特許 6876280 方向性電磁鋼板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6876280

(24)【登録日】2021年4月28日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】方向性電磁鋼板

(51)【国際特許分類】

   C23C 22/00 20060101AFI20210517BHJP

   C23C 8/18 20060101ALI20210517BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20210517BHJP

   C22C 38/60 20060101ALI20210517BHJP

   C21D 8/12 20060101ALN20210517BHJP

【ＦＩ】

   C23C22/00 B

   C23C8/18

   C22C38/00 303U

   C22C38/60

   !C21D8/12 B

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-529820(P2019-529820)

(86)(22)【出願日】2018年7月13日

(86)【国際出願番号】JP2018026621

(87)【国際公開番号】WO2019013352

(87)【国際公開日】20190117

【審査請求日】2019年12月27日

(31)【優先権主張番号】特願2017-137440(P2017-137440)

(32)【優先日】2017年7月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】高谷 真介

(72)【発明者】

【氏名】村上 健一

(72)【発明者】

【氏名】牛神 義行

(72)【発明者】

【氏名】奥村 俊介

(72)【発明者】

【氏名】長野 翔二

【審査官】 菅原 愛

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１８４７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２８１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４０６６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ２２／００−２２／８６

Ｃ２１Ｄ ８／１２

Ｃ２１Ｄ ９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼板と、
前記鋼板上に形成されたＳｉＯ_２からなる非晶質酸化物被膜と、
を有し、
前記鋼板が、化学組成として、質量％で、
Ｃ：０．０８５％以下、
Ｓｉ：０．８０〜７．００％、
Ｍｎ：１．５０％以下、
酸可溶性Ａｌ：０．０６５％以下、
Ｓ：０．０１３％以下、
Ｃｕ：０〜０．８０％、
Ｎ：０〜０．０１２％、
Ｐ：０〜０．５０％、
Ｎｉ：０〜１．００％、
Ｓｎ：０〜０．３０％、
Ｓｂ：０〜０．３０％、
を含有し、
残部がＦｅ及び不純物からなり
表面の写像鮮映度を写像鮮映測定装置で測定した値である、前記表面のＮＳＩＣ値が、４．０％以上である
ことを特徴とする
方向性電磁鋼板。

【請求項2】

前記鋼板が、前記化学組成として、質量％で、Ｃｕ：０．０１〜０．８０％を含有することを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板。

【請求項3】

前記鋼板が、前記化学組成として、質量％で、Ｎ：０．００１〜０．０１２％、Ｐ：０．０１０〜０．５０％、Ｎｉ：０．０１０〜１．００％、Ｓｎ：０．０１０〜０．３０％、及び、Ｓｂ：０．０１０〜０．３０％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方向性電磁鋼板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変圧器の鉄心材料として使用する方向性電磁鋼板、特に、張力絶縁被膜の密着性に優れた、非晶質酸化物被膜付き方向性電磁鋼板に関する。
本願は、２０１７年０７月１３日に、日本に出願された特願２０１７−１３７４４０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

方向性電磁鋼板は、主として、変圧器に使用される。変圧器は、据え付けられてから廃棄されるまでの長期間にわたって、連続的に励磁され、エネルギー損失を発生し続ける。そのため、交流で磁化された際のエネルギー損失、即ち、鉄損が、変圧器の性能を決定する主要なパラメータとなる。

【0003】

方向性電磁鋼板の鉄損を低減するために、これまで、例えば、ゴス方位と呼ばれる｛１１０｝＜００１＞方位への集積を高めること、電気抵抗を高めるＳｉ等固溶元素の含有量を高めること、板厚を薄くすること等の手法を用いて、多くの開発がなされてきた。

【0004】

また、鋼板に張力を付与することが、鉄損の低減に有効である。鋼板に張力を付与するためには、鋼板より熱膨張係数が小さい材質の被膜を、高温で、鋼板表面に形成することが有効である。仕上げ焼鈍工程で、鋼板表面の酸化物と焼鈍分離剤とが反応して生成するフォルステライト系被膜は、鋼板に張力を与えることができ、被膜密着性も優れている。

【0005】

例えば、特許文献１で開示された、コロイド状シリカとリン酸塩とを主体とするコーティング液を焼き付けることによって絶縁被膜を形成する方法は、鋼板に対する張力付与の効果が大きく、鉄損低減に有効である。したがって、仕上げ焼鈍工程で生じたフォルステライト系被膜を残した上で、リン酸塩を主体とする絶縁コーティングを施すことが、一般的な方向性電磁鋼板の製造方法となっている。

【0006】

一方、フォルステライト系被膜により磁壁移動が阻害され、鉄損に悪影響を及ぼすことが明らかになってきた。方向性電磁鋼板において、磁区は、交流磁場の下では磁壁の移動を伴って変化する。この磁壁移動がスムーズに行われることが、鉄損改善に効果的である。しかし、フォルステライト系被膜が、鋼板／絶縁被膜界面において凹凸構造を有するため、磁壁の移動が妨げられ、鉄損へ悪影響を及ぼす。

【0007】

それ故、これまで、フォルステライト系被膜の形成を抑制し、鋼板表面を平滑化する技術が開発されている。例えば、特許文献２〜５には、脱炭焼鈍の雰囲気露点を制御し、かつ焼鈍分離剤としてアルミナを用いることにより、仕上げ焼鈍後にフォルステライト系被膜を形成せず、鋼板表面を平滑化する技術が開示されている。

【0008】

しかしながら、このようにして鋼板表面を平滑化した場合、鋼板に張力を付与するためには、鋼板表面に、十分な密着性を有する張力絶縁被膜を形成する必要がある。
このような課題に対し、特許文献６に、鋼板表面に非晶質酸化物被膜を形成した後、張力絶縁被膜を形成する方法が開示されている。また、特許文献７〜１１には、さらに密着性が高い張力絶縁被膜を形成することを目的に、非晶質酸化物被膜の構造を制御する技術が開示されている。

【0009】

特許文献７には、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保する方法が開示されている。この方法では、鋼板表面を平滑化した一方向性電磁鋼板の鋼板表面に、微小凹凸を導入する前処理を施した後、外部酸化型の酸化物を形成し、さらに、外部酸化膜の膜厚を貫通した形でシリカを主体とする粒状外部酸化物を形成することによって被膜密着性を確保している。

【0010】

特許文献８には、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保する方法が開示されている。この方法では、鋼板表面を平滑化した一方向性電磁鋼板に外部酸化型酸化膜を形成するための熱処理工程において、２００℃以上１１５０℃以下の温度域の昇温速度を１０℃／秒以上５００℃／秒以下に制御し、外部酸化膜に占める鉄、アルミニウム、チタン、マンガン、クロム等の金属系酸化物の断面面積率を５０％以下とすることで、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保している。

【0011】

特許文献９には、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保する方法が開示されている。この方法では、鋼板表面を平滑化した一方向性電磁鋼板に外部酸化型酸化膜を形成し、続く張力絶縁被膜を形成する工程において、外部酸化型酸化膜付き鋼板と張力絶縁被膜形成用塗布液との接触時間を２０秒以下にすることにより、外部酸化型酸化膜中の密度低下層の比率を３０％以下として、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保している。

【0012】

特許文献１０には、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保する方法が開示されている。この方法では、鋼板表面を平滑化した一方向性電磁鋼板に外部酸化型酸化膜を形成するための熱処理を１０００℃以上の温度で行い、外部酸化型酸化膜の形成温度から２００℃までの温度域の冷却速度を１００℃／秒以下に制御し、外部酸化型酸化膜中の空洞を断面面積率にして３０％以下とすることで、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保している。

【0013】

特許文献１１には、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保する方法が開示されている。この方法では、鋼板表面を平滑化した一方向性電磁鋼板に外部酸化型酸化膜を形成するための熱処理工程において、熱処理温度を６００℃以上１１５０℃以下、雰囲気露点を−２０℃以上０℃以下とする条件で行い、かつ、その時の冷却雰囲気の雰囲気露点を５℃以上６０℃以下とする条件で焼鈍し、外部酸化型酸化膜中に断面面積率で５％以上３０％以下の金属鉄を含有させて、張力絶縁被膜と鋼板との被膜密着性を確保している。

【0014】

しかしながら、従来技術においては、張力絶縁被膜と鋼板との十分な密着性が得られず、期待する鉄損低減効果を十分に引き出すことが困難な場合が生じている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】日本国特開昭４８−０３９３３８号公報

【特許文献2】日本国特開平０７−２７８６７０号公報

【特許文献3】日本国特開平１１−１０６８２７号公報

【特許文献4】日本国特開平１１−１１８７５０号公報

【特許文献5】日本国特開２００３−２６８４５０号公報

【特許文献6】日本国特開平０７−２７８８３３号公報

【特許文献7】日本国特開２００２−３２２５６６号公報

【特許文献8】日本国特開２００２−３４８６４３号公報

【特許文献9】日本国特開２００３−２９３１４９号公報

【特許文献10】日本国特開２００２−３６３７６３号公報

【特許文献11】日本国特開２００３−３１３６４４号公報

【非特許文献】

【0016】

【非特許文献1】鉄と鋼 Ｖｏｌ．７７（１９９１）Ｎｏ．７ ｐ．１０７５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

本発明は、従来技術を踏まえ、フォルステライト系被膜を有しない方向性電磁鋼板において、張力絶縁被膜と鋼板表面との被膜密着性を高めることを課題とする。すなわち、本発明は、張力絶縁被膜と鋼板表面との被膜密着性に優れる方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、鋼板表面に非晶質酸化物被膜を形成した上で、非晶質酸化物被膜のモルフォロジーを均一（平滑）にすると、張力絶縁被膜と鋼板表面との被膜密着性が向上することを知見した。

【0019】

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、次の通りである。
（１）本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、鋼板と、前記鋼板上に形成されたＳｉＯ_２からなる非晶質酸化物被膜と、を有し、前記鋼板が、化学組成として、質量％で、Ｃ：０．０８５％以下、Ｓｉ：０．８０〜７．００％、Ｍｎ：１．５０％以下、酸可溶性Ａｌ：０．０６５％以下、Ｓ：０．０１３％以下、Ｃｕ：０〜０．８０％、Ｎ：０〜０．０１２％、Ｐ：０〜０．５０％、Ｎｉ：０〜１．００％、Ｓｎ：０〜０．３０％、Ｓｂ：０〜０．３０％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり表面の写像鮮映度を写像鮮映測定装置で測定した値である、前記表面のＮＳＩＣ値が、４．０％以上である。

【0020】

（２）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板は、前記鋼板が、前記化学組成として、質量％で、Ｃｕ：０．０１〜０．８０％を含有してもよい。

【0021】

（３）上記（１）または（２）に記載の方向性電磁鋼板は、前記鋼板が、前記化学組成として、質量％で、Ｎ：０．００１〜０．０１２％、Ｐ：０．０１０〜０．５０％、Ｎｉ：０．０１０〜１．００％、Ｓｎ：０．０１０〜０．３０％、及び、Ｓｂ：０．０１０〜０．３０％の１種又は２種以上を含有してもよい。

【発明の効果】

【0022】

本発明の上記態様によれば、表面にフォルステライト系被膜が形成されていない方向性電磁鋼板であって、張力絶縁被膜との被膜密着性が著しく高い方向性電磁鋼板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】被膜残存面積率とＮＳＩＣ値との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板（以下「本実施形態に係る電磁鋼板」ということがある。）は、
鋼板と、前記鋼板上に形成された非晶質酸化物被膜と、を有し、前記鋼板が、化学組成として、質量％で、Ｃ：０．０８５％以下、Ｓｉ：０．８０〜７．００％、Ｍｎ：１．５０％以下、酸可溶性Ａｌ：０．０６５％以下、Ｓ：０．０１３％以下、Ｃｕ：０〜０．８０％、Ｎ：０〜０．０１２％、Ｐ：０〜０．５０％、Ｎｉ：０〜１．００％、Ｓｎ：０〜０．３０％、Ｓｂ：０〜０．３０％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり
鋼板表面の写像鮮映度を写像鮮映測定装置で測定した値である、鋼板表面のＮＳＩＣ値（鋼板表面の写像鮮映度を写像鮮映測定装置［ＮＳＩＣ］で測定した値）が４．０％以上である。
この電磁鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０８５％以下、Ｓｉ：０．８０〜７．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．５０％、酸可溶性Ａｌ：０．０１〜０．０６５％、Ｓ：０．００３〜０．０１３％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるスラブを素材とする、フォルステライト系被膜のない方向性電磁鋼板である。

【0025】

本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板（本実施形態に係る電磁鋼板）について説明する。

【0026】

＜被膜密着性＞
本発明者らは、フォルステライト系被膜がない（表面にフォルステライト系被膜が形成されていない）方向性電磁鋼板において、優れた被膜密着性を確保する方法について検討した。その結果、被膜と鋼板表面との界面において応力集中を抑制することが必要であり、そのためには、フォルステライト系被膜がない鋼板の表面に、非晶質酸化物被膜を形成（特に鋼板の表面に直接接するように非晶質酸化物被膜を形成）した上で、この非晶質酸化物被膜のモルフォロジーを均一（平滑）にすることが重要であると発想し鋭意検討した。フォルステライト系被膜がない鋼板は、仕上げ焼鈍後にフォルステライト系被膜を除去したり、又は、フォルステライトの生成を意図的に防止することによって形成できる。例えば、焼鈍分離剤の組成を調整することで、フォルステライトの生成を意図的に防止することができる。

【0027】

上述したように、フォルステライト系被膜がない鋼板の表面に、非晶質酸化物被膜を形成した上で、この非晶質酸化物被膜中の非晶質酸化物のモルフォロジー（非晶質酸化物被膜のモルフォロジー）を均一にすることで、さらにその上に形成される張力絶縁被膜と、鋼板との密着性を高めることができると考えられる。しかしながら、非晶質酸化物被膜の厚みは数ｎｍと非常に薄く、非晶質酸化物被膜のモルフォロジーの均一性（平滑性）を評価することは極めて難しい。

【0028】

本発明者らは、鋭意検討の結果、膜厚数ｎｍの非晶質酸化物被膜のモルフォロジーの均一性（平滑性）は、鋼板表面の鮮映性を評価する写像鮮映度（写像鮮映測定装置［ＮＳＩＣ］による測定値）で評価できることを見いだした。

【0029】

鋼板表面の鮮映性を評価する手段としては、ＰＧＤ計が広く知られているが、ＰＧＤ計は、高光沢領域での感度が落ちることが報告されている。一方、ＮＳＩＣは、高光沢領域における感度が高く、その測定値は目視評価と良く一致することが報告されている（非特許文献１、参照）。

【0030】

それ故、本発明者らは、膜厚が数ｎｍと非常に薄く、高光沢の非晶質酸化物被膜の表面を評価する指標は、ＰＧＤ値よりＮＳＩＣ値の方が好ましいと考え、ＮＳＩＣ値で、上記非晶質酸化物被膜を評価し、規定することとした。

【0031】

本実施形態において、ＮＳＩＣ値は、スガ試験器（株）製の写像鮮映測定装置（ＮＳＩＣ）を用いて被膜表面の写像鮮映度（平滑度）を測定した値である。

【0032】

具体的には、被測定面と光源との間に、直線スリットを形成したスリット板を配置し、光源からの光をスリット板のスリットを通して被測定面に照射し、その被測定面を撮像装置で撮像し、撮像画像中のスリット線像の直線性及び明度差（スリット線像とその隣りの背景像との明度の差）に基づいて演算した値である。ＮＳＩＣ値は、被測定面が黒鏡の場合を１００とし、それとの相対で算出した値である。

【0033】

即ち、ＮＳＩＣ値が高いほど、鋼板表面を被覆する膜厚数ｎｍの非晶質酸化物のモルフォロジーが均一（平滑）である。
本発明者らは、次に述べる実験を行い、被膜密着性と、非晶質酸化物を有する方向性電磁鋼板の表面のＮＳＩＣ値との関係を調査した。

【0034】

実験用素材として、Ｓｉを３．４％含む、板厚０．２３ｍｍの脱炭焼鈍板に、アルミナを主体とする焼鈍分離剤を塗布して仕上げ焼鈍を行って二次再結晶化させ、フォルステライト系被膜を有さない方向性電磁鋼板を準備した。この方向性電磁鋼板に、窒素２５％、水素７５％、露点−３０〜５℃の雰囲気中で、均熱時間１０秒の熱処理を施し、シリカを主体とする非晶質酸化物を鋼板表面に形成した。

【0035】

この非晶質酸化物被膜付き方向性電磁鋼板の表面のＮＳＩＣ値（写像鮮映度）を、スガ試験器（株）製の写像鮮映測定装置を用いて測定した。
次いで、非晶質酸化物被膜を有する方向性電磁鋼板の表面に、リン酸塩、クロム酸、及び、コロイダルシリカを主体とする塗布液を塗布し、窒素雰囲気中で、８３５℃で３０秒、焼き付けて、張力絶縁被膜を鋼板表面に形成して、張力絶縁被膜の鋼板表面との被膜密着性を調査した。

【0036】

被膜密着性は、張力絶縁被膜を形成した鋼板から採取した試験片を、直径２０ｍｍの円筒に巻き付け（１８０°曲げ）、曲げ戻した状態で、張力絶縁被膜が、鋼板から剥離せず、密着したままの部分の面積率（以下「被膜残存面積率」という。）で評価した。被膜残存面積率については、目視で測定すればよい。

【0037】

図１に、被膜残存面積率とＮＳＩＣ値との関係を示す。

【0038】

図１から、ＮＳＩＣ値が４．０％以上であると、被膜残存面積率は８０％以上となり、良好な被膜密着性を確保できることが解る。また、ＮＳＩＣ値が４．５％以上であると、被膜残存面積率は９０％以上となり、より良好な被膜密着性を確保でき、ＮＳＩＣ値が５．０％以上であると、被膜残存面積率は９５％以上に達し、特に優れた被膜密着性を確保できることが解る。

【0039】

本実施形態に係る電磁鋼板においては、図１に示す結果を踏まえ、鋼板と、前記鋼板上に形成された非晶質酸化物被膜と、を有し、表面（絶縁被膜が形成されている場合にはそれを除去した表面）のＮＳＩＣ値（鋼板表面の写像鮮映度を写像鮮映測定装置［ＮＳＩＣ］で測定した値）が４．０％以上である」と規定する。ＮＳＩＣ値の上限は規定する必要はないが、１００を超えることはない。

【0040】

ここで、非晶質とは、原子や分子が規則正しい空間格子を作らないで、乱れた配列をしている固体である。具体的には、Ｘ線回折を行った際に、ハローのみが検出され、特定のピークが検出されない状態を示す。
非晶質酸化物被膜とは、実質的に非晶質な酸化物のみからなる被膜である。被膜が酸化物を有するかどうかは、ＴＥＭやＦＴ−ＩＲを用いて確認できる。

【0041】

ＮＳＩＣ値は、上述の条件で、スガ試験器（株）製の写像鮮映測定装置を用いて測定できるが、非晶質酸化物被膜の上に張力絶縁被膜が形成されている場合、張力絶縁被膜付き一方向電磁鋼板から採取した試験片を、８０℃の２０％水酸化ナトリウムのエッチング液に２０分間浸漬して、張力絶縁被膜のみを選択的に除去してからＮＳＩＣ値を測定すればよい。

【0042】

非晶質酸化物被膜は、内部酸化型の被膜ではなく、外部酸化型の被膜が好ましい。内部酸化型の非晶質酸化物被膜は、鋼板と非晶質酸化物の界面において、非晶質酸化物の一部が陥入した形態の被膜で、陥入部の深さ方向の長さと陥入部の底辺の長さとの比で表示するアスペクト比が１．２以上の被膜であり、外部酸化型の非晶質酸化物被膜は、アスペクト比が１．２未満の被膜である。
外部酸化型ではなく、内部酸化型の非晶質酸化物被膜を形成すると、上記陥入部を起点として張力絶縁被膜が剥離する場合がある。

【0043】

次に、本実施形態に係る電磁鋼板の成分組成について説明する。以下、成分組成に係る％は「質量％」である。

【0044】

＜成分組成＞
Ｃ：０．０８５％以下
Ｃは、一次再結晶組織の制御に有効な元素であるが、磁気時効で鉄損を大きくする元素である。そのため、仕上げ焼鈍前に脱炭焼鈍で、Ｃ含有量を０．０１０％未満にまで低減する必要がある。
Ｃ含有量が０．０８５％を超えると、脱炭焼鈍に長時間を要し、生産性が低下するので、Ｃ含有量は０．０８５％以下とする。好ましくは０．０７０％以下、より好ましくは０．０５０％以下である。
下限は特に限定しないが、一次再結晶組織を安定的に制御する点で、０．０５０％以上が好ましい。

【0045】

Ｓｉ：０．８０〜７．００％
Ｓｉは、鋼板の電気抵抗を高くして、鉄損を小さくする元素である。Ｓｉ含有量が０．８０％未満であると、含有させる効果が十分に得られない。また、二次再結晶焼鈍時に相変態が生じて、二次再結晶を適確に制御できず、結晶方位が損なわれて、磁気特性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量は０．８０％以上とする。好ましくは２．５０％以上、より好ましくは３．００％以上である。

【0046】

一方、Ｓｉ含有量が７．００％を超えると、鋼板が脆化し、冷間圧延が困難となり、圧延時に割れが発生する。そのため、Ｓｉ含有量は７．００％以下とする。好ましくは４．００％以下、より好ましくは３．７５％以下である。

【0047】

Ｍｎ：１．５０％以下
Ｍｎ含有量が１．５０％を超えると、二次再結晶焼鈍時に相変態し、良好な磁束密度が得られない。そのため、Ｍｎ含有量は１．５０％以下とする。好ましくは１．２０％以下、より好ましくは０．９０％以下である。

【0048】

一方、Ｍｎは、オーステナイト形成促進元素であり、鋼板の比抵抗を高めて、鉄損の低減に寄与する元素である。Ｍｎ含有量が０．０１％未満であると、含有させる効果が十分に得られず、また、熱間圧延時に鋼板が脆化する。そのため、Ｍｎ含有量は、０．０１％以上とする。好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上である。

【0049】

酸可溶性Ａｌ：０．０６５％以下
Ａｌが０．０６５％を超えると、粗大な（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎが析出したり、（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎの析出が不均一になる。その結果、所要の二次再結晶組織が得られず、磁束密度が低下する。そのため、酸可溶性Ａｌ含有量は０．０６５％以下とする。好ましくは０．０５５％以下、より好ましくは０．０４５％以下である。Ａｌ含有量は０％でもよい。
一方、酸可溶性Ａｌは、Ｎと結合し、インヒビターとして機能する（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎを形成する元素である。そのため、製造に用いるスラブにおいて、酸可溶性Ａｌが０．０１０％未満であると、十分な量の（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎが形成されず、二次再結晶が安定しない。そのため、製造に用いるスラブにおける酸可溶性Ａｌは０．０１０％以上とすることが好ましく、このＡｌが鋼板に残存してもよい。スラブ中の酸可溶性Ａｌの含有量は、より好ましくは０．００２％以上、より好ましくは０．０３０％以上である。

【0050】

Ｓ：０．０１３％以下
Ｓ含有量が０．０１３％を超えると、ＭｎＳの析出分散が不均一になり、所要の二次再結晶組織が得られず、磁束密度が低下する。そのため、Ｓは０．０１３％以下とする。好ましくは０．０１２％以下、より好ましくは０．０１１％以下である。
一方、Ｓは、Ｍｎと結合して、インヒビターとして機能するＭｎＳを形成する元素である。そのため、製造に用いるスラブにおいて、Ｓ含有量を０．００３％以上とすることが好ましく、このＳが鋼板に残存してもよい。製造に用いるスラブにおいてＳ含有量は、より好ましくは０．００５％以上、さらに好ましくは０．００８％以上である。

【0051】

本実施形態に係る電磁鋼板は、上記元素の他、各種特性向上のため、上記元素の他、(a)Ｃｕ：０．０１〜０．８０％、及び／又は、(b)Ｎ：０．００１〜０．０１２％、Ｐ：０．５０％以下、Ｎｉ：１．００％以下、Ｓｎ：０．３０％以下、及び、Ｓｂ：０．３０％以下の１種又は２種以上を含有してもよい。これらは、必ずしも含有する必要がないので、その含有量の下限は０％である。

【0052】

(a)元素
Ｃｕ：０〜０．８０％
Ｃｕは、Ｓと結合し、インヒビターとして機能する析出物を形成する元素である。Ｃｕ含有量が０．０１％未満であると、効果が十分に発現しないので、Ｃｕは０．０１％以上が好ましい。より好ましくは０．０４％以上である。

【0053】

一方、Ｃｕ含有量が０．８０％を超えると、析出物の分散が不均一になり、鉄損低減効果が飽和するので、Ｃｕ含有量は０．８０％以下が好ましい。より好ましくは０．６０％以下である。

【0054】

(b)群元素
Ｎ：０〜０．０１２０％
Ｎは、Ａｌと結合して、インヒビターとしての機能するＡｌＮを形成する元素である。

【0055】

Ｎ含有量が０．００１％未満であると、ＡｌＮの形成が不十分となるので、Ｎ含有量は０．００１％以上が好ましい。より好ましくは０．００６％以上である。一方、Ｎは、冷間圧延時、鋼板中にブリスター（空孔）を形成する元素でもある。Ｎ含有量が０．０１２０％を超えると、冷間圧延時、鋼板中にブリスター（空孔）が生成する懸念があるので、Ｎ含有量は０．０１２％以下が好ましい。より好ましくは０．００９％以下である。

【0056】

Ｐ：０〜０．５０％
Ｐは、鋼板の比抵抗を高め、鉄損の低減に寄与する元素である。含有させる効果を確実に得る点では、Ｐ含有量は０．０１％以上が好ましい。
一方、Ｐが０．５０％を超えると、圧延性が低下する。そのため、Ｐ含有量は０．５０％以下が好ましい。より好ましくは０．３５％以下である。下限は０％を含むが、Ｐを０．０００５％未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼板上、０．０００５％が実質的な下限である。

【0057】

Ｎｉ：０〜１．００％
Ｎｉは、鋼板の比抵抗を高めて、鉄損の低減に寄与するとともに、熱延鋼板の金属組織を制御し、磁気特性の向上に寄与する元素である。下限は０％を含むが、含有させる効果を確実に得る点で、Ｎｉ含有量は０．０１％以上が好ましい。
一方、Ｎｉ含有量が１．００％を超えると、二次再結晶が不安定に進行し、磁気特性が低下する。そのため、Ｎｉ含有量は１．００％以下が好ましい。より好ましくは０．３５％以下である。

【0058】

Ｓｎ：０〜０．３０％
Ｓｂ：０〜０．３０％
Ｓｎ及びＳｂは、結晶粒界に偏析し、仕上げ焼鈍時、焼鈍分離剤が放出する水分でＡｌが酸化される（この酸化で、コイル位置でインヒビター強度が異なり、磁気特性が変動する）のを防止する作用をなす元素である。下限は０％を含むが、含有させる効果を確実に得る点で、いずれの元素の含有量も０．０１％以上が好ましい。
一方、いずれの元素もその含有量が０．３０％を超えると、二次再結晶が不安定となり、磁気特性が劣化する。そのため、Ｓｎ及びＳｂのいずれも０．３０％以下が好ましい。より好ましくは、いずれの元素も０．２５％以下である。

【0059】

本実施形態に係る電磁鋼板の上記元素を除く残部は、Ｆｅ及び不純物である。不純物は、鋼原料から及び／又は製鋼過程で不可避的に混入し、本実施形態に係る電磁鋼板の特性を阻害しない範囲で許容される元素である。

【0060】

上述の化学組成を有する電磁鋼板は、例えば化学組成として、質量％で、Ｃ：０．０８５％以下、Ｓｉ：０．８０〜７．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．５０％、酸可溶性Ａｌ：０．０１〜０．０６５％、Ｓ：０．００３〜０．０１３％、Ｃｕ：０〜０．８０％、Ｎ：０〜０．０１２％、Ｐ：０〜０．５０％、Ｎｉ：０〜１．００％、Ｓｎ：０〜０．３０％、Ｓｂ：０〜０．３０％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなるスラブを用いて製造することによって得られる。

【0061】

次に、本実施形態に係る電磁鋼板の好ましい製造方法について説明する。

【0062】

通常の方法で溶解・鋳造した、所要の成分を有するスラブを通常の熱間圧延に供して熱延板とし、コイル状に巻き取る。続いて、この熱延板に熱延板焼鈍を施した後、１回の冷間圧延、又は、中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して、最終製品と同じ板厚の鋼板とする。次いで、冷間圧延後の鋼板に脱炭焼鈍を施す。

【0063】

脱炭焼鈍は、湿水素雰囲気中で行うことが好ましい。上記雰囲気で脱炭焼鈍を行うことで、鋼板中のＣ含有量を、製品板の磁気時効劣化がない領域までに低減するとともに、鋼板組織を一次再結晶させることができる。この一次再結晶は、次の二次再結晶の準備となる。
脱炭焼鈍後、鋼板をアンモニア雰囲気中で焼鈍し、鋼板中にインヒビターのＡｌＮを形成する。

【0064】

続いて、１１００℃以上の温度で仕上げ焼鈍を行う。仕上げ焼鈍は、コイル状の形態で行えばよいが、鋼板の焼付き防止のため、鋼板表面に、Ａｌ₂Ｏ₃を主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから行う。

【0065】

仕上げ焼鈍後、スクラバーを用いて、鋼板から余分な焼鈍分離剤を水洗で除去するとともに、鋼板の表面状態を制御する。余分な焼鈍分離剤の除去を行う場合、スクラバーによる処理とともに、水洗を行うことが好ましい。
スクラバーは、ＳｉＣを砥材とし、その砥粒番手が、１００番〜５００番（ＪＩＳＲ６０１０におけるＰ１００〜Ｐ５００）であるものを用いることが好ましい。
砥粒番手が１００番未満の場合、鋼板表面が削りすぎられることにより表面活性が高まる。その結果、鉄系酸化物などが形成されやすくなり、被膜密着性が低下するので、好ましくない。一方、砥粒番手が５００番超の場合、焼鈍分離剤を十分に除去することができず、絶縁被膜を形成した際の被膜密着性が劣ることになるので、好ましくない。

【0066】

その後、水素及び窒素の混合雰囲気中で鋼板を焼鈍し、鋼板表面に非晶質酸化物被膜を形成する。非晶質酸化物被膜を形成する焼鈍における酸素分圧（Ｐ_H2O／Ｐ_H2）は０．００５以下が好ましく、０．００１以下がより好ましい。保持温度は６００〜１１５０℃が好ましく、７００〜９００℃がより好ましい。
酸素分圧（Ｐ_H2O／Ｐ_H2）は０．００５超であると、非晶質酸化膜以外の鉄系酸化物も形成され、被膜密着性が低下する。また、保持温度が６００℃未満では、非晶質酸化物が十分に生成しない。また、１１５０℃超では設備負荷が高くなるので好ましくない。

【0067】

非晶質酸化物被膜は、内部酸化型の被膜ではなく、外部酸化型の被膜が好ましい。アスペクト比が１．２未満の外部酸化型非晶質酸化物被膜のモルフォロジーの均一性（平滑性）は、上記焼鈍の冷却時、酸素分圧を０．００５以下に制御することで達成することができる。

【0068】

以上により、張力絶縁被膜の被膜密着性が良好な、非晶質酸化物被膜を有する方向性電磁鋼板を得ることができる。

【実施例】

【0069】

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

【0070】

（実施例１）
表１に示す成分組成の珪素鋼スラブ（鋼Ｎｏ．Ａ〜Ｆ）を、それぞれ１１００℃に加熱して熱間圧延に供し、板厚２．６ｍｍの熱延鋼板とした。
上記熱延鋼板に１１００℃で焼鈍を施した後、一回の冷間圧延又は中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚０．２３ｍｍの冷延鋼板とした。その後、この冷延鋼板に、脱炭焼鈍と窒化焼鈍とを施した。

【0071】

【表1-1】

【0072】

【表1-2】

【0073】

次いで、アルミナを主体とする焼鈍分離剤の水スラリーを塗布し、１２００℃、２０時間の仕上げ焼鈍を施して二次再結晶を完了させ、フォルステライト系被膜がない、鏡面光沢を有する、方向性電磁鋼板を製造した。仕上げ焼鈍前には、表２に示す砥粒番手のスクラバーによる焼鈍分離剤の除去と表面状態の制御を行った。仕上げ焼鈍後の鋼板の成分を分析したところ、表１−２の通りであった。

【0074】

上記鋼板に、窒素２５％、水素７５％からなり、表２に示す酸素分圧の雰囲気中で、８００℃、３０秒の均熱処理を施し、次いで、窒素２５％、水素７５％からなり、表２に示す酸素分圧で、室温まで冷却した。焼鈍の保持温度が６００℃以上であった場合には、鋼板表面に被膜が形成された。

【0075】

鋼板表面に形成された被膜が非晶質酸化物被膜であったかどうかは、Ｘ線回折及び、ＴＥＭを用いて確認した。また、合わせてＦＴ−ＩＲを用いた確認も行った。
具体的には、被膜が形成されたそれぞれの鋼Ｎｏ．製造条件Ｎｏ．の組み合わせにおいて、鋼板断面をＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）加工し、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて１０μｍ×１０μｍの範囲を観察し、被膜がＳｉＯ_２からなることを確認した。
また、表面をフーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）で分析したところ、波数１２５０（ｃｍ^-１）の位置にピークが存在した。このピークは、ＳｉＯ_２由来のピークであるので、このことからも、被膜がＳｉＯ_２で形成されていることが確認できた。
また、被膜を有する鋼板に対し、Ｘ線回折を行った際に、地鉄のピークを除けばハローのみが検出され、特定のピークが検出されなかった。
すなわち、いずれも形成された被膜は非晶質酸化物被膜であった。

【0076】

次に、張力絶縁被膜の密着性を評価するため、この非晶質酸化物被膜を形成した方向性電磁鋼板に、リン酸アルミニウム、クロム酸及びコロイダルシリカからなる張力絶縁被膜形成液を塗布し、８５０℃で３０秒、焼き付けて張力絶縁被膜付き方向性電磁鋼板を製造した。

【0077】

製造した張力絶縁被膜付き方向性電磁鋼板から採取した試験片を、直径２０ｍｍの円筒に巻き付け（１８０°曲げ）、曲げ戻した時の被膜残存面積率で、張力絶縁被膜の被膜密着性を評価した。張力絶縁被膜の被膜密着性の評価は、目視で張力絶縁被膜の剥離の有無を判断した。鋼板から剥離せず、被膜残存面積率が９０％以上をＧＯＯＤ、８０％以上９０％未満をＯＫ、８０％未満をＮＧとした。

【0078】

次に、非晶質酸化物被膜付き方向性電磁鋼板のＮＳＩＣ値を測定するため、張力絶縁被膜付き一方向電磁鋼板から採取した試験片を、８０℃の２０％水酸化ナトリウムのエッチング液に２０分間浸漬して、張力絶縁被膜のみを選択的に除去した。

【0079】

張力絶縁被膜を選択的に除去した非晶質酸化物被膜付き方向性電磁鋼板の表面のＮＳＩＣ値を、スガ試験器（株）製の写像鮮映測定装置を用いて測定した。具体的には、被測定面と光源との間に、直線スリットを形成したスリット板を配置し、光源からの光をスリット板のスリットを通して被測定面に照射し、その被測定面を撮像装置で撮像し、撮像画像中のスリット線像の直線性及び明度差（スリット線像とその隣りの背景像との明度の差）に基づいて演算した。ＮＳＩＣ値は、被測定面が黒鏡の場合を１００とし、それとの相対で算出した。表２に、ＮＳＩＣ値と張力絶縁被膜との被膜密着性の評価を示す。

【0080】

【表2】

【0081】

表２から、ＮＳＩＣ値が４．０％であると、被膜密着性が良好であることが解る。

【産業上の利用可能性】

【0082】

前述したように、本発明によれば、フォルステライト系被膜のない方向性電磁鋼板であって、張力絶縁被膜との被膜密着性が著しく高い、非晶質酸化物被膜付き方向性電磁鋼板を提供することができる。よって、本発明は、電磁鋼板製造産業及び電磁鋼板加工産業において利用可能性が高いものである。

【図1】