CN111465709B - 多层型电磁钢板 - Google Patents

多层型电磁钢板 Download PDF

Info

Publication number
CN111465709B
CN111465709B CN201880079793.7A CN201880079793A CN111465709B CN 111465709 B CN111465709 B CN 111465709B CN 201880079793 A CN201880079793 A CN 201880079793A CN 111465709 B CN111465709 B CN 111465709B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer portion
surface layer
content
steel sheet
inner layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880079793.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111465709A (zh
Inventor
财前善彰
尾田善彦
平谷多津彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of CN111465709A publication Critical patent/CN111465709A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111465709B publication Critical patent/CN111465709B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/011—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H01F1/14775—Fe-Si based alloys in the form of sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/16—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2204/00—End product comprising different layers, coatings or parts of cermet

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

本发明提供一种兼具低高频铁损和高磁通密度的多层型电磁钢板。所述多层型电磁钢板由内层部和设置于上述内层部的两侧的表层部构成，上述表层部和内层部具有规定的成分组成，上述表层部与内层部的Si含量之差ΔSi为0.5～4.0质量％，上述表层部与内层部的Al含量之差的绝对值ΔAl为0.05质量％以下，相对于上述多层型电磁钢板的板厚t的上述表层部的厚度t1的比率(t1/t)为0.10～0.70，磁场强度1000A/m下的磁通密度B10为1.3T以上，磁场强度100A/m下的磁通密度B1与上述B10之比(B1/B10)为0.45以上，并且，频率：1kHz、最大磁通密度1.0T下的铁损W10/1k(W/kg)和上述板厚t(mm)满足下述(1)式。W10/1k≤15+140×t…(1)。

Description

多层型电磁钢板
技术领域
本发明涉及一种多层型电磁钢板，特别是涉及一种兼具低高频铁损和高磁通密度的多层型电磁钢板。
背景技术
从小型化、高效率化的观点考虑，混合动力电动汽车用、吸尘器用的马达在400Hz～2kHz这样的高频区域进行驱动。因此，对于作为这样的马达的铁芯材料使用的无方向性电磁钢板，迫切期望一种高频铁损低、磁通密度高的电磁钢板。
为了降低高频铁损，有效的是增大电阻率。因此，开发出了一种通过增加Si量而使电阻率增加的高Si钢。但是，由于Si为非磁性元素，因此存在随着Si量的增加而使饱和磁化强度降低的问题。
因此，作为兼具高频铁损降低和高磁通密度的方法，开发出了一种对电磁钢板的板厚方向的Si浓度梯度进行控制的Si梯度磁性材料。例如，专利文献1中提出了一种在板厚方向具有Si的浓度梯度、钢板表面的Si浓度比钢板的板厚中心部的Si浓度高的电磁钢板。具体而言，上述电磁钢板中，板厚中心部的Si浓度为3.4％以上，另一方面，Si浓度为5～8质量％的表层部设置于钢板的两表面。而且，上述表层部的厚度为板厚的10％以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－293422号公报
发明内容
但是，如专利文献1所提出的以往的Si梯度磁性材料中存在如下问题：如果作为最高频率为几kHz的电气设备的铁芯材料使用，则磁滞损耗较高，因此铁损不能充分降低。
本发明是鉴于上述情况而进行的，目的在于提供一种兼具低高频铁损和高磁通密度的多层型电磁钢板。
本发明人等对解决上述课题的方法进行了深入研究，结果发现为了降低高频铁损，重要的是适当地控制钢板表层部和内层部的Si浓度差，同时添加选自P、Sn和Sb中的1种或2种以上。本发明是基于上述见解而进行的，其要旨构成如下。
1.一种多层型电磁钢板，由内层部和设置于上述内层部的两侧的表层部构成，
上述表层部具有成分组成如下：以质量％计，含有Si：2.5～6.0％、以及选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
上述内层部具有成分组成如下：以质量％计，含有Si：1.5～5.0％、以及选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
并且，作为上述表层部的Si含量：[Si]1与上述内层部的Si含量：[Si]0之差([Si]1－[Si]0)而定义的ΔSi为0.5～4.0质量％，
作为上述表层部以不可避免的杂质形式含有的Al的含量：[Al]1与上述内层部以不可避免的杂质形式含有的Al的含量：[Al]0之差的绝对值(|[Al]1－[Al]0|)而定义的ΔAl为0.05质量％以下，
相对于上述多层型电磁钢板的板厚：t的上述表层部的合计厚度：t1的比率(t1/t)为0.10～0.70，
磁场强度：1000A/m下的磁通密度：B10为1.3T以上，
磁场强度：100A/m下的磁通密度：B1与上述B10之比(B1/B10)为0.45以上，且
频率：1kHz、最大磁通密度：1.0T下的铁损：W10/1k(W/kg)和上述板厚：t(mm)满足下述(1)式。
W10/1k≤15+140×t…(1)
2.根据上述1所述的多层型电磁钢板，其中，上述表层部的成分组成和上述内层部的成分组成中的任一者或两者以质量％计，进一步含有Mo：0.001～0.1％。
根据本发明，能够提供一种兼具低高频铁损和高磁通密度的多层型电磁钢板。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的多层型电磁钢板的结构的示意图。
图2是表示多层型电磁钢板的板厚方向的Si含量分布的例子的示意图。
图3是表示表层部与内层部的Si含量之差(ΔSi)与总铁损(W10/1k)的相关性的图。
图4是表示表层部与内层部的Si含量之差(ΔSi)与磁通密度比(B1/B10)的相关性的图。
图5是表示作为上述表层部的合计厚度：t1与多层型电磁钢板的板厚：t之比而定义的多层比和总铁损(W10/1k)的相关性的图。
具体实施方式
以下，对实施本发明的方法进行具体说明。应予说明，以下的说明表示本发明的优选实施方式的例子，本发明不限定于此。
[多层型电磁钢板]
图1是表示本发明的一个实施方式的多层型电磁钢板的结构的示意图。另外，图2是表示多层型电磁钢板的板厚方向的Si含量分布的例子的示意图。图2中的纵轴表示板厚方向的位置，0表示多层型电磁钢板的一个表面，t表示该多层型电磁钢板的另一个表面。
如图1所示，本发明的多层型电磁钢板1(以下，有时简称为“钢板”)由内层部10和设置于内层部10的两侧的表层部20构成，表层部20和内层部10的Si含量不同。Si含量在钢板的板厚方向可以连续地变化(图2中的(a))，也可以阶段性变化(图2中的(b))。Si含量阶段性变化时，可以按照2阶段以上的任意阶段使Si含量变化。应予说明，以下的说明中，“表层部”是指设置于多层型电磁钢板的两侧的表面的表层部。因此，本发明中，设置于多层型电磁钢板的一个面的第1表层部和设置于另一个面的第2表层部这两者满足以下所述的条件。
这里，将与钢板的总板厚的Si含量的平均值相比Si含量较高的部分定义为“表层部”，将与上述平均值相比Si含量较低的部分定义为“内层部”。应予说明，如后所述，通过对Si量不同的2种钢材(高Si材和低Si材)进行包层来制造多层型电磁钢板时，通常，由上述高Si材构成的部分成为表层部，由上述低Si材构成的部分成为内层部。而且，该情况下，表层部内的Si量实质上是一定的，内层部内的Si量也实质上是一定的。
[成分组成]
首先，对上述表层部和内层部的成分组成进行说明。应予说明，以下的说明中，表示各元素的含量的“％”只要没有特别说明，就表示“质量％”。
[表层部的成分组成]
首先，上述表层部的成分组成进行说明。本发明中，设置于多层型电磁钢板的一个面的第1表层部和设置于另一个面的第2表层部的两者具有以下所述的成分组成。一般，第1表层部的成分组成和第2表层部的成分组成只要相同即可，但两者也可以不同。另外，这里表层部的元素的含量是指一个表层部的该元素的平均含量。
Si：2.5～6.0％
Si是具有提高钢板的电阻、降低涡流损耗的作用的元素。如果表层部的Si含量([Si]1)小于2.5％，则无法有效地降低涡流损耗。因此，表层部的Si含量为2.5％以上，优选为3.0％以上，更优选超过3.5％。另一方面，如果表层部的Si含量超过6.0％，则通过饱和磁化强度降低而使磁通密度降低。因此，表层部的Si含量为6.0％以下，优选小于5.5％，更优选为5.0％以下。应予说明，如上所述，表层部的Si含量为2.5～6.0％是指第1表层部的平均Si含量为2.5～6.0％，且第2表层部的平均Si含量为2.5～6.0％。第1表层部的平均Si含量和第2表层部的平均Si含量可以相同，也可以不同。关于其它元素也采用同样的定义。
上述表层部的成分组成进一步含有选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上。
P：0.01～0.1％
通过添加P，能够大大改善集合组织，并在提高磁通密度的同时使磁滞损耗降低。添加P时，为了得到上述效果，使P含量为0.01％以上。另一方面，如果P含量超过0.1％，则不仅效果饱和，而且导致制造性的降低和成本的上升。因此，P含量为0.1％以下。
Sn：0.001～0.1％
与P同样地能够通过添加Sn而大大改善集合组织，并在提高磁通密度的同时使磁滞损耗降低。添加Sn时，为了得到上述效果，使Sn含量为0.001％以上。另一方面，如果Sn含量超过0.1％，则不仅效果饱和，而且导致制造性的降低和成本的上升。因此，Sn含量为0.1％以下。
Sb：0.001～0.1％
与P和Sn同样能够通过添加Sb而大大改善集合组织，并在提高磁通密度的同时使磁滞损耗降低。添加Sb时，为了得到上述效果，使Sb含量为0.001％以上。另一方面，如果Sb含量超过0.1％，则不仅效果饱和，而且导致制造性的降低和成本的上升。因此，Sb含量为0.1％以下。
本发明的一个实施方式中，上述表层部具有含有上述元素、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成。
应予说明，作为上述可以不可避免的杂质形式包含于多层型电磁钢板的元素的例子，可举出Al。如果将Al含量抑制为0.1％以下，则能够使磁通密度进一步提高。因此，Al含量优选抑制为0.1％以下。
另外，本发明的另一实施方式中，上述表层部的成分组成可以按照以下量进一步含有Mo。
Mo：0.001～0.1％
Mo是具有通过抑制钢板表层的氧化而进一步降低铁损的效果的元素。添加Mo时，为了得到上述效果，使Mo含量为0.001％以上。另一方面，如果Mo含量超过0.1％，则形成碳化物，铁损增加。因此，Mo含量为0.1％以下。
本发明的一个实施方式的上述表层部可以具有如下成分组成：以质量％计，含有Si：2.5～6.0％、选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上、以及任意含有的Mo：0.001～0.1％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
另外，本发明的另一实施方式的上述表层部可以具有如下成分组成：由以质量％计，Si：2.5～6.0％、选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上、任意含有的Mo：0.001～0.1％、以及余量的Fe和不可避免的杂质构成。
[内层部的成分组成]
接下来，对内层部的成分组成进行说明。这里内层部的元素的含量是指内层部的该元素的平均含量。
Si：1.5～5.0％
如果内层部的Si含量([Si]0)小于1.5％，则高频铁损增加。因此，内层部的Si含量为1.5％以上。另一方面，如果内层部的Si含量超过5.0％，则产生在马达铁芯的冲压时铁芯破裂的问题。因此，内层部的Si含量为5.0％以下。内层部的Si含量优选为4.0％以下，更优选为2.8％以下
上述内层部的成分组成进一步含有选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上。
P：0.01～0.1％
能够通过添加P而大大改善集合组织，并在提高磁通密度的同时降低磁滞损耗。添加P时，为了得到上述效果，使P含量为0.01％以上。另一方面，如果P含量超过0.1％，则不仅效果饱和，而且导致制造性的降低和成本的上升。因此，P含量为0.1％以下。
Sn：0.001～0.1％
与P同样能够通过添加Sn而大大改善集合组织，并在提高磁通密度的同时降低磁滞损耗。添加Sn时，为了得到上述效果，使Sn含量为0.001％以上。另一方面，如果Sn含量超过0.1％，则不仅效果饱和，而且导致制造性的降低和成本的上升。因此，Sn含量为0.1％以下。
Sb：0.001～0.1％
与P和Sn同样地能够通过添加Sb而大大改善集合组织，并在提高磁通密度的同时降低磁滞损耗。添加Sb时，为了得到上述效果，使Sb含量为0.001％以上。另一方面，如果Sb含量超过0.1％，则不仅效果饱和，而且导致制造性的降低和成本的上升。因此，Sb含量为0.1％以下。
本发明的一个实施方式中，上述内层部具有含有上述元素、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成。
应予说明，作为上述可以不可避免的杂质形式包含于多层型电磁钢板的元素的例子，可举出Al。只要将Al含量抑制为0.1％以下，就能够进一步提高磁通密度。因此，Al含量优选抑制为0.1％以下。
另外，本发明的另一实施方式中，上述内层部的成分组成可以按照以下量进一步含有Mo。
Mo：0.001～0.1％
如上所述，Mo是具有通过抑制钢板表层的氧化而进一步降低铁损的效果的元素。只要在钢板的表层部存在Mo用以抗氧化即可，也可以在内层部添加Mo。例如，利用后述的渗硅处理来制造多层型电磁钢板时，为了在表层部添加Mo，可以将Mo添加于整个钢板，因此，该情况下，内层部也存在Mo。另外，在利用除渗硅处理以外的方法进行制造时，也可以向内层部添加Mo。从制造上的观点考虑，向内层部添加Mo时，使内层部的Mo含量与表层部的Mo含量相同为0.001％以上。另一方面，如果Mo含量超过0.1％，则形成碳化物，铁损增加。因此，Mo含量为0.1％以下。
本发明的一个实施方式的上述内层部可以具有如下成分组成：以质量％计，含有Si：1.5～5.0％、选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上、以及任意的Mo：0.001～0.1％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
另外，本发明的另一实施方式的上述内层部可以具有如下成分组成：由Si：1.5～5.0％、选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者或2者以上、任意含有的Mo：0.001～0.1％以及余量的Fe和不可避免的杂质构成。
[Si含量之差]
为了研究表层部与内层部的Si含量之差(ΔSi)对磁特性带来的影响，按照以下顺序来制造ΔSi不同的多层型电磁钢板，评价其磁特性。
首先，以相对于多层型电磁钢板的板厚(总厚)的表层部的厚度的比率为0.30的方式将表层部用的钢贴合于内层部用的钢的两面，进行热轧。上述表层部用的钢和内层部用的钢均以成为所期望的成分组成的方式进行熔炼而制成铸锭。内层部的Si含量[Si]0为2.0％，表层部的Si含量[Si]1在2.1％～6.5％的范围变化。应予说明，对表层部和内层部中的任意一者都使Al含量为0.001％，使Sn含量为0.04％。表层部和内层部中的任一者的成分组成都是剩余部分为Fe和不可避免的杂质。另外，表层部的成分组成在两面相同。
上述热轧后，进行950℃×30s的热轧板退火，接着，通过冷轧使板厚为0.20mm。其后，进行1000℃×30s的最终退火，得到多层型电磁钢板。
分别从得到的多层型电磁钢板中采取宽度30mm、长度180mm的试验片，进行爱普斯坦试验来评价磁特性。上述爱普斯坦试验中，使用等量的以试验片的长度方向为轧制方向(L方向)的方式采取的L方向试验片和以试验片的长度方向为轧制直角方向(C方向)的方式采取的C方向试验片，对L方向和C方向的磁特性的平均值进行评价。
在图3中示出作为表层部与内层部的Si含量之差([Si]1－[Si]0)而定义的ΔSi(质量％)与1.0T、1kHz下的总铁损：W10/1k(W/kg)的相关性。另外，在图4中示出ΔSi与磁通密度比的相关性。这里，上述“磁通密度比”是指磁场强度：100A/m下的磁通密度：B1与磁场强度：1000A/m下的磁通密度：B10之比(B1/B10)。
根据图3中示出的结果可知如果ΔSi为0.5质量％～4.0质量％，则能够将铁损抑制得较低。另外，根据图4中示出的结果可知如果ΔSi超过4.0质量％，则磁通密度比急剧降低。认为这是由于如下理由。即，表层部的Si量比内层部高时，表层部的磁导率变得高于内层部。其结果，磁通量集中于表层部，涡流损耗降低。但是，如果ΔSi过大，则随之而来地表层部与内层部的晶格常数之差和磁致伸缩之差变大。其结果，将钢板磁化时所需的应力增大，因此磁滞损耗增加，中低磁场区域的磁通密度降低。
根据以上理由，使本发明中作为表层部的Si含量与上述内层部的Si含量之差([Si]1－[Si]0)定义的ΔSi为0.5～4.0质量％。
[Al含量之差]
表层部和内层部的磁致伸缩强烈地受到Si量的影响，但也受到集合组织的影响。例如，如果表层部与内层部的杂质量不同，则最终退火时的集合组织形成大为不同，因此表层部与内层部的磁致伸缩差变大。特别是Al是对集合组织形成影响很大的元素。因此，使作为在表层部以不可避免的杂质形式含有的Al的含量：[Al]1与在内层部以不可避免的杂质形式含有的Al的含量：[Al]0之差的绝对值(|[Al]1－[Al]0|)而定义的ΔAl为0.05质量％以下。另一方面，ΔAl的下限没有特别限定，可以为0。
[多层比]
接下来，为了对相对于多层型电磁钢板的板厚：t的表层部的合计厚度：t1的比率(t1/t)(以下，有时称为“多层比”)给磁特性带来的影响进行研究，按照以下顺序制作多层比不同的多层型电磁钢板，评价其磁特性。这里，“表层部的合计厚度”是指设置于两侧的表层部的厚度之和。
首先，将表层部用的钢和内层部用的钢以多层比为0.02～0.80的方式贴合，进行热轧。上述表层用的钢和内层部用的钢均以成为所期望的成分组成的方式进行熔炼而制成铸锭。表层部的Si含量[Si]0为4.5％，内层部的Si含量[Si]1为2.0％。另外，在表层部和内层部中的任一者中都是P含量：0.05％，Sn含量：0.05％，Sb含量、作为不可避免的杂质而含有的Al的含量：0.001％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。另外，表层部的成分组成也与两面相同。
上述热轧后，进行950℃×30s的热轧板退火，接着，通过冷轧使板厚为0.10mm。其后，进行1000℃×30s的最终退火，得到多层型电磁钢板。
在图5中示出多层比(t1/t)与总铁损(W10/1k)的相关性。根据其结果可知多层比为0.10～0.70时铁损大大降低。认为该铁损的降低是由于以下的理由。首先，多层比小于0.10时，高电阻的表层部的比例较低，因此无法有效地减少集中于表层部的涡流。另一方面，多层比超过0.70时，表层部与内层部的磁导率差变小，因此磁通量渗透至内层部，从内层部也产生涡流损耗。因此，通过使多层比为0.10～0.70，能够降低铁损。出于以上理由，本申请发明中使多层比(t1/t)为0.10～0.70。
[板厚]
应予说明，上述多层型电磁钢板的板厚：t没有特别限定，可以为任意值。但是，如果多层型电磁钢板过薄，则该多层型电磁钢板的制造中的冷轧、退火变得困难，有时成本上升成为问题。因此，从制造成本降低的观点考虑，优选使t为0.03mm以上。另一方面，如果使t为0.3mm以下，则进一步降低涡流损耗，其结果，能够使总铁损进一步降低。因此，t优选为0.3mm以下。
[磁通密度]
B10：1.3T以上
本发明的多层型电磁钢板具备高磁通密度，具体而言，磁场强度：1000A/m下的磁通密度：B10为1.3T以上。电磁钢板的高磁通密度化对使用该电磁钢板而制造的马达的扭矩提高是有效的。另外，如果磁通密度较高，则能够以较少的电流得到相同的扭矩，因此，其结果，能够减少铜损。
B1/B10：0.45以上
使磁场强度：100A/m下的磁通密度：B1与上述B10之比(B1/B10)为0.45以上。通过使B1/B10变高，能够使小型马达中使用的设计磁通密度区域的磁化曲线的上升变得良好。由此，用于得到规定扭矩所需的马达电流变少，因此能够减少铜损，改善马达效率。
[铁损]
本发明中，需要频率：1kHz、最大磁通密度：1.0T下的铁损(总铁损)：W10/1k(W/kg)和上述板厚：t(mm)满足下述(1)式。
W10/1k≤15+140×t…(1)
不满足上述(1)式的关系时，定子铁芯的发热变得非常大，马达效率明显降低。应予说明，铁损取决于板厚，因此上述(1)式中考虑板厚的影响来规定铁损的上限值。
电磁钢板中，通常，如果使磁通密度变高，则铁损会增大，因此一般的马达铁芯设计成磁通密度为1.0T左右。与此相对，本发明的多层型电磁钢板通过如上所述地控制钢板的表层部和内层部的成分组成和多层比而兼具属于相反性质的高磁通密度和低铁损。
[制造方法]
本发明的多层型电磁钢板没有特别限定，可以利用任意方法进行制造。作为制造方法的一个例子，可举出对Si含量不同的钢坯进行包层的方法。上述钢坯的成分组成例如可以通过将成分不同的材料在转炉中吹炼，对熔钢进行脱气处理来调整。
包层的方法没有特别限定，例如，可以准备具有上述成分组成的表层部用的钢坯和内层部用的钢坯，以最终的多层比为所期望的值这样的厚度将表层部用的钢坯贴合于内层部用的钢坯的两面，进行轧制。上述轧制例如可以为选自热轧、温轧和冷轧中的1者或2者以上。一般，优选热轧和其后的温轧的组合、或者热轧和其后的冷轧的组合。上述热轧之后，优选进行热轧板退火。另外，上述温轧和冷轧也可以夹着中间退火进行2次以上。热轧中的终轧温度、卷取温度没有特别限定，可以按照常规方法来决定。上述轧制之后，进行最终退火。通过对Si含量不同的钢坯进行包层而得到的多层型电磁钢板，例如具有如图2中的(b)所示的Si含量分布。
另外，作为其它制造方法，也可以使用渗硅处理。使用渗硅处理时，通过对Si含量在厚度方向一定的钢板实施渗硅处理，能够提高钢板两面的表层部的Si含量。渗硅处理的方法没有特别限定，可以用任意方法进行。例如，可以使用如下方法：利用化学气相蒸镀法(CVD法)使Si沉积于钢板表面，其后，进行热处理使Si向钢板的内部扩散。表层部和内层部的Si含量可以通过调整基于CVD法的Si的沉积量、热处理条件来控制。经渗硅处理而得到的多层型电磁钢板，例如具有如图2中的(a)所示的Si含量分布。
实施例
为了确认本发明的效果，按照以下说明的工序来制造多层型电磁钢板，评价其磁特性。
首先，准备具有表1所示的成分组成的表层部用和内层部用这2种钢坯。接下来，将上述表层部用的钢坯层叠于上述内层部用的钢坯的两面，对被层叠的钢坯的外周进行焊接。因此，表层部的成分组成在两侧都相同。上述钢坯的成分组成通过在转炉中吹炼后进行脱气处理来调整。应予说明，上述成分组成在最终得到的多层型电磁钢板中也得以保持。
接着，将层叠的上述钢坯以1130℃加热1hr后，进行热轧而制成板厚2.0mm以下的热轧钢板。上述热轧中的终轧温度为800℃。将上述热轧钢板以卷取温度：610℃进行卷取，接着，实施940℃×30s的热轧板退火。其后，进行酸洗和冷轧，以表1中示出的最终退火温度进行退火而得到多层型电磁钢板。最终得到的多层型电磁钢板的板厚：t和相对于上述t的上述表层部的厚度：t1的比率(多层比)如表2所示。
应予说明，为了比较，使用未包层的通常的电磁钢板进行同样的试验(No.1，2)。这些比较例的电磁钢板中，表层部与内层部的成分组成相等。
另外，No.33的多层型电磁钢板通过渗硅法进行制造。具体而言，对Si含量：2.0％、板厚0.2mm的冷轧钢板以1200℃进行渗硅处理。算出钢板的总板厚中的Si含量的平均值，将与上述平均值相比Si浓度较高的部分作为表层部，将与上述平均值相比Si浓度较低的部分作为内层部。表层部的Si含量是上述表层部的Si量的平均值。另外，作为表层部和内层部的磁致伸缩，记载了Si含量与上述Si含量的平均值相同且其它成分组成相同的钢板的磁致伸缩。
(磁特性)
接着，对得到的多层型电磁钢板分别测定磁特性。上述磁测定依据JIS C 2550－1，使用25cm爱普斯坦框架而进行。作为上述磁特性，测定1.0T、1kHz下的铁损：W10/1k(W/kg)、磁场强度：1000A/m下的磁通密度：B10和磁场强度：100A/m下的磁通密度：B1。测定结果如表2所示。
根据表1和表2所示的结果可知：满足本发明的条件的发明例的多层型电磁钢板具有高频铁损低且磁通密度高这样优异的特性。因此，本发明的多层型电磁钢板能够极其适合作为高频驱动的混合动力电动汽车、电动汽车、吸尘器、高速发电机、空调压缩机、机床等的马达铁芯、以及变压器、电抗器等的铁芯材料使用。
表1
Figure BDA0002532871320000131
*剩余部分为Fe和不可避免的杂质
表2
Figure BDA0002532871320000141
符号说明
1 多层型电磁钢板
10 内层部
20 表层部

Claims (2)

1.一种多层型电磁钢板，由内层部和设置于所述内层部的两侧的表层部构成，
所述表层部具有如下成分组成：以质量％计，含有Si：2.5～5.0％、以及选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
所述内层部具有如下成分组成：以质量％计，含有Si：1.5～5.0％、以及选自P：0.01～0.1％、Sn：0.001～0.1％和Sb：0.001～0.1％中的1者以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
作为所述表层部的Si含量[Si]1与所述内层部的Si含量[Si]0之差即[Si]1－[Si]0定义的ΔSi为0.5～4.0质量％，
作为所述表层部中以不可避免的杂质形式含有的Al的含量[Al]1与所述内层部中以不可避免的杂质形式含有的Al的含量[Al]0之差的绝对值即|[Al]1－[Al]0|定义的ΔAl为0.05质量％以下，
相对于所述多层型电磁钢板的板厚t的、所述表层部的合计厚度t1的比率即t1/t为0.10～0.70，
磁场强度1000A/m下的磁通密度B10为1.3T以上，
磁场强度100A/m下的磁通密度B1与所述B10之比即B1/B10为0.45以上，且
频率1kHz、最大磁通密度1.0T下的铁损W10/1k和所述板厚t满足下述(1)式，其中，所述W10/1k的单位为W/kg，所述t的单位为mm，
W10/1k≤15+140×t…(1)。
2.根据权利要求1所述的多层型电磁钢板，其中，所述表层部的成分组成和所述内层部的成分组成中的任一者或两者以质量％计还含有Mo：0.001～0.1％。
CN201880079793.7A 2017-12-12 2018-12-10 多层型电磁钢板 Active CN111465709B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-238063 2017-12-12
JP2017238063 2017-12-12
PCT/JP2018/045357 WO2019117096A1 (ja) 2017-12-12 2018-12-10 複層型電磁鋼板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111465709A CN111465709A (zh) 2020-07-28
CN111465709B true CN111465709B (zh) 2021-11-23

Family

ID=66819278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880079793.7A Active CN111465709B (zh) 2017-12-12 2018-12-10 多层型电磁钢板

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11401589B2 (zh)
CN (1) CN111465709B (zh)
CA (1) CA3084975C (zh)
RU (1) RU2742291C1 (zh)
TW (1) TWI675113B (zh)
WO (1) WO2019117096A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04246157A (ja) * 1991-01-29 1992-09-02 Nkk Corp 軟磁気特性に優れた高珪素鋼板
CN101202474A (zh) * 2006-12-12 2008-06-18 株式会社日立制作所 主轴电动机、盘驱动装置及定子铁心的制造方法
CN101443479A (zh) * 2006-05-19 2009-05-27 新日本制铁株式会社 具有高张力绝缘覆膜的方向性电磁钢板及其绝缘覆膜处理方法
CN101821418A (zh) * 2007-12-03 2010-09-01 新日本制铁株式会社 高频铁损低的无方向性电磁钢板及其制造方法
CN102650014A (zh) * 2011-02-28 2012-08-29 新日本制铁株式会社 方向性电磁钢板的制造方法
CN104053804A (zh) * 2012-01-27 2014-09-17 杰富意钢铁株式会社 电磁钢板

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01293422A (ja) 1988-05-23 1989-11-27 Hitachi Ltd 入力表示器利用のメニュー表示装置
JP2706016B2 (ja) * 1992-01-14 1998-01-28 新日本製鐵株式会社 冷延性、磁気特性に優れた複層高硅素軟磁性鋼板及びその製造方法
JPH08165520A (ja) * 1994-12-09 1996-06-25 Nippon Steel Corp 加工性に優れた高珪素無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JPH11165520A (ja) * 1997-12-04 1999-06-22 Nissan Diesel Motor Co Ltd 車両の油圧サスペンション装置
WO1999046417A1 (fr) 1998-03-12 1999-09-16 Nkk Corporation Tole d'acier au silicium et son procede de fabrication
JP3948112B2 (ja) 1998-04-07 2007-07-25 Ｊｆｅスチール株式会社 珪素鋼板
US5993568A (en) * 1998-03-25 1999-11-30 Nkk Corporation Soft magnetic alloy sheet having low residual magnetic flux density
JPH11293415A (ja) 1998-04-10 1999-10-26 Nkk Corp 残留磁束密度が低く加工性および高周波特性に優れる鉄心
JP4106815B2 (ja) 1999-06-21 2008-06-25 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性珪素鋼板およびその製造方法
DE10130308B4 (de) * 2001-06-22 2005-05-12 Thyssenkrupp Electrical Steel Ebg Gmbh Kornorientiertes Elektroblech mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung
WO2004099457A1 (ja) 2003-05-06 2004-11-18 Nippon Steel Corporation 鉄損に優れた無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP5326440B2 (ja) 2008-09-03 2013-10-30 Ｊｆｅスチール株式会社 熱放散性に優れた高速モータ用コアおよび高速モータ用コア材料
JP5272688B2 (ja) * 2008-12-02 2013-08-28 Ｊｆｅスチール株式会社 クラッド型電磁鋼板
JP6024867B2 (ja) 2012-02-06 2016-11-16 Ｊｆｅスチール株式会社 打ち抜き加工後の鉄損特性に優れるモータコア用鋼板
JP6048282B2 (ja) 2013-03-29 2016-12-21 Ｊｆｅスチール株式会社 電磁鋼板
CA2992966C (en) 2015-09-17 2020-04-28 Jfe Steel Corporation High-silicon steel sheet and method for manufacturing the same
KR102129846B1 (ko) * 2016-03-31 2020-07-03 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 전자 강판 및 그의 제조 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04246157A (ja) * 1991-01-29 1992-09-02 Nkk Corp 軟磁気特性に優れた高珪素鋼板
CN101443479A (zh) * 2006-05-19 2009-05-27 新日本制铁株式会社 具有高张力绝缘覆膜的方向性电磁钢板及其绝缘覆膜处理方法
CN101202474A (zh) * 2006-12-12 2008-06-18 株式会社日立制作所 主轴电动机、盘驱动装置及定子铁心的制造方法
CN101821418A (zh) * 2007-12-03 2010-09-01 新日本制铁株式会社 高频铁损低的无方向性电磁钢板及其制造方法
CN102650014A (zh) * 2011-02-28 2012-08-29 新日本制铁株式会社 方向性电磁钢板的制造方法
CN104053804A (zh) * 2012-01-27 2014-09-17 杰富意钢铁株式会社 电磁钢板

Also Published As

Publication number Publication date
US20200308676A1 (en) 2020-10-01
CA3084975C (en) 2022-07-05
RU2742291C1 (ru) 2021-02-04
WO2019117096A1 (ja) 2019-06-20
TWI675113B (zh) 2019-10-21
TW201928088A (zh) 2019-07-16
US11401589B2 (en) 2022-08-02
CA3084975A1 (en) 2019-06-20
CN111465709A (zh) 2020-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2003002777A1 (fr) Feuille en acier electromagnetique non orientee
TWI692534B (zh) 複層型電磁鋼板
KR102570981B1 (ko) 무방향성 전자기 강판
US11355271B2 (en) Multilayer electrical steel sheet
JP5939190B2 (ja) 電磁鋼板
JP6048282B2 (ja) 電磁鋼板
CN111465709B (zh) 多层型电磁钢板
KR102394513B1 (ko) 복층형 전기 강판
JP7388597B1 (ja) 無方向性電磁鋼板
JP7375985B1 (ja) 無方向性電磁鋼板
CN113692452B (zh) 无方向性电磁钢板
WO2022210864A1 (ja) 無方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板の製造方法、電動機および電動機の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant