JPH0488121A - 特性値のばらつきが小さい低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、変圧器その他の電気機器の鉄心としての用
途に用いて好適な低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法に関
するものである。

（従来の技術） 方向性電磁鋼板は主として変圧器の鉄心材料として用い
られ、その磁気特性か良好であることか要求される。特
に鉄心として使用した場合のエネルギー損失即ち鉄損か
低いことか重要である。

そこで従来から鉄損を低減させるために、結晶方位を（
１１０）　［００１］方位により高度に揃える二と、Ｓ
ｉ含有量を増すことによって鋼板の電気抵抗を増加させ
ること、不純物を低減させること、そして板厚を薄くす
る二となとか種々試みられてきた。

その結果板厚か０．２３ｍｍ以下の鋼板では、鉄損に’
＋７１５１）（磁束密度１．７Ｔ、　５０Ｈｚ）か０．
９Ｗ／ｋｇ以下のものか製造されるようになった。

しかしながら、冶金学的な方法ではこれ以上大幅な鉄損
の改善は期待てきない。

近年、鉄損の大幅な低減を達成する手段として人為的に
磁区を細分化する方法が種々試みられるようになった。

その中で現在工業化されている方法としては、特公昭５
７−２２５２号公報に提案されているような仕上げ焼鈍
済みの鋼板表面にレーサーを照射する方法かある。

しかしながら二の方法は、鉄損低減に効果かあるとはい
うものの、歪取り焼鈍によって鉄損の劣化をきたすとい
う欠点かあり、歪取り焼鈍を必須とする巻鉄心用として
は用いられない。

一方、歪取り焼鈍か可能な技術として特公昭６２−５４
８７３号公報には、仕上げ焼鈍済みの鋼板につき、レー
ザーや機械的手段によって局所的に絶縁被膜を除去した
のち被膜除去部を酸洗したり、ナイフなとにより機械的
に直接地鉄まてけかくなとの方法により、線状の溝を局
部的に形成したのち、溝を充填するようにりん酸塩系の
張力付与被膜処理を施す方法か、また特公昭６２−５３
５７９号公報には、仕上げ焼鈍済みの鋼板に９０〜２２
０ｋｇ１０１［［１２の荷重て地鉄部分に深さ５μｍ超
の溝を形成したのち、７５０°Ｃ以上の温度で加熱処理
する方法か提案されている。

これらの方法はいずれも、仕上げ焼鈍済みの鋼板表面に
線状の溝を導入するものであるか、前者の方法では、被
覆の厚みや光吸収率の違いから常に安定して被膜を除去
することか困難なため、安定した溝か形成できず、とく
に機械的に直接けかく場合には溝周辺にかえりを生じる
ため占積率の低下を招くという問題かあり、一方後者の
方法には、一定の深さの溝を得るための荷重の調整か難
しいという問題かあった。また、これらの方法のように
仕上げ焼鈍済みの鋼板に溝を導入する場合には、溝導入
により被膜が損傷するため、絶縁被膜の再塗布を必要と
する場合か多く、占積率の低下及びコストの無用の増加
を招くという不利かあった。

この点発明者らは、先に、上記のような欠点を招くこと
のない方法として、最終冷延板に線状の溝を導入する方
法を提案している。例えは特開昭５９−１９７５２０号
公報に開示したナイフの刃先、レーザー等を用いて線状
の疵を導入する方法、特開昭６３−４２３３２号公報に
開示したフォトエツチングまたはステンシルを用いた電
解エツチングによる方法である。

（発明か解決しようとする課題） しかるに前者の場合には、再コーテイングの必要性は回
避できるものの、溝周辺に生ずるカエリを除去する必要
かあること、一方後者の場合には、フォトエツチングで
はマスクを通しての紫外光の露光状態や現像液中に浸漬
した際の露光部の除去状態をコイル全体にわたって均一
に保つことか困難なこと、またステンシルによる電解エ
ツチングては電解液のにじみにより常に均一な溝を導入
することか困難であるところに、問題を残していた。

この発明は、上記の問題を解決すべく、コイル全長にわ
たって均一な溝を工業的に安定して得る方法に関し鋭意
実験と検討を重ねた結果開発されたものて、最終冷間圧
延後、鋼板表面に印刷によりエツチングレジストを塗布
、焼付けしたのち、エツチング処理を施し、しかるのち
該レジストを除去することが、所期した目的の達成に関
し、極めて有効であることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、方向性電磁鋼板用スラブを、熱間
圧延したのち、１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の
冷間圧延により最終板厚とし、その後脱炭焼鈍ついで最
終仕上げ焼鈍を施す一連の工程によって方向性電磁鋼板
を製造するに当り、最終冷間圧延後、鋼板表面に印刷に
よってエツチングレジストを、非塗布領域として圧延方
向と交わる向きに連続または非連続の線状領域を残存さ
せて、塗布、焼付けたのち、エツチング処理を施して鋼
板表面に連続または非連続の線状溝を形成し、しかるの
ち該レジストを除去することからなる低鉄損方向性電磁
鋼板の製造方法である。

この発明において、塗布、焼付は後のレジスト厚さは０
．５〜３０μｍとすることか好ましい。

以下、この発明を具体的に説明する。

まず、この発明の基礎となった実験結果についで説明す
る。

方向性電磁鋼板は、一般番コ次に述べるような工程で製
造される。すなわち方向性電磁網板用スラブを熱間圧延
し、その後必要に応じて熱延板焼鈍を行ったのち、１回
または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延により最終
板厚とし、ついで脱炭焼鈍および最終仕上げ焼鈍を施し
たのち、通常上塗りコーティングを施して製品とする。

さて上記の製造工程中、板厚０．２０ｍｍに圧延した最
終冷延板のコイル全長にわたり表面にアルキド系樹脂を
主成分とするエツチングレジストインキをグラビアオフ
セット印刷により、非塗布部が圧延方向と直角な方向に
幅：０．２ｍｍ、圧延方向の間隔：４ｍｍで線状に残存
するように塗布したのち、２００　’Ｃで３０秒間焼付
けた。この時、グラビア版は凹型セル密度１５０個／イ
ンチ、セル深さ５０μｍに加工したロールを使用した。

また焼付は後のレジスト厚は２μ竹であった。

このようにしてエツチングレジストを塗布した鋼板に、
電解エツチング又は化学エツチングを施すことにより、
幅０．２ｍｍ、深さ２０μｍの線状の溝を形成し、次い
て有機溶剤中に浸漬してレジストを除去した。電解エツ
チングは、ＮａＣ１電解液中て電流密度１０Ａ／ｄｍ２
て２０秒間処理することにより、また化学エツチングは
ＨＮＯ３液中に１０秒間浸漬することにより行った。

溝形成後、コイルの長手方向２０ケ所、幅方向１０ケ所
からサンプルを採取し、粗さ計により溝の幅および深さ
を測定した。

かかる処理後、脱炭焼鈍、ついで最終仕上げ焼鈍を施し
、さらにこれらの仕上げ焼鈍板に上塗りコーティングを
施して製品とした。

かくして得られた製品板の長手方向２０ケ所からエプス
タイン試片を切り出し、歪取り焼鈍後、磁気特性を測定
した。

表１に得られた溝の幅、深さの調査結果を、また表２に
は磁気特性の調査結果を示す。

なお表１および２には、比較例として、最終冷延板にフ
ォトエツチング゛を施した場合、ステンシルを用いた電
解エツチングを施した場合およびエツチング処理を施さ
ない場合についでの調査結果も併せて示す。ここにフォ
トエツチングは、重クロム酸塩合成コロイドをフォトレ
ジストとして塗布したのち、アーク灯を照射し、ついで
現像液中に鋼板を浸漬して露光部を除去し、さらにＨＮ
Ｏ３液中に１０秒間浸漬することにより行い、その後ア
ルカリ中に浸漬後、ブラッシングしてレジストを除去し
た。またステンシルを用いる方法では、エツチングを施
す部分たけ穴をあけたステンシルを鋼板上に被せ、電解
液と陰極を含むローラー型カートリッジをステンシル上
で回転させた。この時の処理条件は、電流密度１０Ａ／
ｄｍ２、処理時間＝２０秒間とした。

表１２表２より明らかなように、二の発明に従って処理
した鋼板には、従来法に比へて極めて均一な幅、深さを
有する溝が得られ、それに伴い、コイル全長にわたり安
定した低鉄損か得られた。

これに対し、従来法では鉄損の最小値はこの発明に従っ
た場合とほぼ同等であるものの、コイル長手方向での溝
の幅、深さのばらつきか大きいため鉄損の平均値は大き
くなっている。

なお二の発明て得た製品の占積率はいずれも、９７．２
％であり、無処理のもののそれか９７．３％であるのと
比へて遜色なかった。

（作　用） 二の発明によって鉄損か減少する理由は、また明確に解
明されたわけてはないが、局所的な溝か仕上げ焼鈍雰囲
気中で好ましい影響を与えたことや製品での磁区細分化
効果をもたらしたことによるものと推定される。

この発明において、レジストを印刷する方法についでは
特に限定されることはなく、グラビアオフセット印刷、
オフセットロールを用いないグラビア印刷、平版オフセ
ット印刷およびスクリーン印刷等の方法を利用すること
かできるか、コイルでの連続印刷か容易なこと、ロール
の摩耗が少なく常に安定した印刷面が得られること、レ
ジスト厚みのコントロールか容易なこと等からグラビア
オフセット印刷が最も有利に適合する。

次にレジストの厚みについで述へる。発明者らは、エツ
チングレジスト用として用いるのであるから、ある一定
の厚みか必要であろうとの予測のもとに厚みの異なるレ
ジストを得、それが製品の特性に及はす影響を調べた。

レジスト厚は、グラビアオフセット印刷においてグラビ
アロール版胴の凹型メツシュセル深さ及びゴム転写ロー
ルの押付厚を種々変化させることにより、またスクリー
ン印刷を用いることにより変化させた。供試材は板厚０
．２０ｍｍの最終冷延板であり、レジスト塗布後、電解
エツチングすることにより線状の溝を導入した。印刷時
のパターン及び電解エツチングの処理条件は前述の実験
と同一とした。

第１図に、最終仕上げ焼鈍後の鉄損ＷＩ７１５Ｇとレジ
スト厚との関係を示す。

同図より明らかなように、レジスト厚か０．５μｍ以上
、３０μｍ以下の範囲ては、無処理の場合に比べて鉄損
が著しく減少しているか、レジスト厚が０．５μｍに満
たなかったり、３０μｍより厚くなると鉄損の低減は少
なくなっている。

この原因の解明のため、エツチング後の鋼板をよく観察
したところ、レジスト厚か０．５μｍ未満の場合にはエ
ツチングによりレジストそのものか冒され、また３０μ
ｍより厚い場合には線状の非塗布部にまでレジストか被
さっている部分か多（、いずれも所望の深さの溝か形成
され難い二とか判明した。

従って十分な鉄損の低減を実現するためには、印刷する
レジストの厚みは０．５μｍ以上、３０μｍ以下とする
ことか好ましい。

とくにグラビアオフセット印刷ては、クラピアロールの
メツシュセル深さは少なくとも１０μｍ以上とすること
か好ましい。

次にエツチングレジストとして使用するインキとしては
、アルキド系、エポキシ系およびポリエチレン系の樹脂
を主成分とするインキが好適である。またレジストイン
キを塗布後、樹脂を硬化させるために焼付けを行う必要
かあるか、かかる焼付けはインキに含まれている溶剤、
水等が蒸発する程度の温度で十分てあり、通常１００°
０以上程度の温度でよい。

次に印刷に引き続いて行うエツチングについで述へる。

エツチングは電解エツチング、化学エツチングのいずれ
ても良い。電解エツチングの場合、ＮａＣｌ水溶液やＫ
ＣＩ水溶液等の電解浴中て電流密度１〜１００　Ａ／ｄ
ｍ２の範囲て実施するのか好ましい。

というのは電流密度か低すぎると十分なエツチング効果
か得られず、一方高過きるとエツチング時にレジストを
損なうおそれかあるからである。

化学エツチングの場合はＦｅＣｌ３．　ＨＮＯ３，Ｈ２
ＳＯ４゜Ｈ３Ｐ０＝等やそれらの混合液か好適に用いら
れる。

なお工業的に安定した効果を得るためにはしシストを傷
めやすい化学エツチングよりも電流密度のコントロール
か容易な電解エツチングの方かより適している。

エツチング後のレジスト除去法についでは、特に限定は
しないか、アルカリまたは有機溶剤等が適している。

このようにして導入する溝の形状は、連続線でも非連続
の点線でも良いが、連続線の方か望ましい。かかる線状
溝は、幅・５〜３００μｍ、深さ１００μｍ以下好まし
くは５〜５０μｍとするのか適当である。また線状溝の
方向は圧延方向と直角な方向か最も良いか、直角方向に
対し３０°以内の範囲であれはほぼ同等の効果か得られ
る。さらに線状溝の間隔は３〜３０肛の範囲とするのか
好適である。

なお溝の形成は、鋼板の片面たけても十分であるか、両
面に施しても効果を有することは言うまでもない。

二の発明において、対象とする方向性電磁鋼板の成分組
成は特に限定されるものではなく、従来公知のものいず
れもか適合する。その代表組成についで掲げると、例え
はＣ：０．０１〜０．０８０も、Ｓｌ：２．０〜４．０
％を含みかつ、インヒビターとしてＭｎＳｅ。

ＭｎＳ、　ＡｆｆＮ、　ＢＮ等のうち１種または２種以
上を少量含む組成である。なおインヒビター成分として
は上記以外に３ｂ、　Ｓｎ、　Ｃｕ、　Ｂｉ等を含むも
のもこの発明に含まれる。

上記の好適成分組成に調整されたスラブを熱間圧延し、
その後必要に応じて熱延板焼鈍を行った後、１回または
中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延により最終製品板
厚とし、ついで脱炭焼鈍を施すわけであるが、かような
最終冷延板を素材として上に述べた方法によりエツチン
グを施すわけである。

なおエツチング後、レジストを除去したのち、脱炭焼鈍
を施し、さらに焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上げ焼
鈍を行う。かかる仕上げ焼鈍後、焼鈍分離剤を除去し、
必要に応じて上塗りコーティング塗布を行って製品とす
るか、この発明の効果は上塗りコーティングの有無にか
かわらず発揮される。

以上のようにして製造した鋼板は安定して極めて低い鉄
損値を示し、その値は歪取り焼鈍後も保持されるため巻
鉄心用材料としても安定して使用することができる。な
お一般に歪取り焼鈍を必要としない積鉄心用として使用
してもよいのは言うまでもない。

（実施例） 実施±上 Ｃ：　０．０６２％、Ｓｉ：３．３％、　Ｍｎ　：　０
．０７６、％、　Ｓｅ：０．０２４％、＾］　：　０．
０２５％およびＮ　：　０．００８％を含み、残部は実
質的にＦｅの組成になるけい素鋼スラブを、熱間圧延し
、１０５０°Ｃ，２ｍｉｎの焼鈍後冷間圧延を施して、
０．２０ｍｍの最終板厚まで圧延した。

かかる圧延コイルを５個用意し、それぞれに以下の処理
を施した。

（１）グラビアオフセット印刷によるレジスト塗布後、
電解エツチング。

（２）グラビアオフセット印刷によるレジスト塗布後、
化学エツチング。

（３）フォトエツチング。

（４）ポリウレタン製ステンシルを用いた電解エッチン
グ。

（５）処理なし。

ここでグラビアオフセット印刷は１７５メツシユ、４０
μ釦のメツシュセルを有するグラビアロールを用い、エ
ポキシ系樹脂を主成分とするインキをレジストとした。

焼付は後のレジスト厚みは３μｍであった。電解エツチ
ングはＭＣＩ電解液中において電流密度８　Ａ／ｄａ＋
”で３０秒間エツチング処理した。

化学エツチングはＦｅＣｌ：＋液中に２０秒間浸漬する
ことにより行った。またフォトエツチングは重クロム酸
塩合成コロイドをフォトレジストとして用い、ＦｅＣｌ
３液を２０秒間スプレーすることによりエツチング処理
し、さらにステンシルを用いる電解エツチング処理は、
ポリウレタン製のステンシルを調板にかぷせＮａＣ１電
解液と陰極を含むローラー型カートリッジをステンシル
上で回転させ、電流密度８　Ａ／ｄｉ２、処理時間３０
秒となるよう処理した。

以上の処理によるエツチング領域は、圧延方向に対し直
角方向で幅約０．２朧、間隔３．５　ｍｍの線状領域と
した。エツチングにより得られた溝の深さは、（１）　
、　（２）はいずれもコイル全長にわたり２０±２μｍ
の範囲であったが、（３）　、　（４）はそれぞれ（１
）。

（２）と同一処理条件であるにもかかわらず溝の深さは
Ｏ〜３５μ艶とばらついでいた。

上記のようにして処理したコイルを無処理のコイル（５
）と共に、脱炭焼鈍後、最終仕上げ焼鈍した。

各製品コイルの長手方向２０ケ所にわたって磁気特性を
測定した結果を、平均値とそのばらつきでもって表３に
示す。

同表より明らかなように、この発明に従って処理した綱
板は、従来の方法に比べて安定した低鉄損値を示した。

実施Ｉ Ｃ：　０．０４５％、Ｓｉ：３．２％、　Ｍｎ　：　０
．０７０％＋Ｓｅ：０、０２０％およびＳｂ　：　０．
０２５％を含み、残部は実質的にＦｅの組成になるけい
素鋼スラブを、熱間圧延後、１０００℃、　　１　ｍｉ
ｎの中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を施して、０．２
０ｍｍの最終板厚まで圧延した。

かかる圧延コイルを５個用意し、それぞれに以下の処理
を施した。

（６）グラビアオフセット印刷によるレジスト塗布後、
電解エツチング。

（７）グラビアオフセット印刷によるレジスト塗布後、
化学エツチング。

（８）ナイフ刃先でのケガキ。

（９）レザー光による溝導入。

（１０）処理なし。

（６）　、　（７）の処理はそれぞれ実施例１の（１）
、（２）と同一処理とし、また（８）　、　（９）につ
いではいずれも幅０．２ａｎ、深さ２０μｍの溝が導入
されるよう処理した。

これらのコイルを無処理のもの（１０）を含めて脱炭焼
鈍し、さらに最終仕上げ焼鈍後、磁気特性及び占積率を
測定した。

かくして得られた結果を表４に示す。

同表に示したとおり、この発明によれば占積率を低下さ
せることなく著しい鉄損の改善が達成されている。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、従来に比べより一層工業的
に安価にかつ安定した低鉄損値の方向性電磁鋼板を得る
ことができ、しかもかかる鋼板は歪取り焼鈍による鉄損
劣化がないので、積鉄心、巻鉄心共に使用可能であり、
変圧器の効率向上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、エツチングレジスト厚さと製品の鉄損−１，
７，。（Ｗ／ｋｇ）との関係を示すグラフである。 第１ Ｌ′／ストツヤ：◇ｕｒｎ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、方向性電磁鋼板用スラブを、熱間圧延したのち、１
   回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延により最
   終板厚とし、その後脱炭焼鈍ついで最終仕上げ焼鈍を施
   す一連の工程によって方向性電磁鋼板を製造するに当り
   、最終冷間圧延後、鋼板表面に印刷によって エッチングレジストを、非塗布領域として圧延方向と交
   わる向きに連続または非連続の線状領域を残存させて、
   塗布、焼付けたのち、エッチング処理を施して鋼板表面
   に連続または非連続の線状溝を形成し、しかるのち該レ
   ジストを除去することを特徴とする低鉄損方向性電磁鋼
   板の製造方法。 ２、請求項１において、塗布、焼付け後のレジスト厚さ
   が０．５〜３０μｍである低鉄損方向性電磁鋼板の製造
   方法。