WO2018116831A1 - 方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

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electrical steel
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拓実 馬田
重宏 ▲高▼城
敬 寺島
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Ｊｆｅスチール株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet and a method for producing the grain-oriented electrical steel sheet.
  • Oriented electrical steel sheets are soft magnetic materials used as iron core materials for transformers and generators.
  • the grain-oriented electrical steel sheet is characterized in that the ⁇ 001> orientation, which is the easy axis of iron, has a crystal structure highly aligned with the rolling direction of the steel sheet.
  • Such a texture is formed through finish annealing in a manufacturing process of a grain-oriented electrical steel sheet, in which crystal grains having a ⁇ 110 ⁇ ⁇ 001> orientation called a so-called Goss orientation are preferentially grown.
  • As magnetic properties of products of grain-oriented electrical steel sheets high magnetic flux density and low iron loss are required.
  • the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet are improved by applying a tensile stress (tension) to the steel sheet surface.
  • a tensile stress tension
  • a conventional technique for applying a tensile stress to a steel sheet there is a technique in which a forsterite film having a thickness of about 2 ⁇ m is formed on the surface of the steel sheet, and a film mainly composed of a silicate having a thickness of about 2 ⁇ m is formed thereon. It is common. That is, a silicate film having a low thermal expansion coefficient compared with that of a steel sheet is formed at a high temperature and lowered to room temperature, and the tensile stress is applied to the steel sheet due to the difference in thermal expansion coefficient between the steel sheet and the silicate film. Is applied.
  • This silicate coating also functions as an insulative coating essential for grain-oriented electrical steel sheets. That is, the generation prevents local eddy currents in the steel sheet.
  • the iron loss can be greatly reduced by smoothing the surface of the grain-oriented electrical steel sheet after finish annealing by chemical polishing or electrolytic polishing and then applying a tensile stress by a coating on the steel sheet.
  • the forsterite coating between the steel plate and the silicate coating adheres to the steel plate due to the anchor effect. Therefore, the smoothness of the steel sheet surface inevitably deteriorates.
  • the adhesion between silicic acid salt and metal is low, and a silicic acid coating film cannot be formed directly on a steel sheet having a mirror surface.
  • the coating structure of a conventional grain-oriented electrical steel sheet (steel sheet / forsterite film / silicic acid salt film), the surface of the steel sheet cannot be smoothed.
  • Patent Document 1 in order to maintain the smoothness of the steel sheet surface and to apply a large tensile stress to the steel sheet, a ceramic film made of TiN or the like is formed on the steel sheet by a CVD method or a PVD method. Yes. At this time, since the tensile stress applied to the steel plate is proportional to the thickness of the ceramic coating, the ceramic coating is formed at least 1 ⁇ m. However, since the CVD method and the PVD method are high in manufacturing cost, it is desired to make the film as thin as possible. In this case, the tensile stress applied to the steel sheet is reduced.
  • the film in order to compensate for such a decrease in tension due to thinning, or to apply a larger tension to the steel sheet, the film is made of silicic acid salt on a ceramic film having a thickness of 1 ⁇ m or less. An insulating tension film is formed.
  • the present inventors examined a grain-oriented electrical steel sheet in which an insulating tension film was formed on a ceramic film. As a result, when the strain relief annealing is performed on the grain oriented electrical steel sheet by a customer or the like, the ceramic coating may be peeled off from the steel sheet or the magnetic properties of the grain oriented electrical steel sheet may be inferior.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a grain-oriented electrical steel sheet excellent in film adhesion and magnetic properties after strain relief annealing, and a method for producing the same.
  • the present inventors have adopted a specific film configuration as a ceramic film and an insulating tension film, so that both film adhesion and magnetic properties are obtained even after strain relief annealing. As a result, the present invention was completed.
  • the present invention provides the following [1] to [13].
  • [1] A steel plate, a coating layer A which is a ceramic coating disposed on the steel plate and whose oxide content is less than 30% by mass, and an oxide disposed on the coating layer A are contained.
  • the Gaussian fitting is performed on the 31 P-NMR spectrum of the coating layer B in the range of 0 to ⁇ 60 ppm, the total peak area of ⁇ 17 to ⁇ 33 ppm is obtained.
  • a grain-oriented electrical steel sheet having a ratio to 30% or more.
  • [2] The grain-oriented electrical steel sheet according to [1], wherein the coating layer B includes a crystal phase of 5% by mass or more.
  • [6] The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of [1] to [5], wherein the thickness of the coating layer B is 1.0 ⁇ m or more.
  • [11] The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to [9] or [10], wherein after the baking, crystallization using laser or light induction is performed to obtain the coating layer B.
  • [12] The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of [9] to [11], wherein the coating chemical solution is applied using a coating-type roll.
  • [13] The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of [9] to [12], wherein the coating layer A is formed by a CVD method or a PVD method.
  • the present invention it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet excellent in coating film adhesion and magnetic properties after strain relief annealing, and a manufacturing method thereof.
  • the use of low thermal expansion coefficient silicic acid salt as a material for the insulation tension coating is beneficial for increasing the tensile stress exerted on the steel sheet by the insulation tension coating to improve the magnetic properties
  • the components in the insulation tension coating oxidize the ceramic coating and produce a reaction product.
  • this reaction product diffuses from the interface between the insulating tension coating and the ceramic coating through the ceramic coating in the direction of the steel plate, and the interface between the ceramic coating and the steel plate. Reacts with Fe of the steel sheet to form precipitates.
  • the present inventors have studied to suppress the oxidation reaction of a ceramic film (for example, a ceramic film containing nitride) by an insulating tension film containing an oxide.
  • Oxidation of oxides can be organized by electronegativity. That is, when a bond such as P—O—P, P—O—Si, or P—O—M (M is a metal) is considered, a P—O—P bond having a large amount of P having the highest electronegativity is obtained. It is considered that the oxidation reaction is hardly caused. Therefore, if the phosphorous oxide in the insulating tension film has a chain structure such as —P—O—P—O—P—, the oxidizing power of the phosphor oxide in the insulating tension film is lowered.
  • 31 P-NMR nuclear magnetic resonance
  • the inventors formed a ceramic film made of nitride or the like with a thickness of 0.30 ⁇ m or less on the steel plate from which the forsterite film on the surface was removed by pickling after finish annealing. Thereafter, a coating chemical solution was applied onto the ceramic film using an application type roll and baked in a nitrogen atmosphere to form an insulating tension film. Subsequently, strain relief annealing was performed at 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. At this time, the inventors performed Gaussian fitting of the 31 P-NMR spectrum of the insulating tension coating in the range of 0 to ⁇ 60 ppm.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a preferred embodiment of the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a conventional grain-oriented electrical steel sheet.
  • a conventional grain-oriented electrical steel sheet usually has a forsterite film 2 on a steel sheet 1 and an insulating tension film 3 formed thereon.
  • the thickness T2 of the forsterite coating 2 is about 2 ⁇ m
  • the thickness T3 of the insulating tension coating 3 is about 2 ⁇ m.
  • the conventional forsterite film 2 (see FIG. 2) is replaced with a ceramic film 4.
  • the ceramic coating 4 is formed on the surface of the steel plate 1 smoothed by chemical polishing or electrolytic polishing using the CVD method or the PVD method.
  • the thickness T 4 of the ceramic coating 4 is, for example, 1.00 ⁇ m or less. Therefore, even if the thickness T 3 of the insulating tension coating 3 is increased to 2.0 ⁇ m or more, the grain-oriented electrical steel sheet is used. Does not reduce the effective steel sheet volume (space factor) when used as a transformer.
  • the tension applied to the steel sheet by the coating is usually proportional to the thickness of the coating, it is considered that increasing the thickness of the insulating tension coating is useful for improving the magnetic properties.
  • the inventors of the present invention have increased the tension applied to the steel sheet by increasing the thickness of the insulating tension film formed by adjusting the rotation speed of the coating type roll and the specific gravity of the coating chemical solution. It has been found that the magnetic properties of the electrical steel sheet can be improved.
  • the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention is disposed on a steel sheet, a coating layer A that is a ceramic coating having an oxide content of less than 30% by mass, and is disposed on the coating layer A. And a coating layer B which is an insulating tension coating containing an oxide, and when the 31 P-NMR spectrum of the coating layer B is Gaussian-fitted in the range of 0 to ⁇ 60 ppm, it is ⁇ 17 to ⁇ 33 ppm. It is a grain oriented electrical steel sheet in which the ratio of the peak area to the total peak area is 30% or more.
  • the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention has excellent film adhesion after strain relief annealing (hereinafter also simply referred to as “film adhesion”), and also has magnetic properties after strain relief annealing (hereinafter simply referred to as “magnetic characteristics”). Say) is excellent.
  • film adhesion film adhesion after strain relief annealing
  • magnetic characteristics magnetic properties after strain relief annealing
  • ⁇ steel sheet> Although it does not specifically limit as a steel plate, for example, the steel plate demonstrated below is mentioned.
  • Such a steel ingot is hot-rolled, and then made into a final cold-rolled sheet by cold rolling several times while sandwiching several degrees of annealing, followed by decarburization annealing and finish annealing, thereby Goss orientation To develop secondary recrystallized grains having In this way, a steel plate is obtained.
  • the number of cold rolling is preferably 2 times or less in order to balance the magnetic characteristics and cost.
  • C is removed by decarburization annealing
  • Al, N, Se, and S are purified by finish annealing, so that the steel sheet after finish annealing has a content of inevitable impurities. Become.
  • the forsterite film on the steel sheet surface is removed by pickling or the like.
  • a forsterite film is formed on the surface of the steel sheet and then the forsterite film is removed by pickling.
  • the formation of the forsterite film is useful for the decarburization of the steel sheet, but when using other decarburization means, the forsterite film need not be formed.
  • the steel plate surface is smoothed by a method such as chemical polishing or electrolytic polishing.
  • a method such as chemical polishing or electrolytic polishing.
  • the rougher the surface state of the steel plate the better the film adhesion due to the anchor effect.
  • the smoother the surface state of the steel sheet the easier the magnetic domain moves, and the greater the amount of magnetic properties improved when a tensile stress is applied.
  • the coating layer A ceramic coating
  • the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention has a coating layer A that is a ceramic coating disposed on the surface of the steel sheet described above.
  • composition (Oxide)
  • the oxide content in the coating layer A is less than 30% by mass because the coating adhesion is better when the ceramic coating lattice matches the body-centered cubic lattice of the steel sheet. 15% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less.
  • the oxide content in the ceramic coating can be measured using fluorescent X-rays using a standard plate having a known composition.
  • the elements other than oxygen (O) in the oxide include elements exemplified as elements other than C and N in the non-oxide described later.
  • Non-oxide examples of the component (component other than oxide) contained in the coating layer A (ceramic coating) include at least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, and carbonitrides. When the ceramic film contains a nitride or carbonitride, the film adhesion becomes better.
  • non-oxide is at least one selected from the group consisting of carbide, nitride, and carbonitride
  • elements other than C and N in the non-oxide include, for example, Cr, Ti, Al, Si, Zr , Mo, Y, Nb, W, Fe, Mn, Ta, Ge, and Hf, and at least one selected from the group consisting of Cr, Ti, Al, Si, Zr, Mo, Y, Nb and At least one selected from the group consisting of W is preferred.
  • a nitride or carbonitride having a rock salt structure is preferable because it easily matches the body-centered cubic lattice of the steel sheet.
  • the non-oxide is preferably a component that improves the oxidation resistance of nitrides and the like in the ceramic coating as much as possible. According to the Arrhenius plot created by P. Panjan et al. (P. Panjan et al., Thin Solid Films 281-282 (1996) 298.) Can be increased. For this reason, for example, non-oxides such as nitrides containing three or more elements such as TiCrN or AlCrN can also be suitably used.
  • the non-oxide content in the ceramic coating is preferably 70% by mass or more. More preferably, the ceramic coating is substantially composed of a non-oxide. In the present invention, the value obtained by subtracting the oxide content from the total mass of the ceramic coating can be regarded as the non-oxide content in the ceramic coating.
  • the thickness of the coating layer A is preferably 1.00 ⁇ m or less, and more preferably 0.30 ⁇ m or less, from the viewpoint of suppressing an increase in cost.
  • the thickness of the ceramic film is preferably 0.01 ⁇ m or more because the film adhesion is more excellent.
  • the thickness of the ceramic coating is determined by observing a strip (cross section) cut out using FIB (focused ion beam) using TEM (transmission electron microscope), and taking the average value of the measured values at any 10 points. .
  • a film forming method of the coating layer A (ceramic coating), a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a PVD (Physical Vapor Deposition) method is preferable.
  • the CVD method is preferably a thermal CVD method.
  • the film forming temperature is preferably 900 to 1100 ° C.
  • the pressure during film formation can be formed even at atmospheric pressure, but it is preferable to reduce the pressure for uniform film formation, and more preferably from 10 to 1000 Pa for manufacturing convenience.
  • the PVD method is preferably an ion plating method.
  • the film forming temperature is preferably 300 to 600 ° C. for the convenience of production.
  • the pressure during film formation is preferably reduced, and more preferably from 0.1 to 100 Pa.
  • the PVD method is preferable, and the ion plating method is more preferable.
  • the CVD method for forming a film using a thermodynamic reaction may have difficulty in obtaining the desired composition.
  • the PVD method ionizes the alloy material to cause consistent precipitation. Can be easily obtained.
  • the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention has a coating layer B, which is an insulating tension coating containing an oxide, disposed on the coating layer A (ceramic coating).
  • the peak area ratio is 30% or more.
  • FIG. 4 is an example of a 31 P-NMR spectrum of coating layer B (insulating tension coating).
  • the measurement conditions of the 31 P-NMR spectrum are as follows: device name: VNS600 manufactured by Agilent, measurement temperature: room temperature, rotation speed: 7 kHz, standard sample: ammonium dihydrogen phosphate.
  • FIG. 4 three peaks are confirmed in the 31 P chemical shift range of 0 to ⁇ 60 ppm. That is, in order from the left side of FIG. 4, there are three peaks whose peak tops are located at ⁇ 10 ppm, ⁇ 22 ppm and ⁇ 25 ppm. Gaussian fitting is performed for each peak, the peaks are separated, and the peak area is obtained for the separated peaks.
  • the sum of the peak areas of the three peaks is “total peak area”.
  • the sum of peak areas of peaks whose peak tops are in the range of “ ⁇ 17 to ⁇ 33 ppm” (two peaks whose peak tops are located at ⁇ 22 ppm and ⁇ 25 ppm in FIG. 4) is “ ⁇ 17 to ⁇ 33 ppm”. Peak area ". Then, the ratio (peak area ratio) of “ ⁇ 17 to ⁇ 33 ppm peak area” to “total peak area” is obtained.
  • the peak area ratio is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and still more preferably 60% or more, because the film adhesion and magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention are more excellent.
  • the upper limit of the peak area ratio is not particularly limited, and is, for example, 80% or less.
  • the insulating tension film preferably includes a crystal phase.
  • the content of the crystal phase in the insulating tension coating is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 15% by mass or more.
  • an upper limit is not specifically limited, For example, it is 50 mass% or less, and 40 mass% or less is preferable.
  • X-ray diffraction can be easily used as a quantitative method for the crystal phase, for example, a method of determining from an integrated intensity ratio of a crystalline component and an amorphous component; a determination using a calibration curve of a standard sample prepared in advance. A method of quantifying from an integrated intensity ratio with a standard substance; and the like.
  • the crystal phase in the insulating tension coating is preferably a phosphate crystal phase.
  • the phosphate (the composition of the phosphate) is appropriately determined according to the components contained in the coating chemical solution to be used.
  • Mg 2 P 2 O 7 , Ca 2 P 2 O 7 , Sr 2 P 2 O 7 , Ba 2 P 2 O 7 , Al 2 P 2 O 8 , Y 2 P 2 O 8 , Cr 2 P 2 O 8 , Ti 3 P 4 O 16 , Zr 3 P 4 O 16 , Mn 3 P 4 Examples include, but are not limited to, O 16 , NbPO 5 , VPO 5 , and WP 2 O 8 .
  • the crystalline phase is identified using, for example, X-ray diffraction.
  • the coating layer B contains an oxide.
  • the content of phosphorus oxide (P 2 O 5 ) in the insulating tension coating is preferably 25 to 55% by mass, more preferably 35 to 45% by mass.
  • the content of silicon oxide (SiO 2 ) in the insulating tension coating is preferably 42 to 58 mass%, more preferably 48 to 58 mass%.
  • oxides of elements other than P and Si in the insulating tension coating for example, MgO, CaO, SrO, BaO, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , MnO 2).
  • Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , WO 3 and the like is preferably 2 to 18% by mass, and more preferably 2 to 12% by mass.
  • the content of the oxide in the insulating tension coating can be determined by fluorescent X-ray analysis using a standard plate having a known composition of the insulating tension coating.
  • the oxides in the insulating tension coating may be collectively referred to as “silicic acid salt”.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the insulating tension coating and the tension applied to the steel sheet by the insulating tension coating of that thickness. As shown in FIG. 3, as the thickness of the insulating tension coating increases, the tension (tensile stress) applied to the steel sheet increases, thereby improving the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet (decreasing iron loss). it is conceivable that.
  • the thickness of the insulating tension coating is preferably 1.0 ⁇ m or more because the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet are more excellent.
  • the thickness of the insulating tension coating is preferably 10.0 ⁇ m or less, and more preferably 5.0 ⁇ m or less.
  • the thickness of the insulation tension coating is measured by cross-sectional observation using an SEM (scanning electron microscope), and is an average value of measured values at arbitrary 10 points.
  • a method for forming the insulating tension film is not particularly limited, and for example, a method in which a coating chemical solution is applied on the ceramic film, optionally dried, and then baked in a nitrogen atmosphere can be preferably used.
  • this method will be described as an example.
  • the coating chemical solution preferably contains phosphoric acid and / or phosphate and colloidal silica.
  • Suitable examples of the metal species of the phosphate include Mg, Ca, Sr, Ba, Al, and Mn.
  • a phosphate having a low coefficient of thermal expansion such as magnesium phosphate or aluminum phosphate is preferable because a crystal phase is easily generated.
  • primary phosphate (heavy phosphate) is preferably used from the viewpoint of availability.
  • the coating chemical may further contain an M compound in addition to phosphoric acid and / or phosphate and colloidal silica.
  • M include Y, Cr, Ti, Zr, Nb, V, and W.
  • Examples of the Y compound include Y 2 O 3 and the like.
  • Examples of the Cr compound include a chromic acid compound, and specific examples thereof include chromic anhydride (CrO 3 ), chromate, and dichromate.
  • Examples of the Ti compound include TiO 2 and Ti 2 O 3 .
  • Examples of the Zr compound include Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O, ZrO 2 and the like.
  • Examples of the Nb compound include Nb 2 O 5 and the like.
  • Examples of the V compound include NH 4 VO 3 and V 2 O 5 .
  • Examples of the W compound include K 2 WO 4 and WO 3 .
  • the phosphate may be handled as an M compound.
  • Mg 3 (PO 4 ) 2 or the like may be used as the Mg compound
  • Ca 3 (PO 4 ) 2 or the like may be used as the Ca compound
  • AlPO 4 or the like may be used as the Al compound. Is mentioned.
  • the content of each component in the coating chemical is appropriately adjusted so that, for example, the insulating tension film to be formed has the above-described composition.
  • a method of applying such a coating chemical on the coating layer A is not particularly limited, but it is preferable to use a coating type roll from the viewpoint of manufacturing cost.
  • the baking temperature and baking time are preferably 700 to 900 ° C. and 10 to 30 seconds, respectively, for the following reasons.
  • the reaction to generate precipitates that lead to deterioration of the film adhesion between the ceramic film and the insulating tension film is further suppressed, and the film adhesion More excellent.
  • As an initial stage of forming the insulating tension film there is drying of the coating chemical.
  • the coating chemical solution can be sufficiently dried to sufficiently remove the water contained in the coating chemical solution, and the insulation tension coating Can further improve the tensile stress applied to the steel sheet.
  • oxidation of the ceramic film due to moisture can be suppressed during strain relief annealing.
  • the baking atmosphere is preferably a nitrogen atmosphere. If the baking atmosphere is an air atmosphere, the ceramic film may be easily oxidized due to moisture and oxygen contained in the air. However, if the atmosphere is a nitrogen atmosphere, the oxidation of the ceramic film is suppressed and the film adhesion is improved. Better.
  • the content of phosphoric acid and / or phosphate in the coating chemical is preferably 20 mol% or more, more preferably 30 mol% or more with respect to the total solid content in the coating chemical.
  • Method 1 when the content of phosphoric acid and / or phosphate is excessively increased, the structure called Q 3 becomes dominant, and the reactivity of the double bond portion of P ⁇ O increases.
  • the reaction of the double bond portion does not adversely affect the film adhesion, there are cases in which a hole is formed in the insulating tension film due to the gas of the reaction product and the tension is deteriorated.
  • the content of phosphoric acid and / or phosphate in the coating chemical is preferably 50 mol% or less with respect to the total solid content in the coating chemical.
  • a method (method 2) of crystallizing the insulating tension film That is, a glass in which the P—O—Si bond is dominant in the insulating tension film is divided into a crystal part having a Q 2 chain structure and a glass having a chain structure of —Si—O—Si—O—Si—. Separate into parts. Thereby, the oxidizing power of the insulating tension coating can be reduced, and the coating adhesion is improved. Since glass does not have a long-period structure, the packing density is inevitably lowered compared to crystals. For this reason, the Young's modulus of the insulating tension coating is improved by crystallizing the glass. As a result, the tension of the insulating tension coating is improved and the magnetic properties are improved.
  • the method 1 and the method 2 are preferably used in combination as a method for setting the peak area ratio to 30% or more.
  • Examples of the method for crystallizing the insulating tension coating include a method of increasing the baking temperature or a prolonged baking time (method A); a method using laser or photo induction (method B), and the like.
  • the baking temperature is preferably 870 ° C. or higher.
  • the laser is preferably a YAG laser.
  • the method B is preferable because crystal nuclei are generated at equal intervals so that the insulating tension film can be crystallized more uniformly, and the film adhesion and magnetic properties become better.
  • Crystallinity has an upper limit determined by the composition.
  • Method A if the baking is performed at a higher temperature and / or longer than the amount of crystallization up to the upper limit of the degree of crystallinity, the reaction between the insulating tension coating and the ceramic coating is promoted and the characteristics are deteriorated. May invite.
  • the method B such an adverse effect is suppressed, and there is an advantage that the crystallinity can be adjusted freely.
  • strain relief annealing The grain-oriented electrical steel sheet of the present invention may be subjected to strain relief annealing by, for example, a customer.
  • the conditions for strain relief annealing are not particularly limited. For example, annealing is performed at 700 to 900 ° C. for 2 to 4 hours in an atmosphere such as a nitrogen atmosphere.
  • grooves are formed near the surface of the steel sheet so as to cross the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet, or distortion is caused by laser irradiation or electron beam irradiation.
  • a technology for subdividing the magnetic domains of grain-oriented electrical steel sheets can also be used.
  • the magnetic domain refinement effect due to the groove formation remains even after annealing, but the strain due to laser irradiation or electron beam irradiation is alleviated by strain relief annealing performed by customers etc., and there is difficulty in use as a wound core, for example There is a case.
  • the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention is excellent in film adhesion and magnetic properties even when strain relief annealing is not performed (for example, only for the iron core). Therefore, in the present invention, when the strain relief annealing is not performed, the magnetic characteristics can be improved by using the magnetic domain subdivision technique by introducing strain.
  • steel sheet As components in steel, by mass%, C: 0.05%, Si: 3.2%, Mn: 0.05%, Al: 0.03%, N: 0.005%, and Se: 0.00.
  • a steel ingot containing 01% and the balance of inevitable impurities and Fe was used. This steel ingot is hot-rolled, subjected to hot-rolled sheet annealing, made into a final cold-rolled sheet having a thickness of 0.23 mm by two cold rollings sandwiching intermediate annealing, and then Goss orientation by decarburization annealing and finish annealing. Secondary recrystallized grains were developed. Thus, a forsterite-coated steel plate was obtained.
  • the plate thickness of the steel plate after chemical polishing was 0.22 mm.
  • ⁇ Coating layer A Ceramics coating >> Next, a TiN ceramic film having a thickness of 0.20 ⁇ m was formed on the steel plate by CVD. The oxide content in the ceramic coating was 2% by mass or less. As the CVD method, a thermal CVD method was used to form a film under the conditions of 1050 ° C. and 1000 Pa.
  • Coating layer B Insulation tension coating >> Next, a coating chemical solution is applied onto a ceramic film formed on a steel plate using an application type roll, dried, and then subjected to a baking temperature (800 to 900 ° C. shown in Table 1 below) in a nitrogen atmosphere. Range) for 15 seconds. Thus, an insulating tension film having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed.
  • coating chemical As the coating chemical solution, one or more components are selected from phosphoric acid, colloidal silica (ADEKA, AT-30, average particle size: 10 nm), and M compound. It was prepared by blending so as to have the composition of A to C shown. The following compounds were used as the M compound.
  • Mg Mg 3 (PO 4 ) 2 ⁇ Ca: Ca 3 (PO 4 ) 2 ⁇ Al: AlPO 4
  • the phosphoric acid and / or phosphate content was in the range of 20 to 30 mol% with respect to the total solid content in the coating chemical.
  • compositions of A to C shown in Table 1 below are as follows.
  • C 40P 2 O 5 -55SiO 2 -5Al 2 O 3
  • the composition of A indicates that the content of P 2 O 5 is “40 mass%”, the content of SiO 2 is “55 mass%”, and the content of MgO is “5 mass%” (below) The same).
  • Crystal phase The crystalline phase of the insulating tension coating (the crystalline phase of the phosphate) was identified using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1 below. When not identified, “-” is described in Table 1 below. When the crystal phases of the inventive examples were quantified, all were in the range of 5 to 10% by mass. As a quantification method of the crystal phase, a method of quantifying from the integrated intensity ratio of the crystal component and the amorphous component by using X-ray diffraction was adopted.
  • the 31 P-NMR spectrum of the insulating tension coating was measured.
  • the measurement conditions were device name: VNS600 manufactured by Agilent, measurement temperature: room temperature, rotation speed: 7 kHz, standard sample: ammonium dihydrogen phosphate.
  • An example of the measured 31 P-NMR spectrum is shown in FIG.
  • the measured 31 P-NMR spectrum was subjected to Gaussian fitting in the range of 0 to ⁇ 60 ppm, and the ratio (peak area ratio) of the peak area of ⁇ 17 to ⁇ 33 ppm to the total peak area was determined.
  • the obtained peak area ratio is shown in Table 1 below.
  • ⁇ Film adhesion> The directional electrical steel sheet after strain relief annealing is wound around round bars (including 3mm ⁇ round bars) with different diameters at intervals of 5mm, such as 5mm, 10mm ... : Mm ⁇ ). The results are shown in Table 1 below. It can be evaluated that the smaller the minimum diameter (non-peeling diameter) at which the film does not peel off, the better the film adhesion after strain relief annealing, and the non-peeling diameter is preferably less than 30 mm ⁇ .
  • Iron loss W 17/50 was measured for the grain- oriented electrical steel sheet after strain relief annealing. The results are shown in Table 1 below. When the iron loss W 17/50 was not measured, “-” is shown in Table 1 below. If the value of iron loss W 17/50 (unit: W / kg) is less than 0.80, it can be evaluated that the magnetic properties after strain relief annealing are excellent.
  • the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention example having a peak area ratio of 30% or more has a small non-peeling diameter of 20 mm ⁇ or less, good film adhesion, and iron loss W 17 / 50 was less than 0.80 and the magnetic properties were good.
  • steel sheet As components in steel, by mass%, C: 0.05%, Si: 3.2%, Mn: 0.05%, Al: 0.03%, N: 0.005%, and Se: 0.00.
  • a steel ingot containing 01% and the balance of inevitable impurities and Fe was used. This steel ingot is hot-rolled, subjected to hot-rolled sheet annealing, made into a final cold-rolled sheet having a thickness of 0.23 mm by two cold rollings sandwiching intermediate annealing, and then Goss orientation by decarburization annealing and finish annealing. Secondary recrystallized grains were developed. Thus, a forsterite-coated steel plate was obtained.
  • the plate thickness of the steel plate after chemical polishing was 0.22 mm.
  • ⁇ Coating layer A Ceramics coating >> Next, a TiN ceramic film having a thickness of 0.20 ⁇ m was formed on the steel plate by CVD. The oxide content in the ceramic coating was 2% by mass or less. As the CVD method, a thermal CVD method was used to form a film under the conditions of 1050 ° C. and 1000 Pa.
  • Coating layer B Insulation tension coating >> Next, a coating chemical solution was applied onto a ceramic film formed on a steel plate using an application type roll and dried, followed by baking at 840 ° C. for 15 seconds in a nitrogen atmosphere. Thus, an insulating tension film having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed. Furthermore, the insulating tension film was crystallized by laser irradiation. A YAG laser was used as the laser.
  • Coating chemical As the coating chemical solution, one or more components are selected from phosphoric acid, colloidal silica (ADEKA AT-30, average particle size: 10 nm), and M compound. It prepared by mix
  • the phosphoric acid and / or phosphate content was in the range of 20 to 30 mol% with respect to the total solid content in the coating chemical.
  • Crystal phase In the same manner as in Test Example 1, the crystal phase (phosphate crystal phase) of the insulating tension coating was identified and quantified. The identification results are shown in Table 2 below. When the crystal phase was quantified, all were in the range of 5 to 10% by mass.
  • the grain-oriented electrical steel sheet of the example of the present invention having a peak area ratio of 30% or more has a small non-peeling diameter of 20 mm ⁇ or less, good film adhesion, and iron loss W 17 / 50 was less than 0.80 and the magnetic properties were good.
  • steel sheet As components in steel, by mass%, C: 0.05%, Si: 3.2%, Mn: 0.05%, Al: 0.03%, N: 0.005%, and Se: 0.00.
  • a steel ingot containing 01% and the balance of inevitable impurities and Fe was used. This steel ingot is hot-rolled, subjected to hot-rolled sheet annealing, made into a final cold-rolled sheet having a thickness of 0.23 mm by two cold rollings sandwiching intermediate annealing, and then Goss orientation by decarburization annealing and finish annealing. Secondary recrystallized grains were developed. Thus, a forsterite-coated steel plate was obtained.
  • the plate thickness of the steel plate after chemical polishing was 0.22 mm.
  • ⁇ Coating layer A Ceramics coating >> Next, a ceramic film having a composition shown in Table 3 below was formed on the steel sheet with a thickness shown in Table 3 below by a CVD method or a PVD method. The oxide content in the ceramic coating was 2% by mass or less.
  • a thermal CVD method was used to form a film under the conditions of 1050 ° C. and 1000 Pa.
  • an ion plating method was used to form a film at 450 ° C., 3 Pa, and a bias voltage of ⁇ 20V.
  • Coating layer B Insulation tension coating >> Next, a coating chemical solution was applied onto a ceramic film formed on a steel plate using an application type roll and dried, followed by baking at 840 ° C. for 15 seconds in a nitrogen atmosphere. Thus, an insulating tension film having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed. Furthermore, the insulating tension film was crystallized by laser irradiation. A YAG laser was used as the laser. As the coating chemical, No. 1 in Test Example 2 was used. The same coating chemical as 1 was used. The crystal phase and the peak area ratio of the formed insulating tension coating (composition: 40P 2 O 5 -55SiO 2 -5MgO) are also shown in No. 2 of Test Example 2. It was the same as 1.
  • the grain- oriented electrical steel sheet of the present invention example has a non-peeling diameter of less than 30 mm ⁇ and good film adhesion, and an iron loss W 17/50 of less than 0.80 and magnetic properties. It was good.
  • the inventive examples in which the thickness of the ceramic coating is 0.10 ⁇ m are compared, the inventive examples in which the composition of the ceramic coating is TiCrN or AlCrN have better coating adhesion and magnetic properties.
  • steel sheet As components in steel, by mass%, C: 0.05%, Si: 3.2%, Mn: 0.05%, Al: 0.03%, N: 0.005%, and Se: 0.00.
  • a steel ingot containing 01% and the balance of inevitable impurities and Fe was used. This steel ingot is hot-rolled, subjected to hot-rolled sheet annealing, made into a final cold-rolled sheet having a thickness of 0.23 mm by two cold rollings sandwiching intermediate annealing, and then Goss orientation by decarburization annealing and finish annealing. Secondary recrystallized grains were developed. Thus, a forsterite-coated steel plate was obtained.
  • the plate thickness of the steel plate after chemical polishing was 0.20 mm.
  • ⁇ Coating layer A Ceramics coating >> Next, a ceramic film of AlCrN was formed to a thickness of 0.10 ⁇ m on the steel plate by the PVD method. The oxide content in the ceramic coating was 2% by mass or less. In the PVD method, an ion plating method was used to form a film at 450 ° C., 3 Pa, and a bias voltage of ⁇ 20V.
  • Coating layer B Insulation tension coating >> Next, a coating chemical solution was applied onto a ceramic film formed on a steel plate using an application type roll and dried, followed by baking at 840 ° C. for 15 seconds in a nitrogen atmosphere. Thus, an insulating tension film having a thickness shown in Table 4 below was formed. Furthermore, the insulating tension film was crystallized by laser irradiation. A YAG laser was used as the laser. As the coating chemical, No. 1 in Test Example 2 was used. The same coating chemical as 1 was used. The crystal phase and the peak area ratio of the formed insulating tension coating (composition: 40P 2 O 5 -55SiO 2 -5MgO) are also shown in No. 2 of Test Example 2. It was the same as 1.
  • the grain- oriented electrical steel sheet of the present invention example has a non-peeling diameter of less than 30 mm ⁇ and good film adhesion, and an iron loss W 17/50 of less than 0.80 and magnetic properties. It was good.
  • Table 4 above when the examples of the present invention were compared with each other, there was a tendency that the magnetic properties were improved as the insulating tension film was increased.
  • Sheet 2 forsterite film 3: insulating tension coating 4: ceramic film T 2: the thickness of the forsterite film T 3: insulation tension coating thickness T 4: ceramic coating thickness

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Abstract

歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性に優れた方向性電磁鋼板、および、その製造方法を提供する。上記方向性電磁鋼板は、鋼板と、上記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、上記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、を有し、上記被膜層Ｂの３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを０～－６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である。

Description

方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の製造方法
　本発明は、方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
　方向性電磁鋼板は、変圧器および発電機等の鉄心材料として用いられる軟磁性材料である。方向性電磁鋼板は、鉄の磁化容易軸である〈００１〉方位が、鋼板の圧延方向に高度に揃った結晶組織を有することが特徴である。このような集合組織は、方向性電磁鋼板の製造工程において、いわゆるＧｏｓｓ方位と称される｛１１０｝〈００１〉方位の結晶粒を優先的に巨大成長させる、仕上げ焼鈍を通じて形成される。方向性電磁鋼板の製品の磁気特性としては、磁束密度が高く、鉄損が低いことが要求される。
　方向性電磁鋼板の磁気特性は、鋼板表面に引張応力（張力）を印加することによって良好になる。鋼板に引張応力を印加する従来技術としては、鋼板表面に厚さ２μｍ程度のフォルステライト被膜を形成し、その上に、厚さ２μｍ程度の珪リン酸塩を主体とする被膜を形成する技術が一般的である。
　すなわち、鋼板と比べて低い熱膨張率を有する珪リン酸塩被膜を高温で形成し、それを室温まで低下させ、鋼板と珪リン酸塩被膜との熱膨張率の差によって、鋼板に引張応力を印加する。
　この珪リン酸塩被膜は、方向性電磁鋼板に必須の絶縁被膜としても機能する。すなわち、絶縁によって、鋼板中の局部的な渦電流の発生が防止される。
　仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面を化学研磨または電解研磨により平滑化し、その後、鋼板上の被膜により引張応力を印加することにより、鉄損を大きく低下できる。
　しかし、鋼板と珪リン酸塩被膜との間にあるフォルステライト被膜は、アンカー効果により鋼板に密着する。そのため、必然的に鋼板表面の平滑度は劣化する。また、珪リン酸塩と金属との密着性は低く、表面を鏡面化した鋼板に直接珪リン酸塩被膜を成膜できない。このように、従来の方向性電磁鋼板の被膜構造（鋼板／フォルステライト被膜／珪リン酸塩被膜）においては、鋼板の表面を平滑化することはできない。
　そこで、特許文献１においては、鋼板表面の平滑度を維持し、更に鋼板に大きな引張応力を印加するために、鋼板上にＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、ＴｉＮなどからなるセラミックス被膜を成膜している。このとき、鋼板に印加される引張応力は、セラミックス被膜の厚さに比例するため、セラミックス被膜を少なくとも１μｍ成膜している。
　しかし、ＣＶＤ法およびＰＶＤ法は、製造コストが高いために極力の薄膜化が望まれており、その場合、鋼板に印加される引張応力が低下する。
　特許文献２においては、このような薄膜化による張力低下を補償するために、または、更に大きな張力を鋼板に印加するために、１μｍ以下の厚さのセラミックス被膜上に、珪リン酸塩からなる絶縁張力被膜を成膜している。
特開平０１－１７６０３４号公報 特開昭６４－０６８４２５号公報
　本発明者らは、セラミックス被膜上に絶縁張力被膜を成膜した方向性電磁鋼板について検討した。その結果、需要家等によって、方向性電磁鋼板に対して歪取焼鈍が行なわれた場合に、セラミックス被膜が鋼板から剥離したり、方向性電磁鋼板の磁気特性が劣ったりすることがあった。
　本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性に優れた方向性電磁鋼板、および、その製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、セラミックス被膜および絶縁張力被膜として特定の被膜構成を採用することにより、歪取焼鈍後においても、被膜密着性および磁気特性が共に優れることを見出し、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明は、以下の［１］～［１３］を提供する。
　［１］鋼板と、上記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、上記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、を有し、上記被膜層Ｂの３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを０～－６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である、方向性電磁鋼板。
　［２］上記被膜層Ｂが、５質量％以上の結晶相を含む、上記［１］に記載の方向性電磁鋼板。
　［３］上記結晶相が、リン酸塩の結晶相である、上記［２］に記載の方向性電磁鋼板。
　［４］上記被膜層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上である、上記［１］～［３］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
　［５］上記被膜層Ａの厚さが、０．３０μｍ以下である、上記［１］～［４］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
　［６］上記被膜層Ｂの厚さが、１．０μｍ以上である、上記［１］～［５］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
　［７］上記被膜層Ｂの厚さが、１０．０μｍ以下である、上記［１］～［６］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
　［８］上記被膜層Ａが、窒化物または炭窒化物を含有する、上記［１］～［７］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
　［９］上記［１］～［８］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板の製造方法であって、上記被膜層Ａ上に、コーティング薬液を塗布し、窒素雰囲気中で焼付けを行なうことにより、上記被膜層Ｂを成膜する、方向性電磁鋼板の製造方法。
　［１０］上記コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量が、上記コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０ｍｏｌ％以上である、上記［９］に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
　［１１］上記焼付けの後、レーザーまたは光誘起を用いた結晶化を行ない、上記被膜層Ｂを得る、上記［９］または［１０］に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
　［１２］塗布型ロールを用いて、上記コーティング薬液を塗布する、上記［９］～［１１］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
　［１３］上記被膜層Ａを、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、上記［９］～［１２］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
　本発明によれば、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性に優れた方向性電磁鋼板、および、その製造方法を提供できる。
本発明の方向性電磁鋼板の好適な一態様を模式的に示す断面図である。 従来の方向性電磁鋼板を模式的に示す断面図である。 絶縁張力被膜の厚さと、その厚さの絶縁張力被膜が鋼板に印加する張力との関係を示すグラフである。 絶縁張力被膜の３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルの一例である。
［本発明者らが得た知見］
　鋼板上に、厚さ１．００μｍ以下（例えば０．３０μｍ）のセラミックス被膜を成膜し、その上に、珪リン酸塩からなる絶縁張力被膜を成膜して歪取焼鈍した場合、セラミックス被膜と鋼板とが剥離する（被膜密着性が劣化する）ことがあった。その原因について、本発明者らは、数多くの実験を重ねた結果、以下のように考える。
　絶縁張力被膜の材料として低熱膨張率の珪リン酸塩を使用することは、絶縁張力被膜が鋼板に及ぼす引張応力を増大させて磁気特性を良好にするために有益であるが、その一方で、高温環境下で、絶縁張力被膜中の成分が、セラミックス被膜を酸化し、反応生成物が生成する。
　次いで、８００℃で３時間の歪取焼鈍中に、この反応生成物が、絶縁張力被膜とセラミックス被膜との界面から、セラミックス被膜中を、鋼板の方向に拡散し、セラミックス被膜と鋼板との界面まで拡散した際に、鋼板のＦｅと反応して、析出物を形成する。
　その結果、歪取焼鈍の冷却のとき、つまり熱膨張率差により鋼板とセラミックス被膜との界面にかかる応力が印加され始めるときに、析出物がその応力に耐え切れず鋼板から剥離する。このようにして、セラミックス被膜と鋼板とが剥離する。すなわち、被膜密着性が劣化する。
　そこで、本発明者らは、酸化物を含有する絶縁張力被膜によるセラミックス被膜（例えば窒化物を含有するセラミックス被膜）の酸化反応を抑制することを検討した。
　酸化物の酸化性は、電気陰性度で整理できる。すなわち、Ｐ－Ｏ－Ｐ、Ｐ－Ｏ－Ｓｉ、またはＰ－Ｏ－Ｍ（Ｍは金属）などの結合を考えた場合、電気陰性度が最も高いＰを多く有するＰ－Ｏ－Ｐ結合が、最も酸化反応を起こしにくいと考えられる。そのため、絶縁張力被膜中のリン酸化物が、－Ｐ－Ｏ－Ｐ－Ｏ－Ｐ－のようなチェーン構造をとれば、絶縁張力被膜中のリン酸化物の酸化力が低下する。
　ガラス中の構造評価には、３１Ｐ－ＮＭＲ（核磁気共鳴）を用いることが一般的である。３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルにおいて、化学シフトが－１７ｐｐｍ以下の範囲にピークが出現すれば、そのピークは、下記式に示すＱ２、または、Ｑ３と呼ばれるリン酸化物のチェーン構造と判断できる（T. Kasuga, Journal of the Society of Inorganic Materials Japan 10 (2003) 189.）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　本発明者らは、仕上げ焼鈍の後、表面のフォルステライト被膜を酸洗によって除去した鋼板の上に、窒化物などからなるセラミックス被膜を、厚さ０．３０μｍ以下で成膜した。その後、セラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、窒素雰囲気で焼付けを行なうことにより、絶縁張力被膜を成膜した。次いで、窒素雰囲気中において、８００℃で３時間の歪取焼鈍を行なった。
　このとき、本発明者らは、絶縁張力被膜の３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを、０～－６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした。その結果、－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積が、全ピーク面積の３０％以上を占める場合、セラミックス被膜の厚さが１．００μｍ以下であっても、歪取焼鈍後に優れた被膜密着性を維持できることを見出した。
　図１は、本発明の方向性電磁鋼板の好適な一態様を模式的に示す断面図である。図２は、従来の方向性電磁鋼板を模式的に示す断面図である。
　まず、図２に示すように、従来の方向性電磁鋼板は、通常、鋼板１上に、フォルステライト被膜２があり、その上に、絶縁張力被膜３が成膜されている。図２において、フォルステライト被膜２の厚さＴ２は２μｍ程度であり、絶縁張力被膜３の厚さＴ３は２μｍ程度である。
　これに対して、図１においては、従来のフォルステライト被膜２（図２参照）の部分が、セラミックス被膜４に置換されている。より詳細には、化学研磨または電解研磨などにより平滑化された鋼板１の表面上に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、セラミックス被膜４が成膜されている。図１において、セラミックス被膜４の厚さＴ４は、例えば、１．００μｍ以下であるため、絶縁張力被膜３の厚さＴ３を２．０μｍ以上に増厚しても、方向性電磁鋼板を変圧器として使用した際の実効鋼板体積（占積率）を減少させない。
　被膜により鋼板に印加される張力は、通常、被膜の厚さに比例することから、絶縁張力被膜の増厚は、磁気特性の向上に有用と考えられる。
　本発明者らは、塗布型ロールの回転速度およびコーティング薬液の比重などを調整することによって、成膜される絶縁張力被膜を増厚することにより、鋼板に印加される張力が増大し、方向性電磁鋼板の磁気特性を良好にできることを見出した。
［方向性電磁鋼板およびその製造方法］
　以下、改めて、本発明の方向性電磁鋼板を説明する。
　本発明の方向性電磁鋼板は、鋼板と、上記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、上記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、を有し、上記被膜層Ｂの３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを０～－６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である、方向性電磁鋼板である。
　本発明の方向性電磁鋼板は、歪取焼鈍後の被膜密着性（以下、単に「被膜密着性」ともいう）が優れ、かつ、歪取焼鈍後の磁気特性（以下、単に「磁気特性」ともいう）が優れる。
　以下、本発明の方向性電磁鋼板を、より詳細に説明する。以下の説明は、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法の説明も兼ねる。
 〈鋼板〉
　鋼板としては、特に限定されないが、例えば、以下に説明する鋼板が挙げられる。
　まず、鋼板となる鋼塊としては、鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．００２～０．１０％、Ｓｉ：２．５～４．０％、および、Ｍｎ：０．００５～０．５０％を含有し、かつ、Ａｌ：０．０１０～０．０５０％、および、Ｎ：０．００３～０．０２０％を含有し、または、Ａｌ：０．０１０～０．０５０％、Ｎ：０．００３～０．０２０％、Ｓｅ：０．００３～０．０３０％、および／または、Ｓ：０．００２～０．０３％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いることが、磁気特性の観点から好ましい。もっとも、これに限定されない。
　このような鋼塊を、熱間圧延し、その後、数度の焼鈍を挟みつつ、数回の冷間圧延により最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍を行なうことにより、Ｇｏｓｓ方位を有する二次再結晶粒を発達させる。こうして、鋼板が得られる。この際、冷間圧延の回数は、磁気特性とコストとのバランスをとるため、２回以下が好ましい。
　上記鋼中成分のうち、Ｃは脱炭焼鈍で除去され、Ａｌ、Ｎ、ＳｅおよびＳは仕上げ焼鈍で純化されることにより、仕上げ焼鈍後の鋼板においてはいずれも不可避的不純物程度の含有量となる。
　その後、鋼板表面のフォルステライト被膜を酸洗等によって除去する。
　このように、従来どおり、鋼板表面にフォルステライト被膜を形成させ、その後、酸洗によって、フォルステライト被膜を除去することが、製造上、好ましい。フォルステライト被膜の成膜は、鋼板の脱炭に有用であるが、他の脱炭手段を用いる場合は、フォルステライト被膜を成膜しなくてもよい。
　鋼板表面のフォルステライト被膜を除去した後、化学研磨または電解研磨などの方法によって鋼板表面を平滑化する。
　鋼板の表面状態は、一般的に、粗いほどアンカー効果によって、被膜密着性がより良好になる。反対に、鋼板の表面状態が平滑であるほど、磁区が移動しやすくなり、引張応力を印加したときに磁気特性が良化する量が大きくなる。
　本発明においては、最も鋼板表面を平滑にできる化学研磨後の鋼板を用いても、歪取焼鈍後に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）が剥離せず高い被膜密着性を維持できる。そのため、化学研磨または電解研磨によって、鋼板表面をなるべく平滑化し、算術平均粗さＲａを０．４μｍ以下にすることが好ましい。
 〈被膜層Ａ：セラミックス被膜〉
　本発明の方向性電磁鋼板は、上述した鋼板の表面上に配置された、セラミックス被膜である被膜層Ａを有する。
 《組成》
 （酸化物）
　被膜層Ａ（セラミックス被膜）における酸化物の含有量は、セラミックス被膜の格子が鋼板の体心立方格子と整合した方が、被膜密着性がより良好になるという理由から、３０質量％未満であり、１５質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、２質量％以下が更に好ましい。
　セラミックス被膜における酸化物の含有量は、既知の組成の標準板を用いて、蛍光Ｘ線を用いて測定できる。
　酸化物における酸素（Ｏ）以外の元素としては、例えば、後述する非酸化物におけるＣおよびＮ以外の元素として例示する元素が挙げられる。
 （非酸化物）
　被膜層Ａ（セラミックス被膜）が含有する成分（酸化物以外の成分）としては、例えば、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
　セラミックス被膜が、窒化物または炭窒化物を含有することにより、被膜密着性がより良好になる。
　非酸化物が、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である場合、非酸化物におけるＣおよびＮ以外の元素としては、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｂ、Ｗ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔａ、ＧｅおよびＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、なかでも、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｙ、ＮｂおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
　非酸化物としては、鋼板の体心立方格子に整合しやすいという理由から、岩塩型構造をとる窒化物または炭窒化物が好ましい。
　非酸化物としては、セラミックス被膜における窒化物等の耐酸化性をできるだけ向上させる成分であることが好ましい。P. Panjanらによって作成されたアレニウスプロット（P. Panjan et al., Thin Solid Films 281-282 (1996) 298.）によれば、Ｃｒを含有する窒化物にＴｉなどを加えることで、耐酸化性を増すことができる。このため、例えば、ＴｉＣｒＮまたはＡｌＣｒＮなどの３種類以上の元素を含む窒化物等の非酸化物も好適に使用できる。
　セラミックス被膜における非酸化物の含有量は、７０質量％以上が好ましい。セラミックス被膜は、実質的に、非酸化物からなることがより好ましい。
　本発明においては、セラミックス被膜の全質量から、酸化物の含有量を差し引いた値を、セラミックス被膜における非酸化物の含有量とみなすことができる。
 《厚さ》
　被膜層Ａ（セラミックス被膜）の厚さは、高コスト化を抑制する観点から、１．００μｍ以下が好ましく、０．３０μｍ以下がより好ましい。
　一方、セラミックス被膜の厚さは、被膜密着性がより優れるという理由から、０．０１μｍ以上が好ましい。
　セラミックス被膜の厚さは、ＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いて切り出した剥片（断面）を、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて観察し、任意の１０点での測定値の平均値とする。
 《成膜法》
　被膜層Ａ（セラミックス被膜）の成膜法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法またはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法が好ましい。
　ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法が好ましい。成膜温度は、９００～１１００℃が好ましい。成膜の際の圧力は、大気圧でも成膜可能ではあるが、一様に成膜するためには減圧することが好ましく、製造上の都合から、１０～１０００Ｐａがより好ましい。
　ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法が好ましい。成膜温度は、製造の都合上、３００～６００℃が好ましい。成膜の際の圧力は、減圧することが好ましく、０．１～１００Ｐａがより好ましい。成膜に際しては、鋼板を陰極として－１０～－１００Ｖのバイアス電圧を印加することが好ましい。成膜速度を上げることができるという理由から、原料のイオン化にプラズマを用いることが好ましい。
　セラミックス被膜として、例えばＴｉＡｌＮまたはＴｉＣｒＮなどの３種類以上の元素を含むセラミックス被膜を成膜する場合、成膜法としては、ＰＶＤ法が好ましく、イオンプレーティング法がより好ましい。熱力学的な反応を用いて成膜を行なうＣＶＤ法は、狙い通りの組成を得ることが難しい場合があるが、ＰＶＤ法は、合金材料をイオン化させて整合析出させるため、狙い通りの組成を容易に得ることができる。
 〈被膜層Ｂ：絶縁張力被膜〉
　本発明の方向性電磁鋼板は、被膜層Ａ（セラミックス被膜）上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂを有する。
 《ピーク面積比》
　被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）の３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを、０～－６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合（以下、便宜的に「ピーク面積比」と呼ぶ）が３０％以上である。
　これにより、本発明の方向性電磁鋼板は、被膜密着性が優れるとともに、磁気特性も良好となる。
　図４に示す３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを例にして、上記ピーク面積比を求める方法を、より詳細に説明する。図４は、被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）の３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルの一例である。３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルの測定条件は、装置名：Ａｇｉｌｅｎｔ社製ＶＮＳ６００、測定温度：室温、回転数：７ｋＨｚ、標準サンプル：リン酸二水素アンモニウム、としている。
　図４においては、３１Ｐ化学シフトが０～－６０ｐｐｍの範囲に３つのピークが確認される。すなわち、図４の左側から順に、ピークトップが－１０ｐｐｍ、－２２ｐｐｍおよび－２５ｐｐｍに位置する３つのピークである。
　各ピークについて、ガウシアンフィッティングを行ない、ピークを分離し、分離したピークについて、ピーク面積を求める。図４においては、上記３つのピークのピーク面積の合計が、「全ピーク面積」となる。
　ピークトップが「－１７～－３３ｐｐｍ」の範囲に位置するピーク（図４においては、ピークトップが－２２ｐｐｍおよび－２５ｐｐｍに位置する２つのピーク）のピーク面積の合計が「－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積」となる。
　そして、「全ピーク面積」に対する「－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積」の割合（ピーク面積比）を求める。
　上記ピーク面積比は、本発明の方向性電磁鋼板の被膜密着性および磁気特性がより優れるという理由から、３０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、６０％以上が更に好ましい。
　上記ピーク面積比の上限は特に限定されず、例えば、８０％以下である。
 《結晶相》
　後述するように、上記ピーク面積比を３０％以上にするためには、絶縁張力被膜を結晶化させることが好ましく、このため、絶縁張力被膜は、結晶相を含むことが好ましい。
　絶縁張力被膜における結晶相の含有量は、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上が更に好ましい。一方、上限は特に限定されないが、例えば、５０質量％以下であり、４０質量％以下が好ましい。
　結晶相の定量方法としては、Ｘ線回折を用いるのが簡便であり、例えば、結晶成分と非晶質成分との積分強度比から定量する方法；前もって作製した標準サンプルの検量線を用いて定量する方法；標準物質との積分強度比から定量する方法；等が挙げられる。
　絶縁張力被膜における結晶相は、リン酸塩の結晶相であることが好ましい。
　ここで、リン酸塩（リン酸塩の組成）は、使用するコーティング薬液に含有される成分に応じて適宜決定され、例えば、Ｍｇ２Ｐ２Ｏ７、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７、Ｂａ２Ｐ２Ｏ７、Ａｌ２Ｐ２Ｏ８、Ｙ２Ｐ２Ｏ８、Ｃｒ２Ｐ２Ｏ８、Ｔｉ３Ｐ４Ｏ１６、Ｚｒ３Ｐ４Ｏ１６、Ｍｎ３Ｐ４Ｏ１６、ＮｂＰＯ５、ＶＰＯ５、ＷＰ２Ｏ８などが挙げられるが、これらに限定されない。
　結晶相は、例えば、Ｘ線回折を用いて同定される。
 《組成》
　被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）は、酸化物を含有する。
　絶縁張力被膜におけるリンの酸化物（Ｐ２Ｏ５）の含有量は、２５～５５質量％が好ましく、３５～４５質量％がより好ましい。
　絶縁張力被膜における珪素の酸化物（ＳｉＯ２）の含有量は、４２～５８質量％が好ましく、４８～５８質量％がより好ましい。
　更に、絶縁張力被膜における、ＰおよびＳｉを除く元素の酸化物（例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｎＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３など）の含有量は、２～１８質量％が好ましく、２～１２質量％がより好ましい。
　絶縁張力被膜における上記酸化物の含有量は、絶縁張力被膜の既知の組成の標準板を用いて、蛍光Ｘ線分析により、求めることができる。
　本明細書においては、絶縁張力被膜における上記酸化物をまとめて「珪リン酸塩」と呼ぶ場合がある。
 《厚さ》
　図３は、絶縁張力被膜の厚さと、その厚さの絶縁張力被膜が鋼板に印加する張力との関係を示すグラフである。図３に示すように、絶縁張力被膜の厚さが増すに従い、鋼板に印加される張力（引張応力）が増大し、これにより、方向性電磁鋼板の磁気特性が優れる（鉄損が低下する）と考えられる。
　絶縁張力被膜の厚さは、方向性電磁鋼板の磁気特性がより優れるという理由から、１．０μｍ以上が好ましい。
　一方、絶縁張力被膜を厚くしすぎると、方向性電磁鋼板を変圧器として使用した際の実効鋼板体積の減少に繋がり、引張応力による鉄損の低減効果も飽和してくるため、変圧器特性はむしろ劣化する場合も考えられる。このため、絶縁張力被膜の厚さは、１０．０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下がより好ましい。
　絶縁張力被膜の厚さは、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いた断面観察によって測定し、任意の１０点での測定値の平均値とする。
 《成膜法》
　絶縁張力被膜の成膜法は、特に限定されないが、例えば、セラミックス被膜上に、コーティング薬液を塗布し、任意で乾燥させた後、窒素雰囲気中で焼付けを行なう方法が好適に挙げられる。以下、この方法を例に説明する。
 （コーティング薬液）
　コーティング薬液は、リン酸および／またはリン酸塩と、コロイダルシリカとを含有することが好ましい。リン酸塩の金属種としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＡｌまたはＭｎなどが好適に挙げられる。
　リン酸塩としては、結晶相が生成しやすいという理由から、リン酸マグネシウムまたはリン酸アルミニウムなどの熱膨張率の低いリン酸塩が好ましい。
　リン酸塩としては、入手容易性の観点からは、第一リン酸塩（重リン酸塩）が好適に用いられる。
　コーティング薬液は、リン酸および／またはリン酸塩とコロイダルシリカとのほかに、更に、Ｍ化合物を含有してもよい。ここで、Ｍの具体例としては、Ｙ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＶまたはＷなどが挙げられる。
　Ｙ化合物としては、例えば、Ｙ２Ｏ３等が挙げられる。
　Ｃｒ化合物としては、例えば、クロム酸化合物が挙げられ、その具体例としては、無水クロム酸（ＣｒＯ3）、クロム酸塩、重クロム酸塩などが挙げられる。
　Ｔｉ化合物としては、例えば、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３等が挙げられる。
　Ｚｒ化合物としては、例えば、Ｚｒ（ＳＯ４）２・４Ｈ２Ｏ、ＺｒＯ２等が挙げられる。
　Ｎｂ化合物としては、例えば、Ｎｂ２Ｏ５等が挙げられる。
　Ｖ化合物としては、例えば、ＮＨ４ＶＯ３、Ｖ２Ｏ５等が挙げられる。
　Ｗ化合物としては、例えば、Ｋ２ＷＯ４、ＷＯ３等が挙げられる。
　リン酸塩をＭ化合物として扱ってもよく、例えば、Ｍｇ化合物としてＭｇ３（ＰＯ４）２等が挙げられ、Ｃａ化合物としてＣａ３（ＰＯ４）２等が挙げられ、Ａｌ化合物としてＡｌＰＯ４等が挙げられる。
　コーティング薬液中の各成分の含有量は、例えば、成膜される絶縁張力被膜が上述した組成となるように、適宜調整される。
 （成膜条件）
　このようなコーティング薬液を、被膜層Ａ（セラミックス被膜）上に塗布する方法としては、特に限定されないが、製造コストの都合上の観点から、塗布型ロールを用いて行なうことが好ましい。
　焼付温度および焼付時間は、以下の理由から、それぞれ、７００～９００℃および１０～３０秒間が好ましい。
　焼付温度を９００℃以下、および／または、焼付時間を３０秒以下にすることによって、セラミックス被膜と絶縁張力被膜との被膜密着性の劣化につながる析出物が生成する反応がより抑制され、被膜密着性がより優れる。
　絶縁張力被膜の形成の初段階として、コーティング薬液の乾燥がある。焼付温度を７００℃以上、および／または、焼付時間を１０秒以上にすることによって、コーティング薬液の乾燥を十分に進行させて、コーティング薬液に含まれる水分を十分に除くことができ、絶縁張力被膜が鋼板に印加する引張応力をより向上できる。加えて、歪取焼鈍中において、水分によるセラミックス被膜の酸化を抑制できる。
　焼付雰囲気は、窒素雰囲気が好ましい。
　焼付雰囲気が大気雰囲気であると、大気に含まれる水分および酸素などによって、セラミックス被膜の酸化が起こやすくなる場合があるが、窒素雰囲気であれば、セラミックス被膜の酸化が抑制され、被膜密着性がより優れる。
 《ピーク面積比を３０％以上にする方法》
　被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）について、上記ピーク面積比を３０％以上にする方法としては、２つの方法が考えられる。
　まず、１つ目の方法として、コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量を多くする方法（方法１）が挙げられる。
　具体的には、コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０ｍｏｌ％以上が好ましく、３０ｍｏｌ％以上がより好ましい。
　方法１において、リン酸および／またはリン酸塩の含有量を多くしすぎると、Ｑ３と呼ばれる構造が支配的になり、Ｐ＝Ｏの２重結合部分の反応性が高まる。この２重結合部分の反応は、被膜密着性に悪影響を及ぼさないものの、反応生成物の気体により絶縁張力被膜に穴が空き、張力の劣化を招く場合がある。
　このため、コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、５０ｍｏｌ％以下が好ましい。
　２つ目の方法として、絶縁張力被膜を結晶化させる方法（方法２）が挙げられる。すなわち、絶縁張力被膜において、Ｐ－Ｏ－Ｓｉの結合が支配的であるガラスを、Ｑ２のチェーン構造を有する結晶部分と、－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－のチェーン構造を有するガラス部分とに分離する。これにより、絶縁張力被膜の酸化力を低減でき、被膜密着性が良好となる。
　ガラスは長周期構造を持たないため、結晶に比べ必然的に充填密度が下がる。このため、ガラスを結晶化させることにより、絶縁張力被膜のヤング率が向上する。その結果、絶縁張力被膜の張力が向上し、磁気特性が向上する。
　本発明においては、上記ピーク面積比を３０％以上にする方法として、上記方法１と上記方法２とを併用することが好ましい。
　絶縁張力被膜を結晶化させる方法としては、例えば、焼付温度の高温化または焼付時間の長時間化を行なう方法（方法Ａ）；レーザーまたは光誘起を用いる方法（方法Ｂ）；等が挙げられる。
　方法Ａの場合、焼付温度は、８７０℃以上が好ましい。
　方法Ｂの場合、焼付けの後、レーザーまたは光誘起を用いて、絶縁張力被膜に局所的な熱および／または歪みを与えることにより、結晶化を行なう。レーザーの具体例としては、ＹＡＧレーザーが好適に挙げられる。
　方法Ａおよび方法Ｂのうち、結晶核を等間隔に生成させて絶縁張力被膜をより均一に結晶化でき、被膜密着性および磁気特性がより良好になるという理由から、方法Ｂが好ましい。
　結晶化度には、組成によって決まる上限がある。方法Ａにおいて、結晶化度の上限量まで結晶化させる以上に焼付けの高温化および／または長時間化を行なうことは、絶縁張力被膜とセラミックス被膜との反応を促進させて、かえって特性の劣化を招く場合がある。
　これに対して、方法Ｂの場合、このような弊害が抑えられ、自在に結晶化度を調整できるという利点もある。
 〈歪取焼鈍〉
　本発明の方向性電磁鋼板は、例えば需要家などによって、歪取焼鈍が施される場合がある。歪取焼鈍の条件は、特に限定されないが、例えば、窒素雰囲気などの雰囲気中で、７００～９００℃で、２～４時間の焼鈍が行なわれる。
 〈その他の事項〉
　本発明の方向性電磁鋼板の磁気特性をより良好にするために、方向性電磁鋼板の圧延方向を横切るように鋼板表面付近に、溝を形成する、または、レーザー照射もしくは電子ビーム照射などによりひずみを導入することによって、方向性電磁鋼板の磁区を細分化する技術も利用できる。
　溝形成による磁区細分化効果は焼鈍後においても残るが、レーザー照射または電子ビーム照射によるひずみは、需要家等が行なう歪取焼鈍によって緩和してしまい、例えば、巻鉄心としての用途に難がある場合がある。
　しかし、本発明の方向性電磁鋼板は、歪取焼鈍を行なわない場合（例えば、積鉄心専用の場合）であっても、被膜密着性および磁気特性に優れる。したがって、本発明においては、歪取焼鈍を行なわない場合には、ひずみ導入による磁区細分化の技術を用いて、磁気特性をより良好にできる。
　以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
［試験例１］
 〈方向性電磁鋼板の製造〉
　以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。
 《鋼板》
　鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
　この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
　その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２２ｍｍであった。
 《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
　次に、ＣＶＤ法によって、鋼板上に、ＴｉＮのセラミックス被膜を、厚さ０．２０μｍで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法を用いて、１０５０℃および１０００Ｐａの条件で成膜を行なった。
 《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
　次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中、下記表１に示す焼付温度（８００～９００℃の範囲）で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。
 （コーティング薬液）
　コーティング薬液は、リン酸、コロイダルシリカ（ＡＤＥＫＡ社製ＡＴ－３０、平均粒子径：１０ｎｍ）およびＭ化合物から１種以上の成分を選択し、成膜される絶縁張力被膜の組成が下記表１に示すＡ～Ｃの組成となるように配合することにより、調製した。
　Ｍ化合物としては、以下の化合物を使用した。
　・Ｍｇ：Ｍｇ３（ＰＯ４）２
　・Ｃａ：Ｃａ３（ＰＯ４）２
　・Ａｌ：ＡｌＰＯ４
　いずれのコーティング薬液も、リン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０～３０ｍｏｌ％の範囲内であった。
 （組成）
　下記表１に示すＡ～Ｃの組成は、以下のとおりである。
　Ａ：４０Ｐ２Ｏ５－５５ＳｉＯ２－５ＭｇＯ
　Ｂ：４０Ｐ２Ｏ５－５５ＳｉＯ２－５ＣａＯ
　Ｃ：４０Ｐ２Ｏ５－５５ＳｉＯ２－５Ａｌ２Ｏ３
　例えば、Ａの組成は、Ｐ２Ｏ５の含有量が「４０質量％」、ＳｉＯ２の含有量が「５５質量％」、ＭｇＯの含有量が「５質量％」であることを示す（以下、同様）。
 （結晶相）
　絶縁張力被膜の結晶相（リン酸塩の結晶相）を、Ｘ線回折を用いて同定した。結果を下記表１に示す。同定しなかった場合には、下記表１に「－」を記載した。
　発明例の結晶相を定量したところ、いずれも、５～１０質量％の範囲内であった。結晶相の定量方法としては、Ｘ線回折を用いて、結晶成分と非晶質成分との積分強度比から定量する方法を採用した。
 （ピーク面積比）
　絶縁張力被膜の３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを測定した。測定条件は、装置名：Ａｇｉｌｅｎｔ社製ＶＮＳ６００、測定温度：室温、回転数：７ｋＨｚ、標準サンプル：リン酸二水素アンモニウム、とした。測定した３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルの一例を図４に示す。
　測定した３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを、０～－６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングし、－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合（ピーク面積比）を求めた。求めたピーク面積比を、下記表１に示す。
 〈評価〉
　得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行なった。その後、以下の評価を行なった。
 《被膜密着性》
　歪取焼鈍後の方向性電磁鋼板を、５ｍｍ、１０ｍｍ…のように５ｍｍ間隔で径が異なる丸棒（ただし、３ｍｍφの丸棒を含む）に巻き付けていき、セラミックス被膜が剥離しない最小径（単位：ｍｍφ）を求めた。結果を下記表１に示す。被膜が剥離しない最小径（非剥離径）が小さいほど、歪取焼鈍後の被膜密着性に優れると評価でき、非剥離径が３０ｍｍφ未満であることが好ましい。
 《鉄損Ｗ１７／５０》
　歪取焼鈍後の方向性電磁鋼板について、鉄損Ｗ１７／５０を測定した。結果を下記表１に示す。鉄損Ｗ１７／５０を測定しなかった場合は、下記表１に「－」を記載した。鉄損Ｗ１７／５０の値（単位：Ｗ／ｋｇ）が０．８０未満であれば、歪取焼鈍後の磁気特性に優れると評価できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表１に示すように、ピーク面積比が３０％以上である本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が２０ｍｍφ以下と小さく被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満であり磁気特性が良好であった。
［試験例２］
 〈方向性電磁鋼板の製造〉
　以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。
 《鋼板》
　鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
　この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
　その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２２ｍｍであった。
 《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
　次に、ＣＶＤ法によって、鋼板上に、ＴｉＮのセラミックス被膜を、厚さ０．２０μｍで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法を用いて、１０５０℃および１０００Ｐａの条件で成膜を行なった。
 《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
　次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中８４０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。
　更に、レーザー照射により、絶縁張力被膜を結晶化させた。レーザーとしては、ＹＡＧレーザーを用いた。
 （コーティング薬液）
　コーティング薬液は、リン酸、コロイダルシリカ（ＡＤＥＫＡ社製ＡＴ－３０、平均粒子径：１０ｎｍ）およびＭ化合物から１種以上の成分を選択し、成膜される絶縁張力被膜の組成が下記表２に示す組成となるように配合することにより、調製した。
　Ｍ化合物としては、以下の化合物を使用した。
　・Ｍｇ：Ｍｇ３（ＰＯ４）２
　・Ｃａ：Ｃａ３（ＰＯ４）２
　・Ｓｒ：ＳｒＨＰＯ４
　・Ｂａ：Ｂａ３（ＰＯ４）２
　・Ａｌ：ＡｌＰＯ４
　・Ｙ：Ｙ２Ｏ３
　・Ｃｒ：ＣｒＯ３
　・Ｔｉ：ＴｉＯ２
　・Ｚｒ：ＺｒＯ２
　・Ｍｎ：Ｍｎ（ＮＯ３）２
　・Ｎｂ：Ｎｂ２Ｏ５
　・Ｖ：ＮＨ４ＶＯ３
　・Ｗ：ＷＯ３
　いずれのコーティング薬液も、リン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０～３０ｍｏｌ％の範囲内であった。
 （結晶相）
　試験例１と同様にして、絶縁張力被膜の結晶相（リン酸塩の結晶相）の同定および定量を行なった。同定結果を下記表２に示す。結晶相を定量したところ、いずれも、５～１０質量％の範囲内であった。
 （ピーク面積比）
　試験例１と同様にして、絶縁張力被膜の３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを測定し、ピーク面積比を求めた。結果を下記表２に示す。
 〈評価〉
　得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行ない、その後、試験例１と同様にして、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性の評価を行なった。結果を下記表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記表２に示すように、ピーク面積比が３０％以上である本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が２０ｍｍφ以下と小さく被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満であり磁気特性が良好であった。
［試験例３］
 〈方向性電磁鋼板の製造〉
　以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。
 《鋼板》
　鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
　この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
　その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２２ｍｍであった。
 《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
　次に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、鋼板上に、下記表３に示す組成のセラミックス被膜を、下記表３に示す厚さで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。
　ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法を用いて、１０５０℃および１０００Ｐａの条件で成膜を行なった。ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法を用いて、４５０℃、３Ｐａおよびバイアス電圧－２０Ｖで成膜を行なった。
 《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
　次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中８４０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。
　更に、レーザー照射により、絶縁張力被膜を結晶化させた。レーザーとしては、ＹＡＧレーザーを用いた。
　コーティング薬液としては、試験例２のＮｏ．１と同じコーティング薬液を用いた。成膜された絶縁張力被膜（組成：４０Ｐ２Ｏ５－５５ＳｉＯ２－５ＭｇＯ）の結晶相およびピーク面積比も、試験例２のＮｏ．１と同様であった。
 〈評価〉
　得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行ない、その後、試験例１と同様にして、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性の評価を行なった。結果を下記表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記表３に示すように、本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が３０ｍｍφ未満で被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満で磁気特性が良好であった。
　上記表３において、セラミックス被膜の厚さが０．１０μｍである発明例どうしを対比すると、セラミックス被膜の組成がＴｉＣｒＮまたはＡｌＣｒＮである発明例は、被膜密着性および磁気特性がより良好であった。
［試験例４］
 〈方向性電磁鋼板の製造〉
　以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。
 《鋼板》
　鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
　この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
　その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２０ｍｍであった。
 《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
　次に、ＰＶＤ法によって、鋼板上に、ＡｌＣｒＮのセラミックス被膜を、厚さ０．１０μｍで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法を用いて、４５０℃、３Ｐａおよびバイアス電圧－２０Ｖで成膜を行なった。
 《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
　次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中８４０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、下記表４に示す厚さの絶縁張力被膜を成膜した。
　更に、レーザー照射により、絶縁張力被膜を結晶化させた。レーザーとしては、ＹＡＧレーザーを用いた。
　コーティング薬液としては、試験例２のＮｏ．１と同じコーティング薬液を用いた。成膜された絶縁張力被膜（組成：４０Ｐ２Ｏ５－５５ＳｉＯ２－５ＭｇＯ）の結晶相およびピーク面積比も、試験例２のＮｏ．１と同様であった。
 〈評価〉
　得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行ない、その後、試験例１と同様にして、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性の評価を行なった。結果を下記表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上記表４に示すように、本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が３０ｍｍφ未満で被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満で磁気特性が良好であった。
　上記表４において、本発明例どうしを対比すると、絶縁張力被膜を増厚するに従い、磁気特性がより良好になる傾向が見られた。
　１：鋼板
　２：フォルステライト被膜
　３：絶縁張力被膜
　４：セラミックス被膜
　Ｔ２：フォルステライト被膜の厚さ
　Ｔ３：絶縁張力被膜の厚さ
　Ｔ４：セラミックス被膜の厚さ

Claims (13)

  1. 　鋼板と、
    　前記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、
    　前記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、
    を有し、
    　前記被膜層Ｂの３１Ｐ－ＮＭＲスペクトルを０～－６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、－１７～－３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である、方向性電磁鋼板。
  2. 　前記被膜層Ｂが、５質量％以上の結晶相を含む、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
  3. 　前記結晶相が、リン酸塩の結晶相である、請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
  4. 　前記被膜層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
  5. 　前記被膜層Ａの厚さが、０．３０μｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
  6. 　前記被膜層Ｂの厚さが、１．０μｍ以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
  7. 　前記被膜層Ｂの厚さが、１０．０μｍ以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
  8. 　前記被膜層Ａが、窒化物または炭窒化物を含有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
    　前記被膜層Ａ上に、コーティング薬液を塗布し、窒素雰囲気中で焼付けを行なうことにより、前記被膜層Ｂを成膜する、方向性電磁鋼板の製造方法。
  10. 　前記コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量が、前記コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０ｍｏｌ％以上である、請求項９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  11. 　前記焼付けの後、レーザーまたは光誘起を用いた結晶化を行ない、前記被膜層Ｂを得る、請求項９または１０に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  12. 　塗布型ロールを用いて、前記コーティング薬液を塗布する、請求項９～１１のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  13. 　前記被膜層Ａを、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、請求項９～１２のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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