WO2016092858A1 - 冷延鋼帯の線状溝形成方法および方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

冷延鋼帯の線状溝形成方法および方向性電磁鋼板の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for forming a linear groove for a cold-rolled steel strip for a grain-oriented electrical steel sheet used for applications such as an iron core in electrical equipment such as a transformer, and a grain-oriented electrical steel sheet using this linear groove-forming method. It relates to a manufacturing method.
  • Oriented electrical steel sheets are mainly used as transformer core materials and are required to have good magnetic properties.
  • it is required to reduce the iron loss among the magnetic characteristics in order to reduce the energy loss.
  • Patent Document 1 there is a method of irradiating a surface of a steel plate that has been subjected to finish annealing with a laser.
  • this method is effective in improving the iron loss after laser irradiation, there is a problem that the iron loss is deteriorated by the stress relief annealing performed thereafter. For this reason, it is not preferable to apply this method to a magnetic steel sheet for a wound iron core that requires strain relief annealing.
  • Patent Document 2 discloses a technique of forming a linear groove by etching after a resist ink is applied in a linear pattern as a technique that can suppress deterioration of iron loss even if strain relief annealing is performed. ing.
  • Patent Document 3 discloses a method of forming a linear groove by applying a negative type photo-etching resist to form a precise linear groove pattern.
  • Patent Document 4 describes a method of forming a linear groove pattern by applying a positive resist to form a linear groove pattern.
  • Patent Document 4 if a positive resist paint is used, the area to be irradiated with light can be reduced.
  • this technique requires a photomask with a desired pattern, so it is possible to create a pattern with a fine line in the width direction in a short time and with high accuracy, especially for a cold-rolled steel strip that runs continuously. The challenge remained to form.
  • a resist film for etching is patterned on a continuously running cold-rolled steel strip at high speed and with high accuracy without using a photomask for exposure.
  • An object of the present invention is to provide a method for forming a linear groove in a cold-rolled steel strip that can be formed and etched to form a fine and uniform linear groove.
  • the present invention also provides a grain-oriented electrical steel sheet having finally high magnetic properties by forming linear grooves in a cold-rolled steel strip for grain-oriented electrical steel sheets using the above-described linear groove forming method.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a grain-oriented electrical steel sheet capable of obtaining the above.
  • the gist configuration of the present invention is as follows. 1. After applying a positive resist ink that is solubilized by photosensitivity to a continuously running cold-rolled steel strip, it is dried to form a resist film, and then the laser beam converged in a dot shape is applied to the cold-rolled steel strip. A linear photosensitive portion is formed by scanning in the width direction, and after removing the resist film of the photosensitive portion with a developer, the cold-rolled steel strip of the portion where the resist film is removed is dissolved by etching. A method for forming a linear groove in a cold-rolled steel strip, which is formed by removing the linear groove.
  • the silicon-containing steel slab is hot-rolled to form a hot-rolled sheet, and after performing hot-rolled sheet annealing as necessary, it is subjected to one or more cold rollings sandwiching intermediate annealing.
  • a grain-oriented electrical steel sheet by performing a series of processes of applying a final finishing annealing after applying a decarburization annealing to the cold-rolled steel strip and then applying an annealing separator.
  • a resist film for etching can be formed on a continuously running cold-rolled steel strip without using an exposure mask, so that a fine and uniform linear groove can be formed. Can be formed. As a result, a grain-oriented electrical steel sheet having extremely high magnetic properties can be obtained.
  • a linear groove is formed in a cold-rolled steel strip (hereinafter also simply referred to as a steel strip) that is continuously passed through the process shown in FIG. 1 by etching (dissolution and removal of the cold-rolled steel strip). It is a method of forming.
  • a positive resist ink that is solubilized by photosensitivity is applied to a steel strip using a coating device.
  • the application method at that time is not particularly limited as long as it can form a resist film having a film thickness of 15 ⁇ m or less in terms of dry film thickness, and a roll coater or the like often used for coating a steel strip is used. Can do.
  • a slit die method, a curtain coater method, an ink jet method, a spray method, and the like can be appropriately selected according to the installation space of the apparatus and the physical properties of the paint.
  • the resist ink to be applied is a positive resist ink in which a photosensitive resin material is prepared, solubilized by light irradiation, and a portion not irradiated with light remains as a mask during etching.
  • positive resist ink it is not necessary to form a resist ink application part and non-application part, so that the groove pattern is not interrupted or stuck due to poor application, and a uniform groove pattern is formed. be able to.
  • the groove pattern is not crushed or uneven due to spreading of the resist ink. Furthermore, since the area during light irradiation can be reduced, it is possible to reduce the load on the irradiation device and shorten the exposure processing time. As a result, a highly accurate groove pattern can be formed on the traveling steel strip. Is possible.
  • the resist ink after application may be dried as long as the drying temperature of the paint can be secured, and can be appropriately selected depending on the utility environment of the factory, whether it is an induction heating furnace or a hot air drying furnace.
  • the resist film may be thin as long as the role of the protective film during the etching of the steel strip can be ensured. Therefore, a more preferable film thickness of the resist film is less than 5 ⁇ m. When the film thickness of the resist coating is less than 5 ⁇ m, the deformation of the groove shape is further reduced.
  • the lower limit of the film thickness of the resist film is not particularly limited, but is industrially about 0.5 ⁇ m.
  • the film thickness of the resist film is an average film thickness from 10 film thicknesses randomly selected by observation of the cross section of the film.
  • the light irradiation in this invention is performed using the following light irradiation apparatuses.
  • the light irradiation device that irradiates light containing light in a specific wavelength region for solubilizing the resist film irradiates the light as a laser beam converged in a dot shape, and finally scans in the width direction of the steel strip. It has the function of exposing to the shape of the linear groove pattern to be produced. In that case, the angle which scans a laser beam shall be 50 degrees or less with respect to the plate
  • the angle is preferably 30 ° or less.
  • two or more of the light irradiation devices are installed side by side in the width direction of the steel strip. This is because the width of one unit is reduced by arranging a plurality of units, and the exposure process can be performed in a shorter time with a high irradiation intensity, so that the sheet feeding speed of the steel strip can be increased.
  • the linear pattern to be exposed is preferably at an angle of 30 ° or less with respect to the steel strip width direction. If the angle is larger than this, the effect of improving the iron loss in the final product is not sufficient.
  • the term “linear” includes not only a straight line but also a broken line or a continuous line of dots.
  • the linear pattern to be exposed is a pitch in the longitudinal direction of the steel strip, and the range is 20 mm or less. This is because if the pitch is wider than this range, a sufficient iron loss improvement effect cannot be obtained.
  • the pitch is preferably 1 mm or more.
  • the width to be exposed is preferably 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less. This is because if the exposure width is narrower than 1 ⁇ m, the groove width formed by etching becomes too narrow, which may cause groove breakage, whereas if it is larger than 500 ⁇ m, a sufficient iron loss improvement effect cannot be obtained. .
  • the method for removing the resist film of the portion solubilized by light irradiation is appropriately selected depending on the resist composition, but is easy to immerse in an organic solvent or an alkaline solution.
  • a method of heating the steel strip in advance, raising the solution temperature, generating a flow in the solution tank, or providing a jet nozzle may be taken.
  • the etching of the steel strip may be either chemical etching or electrolytic etching.
  • electrolytic etching has better controllability.
  • electrolytic etching it is preferable to carry out in an electrolytic bath such as NaCl aqueous solution or KCl aqueous solution, but detailed limitation is not necessary, and it may be carried out according to a conventional method.
  • the groove depth to be etched is preferably 5 ⁇ m or more. If the groove depth is shallower than that, a sufficient iron loss improvement effect cannot be obtained.
  • the upper limit of the groove depth to be etched is not particularly limited, but is industrially about half of the plate thickness.
  • the steel strip after etching is transported to a resist coating stripping facility.
  • the unnecessary resist film after etching that adversely affects the downstream process is removed with a resist stripping facility, and the steel sheet is cleaned.
  • the peeling method is not particularly specified. For example, there is a method in which the steel strip is immersed in an alkaline solution such as an organic solvent, sodium hydroxide, or sodium orthosilicate.
  • an alkaline solution such as an organic solvent, sodium hydroxide, or sodium orthosilicate.
  • the grain-oriented electrical steel sheet after heating and hot rolling a silicon-containing steel slab to be a hot-rolled sheet, is subjected to hot-rolled sheet annealing as necessary, and once or two times with intermediate annealing. It is manufactured by a series of processes in which the above cold rolling is performed to form a cold rolled steel strip, and then the cold rolled steel strip is decarburized and annealed, and then an annealing separator is applied, followed by final finish annealing.
  • the above-described cold-rolled steel strip linear groove forming method is applied to the cold-rolled steel strip after cold rolling to form linear grooves on the steel strip surface. Then, the magnetic domain subdivision is effectively achieved, and a grain-oriented electrical steel sheet having excellent magnetic properties can be obtained.
  • the cold-rolled steel strip after the formation of the linear groove is subjected to decarburization annealing (primary recrystallization annealing) and then final finishing annealing (secondary recrystallization annealing) according to a conventional method.
  • decarburization annealing primary recrystallization annealing
  • secondary recrystallization annealing final finishing annealing
  • composition of the steel strip and the manufacturing process of the grain-oriented electrical steel sheet other than those described above may follow conventional methods.
  • a resist ink containing an acrylic group-containing resin, a vinyl ether compound, or the like as a component was used.
  • the drying oven was dried at a furnace temperature of 250 ° C. using a hot air drying oven.
  • the laser type light irradiation device used was a UV laser device manufactured by Orbotech.
  • As the laser beam an argon ion laser was used.
  • the beam diameter was adjusted to about 40 ⁇ m, and the UV irradiation amount was about 50 mW / cm 2 .
  • the solubilized resist after the exposure was removed by immersion in an alkaline solution.
  • a resist ink was subjected to pattern printing by conventional offset gravure roll printing, and an etched steel plate was also produced and evaluated for magnetic properties.
  • the material of each roll was a grooved roll in which the gravure roll was subjected to hard chrome plating, and a rubber roll in which the offset roll was lined with rubber.
  • the groove shape of the gravure roll a non-application portion having a rotation direction width of 100 ⁇ m and an application portion having a rotation direction width of 3 mm was used. Rubber lining thickness is 20mm, rubber is urethane rubber, hardness is Hs80 °.
  • the roll diameter of each roll is 250 mm for both the gravure roll and the offset roll.
  • the used coating liquid is a resist ink mainly composed of an alkyd resin.
  • This resist ink was used after being diluted with ethylene glycol monobutyl ether so that the viscosity at 20 ° C. was about 1500 mPa ⁇ s.
  • the electrolytic etching was performed in a NaCl electrolytic bath at a current density of 30 A / dm 2 for several tens of seconds until a groove depth of 30 ⁇ m was achieved.
  • W 17/50 indicates iron loss at 1.7 T, 50 Hz.
  • the appearance is ⁇ ⁇ ⁇ , where there is a break or deformation in the linear groove, ⁇ ⁇ ⁇ , if there is a slight change in the groove depth, or deformation, taking into account the superiority or inferiority of the iron loss evaluation.
  • the case where the grooves were formed to a uniform depth was marked with ⁇ .
  • Table 1 shows the evaluation results of the iron loss and appearance of the inventive examples and the comparative examples.
  • a uniform resist film pattern is formed without using an exposure mask, and uniform linear grooves are formed by etching. It can be seen that it can be formed. In addition, the magnetic characteristics are excellent.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be similarly applied to cold-rolled steel strips having other thicknesses.

Abstract

 冷延鋼帯に対し、感光で可溶化するポジ型のレジストインクを塗布した後、乾燥してレジスト被膜を形成し、ついで、点状に収束したレーザー光を冷延鋼帯の幅方向に走査して感光部分を形成し、さらに現像液にて該感光部分のレジスト被膜を除去することにより、高速かつ高精度にパターン形成されたエッチング用のレジスト被膜を得ることができ、その後、エッチングにより、該レジスト被膜を除去した部分の冷延鋼帯を溶解し、除去することにより、冷延鋼帯の表面に、微細で均一な線状溝を形成することができる。

Description

冷延鋼帯の線状溝形成方法および方向性電磁鋼板の製造方法
 本発明は、変圧器などの電気機器における鉄心などの用途に用いられる方向性電磁鋼板用の冷延鋼帯に対する線状溝形成方法、およびこの線状溝形成方法を利用する方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
 方向性電磁鋼板は、主に変圧器の鉄心用材料として用いられ、その磁気特性が良好であることが要求される。特に、鉄心として使用する場合は、エネルギー損失を小さくするために、磁気特性の中でも鉄損を小さくすることが求められる。
 従来、鉄損を小さくする方法として、Siの含有量を上げて鋼板の電気抵抗を増大させることや、結晶方位を(110)[001]方位に高度に揃えること、鋼板の板厚を薄くすることなどが試みられてきた。
 しかし、上記した冶金学的な方法のみによる鉄損低減には限界があった。そこで、さらに鉄損を低減させる方法として、人為的に磁区を細分化する手法が提案された。
 磁区の細分化方法には、特許文献1に記載されたように、仕上げ焼鈍済みの鋼板表面にレーザーを照射する方法がある。しかしながら、この方法は、レーザー照射後の鉄損改善には効果があるものの、その後施される歪取り焼鈍によって鉄損の劣化をきたすという問題がある。そのため、歪取り焼鈍を必須とする巻鉄心用の電磁鋼板に対してこの方法を適用することは好ましくない。
 一方、歪取り焼鈍を行っても鉄損の劣化が抑制できる技術として、特許文献2には、レジストインクを線状にパターン塗布した後、エッチングを行って線状溝を形成する手法が開示されている。
 さらに、ネガ型のフォトエッチング用レジストを塗布して、精密な線状溝パターンを形成して線状溝を形成する方法が特許文献3に記載されている。
 また、特許文献4には、ポジ型レジストを塗布して線状溝パターンを形成し、これを利用して線状溝を形成する方法が記載されている。
特公昭57-2252号公報 特許第2942074号公報 特許第3488333号公報 特公平5-69284号公報
 しかしながら、特許文献2に記載の方法では、レジストインクの塗布段階において、線状溝が潰れていたり、途切れていたりすると、エッチングにおいて均一な線状溝が形成されず、磁気特性にばらつきが生じてしまうといった問題があった。また、特許文献2に記載のコーティングにより線状パターンを形成する方法においては、レジストインクの塗布部と未塗布部との境界付近では、レベリング作用によってレジストインクが流れてしまうため、膜厚が薄くなって十分な絶縁性が確保できないといった問題があった。
 上記問題を解決するために、エッチング処理時間を短縮すべく、最初から強力なエッチング処理を施すと、レジストインクの塗布部と未塗布部との境界付近の薄膜部分で溝形状にムラができてしまうという問題があった。また、より細い形状の溝パターンを作製し、エッチング負荷を低減しようとした場合には、パターン塗布したレジストインクが濡れ広がって、未塗布部が潰れてしまうため、未塗布部にはある程度幅のある太いパターンを形成しなければならないといった問題があった。
 また、特許文献3に記載のように、ネガ型のレジスト塗料を用いた場合には、光を照射した部分が固化するため、細い線状溝パターンを形成する電磁鋼板の磁区細分化の用途では、エッチングのマスク部分となるレジスト被膜残存部分(固化部分)が大部分となる。そのため、大面積に光照射を行う必要があり、効率が悪い上に、光照射装置の規模も大きくなってしまうといった課題があった。
 この点、特許文献4に記載されたように、ポジ型のレジスト塗料を用いれば、光照射を行う面積は小さくできる。しかしながら、この技術では、所望のパターンのフォトマスクをすることが必要なため、特に連続的に走行する冷延鋼帯に対し、幅方向に線状で細かいピッチのパターンを短時間でかつ高精度に形成するには課題が残っていた。
 本発明は、上記した課題を有利に解決するもので、連続的に走行する冷延鋼帯上にエッチング用のレジスト被膜を、露光用のフォトマスクを使用することなく、高速かつ高精度にパターン形成し、それをエッチングすることによって微細で均一な線状溝を形成することができる冷延鋼帯の線状溝形成方法を提供することを目的とする。
 また、本発明は、上記した線状溝形成方法を利用して、方向性電磁鋼板用の冷延鋼帯に線状溝を形成することにより、最終的に高い磁気特性を有する方向性電磁鋼板を得ることができる方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
 すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
1.連続して走行する冷延鋼帯に対し、感光で可溶化するポジ型のレジストインクを塗布した後、乾燥してレジスト被膜を形成し、ついで、点状に収束したレーザー光を冷延鋼帯の幅方向に走査して線状の感光部分を形成し、さらに現像液にて該感光部分のレジスト被膜を除去した後、エッチングにより、該レジスト被膜を除去した部分の冷延鋼帯を溶解し、除去して線状溝を形成する冷延鋼帯の線状溝形成方法。
2.前記レジスト被膜の膜厚を15μm以下とする前記1に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
3.前記レジスト被膜の膜厚を5μm未満とする前記1に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
4.前記線状溝を、冷延鋼帯の幅方向に対する角度が30°以下で、かつ冷延鋼帯長手方向に20mm以下のピッチで形成することを特徴とする前記1~3のいずれかに記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
5.前記レーザー光を照射する露光装置を、鋼帯幅方向に対して2台以上配置する前記1~4のいずれかに記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
6.前記レーザー光の照射幅を、1μm以上500μm以下の範囲とする前記1~5のいずれかに記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
7.前記線状溝の溝深さを5μm以上とする前記1~6のいずれかに記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
8.含けい素鋼スラブを、加熱後、熱間圧延して熱延板とし、必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して冷延鋼帯とし、ついで該冷延鋼帯に脱炭焼鈍を施したのち、焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程によって方向性電磁鋼板を製造するに当たり、
 上記冷延鋼帯に対して、前記1~7のいずれかに記載の線状溝形成方法を適用して、該冷延鋼帯の表面に線状溝を形成する方向性電磁鋼板の製造方法。
 本発明によれば、露光マスクを使用することなく、連続的に走行する冷延鋼帯上にエッチング用のレジスト被膜を、高速かつ高精度にパターン形成できるので、微細で均一な線状溝を形成することができる。その結果、極めて高い磁気特性を有する方向性電磁鋼板を得ることができる。
本発明の実施工程を示す図である。 本発明においてレジスト被膜が厚い場合の様子を説明する図である。
 以下、本発明を具体的に説明する。
 本発明は、連続して通板される冷延鋼帯(以下、単に鋼帯ともいう)に、図1に示す工程を経て、エッチング(冷延鋼帯の溶解、除去)により線状溝を形成する方法である。
 まず、本発明では、鋼帯に、塗布装置を用いて感光で可溶化するポジ型のレジストインクを塗布する。その際の塗布方法は、ドライ膜厚換算で15μm以下の膜厚を有するレジスト被膜を形成できる方式であれば特に限定されず、鋼帯への被膜塗装によく用いられるロールコーター等を使用することができる。その他、装置の設置スペース、塗料の物性等に応じてスリットダイ方式、カーテンコーター方式、インクジェット方式およびスプレー方式などが適宜選択できる。
 塗布するレジストインクは、感光性の樹脂材料を調合した、光照射により可溶化し、光照射していない部分がエッチング時のマスクとして残存するポジタイプのレジストインクとする。ポジ型のレジストインクを用いることで、レジストインクの塗布部、未塗布部を形成する必要がないため、塗布不良によって溝パターンが途切れたり、引っ付いたりすることがなく、均一な溝パターンを形成することができる。
 また、ポジ型のレジストインクを用いることで、レジストインクの濡れ広がりによる溝パターンの潰れやムラが発生しない。さらに、光照射する際の面積を小さくすることができるので、照射装置の負荷の低減および露光処理時間の短縮が可能となり、その結果、走行する鋼帯に対して、高精度の溝パターンの形成が可能となる。
 他方、塗布後のレジストインクの乾燥は、塗料の乾燥温度を確保できれば良く、誘導加熱炉でも熱風乾燥炉でも、工場のユーティリティ環境等により適宜選択できる。
 その際、レジストインクを塗布後乾燥したレジスト被膜(レジストドライ被膜ともいう)の膜厚を15μm以下とすることが重要である。というのは、15μmを超えてもエッチングする際の抵抗については問題ないレベルを確保できるものの、光照射する際に被膜下部まで十分に露光できずにパターン化が困難となる(図2の(II)A参照)からである。
 また、レジスト被膜の膜厚が15μmを超えると、被膜下部まで十分に露光させるためには、強力かつ長時間の露光を行う必要があることから、周囲の領域も露光の影響を受ける(図2の(II)B参照)。そのため、矩形のパターンが上手く形成されずに、照射部周囲も可溶化してしまい除去後の膜厚に勾配が生じてしまう。膜厚に勾配が生じると、エッチング時の抵抗不足による溝形状不良が発生し(図2の(III)参照)、磁気特性が悪化するおそれがある。
 レジスト被膜は、鋼帯のエッチング時の保護膜の役割さえ確保できれば、薄くても構わないので、レジスト被膜のより好ましい膜厚は5μm未満である。レジスト被膜の膜厚が5μm未満であると、溝形状の変形がより少なくなる。なお、レジスト被膜の膜厚の下限は、特に限定されないが、工業的に0.5μm程度である。
 本発明において、レジスト被膜の膜厚は、被膜断面観察により無作為に選択した10箇所の被膜厚みから平均の膜厚を用いる。
 本発明における光照射は、以下の光照射装置を用いて行う。
 レジスト被膜を可溶化させるための特定波長域の光を含んだ光を照射する光照射装置は、光を点状に収束したレーザー光として照射し、鋼帯の幅方向に走査して最終的に作製する線状溝パターン状に露光できる機能を備えている。その際、レーザー光を走査する角度は鋼帯の板面法線方向に対して50°以下とする。それより走査角度が大きいと点状に収束させたビーム径および照射強度の変化が大きくなり所定の精度で露光することが困難となる。好ましくは30°以下である。かかる装置とすることで、連続的に走行する鋼帯に対して、光をマスクする装置を設ける必要がなく、連続的に高速で必要箇所への光照射を実施することができる。なお、本発明で、点状とは、露光幅程度に収束したビーム状のレーザー光の露光位置での形状を表したものである。
 また、上記光照射装置は、鋼帯幅方向に2台以上並べて設置することが好ましい。複数台並べて設置することで1台が受け持つ幅が小さくなり、強い照射強度でより短時間の露光処理が可能となるため、鋼帯の通板速度をアップすることが可能となるからである。
 露光する線状パターン(線状溝の形成パターン)は、鋼帯幅方向に対して30°以内の角度とすることが好ましい。これより角度が大きいと最終製品における鉄損改善効果が十分ではないからである。
 本発明において、線状とは、直線だけではなく、破断線や点の連なり線などを含むものとする。
 また、露光する線状パターン(線状溝の形成パターン)は、鋼帯長手方向のピッチで、20mm以下の範囲とする。この範囲よりピッチが広いと十分な鉄損改善効果が得られないからである。なお、上記ピッチは、好ましくは、1mm以上である。
 さらに、露光する幅(レーザー光の幅)は、1μm以上500μm以下とすることが好ましい。この露光幅が1μmより狭いと、エッチングにより形成される溝幅が狭くなり過ぎて溝途切れが発生するおそれを招く一方で、500μmより広いと、十分な鉄損改善効果が得られなくなるからである。
 光照射によって可溶化させた部分(感光部分)のレジスト被膜の除去方法は、レジスト組成によって適宜選択されるが、有機溶剤やアルカリ系の溶液に浸漬する方法が容易である。また、レジスト被膜の除去速度を速めるために、事前に鋼帯を加熱する、溶液温度を上げる、溶液槽内に流れを発生させる、噴流ノズルを設けるなどの手法を講じてもよい。
 次に、レジスト被膜が除去された部分の鋼帯のエッチング方法について説明する。
 鋼帯のエッチングは、化学エッチング、電解エッチングどちらでもよいが、通電量により溝深さを設定できるため、電解エッチングの方が制御性は良好である。電解エッチングの場合には、NaCl水溶液、KCl水溶液等の電解浴中で行うのが好ましいが、詳細な限定は必要なく、常法に従って行えば良い。
 エッチングする溝深さは、5μm以上とすることが好ましい。それより溝深さが浅いと十分な鉄損改善効果が得られない。なお、エッチングする溝深さの上限は、特に限定されないが、工業的に板厚の半分程度である。
 エッチング後の鋼帯は、レジスト被膜剥離設備に搬送される。下流工程に悪影響を及ぼすエッチング後の不要レジスト被膜をレジスト剥離設備にて除去し、鋼板の洗浄を行う。剥離の方法は特に指定するものではないが、例えば有機溶剤や水酸化ナトリウム、オルソ珪酸ソーダ等のアルカリ系の溶液に鋼帯を浸漬する方法がある。なお、ブラシやスクレーパなどの物理的な剥離手段を併用してもよい。
 ところで、方向性電磁鋼板は、含けい素鋼スラブを、加熱後、熱間圧延して熱延板とし、必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して冷延鋼帯とし、ついで該冷延鋼帯に脱炭焼鈍を施したのち、焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程によって製造されるが、上述した冷延鋼帯に対する線状溝形成方法を、方向性電磁鋼板用の冷延鋼帯に適用することは有利である。
 すなわち、上記した方向性電磁鋼板の製造に際し、冷間圧延後の冷延鋼帯に対して上述した冷延鋼帯の線状溝形成方法を適用して、鋼帯表面に線状溝を形成すると、磁区の細分化が効果的に達成されて、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板を得ることができる。
 なお、線状溝形成後の冷延鋼帯は、その後、常法に従って脱炭焼鈍(一次再結晶焼鈍)を施した後、最終仕上げ焼鈍(二次再結晶焼鈍)を施すことによって、本発明に従う方向性電磁鋼板とすることができる。
 なお、本発明において、上述した以外の、鋼帯の成分組成や、方向性電磁鋼板の製造工程は、常法に従えば良い。
 質量%で、Siを3.3%含有した、板厚:0.23mmの冷間圧延後の鋼帯に対して、表1に記載した条件でポジ型レジストインキの塗布を行い、ついで、乾燥、光照射、感光部分の除去、電解エッチングを行った。その後、残存するレジスト被膜を除去し、脱炭焼鈍を施し、最終仕上げ焼鈍を行った後、得られた方向性電磁鋼板の磁気特性について評価した。
 なお、今回、作製した線状溝の溝形状は、鋼帯幅方向に対する角度を10°、鋼帯長手方向の溝ピッチを3mm、溝幅を50μm、溝深さを30μmとした。
 レジスト被膜の形成には、アクリル基含有樹脂、ビニルエーテル化合物等を成分とするレジストインキを用いた。乾燥炉は熱風乾燥炉を用いて炉温:250℃にて乾燥した。レーザー式の光照射装置はOrbotech社製のUVレーザー装置を用いた。レーザー光は、アルゴンイオンレーザーを使用した。ビーム径は40μm程度になるよう調整し、紫外線照射量はおよそ50mW/cm2とした。露光後の可溶化したレジストの除去はアルカリ溶液中への浸漬により行った。
 比較例として、従来法のオフセットグラビアロール印刷によってレジストインキをパターン印刷し、エッチングを行った鋼板も作製し、磁気特性について評価した。
 オフセットグラビアロール塗布装置において、各ロールの材質は、グラビアロールが硬質クロムめっきを施した溝付ロール、オフセットロールがゴムをライニングしたゴムロールを使用した。グラビアロールの溝形状は、非塗布部の回転方向幅が100μm、塗布部の回転方向幅が3mmのものを用いた。ゴムライニング厚は20mm、ゴムはウレタンゴムで硬度はHs80°である。各ロールのロール径はグラビアロール、オフセットロール共に250mmである。使用した塗布液はアルキド系樹脂を主成分とするレジストインクである。このレジストインクは、エチレングリコールモノブチルエーテルで希釈し20℃時での粘度が1500mPa・s程度となるよう調整して使用した。
 電解エッチングは、NaCl電解浴中にて、電流密度:30A/dm2で、30μmの溝深さとなるまで数十秒間の処理を行った。
 本実施例で、W17/50は1.7T、50Hzでの鉄損を示す。また、外観は、線状溝に途切れや変形が見受けられるものは×、軽微な溝深さ変動、変形がみられるものは鉄損評価の優劣を加味して△~○、美麗な直線状の溝が均一な深さに形成されているものは◎とした。
 発明例および比較例の鉄損および外観の評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示したように、発明例では、ポジ型レジストインクとレーザー光照射装置の使用によって、露光マスクを使用することなく、均一なレジスト被膜パターンを形成し、エッチングにより均一な線状溝を形成することが可能となることが分かる。また、磁気特性についても優良な結果を示している。
 比較例である、従来のオフセットグラビアロール印刷を使用した場合には、塗布ムラやインクの濡れ広がりが発生して、外観欠陥、溝潰れとなり、精度の高い均一な線状溝を保てずに、エッチング後の磁気特性においても劣位な結果となった。
 なお、本実施例では、基材として厚さ0.23mmの冷間圧延後の鋼帯を用いて方向性電磁鋼板を製造した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、他の厚みの冷延鋼帯に対しても同様に適用することができる。
 

Claims (8)

  1.  連続して走行する冷延鋼帯に対し、感光で可溶化するポジ型のレジストインクを塗布した後、乾燥してレジスト被膜を形成し、ついで、点状に収束したレーザー光を冷延鋼帯の幅方向に走査して線状の感光部分を形成し、さらに現像液にて該感光部分のレジスト被膜を除去した後、エッチングにより、該レジスト被膜を除去した部分の冷延鋼帯を溶解し、除去して線状溝を形成する冷延鋼帯の線状溝形成方法。
  2.  前記レジスト被膜の膜厚を15μm以下とする請求項1に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
  3.  前記レジスト被膜の膜厚を5μm未満とする請求項1に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
  4.  前記線状溝を、冷延鋼帯の幅方向に対する角度が30°以下で、かつ冷延鋼帯長手方向に20mm以下のピッチで形成する請求項1~3のいずれか1項に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
  5.  前記レーザー光を照射する露光装置を、鋼帯幅方向に対して2台以上配置する請求項1~4のいずれか1項に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
  6.  前記レーザー光の照射幅を、1μm以上500μm以下の範囲とする請求項1~5のいずれか1項に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
  7.  前記線状溝の溝深さを5μm以上とする請求項1~6のいずれか1項に記載の冷延鋼帯の線状溝形成方法。
  8.  含けい素鋼スラブを、加熱後、熱間圧延して熱延板とし、必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して冷延鋼帯とし、ついで該冷延鋼帯に脱炭焼鈍を施したのち、焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程によって方向性電磁鋼板を製造するに当たり、
     上記冷延鋼帯に対して、請求項1~7のいずれか1項に記載の線状溝形成方法を適用して、該冷延鋼帯の表面に線状溝を形成する方向性電磁鋼板の製造方法。
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