成する。
 次いで、母材金属板11及び金属層12を純鉄のA3点(911℃)まで加熱し、金属層12中のフェライト形成元素を母材金属板11中に拡散させ、α相の合金領域を形成する。母材金属板11の残部は、A3点に到達する直前までα相の未合金領域である。この加熱に伴って、母材金属板11内で再結晶が生じる。また、母材金属板11に歪が存在するため、再結晶により生じる結晶粒の母材金属板11の表面(圧延面)に平行な面は{100}に配向しやすい。従って、母材金属板11中に、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒が多数発生する。
 その後、母材金属板11及び金属層12を純鉄のA3点以上の温度まで更に加熱する。この結果、図2Bに示すように、α-γ変態系の純鉄からなる未合金領域11aはγ変態してγ相となる一方で、フェライト形成元素であるAlを含有する合金領域11bはα相のままである。また、金属層12中のAlが更に母材金属板11中に拡散し、α相の合金領域11bが拡大する。更に、合金領域11b内では、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒13が優先的に成長するため、合金領域11bにおけるα相の{200}面集積度が増加し、{222}面集積度が低下する。
 そして、母材金属板11及び金属層12を純鉄のA3点以上の温度に保持すると、更に金属層12中のAlが母材金属板11中に拡散し、図2Cに示すように、α相の合金領域11bが拡大する。つまり、Alの拡散に伴って、γ相の未合金領域11aの一部がα相の合金領域11bに変化する。この変化の際には、当該変化が生じる領域の金属層12側に隣接する領域である合金領域11bが既に{100}に配向しているため、当該変化が生じる領域は合金領域11bの結晶方位を引き継いで{100}に配向する。この結果、圧延面に平行な面が{100}に配向した結晶粒13が更に成長する。そして、結晶粒13の成長に付随して、他の方位に配向した結晶粒が消滅していく。例えば、圧延面に平行な面が{111}に配向した結晶粒が減少していく。この結果、α相の{200}面集積度が更に増加し、{222}面集積度が更に低下する。
 続いて、母材金属板11を純鉄のA3点未満の温度まで冷却する。この結果、図2Dに示すように、未合金領域11aがα変態してα相となる。この相変態の際にも、相変態が生じる領域の金属層12側に隣接する領域である合金領域11bが既に{100}に配向しているため、当該相変態が生じる領域は合金領域11bの結晶方位を引き継いで{100}に配向する。この結果、結晶粒13が更に成長する。そして、結晶粒13の成長に付随して、他の方位に配向した結晶粒が更に消滅していく。この結果、α相の{200}面集積度が更に増加し、{222}面集積度が更に低下する。つまり、未合金領域11aでも高いα相の{200}面集積度が得られるようになる。
 その後、金属層12の表面に絶縁被膜を形成する。このようにして、Fe系金属板を製造することができる。なお、絶縁被膜の形成前に金属層12を除去してもよい。
 (第2の実施形態)
 次に、第2の実施形態について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態に係るFe系金属板の製造方法を示す断面図である。
 第2の実施形態では、先ず、第1の実施形態と同様にして、母材金属板11及び金属層12の純鉄のA3点の温度までの加熱までの処理を行う(図2A~図2B)。そして、母材金属板11及び金属層12を純鉄のA3点以上の温度に保持する。このとき、第1の実施形態よりも長時間の保持を行うか、保持温度を高くし、図3に示すように、金属層12中のAlを全て母材金属板11中に拡散させる。また、結晶粒13を著しく成長させ、{100}以外の方位に配向した結晶粒をほとんど消滅させ、母材金属板11全体をα相とする。
 その後、第1の実施形態と同様にして、母材金属板11の冷却及び絶縁被膜の形成を行う。このようにして、Fe系金属板が製造される。
 (第3の実施形態)
 次に、第3の実施形態について説明する。図4は、本発明の第3の実施形態に係るFe系金属板の製造方法を示す断面図である。
 第3の実施形態では、先ず、第1の実施形態と同様にして、母材金属板11及び金属層12の純鉄のA3点の温度までの加熱までの処理を行う(図2A~図2B)。但し、第1の実施形態よりも金属層12を厚く形成しておく。そして、母材金属板11及び金属層12を純鉄のA3点以上の温度に保持する。このとき、第1の実施形態よりも長時間の保持を行うか、保持温度を高くし、図4に示すように、Alを母材金属板11の全体に拡散させる。つまり、母材金属板11全体を合金領域11bとする。
 その後、第1の実施形態と同様にして、母材金属板11の冷却及び絶縁被膜の形成を行う。このようにして、Fe系金属板を製造することができる。
 (第1の実験)
 第1の実験では、27種類の製造条件(条件No.1-1~条件No.1-27)と{200}面集積度及び{222}面集積度との関係について調査した。
 第1の実験で用いた母材金属板は、C:0.0001質量%、Si:0.0001質量%、Al:0.0002質量%、及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。母材金属板は、真空溶解によってインゴットを溶製した後に、熱間圧延及び冷間圧延を行って作製した。熱間圧延では、1000℃に加熱した厚さが230mmのインゴットを50mmの厚さまで薄肉化して熱延板を得た。その後、熱延板から機械加工によって各種厚さの板材を切り出し、板材に対して表1に示す圧下率で冷間圧延を行った。得られた母材金属板(冷延板)の厚さを表1に示す。
 次いで、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。この測定では、母材金属板の表面に垂直な断面の組織が観察できる薄膜試料を作製し、母材金属板の表面から厚さ方向の中心までの間の領域の観察を行った。そして、この領域内の数箇所で組織写真を撮影し、転位線の数から転位密度を求めた。得られた転位密度の平均値を表1に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は20%~26%、{222}面集積度は18%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.1-1を除き、各母材金属板の表面及び裏面に、金属層としてAl層をイオンプレーティング(IP)法又は溶融めっき法によって形成した。金属層の厚さ(両面合計)を表1に示す。厚さ(両面合計)が0.01μm~0.4μmの金属層はIP法で形成し、厚さ(両面合計)が13μm~150μmの金属層は溶融めっき法で形成した。両面合計の厚さは、片面ずつで測定した厚さを合計して得られた値である。
 続いて、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。熱処理にはゴールドイメージ炉を用い、プログラム制御により各種昇温速度、保持時間を制御した。昇温及び保持は、10-3Paレベルまで真空引きした雰囲気内で行った。1℃/sec以下の冷却速度で冷却する際には、真空中で炉出力制御によって温度制御を行った。10℃/sec以上の冷却速度で冷却する際には、Arガスを導入して流量の調整によって冷却速度を制御した。このようにして27種類のFe系金属板を製造した。
 また、熱処理に際しては、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。
 1個の試料(第1の試料)については、条件No.1-2を除き、室温からA3点(911℃)まで表1に示す昇温速度で加熱し、100℃/secの冷却速度で直ちに室温まで冷却した。条件No.1-2では、900℃まで加熱し、100℃/secの冷却速度で直ちに室温まで冷却した。そして、α相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表1に示す。
 他の1個の試料(第2の試料)については、No.1-2を除き、室温から1000℃まで第1の試料と同一の昇温速度で加熱し、表1に示す時間だけ1000℃に保持し、100℃/secの冷却速度で室温まで冷却した。条件No.1-2では、900℃まで加熱し、表1に示す時間だけ900℃に保持し、100℃/secの冷却速度で室温まで冷却した。そして、α相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表1に示す。
 残りの他の1個の試料(第3の試料)については、第2の試料と同様に、加熱及び900℃又は1000℃の保持を行い、その後、表1に示す冷却速度で室温まで冷却した。そして、α相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表1に示す。第3の試料のα相の{200}面集積度及び{222}面集積度の測定では、Fe系合金板の全体が合金化している場合には、厚さ方向の中心領域を評価対象とし、Fe系合金板に未合金領域が存在する場合には、当該未合金領域を評価対象とした。これら評価対象のFe系合金板の表面からの距離を表1に示す(「距離」の欄)。試験片の作製に当たっては、評価対象が現れるようにその上方の部位を除去した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 更に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を次のようにして測定した。先ず、Fe系金属板の表面に垂直な断面におけるFe含有量の面分布及びAl含有量の面分布を、EPMA(Electron Probe Micro-Analysis)法により測定した。このとき、視野については、Fe系金属板の表面に平行な方向(圧延方向)の寸法を1mm、厚さ方向の寸法を当該Fe系金属板の厚さとした。そして、Fe含有量が0.5質量%以下、かつAl含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなし、上記の式(3)から合金化割合を求めた。また、Al含有量が0.9質量%以上の領域を合金領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表2に示す。
 また、5000A/mの磁化力に対する磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定した。磁束密度B50の測定では、SST(Single Sheet Tester)を用い、測定周波数を50Hzとした。飽和磁束密度Bsの測定では、VSM(Vibrating Sample Magnetometer)を用い、0.8×106A/mの磁化力を印加した。そして、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。これらの結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1に示すように、本発明例(条件No.1-3~No.1-27)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度が高かった。また、表2に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合が高かった。そして、表2に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上99%以下、かつα相の{222}面集積度が0.01%以上30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.87以上であった。つまり、本発明例によれば、優れた磁気特性が得られた。
 一方、条件No.1-1の比較例では、金属層を形成していないため、母材金属板に転位が高密度で存在していても、高いα相の{200}面集積度が得られず、良好な磁気特性が得られなかった。条件No.1-2の比較例では、加熱温度がA3点(911℃)未満であるため、γ-α変態に基づくα相の{200}面集積度の向上が生じず、良好な磁気特性が得られなかった。
 (第2の実験)
 第2の実験では、組成が相違する6種類の母材金属板を用い、種々の材料を金属層に用いて、73種類の条件(条件No.2-1~No.2-73)とα相の{200}面集積度及び{222}面集積度との関係について調査した。
 第2の実験で用いた6種類の母材金属板に含まれる成分を表3に示す。母材金属板の残部はFe及び不可避的不純物であった。表3には、各母材金属板のA3点の実測値も示す。母材金属板は、真空溶解によってインゴットを溶製した後に、熱間圧延及び冷間圧延を行って作製した。熱間圧延では、1000℃に加熱した厚さが230mmのインゴットを50mmの厚さまで薄肉化して熱延板を得た。その後、熱延板から機械加工によって各種厚さの板材を切り出し、板材に対して表4に示す圧下率で冷間圧延を行うか、ショットブラスト処理を行うか、これらの双方を行った。ショットブラスト処理では、直径が1mm~3mmの鉄ビーズを母材金属板の両面に10秒間ずつ連続して衝突させた。ショットブラスト処理の有無、及び得られた母材金属板(冷延板)の厚さを表4及び表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から50μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表4及び表5に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は19%~27%、{222}面集積度は18%~25%の範囲内にあった。
 その後、条件No.2-1、No.2-13、No.2-25、No.2-37、No.2-43、No.2-49、No.2-55、No.2-61、及びNo.2-67を除き、各母材金属板の表面及び裏面に、金属層をIP法、溶融めっき法、スパッタ法、又は蒸着法によって形成した。金属層の厚さ(両面合計)を表4及び表5に示す。Si層はIP法により形成し、Sn層は溶融めっき法により形成し、Ti層はスパッタ法により形成した。また、Ga層は蒸着法により形成し、Ge層は蒸着法により形成し、Mo層はスパッタ法により形成し、Vはスパッタ法により形成し、Cr層はスパッタ法により形成し、As層は蒸着法により形成した。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表4及び表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、α単相領域の割合を求める際には、以下に示すように合金領域を決定した。金属層にSiを用いた条件No.2-2~No.2-12では、Si含有量が1.9質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にSnを用いた条件No.2-14~No.2-24では、Sn含有量が3.0質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にTiを用いた条件No.2-26~No.2-36では、Ti含有量が1.2質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にGaを用いた条件No.2-38~No.2-42では、Ga含有量が4.1質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にGeを用いた条件No.2-44~No.2-48では、Ge含有量が6.4質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にMoを用いた条件No.2-50~No.2-54では、Mo含有量が3.8質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にVを用いた条件No.2-56~No.2-60では、V含有量が1.8質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にCrを用いた条件No.2-62~No.2-66では、Cr含有量が13.0質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にAsを用いた条件No.2-68~No.2-73では、As含有量が3.4質量%以上の領域を合金領域とみなした。これらの結果を表6及び表7に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。これらの結果を表6及び表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表4及び表5に示すように、本発明例(条件No.2-3~No.2-12、No.2-15~No.2-24、No.2-27~No.2-36、No.2-39~No.2-42、No.2-45~No.2-48、No.2-51~No.2-54、No.2-57~No.2-60、No.2-63~No.2-66、及びNo.2-69~No.2-73)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度が高かった。また、表6及び表7に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合が高かった。そして、表6及び表7に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上99%以下、かつα相の{222}面集積度が0.01%以上30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。つまり、本発明例によれば、優れた磁気特性が得られた。
 一方、条件No.2-1、No.2-13、No.2-25、No.2-37、No.2-43、No.2-49、No.2-55、No.2-61、及びNo.2-67の比較例では、金属層を形成していないため、母材金属板に転位が高密度で存在していても、高いα相の{200}面集積度が得られず、良好な磁気特性が得られなかった。条件No.2-2、No.2-14、No.2-26、No.2-38、No.2-44、No.2-50、No.2-56、No.2-62、及びNo.2-68の比較例では、加熱温度がA3点未満であるため、γ-α変態に基づくα相の{200}面集積度の向上が生じず、良好な磁気特性が得られなかった。
 (第3の実験)
 第3の実験では、組成が相違する6種類の母材金属板を用い、種々の材料を金属層に用いて、42種類の条件(条件No.3-1~No.3-42)と{200}面集積度及び{222}面集積度との関係について調査した。
 第3の実験で用いた6種類の母材金属板に含まれる成分を表8に示す。母材金属板の残部はFe及び不可避的不純物であった。表8には、各母材金属板のA3点の実測値も示す。母材金属板は、真空溶解によってインゴットを溶製した後に、熱間圧延及び冷間圧延を行って作製した。熱間圧延では、1000℃に加熱した厚さが230mmのインゴットを50mmの厚さまで薄肉化して熱延板を得た。その後、熱延板から機械加工によって各種厚さの板材を切り出し、板材に対して表9に示す圧下率で冷間圧延を行い、せん断歪を生じさせた。せん断歪は、冷間圧延時に上下の圧延ロールを異なる速度で回転させて生じさせた。一部の母材金属板に対しては、第2の実験と同様に、ショットブラスト処理も行った。ショットブラスト処理の有無、せん断歪の大きさ、及び得られた母材金属板(冷延板)の厚さを表9に示す。なお、せん断歪の大きさは、圧延ロールの直径及び圧延ロールの速度の差から算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は19%~27%、{222}面集積度は18%~25%の範囲内にあった。
 その後、条件No.3-13、No.3-19、No.3-25、No.3-31、及びNo.3-37を除き、各母材金属板の表面及び裏面に、金属層をIP法、溶融めっき法、スパッタ法、又は圧延クラッド法によって形成した。金属層の厚さ(両面合計)を表9に示す。厚さが0.7μmのAl層はIP法により形成し、厚さが7μm~68μmのAl層は溶融めっき法により形成し、厚さが205μm又は410μmのAl層は圧延クラッド法により形成した。Sb層及びW層はスパッタ法により形成し、Zn層、Al-Si合金層、及びSn-Zn合金層は溶融めっき法により形成した。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、α単相領域の割合を求める際には、以下に示すように合金領域を決定した。金属層にAlを用いた条件No.3-1~No.3-12では、Al含有量が0.9質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にSbを用いた条件No.3-14~No.3-18では、Sb含有量が3.6質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にWを用いた条件No.3-20~No.3-24では、W含有量が6.6質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にZnを用いた条件No.3-26~No.3-30では、Zn含有量が7.2質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にAl-Si合金を用いた条件No.3-32~No.3-36では、Al含有量が0.9質量%以上、かつSi含有量が0.2質量%以上の領域を合金領域とみなした。金属層にSn-Zn合金を用いた条件No.3-38~No.3-42では、Sn含有量が2.9質量%以上、かつZn含有量が0.6質量%以上の領域を合金領域とみなした。これらの結果を表10に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。これらの結果を表6及び表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表9に示すように、本発明例(条件No.3-3~No.3-12、No.3-15~No.3-18、No.3-21~No.3-24、No.3-27~No.3-30、No.3-33~No.3-36、及びNo.3-39~No.3-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度が高かった。また、表10に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合が高かった。そして、表10に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上99%以下、かつα相の{222}面集積度が0.01%以上30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。つまり、本発明例によれば、優れた磁気特性が得られた。
 一方、条件No.3-1及びNo.3-2の比較例では、金属層を形成していても、せん断歪及び圧下率が小さく、「A3点まで加熱したときに、α相の{200}面集積度が25%以上、かつα相の{222}面集積度が40%以下」という要件が満たされていなかったため、高いα相の{200}面集積度が得られず、良好な磁気特性が得られなかった。No.3-13、No.3-19、No.3-25、No.3-31、及びNo.3-37の比較例では、金属層を形成していないため、大きなせん断歪が存在していても、高いα相の{200}面集積度が得られず、良好な磁気特性が得られなかった。条件No.3-14、No.3-20、No.3-26、No.3-32、及びNo.3-38の比較例では、加熱温度がA3点未満であるため、γ-α変態に基づくα相の{200}面集積度の向上が生じず、良好な磁気特性が得られなかった。
 (第4の実験)
 第4の実験では、42種類の製造条件(条件No.4-1~条件No.4-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第4の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Nの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。母材金属板は、真空溶解によってインゴットを溶製した後に、熱間圧延及び冷間圧延を行って作製した。熱間圧延では、1200℃に加熱した厚さが230mmのインゴットを、10.0mm、5.0mm、4.0mm及び2.0mmの厚さまで薄肉化して4種類の熱延板を得た。なお、第4の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)のγ単相となるA3点の実測値は1010℃であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 冷間圧延は、次のような条件で行った。条件No.4-1~4-7では、厚さが2.0mmの熱延板を酸洗してスケールを除去した後、0.1mmの厚さまで圧延した。この際の圧下率は95%であった。条件No.4-8~4-14では、厚さが4.0mmの熱延板を酸洗してスケールを除去した後、0.1mmの厚さまで圧延した。この際の圧下率は97.5%であった。条件No.4-15~4-21では、厚さが2.0mmの熱延板の両面に表面強加工としてショットブラスト処理を施した後、0.1mmの厚さまで圧延した。この際の圧下率は95%であった。このショットブラスト処理では、直径が1mm~3mmの鉄ビーズを母材金属板の両面に10秒間ずつ連続して衝突させた。条件No.4-22~4-28では、厚さが5.0mmの熱延板を酸洗してスケールを除去した後、0.25mmの厚さまで圧延した。この際の圧下率は95%であった。条件No.4-29~4-35では、厚さが10.0mmの熱延板を酸洗してスケールを除去した後、0.25mmの厚さまで圧延した。この際の圧下率は97.5%であった。条件No.4-36~4-42では、厚さが5.0mmの熱延板の両面に表面強加工としてショットブラスト処理を施した後、0.25mmの厚さまで冷延した。この際の圧下率は95%であった。このショットブラスト処理では、直径が1mm~3mmの鉄ビーズを母材金属板の両面に10秒間ずつ連続して衝突させた。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表12に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.4-1、No.4-8、No.4-15、No.4-22、No.4-29、及びNo.4-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてAl層を蒸着法により形成した。Al層の厚さ(両面合計)を表12に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Al含有量が0.9質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表13に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表12に示すように、本発明例(条件No.4-2~No.4-7、No.4-9~No.4-14、No.4-16~No.4-21、No.4-23~No.4-28、No.4-30~No.4-35、及びNo.4-37~No.4-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表13に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表13に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第5の実験)
 第5の実験では、42種類の製造条件(条件No.5-1~条件No.5-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第5の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Oの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第5の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1005℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.5-1~条件No.5-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表14に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.5-1、No.5-8、No.5-15、No.5-22、No.5-29、及びNo.5-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてSi層を蒸着法により形成した。Si層の厚さ(両面合計)を表14に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表14に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Si含有量が1.9質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表15に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表15に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 表14に示すように、本発明例(条件No.5-2~No.5-7、No.5-9~No.5-14、No.5-16~No.5-21、No.5-23~No.5-28、No.5-30~No.5-35、及びNo.5-37~No.5-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表15に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表15に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第6の実験)
 第6の実験では、42種類の製造条件(条件No.6-1~条件No.6-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第6の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Pの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第6の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1010℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.6-1~条件No.6-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表16に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.6-1、No.6-8、No.6-15、No.6-22、No.6-29、及びNo.6-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてSn層を電気めっき法により形成した。Sn層の厚さ(両面合計)を表16に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表16に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Sn含有量が3.0質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表17に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表17に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 表16に示すように、本発明例(条件No.6-2~No.6-7、No.6-9~No.6-14、No.6-16~No.6-21、No.6-23~No.6-28、No.6-30~No.6-35、及びNo.6-37~No.6-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表17に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表17に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第7の実験)
 第7の実験では、42種類の製造条件(条件No.7-1~条件No.7-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第7の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Qの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第7の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1020℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.7-1~条件No.7-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表18に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.7-1、No.7-8、No.7-15、No.7-22、No.7-29、及びNo.7-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてMo層をスパッタ法により形成した。Mo層の厚さ(両面合計)を表18に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表18に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Mo含有量が3.8質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表19に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表19に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表18に示すように、本発明例(条件No.7-2~No.7-7、No.7-9~No.7-14、No.7-16~No.7-21、No.7-23~No.7-28、No.7-30~No.7-35、及びNo.7-37~No.7-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表19に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表19に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第8の実験)
 第8の実験では、42種類の製造条件(条件No.8-1~条件No.8-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第8の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Rの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第8の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1010℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.8-1~条件No.8-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表20に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.8-1、No.8-8、No.8-15、No.8-22、No.8-29、及びNo.8-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてV層をスパッタ法により形成した。V層の厚さ(両面合計)を表20に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表20に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、V含有量が1.8質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表21に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表21に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 表20に示すように、本発明例(条件No.8-2~No.8-7、No.8-9~No.8-14、No.8-16~No.8-21、No.8-23~No.8-28、No.8-30~No.8-35、及びNo.8-37~No.8-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表21に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表21に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第9の実験)
 第9の実験では、42種類の製造条件(条件No.9-1~条件No.9-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第9の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Sの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第9の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1080℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.9-1~条件No.9-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表22に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.9-1、No.9-8、No.9-15、No.9-22、No.9-29、及びNo.9-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてCr層を電気めっき法により形成した。Cr層の厚さ(両面合計)を表22に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表22に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Cr含有量が13.0質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表23に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表23に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 表22に示すように、本発明例(条件No.9-2~No.9-7、No.9-9~No.9-14、No.9-16~No.9-21、No.9-23~No.9-28、No.9-30~No.9-35、及びNo.9-37~No.9-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表23に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表23に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第10の実験)
 第10の実験では、42種類の製造条件(条件No.10-1~条件No.10-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第10の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Tの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第10の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1020℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.10-1~条件No.10-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表24に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.10-1、No.10-8、No.10-15、No.10-22、No.10-29、及びNo.10-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてTi層をスパッタ法により形成した。Ti層の厚さ(両面合計)を表24に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表24に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Ti含有量が1.2質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表25に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表25に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 表24に示すように、本発明例(条件No.10-2~No.10-7、No.10-9~No.10-14、No.10-16~No.10-21、No.10-23~No.10-28、No.10-30~No.10-35、及びNo.10-37~No.10-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表25に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表25に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第11の実験)
 第11の実験では、42種類の製造条件(条件No.11-1~条件No.11-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第11の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Uの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第11の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1000℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.11-1~条件No.11-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表26に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.11-1、No.11-8、No.11-15、No.11-22、No.11-29、及びNo.11-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてGa層を蒸着法により形成した。Ga層の厚さ(両面合計)を表26に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表26に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Ga含有量が4.1質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表27に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表27に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 表26に示すように、本発明例(条件No.11-2~No.11-7、No.11-9~No.11-14、No.11-16~No.11-21、No.11-23~No.11-28、No.11-30~No.11-35、及びNo.11-37~No.11-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表27に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表27に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第12の実験)
 第12の実験では、42種類の製造条件(条件No.12-1~条件No.12-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第12の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Vの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第12の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1000℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.12-1~条件No.12-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表28に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.12-1、No.12-8、No.12-15、No.12-22、No.12-29、及びNo.12-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてGe層をスパッタ法により形成した。Ge層の厚さ(両面合計)を表28に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表28に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、Ge含有量が6.4質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表29に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表29に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
 表28に示すように、本発明例(条件No.12-2~No.12-7、No.12-9~No.12-14、No.12-16~No.12-21、No.12-23~No.12-28、No.12-30~No.12-35、及びNo.12-37~No.12-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表29に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表29に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 (第13の実験)
 第13の実験では、42種類の製造条件(条件No.13-1~条件No.13-42)における{200}面集積度及び{222}面集積度と鉄損との関係について調査した。
 第13の実験で用いた母材金属板(ケイ素鋼板)は、表11に示す組成Wの成分及び不可避的不純物を含んでおり、残部はFeであった。第13の実験で用いた母材金属板のγ単相となるA3点の実測値は1010℃であった。母材金属板は、第4の実験と同様にして作製した。条件No.13-1~条件No.13-42では、それぞれ、条件No.4-1~条件No.4-42と同様の冷間圧延を行った。
 次いで、第1の実験と同様に、透過型電子顕微鏡を使用して各母材金属板の転位密度を測定した。但し、ブラスト処理を施した母材金属板については、表面から30μmの領域において転位密度の高い組織が観察されたため、この領域における転位密度を測定した。得られた転位密度の平均値を表30に示す。
 母材金属板の常温での組織を観察したところ、主相はα相であった。また、前述の方法でα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定したところ、圧延ままでは、各母材金属板のα相の{200}面集積度は17%~24%、{222}面集積度は17%~24%の範囲内にあった。
 その後、条件No.13-1、No.13-8、No.13-15、No.13-22、No.13-29、及びNo.13-36を除き、各母材金属板の表面及び裏面に金属層としてW層をスパッタ法により形成した。W層の厚さ(両面合計)を表30に示す。
 続いて、第1の実験と同様に、金属層を形成した母材金属板に各種条件で熱処理を施した。また、第1の実験と同様に、条件毎に3個の試料を準備し、熱処理の3段階においてα相の{200}面集積度及び{222}面集積度を測定した。これらの結果を表30に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
 更に、第1の実験と同様に、各Fe系金属板の金属層の合金化割合及びα単相領域の割合を測定した。但し、合金化割合を求める際には、Fe含有量が0.5質量%以下、かつフェライト形成元素の含有量が99.5質量%以上の領域を合金層とみなした。また、W含有量が6.6質量%以上の領域をα単相領域とみなし、上記の式(4)からα単相領域の割合を求めた。これらの結果を表31に示す。
 また、第1の実験と同様に、磁束密度B50及び飽和磁束密度Bsを測定し、飽和磁束密度Bsに対する磁束密度B50の比率B50/Bsを算出した。更に、磁束密度が1.0Tの際の周波数1000Hzにおける鉄損W10/1k(W10/1000)を測定した。これらの結果を表31に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
 表30に示すように、本発明例(条件No.13-2~No.13-7、No.13-9~No.13-14、No.13-16~No.13-21、No.13-23~No.13-28、No.13-30~No.13-35、及びNo.13-37~No.13-42)では、熱処理の各段階においてα相の{200}面集積度は本発明の範囲に入っていた。また、表31に示すように、本発明例では、合金化割合及びα単相領域の割合は本発明の望ましい範囲に入っていた。そして、表31に示すように、本発明例によれば、α相の{200}面集積度が30%以上、かつα相の{222}面集積度が30%以下のFe系金属板が得られた。また、本発明例のFe系金属板の比率B50/Bsは0.85以上であった。
 本発明例では、α単相領域の割合が1%以上であり、{200}面集積度が30%以上であれば、磁束密度B50に加えて鉄損W10/1kがより高い特性レベルを維持していた。更に、α単相領域の割合が5%以上80%以下であると、鉄損W10/1kが更に良好な特性レベルとなることが確認できた。
 本発明は、例えば、鉄芯等の磁性材料関連産業において利用することができる。

Claims (20)

  1.  α-γ変態系のFe又はFe合金からなる母材金属板の少なくとも一方の表面に、フェライト形成元素を含有する金属層を形成する工程と、
     次に、前記母材金属板及び前記金属層を前記Fe又はFe合金のA3点まで加熱して、前記フェライト形成元素を前記母材金属板中に拡散させて、{200}面集積度が25%以上、{222}面集積度が40%以下のフェライト相の合金領域を形成する工程と、
     次に、前記母材金属板を前記Fe又はFe合金のA3点以上の温度まで加熱して、前記合金領域をフェライト相に維持しながら、前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程と、
     を有することを特徴とするFe系金属板の製造方法。
  2.  前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程の後に、
     前記母材金属板を前記Fe又はFe合金のA3点未満の温度まで冷却して、前記母材金属板中の未合金領域をオーステナイト相からフェライト相に変態させると共に、前記{200}面集積度を更に増加させ、前記{222}面集積度を更に低下させる工程を有することを特徴とする請求項1に記載のFe系金属板の製造方法。
  3.  前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、前記{200}面集積度を30%以上とし、前記{222}面集積度を30%以下とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のFe系金属板の製造方法。
  4.  前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、前記{200}面集積度を50%以上とし、前記{222}面集積度を15%以下とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のFe系金属板の製造方法。
  5.  前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、前記金属層に含まれる前記フェライト形成元素を全て前記母材金属板中に拡散させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  6.  前記フェライト形成元素は、Al、Cr、Ga、Ge、Mo、Sb、Si、Sn、Ti、V、W、及びZnからなる群から選択された少なくとも1種であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  7.  前記{200}面集積度を増加させ、前記{222}面集積度を低下させる工程において、厚さ方向の断面におけるフェライト単相領域の金属板に対する面積率を1%以上とすることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  8.  前記母材金属板として、転位密度が1×1015m/m以上1×1017m/m以下となる加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項にFe系金属板の製造方法。
  9.  前記母材金属板として、圧下率が97%以上99.99%以下の冷間圧延によって加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  10.  前記母材金属板として、ショットブラスト処理によって加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  11.  前記母材金属板として、圧下率が50%以上99.99%以下の冷間圧延及びショットブラスト処理によって加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  12.  前記母材金属板として、冷間圧延により0.2以上のせん断歪が導入されたものを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  13.  前記母材金属板として、冷間圧延による0.1以上のせん断歪及びショットブラスト処理による加工歪が導入されているものを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  14.  前記母材金属板の厚さは、10μm以上5mm以下であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のFe系金属板の製造方法。
  15.  フェライト形成元素を含有し、
     表面に対するフェライト相の{200}面集積度が30%以上であり、{222}面集積度が30%以下であることを特徴とするFe系金属板。
  16.  α-γ変態系のFe又はFe合金板の表面から内部への前記フェライト形成元素の拡散により構成されていることを特徴とする請求項15に記載のFe系金属板。
  17.  表面に前記フェライト形成元素を含有する金属層を有することを特徴とする請求項15又は16に記載のFe系金属板。
  18.  前記{200}面集積度が50%以上であり、{222}面集積度が15%以下であることを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載のFe系金属板。
  19.  前記フェライト形成元素は、Al、Cr、Ga、Ge、Mo、Sb、Si、Sn、Ti、V、W、及びZnからなる群から選択された少なくとも1種であることを特徴とする請求項15乃至18のいずれか1項に記載のFe系金属板。
  20.  フェライト単相領域が金属板の厚さ断面での面積率で1%以上含むことを特徴とする請求項15乃至19のいずれか1項に記載のFe系金属板。
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