[發明專利]方向性電磁鋼板及方向性電磁鋼板的制造方法

有效

• 申請號: 201880045384.5
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN110869531B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 竹林圣記;中村修一;藤井浩康;牛神義行
• 申請（專利權）人: 日本制鐵株式會社
• 主分類號: C23C22/00
• 分類號: C23C22/00;H01F1/147;C21D9/46;C22C38/00;C22C38/60
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

本發明的一個方案的方向性電磁鋼板，其具有：鋼板(1)；配置于鋼板上的包含Si及O的中間層(4)；和配置于中間層(4)上的絕緣覆膜(3)，其中，中間層(4)含有金屬磷化物(5)，中間層(4)的層厚為4nm以上，金屬磷化物(5)的存在量以中間層(4)的截面中的截面面積率計為1～30％。

技術領域

本發明涉及方向性電磁鋼板及方向性電磁鋼板的制造方法。

本申請基于2017年7月13日在日本申請的特愿2017-137419號而主張優先權，并將其內容援引于此。

背景技術

方向性電磁鋼板是軟磁性材料，由于主要作為變壓器的鐵心材料使用，因此要求高磁化特性及低鐵損這樣的磁特性。磁化特性是在將鐵心勵磁時所誘發的磁通密度。由于磁通密度越高，則越能夠將鐵心小型化，因此磁化特性高在變壓器的制造成本的方面是有利的。

為了提高磁化特性，需要形成使晶粒一致在下述晶體取向的集合組織：{110}面一致地與鋼板面平行、并且100軸一致地在軋制方向上的晶體取向(高斯取向)。為了將晶體取向聚集于高斯取向，通常進行使AlN、MnS及MnSe等抑制劑微細地析出來控制二次再結晶。

鐵損是在將鐵心以交流磁場進行勵磁的情況下作為熱能被消耗的電力損失，從節能的觀點考慮，要求盡可能低。對于鐵損的高低，磁化率、板厚、覆膜張力、雜質量、電阻率、晶體粒徑等有影響。關于電磁鋼板，即使是在開發了各種技術的現在，為了提高磁特性，仍在不斷地繼續降低鐵損的研究開發。

作為對方向性電磁鋼板所要求的另一個特性，有形成于鋼板表面的覆膜的特性。通常，在方向性電磁鋼板中，如圖1中所示的那樣，在鋼板1上形成以Mg₂SiO₄(鎂橄欖石)作為主體的鎂橄欖石覆膜2，在鎂橄欖石覆膜2上形成絕緣覆膜3。鎂橄欖石覆膜和絕緣覆膜具有以下功能：將鋼板表面電絕緣，另外，對鋼板賦予張力而降低鐵損。

此外，在鎂橄欖石覆膜中，除了Mg₂SiO₄以外，還微量地包含鋼板、退火分離劑中包含的雜質、添加物及它們的反應產物。

為了使絕緣覆膜發揮絕緣性、所需的張力，絕緣覆膜不可從鋼板剝離，對絕緣覆膜要求高的覆膜密合性，但同時提高對鋼板賦予的張力和覆膜密合性這兩者并不容易，同時提高對鋼板賦予的張力和覆膜密合性的研究開發也在不斷地繼續。

方向性電磁鋼板通常通過下面的步驟來制造。將含有2.0～4.0質量％的Si的硅鋼板坯進行熱軋而制成熱軋鋼板，根據需要對熱軋鋼板實施退火，接著，供于1次冷軋或夾有中間退火的2次以上的冷軋，精加工成最終板厚的鋼板。之后，對最終板厚的鋼板在濕潤氫氣氛中實施脫碳退火，除了脫碳以外，還促進一次再結晶，并且在鋼板表面形成氧化層。

在具有氧化層的鋼板上涂布以MgO(氧化鎂)作為主要成分的退火分離劑并進行干燥，干燥后，卷取成卷材狀。接著，對卷材狀的鋼板實施最終退火，促進二次再結晶，使晶粒聚集于高斯取向，進而，使退火分離劑中的MgO與氧化層中的SiO₂(氧化硅或二氧化硅)反應，在鋼板表面形成以Mg₂SiO₄作為主體的無機質的鎂橄欖石覆膜。

接著，對具有鎂橄欖石覆膜的鋼板實施純化退火，使鋼板中的雜質擴散到外部而除去。進而，對鋼板實施平坦化退火，在鋼板表面形成以磷酸鹽和膠體狀二氧化硅作為主體的絕緣覆膜。此時，在鋼板與絕緣覆膜之間，由熱膨脹率之差賦予張力。

以Mg₂SiO₄作為主體的鎂橄欖石覆膜(圖1中“2”)與鋼板(圖1中“1”)的界面通常呈現不均勻的凹凸狀(參照圖1)，該界面的凹凸狀會略微削弱由張力帶來的鐵損降低效果。為了通過將界面進行平滑化來降低鐵損，實施了以下那樣的開發。