JP6523458B2 - 磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、磁気的特性に優れた高ケイ素電磁鋼板およびその製造方法に関し、より詳細には、高ケイ素鋼を最終熱処理の前や後に磁性酸化鉄を塗布して複合構造を形成することによって、通常の高ケイ素鋼に比べて磁気的性質を画期的に改善した高ケイ素鋼板およびその製造方法に関する。
一般に、ケイ素を含有する電磁鋼板は、変圧器、電動機、発電機およびその他電磁機器などの鉄心材料に使用される。電磁鋼板は、磁束密度と鉄損に優れていることが要求されている。磁束密度が大きいほど同じ性能を実現するのにかかる鉄心の量が少ないので、電気機器の小型化が可能であり、鉄損が小さいほどエネルギー損失が小さい。
エネルギー損失を起こす鉄損は、渦電流損失とヒステリシス損失とからなる。交流で周波数が増加するほど渦電流損失の構成要素が大きくなる。渦電流損は鉄心に磁場が誘導される時に生じる渦電流による発熱であるので、その減少のためにケイ素を添加する。ケイ素含有量が６．５％まで添加されると、騒音の原因となる磁歪（ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）が０に減少し、透磁率が最大値を示す。また、ケイ素含有量が６．５％になると、高周波特性が非常に良くなる。このような高ケイ素鋼の優れた磁気的特性を利用して、新再生エネルギー発電装置に用いられるインバータとリアクタ、ガスタービン用発電機誘導加熱装置、無停電電源装置のリアクタなど高付加価値電気機器の用途への適用が可能である。
６．５％Ｓｉを含有する高ケイ素鋼板は、磁気的性質に優れているが、Ｓｉが３．５％以上になると、通常の方法では冷間圧延が不可能である。したがって、通常の熱間圧延−冷間あるいは温間圧延で高ケイ素鋼板を製造することが不可能なため、別の方法で磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板を製造することが試みられた。
これまで高ケイ素鋼板を製造できる方法として知られた技術は、日本国特開昭５６−３６２５号などの単ロールまたは双ロールを用いた直接鋳造法があり、日本国特開平５−１７１２８１号などのように、内部に高ケイ素鋼を入れて、外部に低ケイ素鋼を入れた状態で圧延する、いわゆるクラッド法が試みられたが、これらの技術は、まだ商用化されていない。
大韓民国特許公告第１０−０３７４２９２号などでは、粉末冶金法を利用して、高ケイ素鋼板の代わりに粉末からなる高ケイ素鋼ブロックを作って高ケイ素鋼板の代替材として使用している。純鉄粉末コア、高ケイ素鋼粉末コア、センダスト粉末コアを複合して使用しているが、粉末の有する特性により、軟磁性特性は高ケイ素鋼板より劣る。
６．５％Ｓｉを含有する高ケイ素鋼板を量産する技術としては、化学気相蒸着法（ＣＶＤ、Ｃｈｅｍｉｃｌａ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法で、３％Ｓｉ鋼板にＳｉＣｌ４を用いて拡散焼鈍させる日本国特公昭３８−２６２６３号、日本国特公昭４５−２１１８１号、日本特開昭６２−２２７０７８号がある。これらの方法は、毒性のあるＳｉＣｌ４を用いなければならず、拡散焼鈍に時間が多くかかるという欠点がある。
電磁鋼板においてケイ素含有量が増加するほどケイ素鋼板の脆性が増加し、３．５％Ｓｉ以上のケイ素を含有するケイ素鋼板を冷間圧延することは不可能とされている。しかし、圧延温度を高める、いわゆる温間圧延方法によって実験室的に薄板に製造する試みがある。
圧延温度を高めると、圧延性が改善される効果はあるが、それでは改善効果が十分でなく、熱間圧延板を作製する工程にも多くの困難がある。
本発明は、高ケイ素鋼板の表面に、高周波特性に優れた、ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライト層を形成させて、高周波領域の磁性を画期的に改善した、磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板およびその製造方法を提供する。
本発明の一実施例によれば、重量比で、Ｓｉ４〜７％、Ａｌ０．１〜３％、Ｓｉ＋Ａｌの合計が５．５〜７．５％であり、残部Ｆｅから構成されるケイ素鋼溶湯を、窒素あるいはアルゴン雰囲気下でストリップキャスティングするストリップキャスティング段階と、前記ストリップキャスティングされたストリップを熱間圧延して高ケイ素鋼板を製造する熱間圧延段階と、前記熱間圧延された高ケイ素鋼板を、窒素、アルゴン、あるいは水素と窒素の混合雰囲気の非酸化性雰囲気で熱処理する熱処理段階と、前記熱処理された高ケイ素鋼板を０．５ｍｍ以下の最終厚さに温間圧延する温間圧延段階と、前記高ケイ素鋼板を８００℃〜１２００℃の温度で最終熱処理する最終熱処理段階とを含む高ケイ素鋼板の製造方法において、
前記最終熱処理段階を行った後、高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層を形成する段階を含む、磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法が提供される。
前記最終熱処理段階を行った後、高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層を形成する段階を含む、磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法が提供される。
前記ソフトフェライト層は、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面の両面に形成される。
前記ソフトフェライト層は、ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトからなってもよい。
前記ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトは、Ｍｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物からなってもよい。
前記ソフトフェライト層の両面の厚さの合計が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であってもよい。
前記ソフトフェライト層形成段階は、前記高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト粉末を電磁鋼板コーティング液と混合して塗布する段階と、
前記高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト粉末をリン酸塩系バインダーと混合して塗布した後、ソフトフェライト粉末上に電磁鋼板コーティング液を混合して塗布する段階と、
ソフトフェライト粉末を真空や常温で速い速度で鋼板に衝突させて表面に付着させる段階と、のうちのいずれか１つの段階からなってもよい。
前記高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト粉末をリン酸塩系バインダーと混合して塗布した後、ソフトフェライト粉末上に電磁鋼板コーティング液を混合して塗布する段階と、
ソフトフェライト粉末を真空や常温で速い速度で鋼板に衝突させて表面に付着させる段階と、のうちのいずれか１つの段階からなってもよい。
前記ソフトフェライト層に、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３のうちの少なくとも１つ以上を追加してもよい。
本発明の一実施例によれば、高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層が形成されることを特徴とする、磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板が提供される。
前記ソフトフェライト層は、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面の両面に形成される。
前記ソフトフェライト層は、ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトからなってもよい。
前記ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトは、Ｍｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物からなってもよい。
前記ソフトフェライト層の両面の厚さの合計が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であってもよい。
前記ソフトフェライト層は、前記高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト粉末を電磁鋼板コーティング液と混合して塗布して形成された層と、前記高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト粉末をリン酸塩系バインダーと混合して塗布した後、ソフトフェライト粉末上に電磁鋼板コーティング液を混合して塗布して形成された層と、ソフトフェライト粉末を真空や常温で速い速度で鋼板に衝突させて表面に付着させて形成された層と、のうちのいずれか１つの層であってもよい。
前記ソフトフェライト層に、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３のうちの少なくとも１つ以上を追加してもよい。
本実施例によれば、高ケイ素鋼板の表面に、高周波特性に優れた、ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライト層を形成させて、高周波領域の磁性を画期的に改善した高ケイ素鋼板を製造することができる。
以下、添付した図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例を説明する。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に理解できるように、後述する実施例は、本発明の概念と範囲を逸脱しない限度内で多様な形態に変形可能である。できるだけ同一であるか類似の部分は、図面において同一の図面符号を用いて表す。
以下で使用される専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は、文章がこれと明らかに反対の意味を示さない限り、複数形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分および／または群の存在や付加を除外させるものではない。
以下で使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同一の意味を有する。辞書に定義された用語は、かかる技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有すると追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味で解釈されない。
本発明者らは、ストリップキャスティングと温間圧延方法とを組み合わせ、６．５％Ｓｉの代わりにＡｌを代替添加して、加工性に優れていながら磁性にも優れた高ケイ素鋼板の製造方法を発明し、これに研究をさらに重ねて、表面層に高周波特性に優れたソフトフェライト粉末層を形成させて複合構造を作ることで、磁性を画期的に改善した高ケイ素鋼板を開発した。
ソフトフェライト（Ｓｏｆｔ ｆｅｒｒｉｔｅ）は、スピネル型の結晶構造を有する化合物であって、材料の磁気的特性が磁場の方向と大きさによって容易に変化する材料である。通常、Ｆｅ２Ｏ３酸化鉄が重量比で６０〜７０％を占め、残る金属酸化物の成分によって、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、マグネシウム亜鉛フェライトなどに区分される。ソフトフェライトと比較されるハードフェライト（Ｈａｒｄ ｆｅｒｒｉｔｅ）は、材料の磁気的な特性が磁場の方向と大きさによって容易に変化しない材料であって、一般に永久磁石とも呼ばれる。Ｆｅ２Ｏ３酸化鉄が重量比で約９０％を占め、その他の特性の向上のために添加される金属成分によって、その用途が分けられる。
通常、ソフトフェライト粉末は、高い透磁率と飽和磁束密度を有しており、高温で磁性劣化が少なく磁気的安定性に優れている。特に、ＭｎＺｎＮｉ系フェライトは、１００ＫＨｚ〜５００ＫＨｚの比較的広い領域の周波数帯で高い飽和磁束密度、透磁率と低損失の磁気的性質を有している。フェライトは、粉末を焼結形態でコア形状として使用する。
本発明では、高ケイ素電磁鋼板の表面にこれらソフトフェライトを形成させる方法により、既存の高ケイ素鋼板の磁性を画期的に改善させることができた。高ケイ素鋼板の高周波特性は、数百Ｈｚ〜数ＫＨｚの周波数領域で優れた磁性を有する。このような高ケイ素鋼板の表面に超高周波特性に優れた粉末ソフトフェライト層を形成させると、より一層優れた特性を有することを見出した。
電磁鋼板をコアとして用いる時、エネルギー損失は主に表面層で起こるが、表面に高周波特性に優れたソフトフェライト層を形成することによって、鉄損を大幅に改善することが可能であった。
以下、本発明の一実施例による磁気的性質が非常に優れた高ケイ素鋼板について説明する。
本発明の一実施例による磁気的性質、特に高周波領域の磁気的性質に優れた高ケイ素電磁鋼板は、ＳｉとＡｌの合計が５．５％以上と多く含有された鋼を、ストリップキャスティング、熱間圧延、焼鈍熱処理、温間圧延などを組み合わせて最終厚さに作った後、表面にＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライト層を形成させて製造する。
具体的には、前記高ケイ素鋼板は、重量比で、Ｓｉ４〜７％、Ａｌ０．１〜３％、Ｓｉ＋Ａｌの合計が５．５〜７．５％であり、残部Ｆｅから構成されるケイ素鋼溶湯を、窒素あるいはアルゴン雰囲気下でストリップキャスティングし、前記ストリップキャスティングされたストリップを熱間圧延して高ケイ素鋼板を製造した後、前記熱間圧延された高ケイ素鋼板を、窒素、アルゴン、あるいは水素と窒素の混合雰囲気の非酸化性雰囲気で熱処理した後、０．５ｍｍ以下の最終厚さに温間圧延した後、前記高ケイ素鋼板を８００℃〜１２００℃の温度で最終熱処理し、
高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層が形成される。
高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層が形成される。
本発明の一実施例による磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法について説明する。
本発明の一実施例による磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法は、重量比で、Ｓｉ４〜７％、Ａｌ０．１〜３％、Ｓｉ＋Ａｌの合計が５．５〜７．５％であり、残部Ｆｅから構成されるケイ素鋼溶湯を、窒素あるいはアルゴン雰囲気下でストリップキャスティングするストリップキャスティング段階Ｓ１０と、
前記ストリップキャスティングされたストリップを熱間圧延して高ケイ素鋼板を製造する熱間圧延段階Ｓ２０と、
次に、前記熱間圧延した高ケイ素鋼板を、窒素、アルゴン、あるいは水素と窒素の混合雰囲気の非酸化性雰囲気で熱処理する熱処理段階Ｓ３０と、
次に、規則相の生成を最大限に回避するために、１００℃まで３０℃／秒以上の冷却速度で急冷した後、少なくとも１回以上の９００〜１２００℃の熱処理を含む温間圧延を行い、温間圧延温度は３００℃以上として、前記高ケイ素鋼板を０．５ｍｍ以下の最終厚さとする温間圧延段階Ｓ４０と、
次に、前記高ケイ素鋼板を８００〜１２００℃の温度で最終熱処理を行う最終熱処理段階Ｓ５０とを含み、
前記最終熱処理段階Ｓ５０を行った後、高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層を形成する段階Ｓ６０を含む。
前記ストリップキャスティングされたストリップを熱間圧延して高ケイ素鋼板を製造する熱間圧延段階Ｓ２０と、
次に、前記熱間圧延した高ケイ素鋼板を、窒素、アルゴン、あるいは水素と窒素の混合雰囲気の非酸化性雰囲気で熱処理する熱処理段階Ｓ３０と、
次に、規則相の生成を最大限に回避するために、１００℃まで３０℃／秒以上の冷却速度で急冷した後、少なくとも１回以上の９００〜１２００℃の熱処理を含む温間圧延を行い、温間圧延温度は３００℃以上として、前記高ケイ素鋼板を０．５ｍｍ以下の最終厚さとする温間圧延段階Ｓ４０と、
次に、前記高ケイ素鋼板を８００〜１２００℃の温度で最終熱処理を行う最終熱処理段階Ｓ５０とを含み、
前記最終熱処理段階Ｓ５０を行った後、高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層を形成する段階Ｓ６０を含む。
前記高ケイ素鋼板の表面層にソフトフェライト層を形成させる方法を適用する高ケイ素鋼板の製造方法は、ストリップキャスティングと温間圧延とを組み合わせた方法に制限させる必要はない。本発明は、ストリップキャスティングによる急冷凝固法だけでなく、製鋼−連続鋳造−熱間圧延により生産可能なプロセスにも適用が可能である。ただし、ストリップキャスティング以外の方法では、圧延中のクラックの発生で生産性が極めて悪化する余地がある。また、ＳｉＣｌ４ガスを用いてＣＶＤ法による浸珪法で高ケイ素鋼を作る、日本国特公昭３８−２６２６３号の方法によって製造した高ケイ素鋼板にも適用が可能である。
本発明の高ケイ素鋼板の製造方法において、Ｃ含有量とＮ含有量は低いほど圧延性が良く、磁性にも有利である。
Ｓｉ含有量が４％以下であれば、磁性が良くなく、７％以上であれば、加工が不可能である。
Ａｌ含有量が０．１％以下であれば、圧延性を改善する効果がなく、３％以上であれば、圧延性に良くない。Ｓｉ＋Ａｌが５．５％以下であれば、高周波特性が良くなく、７．５％以上であれば、加工が不可能である。
ストリップキャスティングで鋳造後、直ちに温間圧延をするよりは、ストリップキャスティングの後、直ちに熱間圧延をした方が、温間圧延の負荷を低減できて好ましい。また、ストリップキャスティング製造装置に熱間圧延機を直接連結すれば、別にストリップを加熱しなくても良いという利点がある。ストリップを鋳造後に直ちに熱間圧延することが最も好ましいが、ストリップを冷却した後、別途のラインで処理することも、熱間圧延せずに温間圧延を直ちに実施するより好ましい。熱間圧延は、単純に温間圧延の負荷を低減すること以外に、熱間圧延して鋳造組織を破壊して結晶粒を微細にすることで、後に実施する温間圧延に役立つ。
熱間圧延された板を直ちに温間圧延するよりは、熱処理することが好ましい。温間圧延に先立って熱処理をすることで、熱間圧延時に生成されたストレスを無くし、Ａ２不規則相の領域で熱処理した後、急冷して、Ｂ２、ＤＯ３規則相の形成を抑制すると、延性が良くなる。
温間圧延温度に対して調べたところによれば、３００℃が臨界温度となった。３００℃以下になると、延性がほとんどないことが明らかになり、３００℃以上であれば、延伸が可能である。量産のためには最低３５０℃が好ましい。
温間圧延で０．５ｍｍ以下の最終厚さに薄くした高ケイ素鋼板を最終熱処理して磁性を向上させる。熱処理温度が８００℃以下であれば、結晶粒の成長が十分でなくて鉄損に劣る。熱処理温度が１２００℃以上であれば、経済性と生産性の面で好ましくなく、非酸化性雰囲気を用いても表面酸化層が形成されやすく、これは磁区の移動を妨げるので、磁性を阻害する。
最終厚さとした高ケイ素鋼の表面に、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ニッケルと、Ｆｅ系酸化物からなるＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトを塗布する。ソフトフェライト粉末は、通常の電磁鋼板コーティング液と混合して塗布してもよく、ソフトフェライト粉末をリン酸塩系バインダーと混合して塗布した後、ソフトフェライト粉末上に通常の電磁鋼板コーティング液を塗布してもよい。
ソフトフェライト粉末からなるソフトフェライト層の厚さは１μｍ以上とする。厚さが１μｍ以下であれば、複合構造形成の効果がない。ソフトフェライト層の厚さが３０μｍ以上であれば、鋼板を打ち抜く時、表面層が割れるという欠点があり、厚さの上限は３０μｍとする。
高周波用機器の鉄心材料に使用される高周波用電磁鋼板の需要は増加の一途にある。コンピュータに用いられるモータ、歯科用電動工具、電気自動車のモータ、リアクタ、新再生エネルギー用変圧器、発電機などにも幅広く使用されている。通常の高周波用電磁鋼板が担当している周波数領域は数十〜数百Ｈｚであり、高ケイ素鋼が担当している領域は数百Ｈｚ〜数ＫＨｚである。反面、数十ＫＨｚ以上では、ソフトフェライトを用いた粉末焼結コアが用いられている。
本発明者らは、高ケイ素鋼の表面にソフトフェライト層を形成させると、高ケイ素鋼が担当していた高周波領域の磁性を改善できるだけでなく、使用可能な周波数領域を拡大できるというアイディアをもって研究を続けて、高ケイ素鋼の表面に１μｍ以上のソフトフェライト層を形成させる場合、高ケイ素鋼の磁性を画期的に減少させるのに成功した。ソフトフェライト層は、シート形態の高ケイ素鋼板の表面の両面に塗布される。高ケイ素鋼板の表面の両面に塗布したソフトフェライト層の厚さの合計は１μｍ以上でなければならない。ただし、ソフトフェライト層の厚さの両面の合計が３０μｍを超えると、鋼板をコア形態に打ち抜く時、表面層が砕けて、表面層を維持するのに困難があることを見出した。
ソフトフェライト層を形成する方法としては、ソフトフェライト粉末を通常の電磁鋼板コーティング液に混合して塗布する方法、またはソフトフェライト粉末をリン酸塩やポリマーと混合して液状で高ケイ素鋼板に塗布した後、通常の電磁鋼板コーティング液で塗布する方法、ソフトフェライト粉末を真空や常温で速い速度で鋼板に衝突させて表面に付着させる方法などを使用することができる。
ソフトフェライト層の構成は、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ニッケルと、酸化鉄からなる、いわゆるＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトから構成される。前記ソフトフェライトに、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３などから少なくとも１つ以上を追加してもよい。これらの酸化物は、高周波領域における磁気特性に優れ、高ケイ素鋼板の表面層における高ケイ素鋼の磁性を大きく改善することができる。
ソフトフェライトを焼結処理してコアに作製するためには、コアごとに焼結体の形状が異なり、コアの作製時、高温高圧熱処理が必要であるという欠点がある。しかし、本発明では、厚さの薄い高ケイ素鋼板の表面に単純にソフトフェライトを塗布し、必要な大きさだけ打ち抜いて組み立てることで、コアを作製できるという利点がある。
［実施例１］
重量％で、５．５％Ｓｉと１．０％Ａｌ、組成の高ケイ素鋼合金を、垂直型双ロールストリップキャスターを用いて、厚さ２．０ｍｍに鋳造した。ストリップキャスターに連結された熱間圧延機を用いて、厚さ２．０ｍｍのストリップを１．０ｍｍに熱間圧延した。熱間圧延開始温度は１０５０℃である。
重量％で、５．５％Ｓｉと１．０％Ａｌ、組成の高ケイ素鋼合金を、垂直型双ロールストリップキャスターを用いて、厚さ２．０ｍｍに鋳造した。ストリップキャスターに連結された熱間圧延機を用いて、厚さ２．０ｍｍのストリップを１．０ｍｍに熱間圧延した。熱間圧延開始温度は１０５０℃である。
熱間圧延された高ケイ素鋼板を、１０００℃で５分間、水素２０％、窒素８０％の雰囲気で加熱した後、２００℃／秒の冷却速度で常温まで急冷した。
その後、塩酸液で酸洗をして表面酸化層を除去した。熱処理した高ケイ素鋼板を、４００℃の温度で０．１ｍｍまで厚さを減少させた後、最終磁性の実現のために、１０００℃で１０分間、水素２０％、窒素８０％、露点−１０℃以下の乾燥雰囲気で焼鈍した後、表面層にＭｎＺｎＮｉソフトフェライトを塗布し、塗布層上に絶縁コーティングを再び塗布した後、硬化（ｃｕｒｉｎｇ）させて、磁性を測定した。塗布厚さは、鋼板の上下面の合わせた値である。ソフトフェライトの組成と磁性を表１に示した。
表１に示された磁性を測定したＢ５０（Ｔ）は、磁束密度を測定したものであり、磁束密度は、高いほど良い磁性を有していると評価する。また、Ｗ１０／４００およびＷ１０／１０００は、商用周波数の鉄損を測定したものであり、鉄損は、低いほど低い磁性を有していると評価する。
ここで、Ｂ５０（Ｔ）は、磁場の強さが５０００ａｍｐ（アンペア）／ｍの時の磁束密度の値をＴｅｌｓａ単位で示したものであり、Ｗ１０／４００（Ｗ／Ｋｇ）は、磁束密度の値が１．０Ｔｅｌｓａの時、周波数が４００Ｈｚの場合の鉄損の値を示したものであり、Ｗ１０／１０００（Ｗ／Ｋｇ）は、磁束密度の値が１．０Ｔｅｌｓａの時、周波数が１０００Ｈｚの場合の鉄損の値を示したものである。
ソフトフェライト層の塗布厚さが１μｍ未満であれば、高周波鉄損特性が不良で、ソフトフェライト塗布の効果がない。ソフトフェライト層の塗布厚さが３０μｍ以上であれば、表面層のソフトフェライト層の剥離現象が起こり、表面粗さが均一でなくて、コアとして積層する時、占積率が低下するという欠点がある。
Claims (11)
- 重量比で、Ｓｉ４〜７％、Ａｌ０．１〜３％、Ｓｉ＋Ａｌの合計が５．５〜７．５％であり、残部Ｆｅから構成されるケイ素鋼溶湯を、窒素あるいはアルゴン雰囲気下でストリップキャスティングするストリップキャスティング段階と、前記ストリップキャスティングされたストリップを熱間圧延して高ケイ素鋼板を製造する熱間圧延段階と、前記熱間圧延された高ケイ素鋼板を、窒素、アルゴン、あるいは水素と窒素の混合雰囲気の非酸化性雰囲気で熱処理する熱処理段階と、前記熱処理された高ケイ素鋼板を０．５ｍｍ以下の最終厚さに温間圧延する温間圧延段階と、前記高ケイ素鋼板を８００℃〜１２００℃の温度で最終熱処理する最終熱処理段階とを含む高ケイ素鋼板の製造方法において、
前記最終熱処理段階を行った後、高周波領域の磁性を改善するために、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト層を形成する段階を含み、
前記ソフトフェライト層は、５３モル％以上かつ５７モル％以下のＦｅ２Ｏ３を含むＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトからなり、
前記ソフトフェライト層の厚さは１μｍ以上かつ３０μｍ以下である、
磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法。 - 前記ソフトフェライト層は、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面の両面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法。
- 前記ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトは、Ｍｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｎｉ酸化物をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法。
- 前記ソフトフェライト層の厚さは前記ソフトフェライト層の両面の厚さの合計であることを特徴とする、請求項２に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法。
- 前記ソフトフェライト層形成段階は、
前記高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト粉末を電磁鋼板コーティング液と混合して塗布する段階と、
前記高ケイ素鋼板の表面にソフトフェライト粉末をリン酸塩系バインダーと混合して塗布した後、ソフトフェライト粉末上に電磁鋼板コーティング液を混合して塗布する段階と、
ソフトフェライト粉末を真空や常温で速い速度で鋼板に衝突させて表面に付着させる段階と、
のうちのいずれか１つの段階からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法。 - 前記ソフトフェライト層に、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３のうちの少なくとも１つ以上を追加することを特徴とする、請求項５に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板の製造方法。
- 重量比で、Ｓｉ４〜７％、Ａｌ０．１〜３％、Ｓｉ＋Ａｌの合計が５．５〜７．５％であり、残部Ｆｅから構成される高ケイ素鋼板、及び
高周波領域の磁性を改善するために、前記高ケイ素鋼板の表面に形成されたソフトフェライト層を含み、
前記ソフトフェライト層は、５３モル％以上かつ５７モル％以下のＦｅ２Ｏ３を含むＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトからなり、
前記ソフトフェライト層の厚さは１μｍ以上かつ３０μｍ以下であることを特徴とする、磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板。 - 前記ソフトフェライト層は、最終厚さに製造された高ケイ素鋼板の表面の両面に形成されることを特徴とする、請求項７に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板。
- 前記ＭｎＺｎＮｉ系ソフトフェライトは、Ｍｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｎｉ酸化物をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板。
- 前記ソフトフェライト層の厚さは前記ソフトフェライト層の両面の厚さの合計であることを特徴とする、請求項８に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板。
- 前記ソフトフェライト層に、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３のうちの少なくとも１つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の磁気的性質に優れた高ケイ素鋼板。
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