(57)【要約】【課題】鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供する。【解決手段】母材鋼板である珪素鋼板と、中間層と、絶縁被膜とを有する方向性電磁鋼板であり、中間層が酸化膜であり、酸化膜の平均膜厚が２ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、絶縁被膜がホウ酸アルミニウム系被膜であり、ホウ酸アルミニウム系被膜の平均膜厚が０．５μｍ超８μｍ以下であり、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が面積％で０％以上５．０％以下であり、また、珪素鋼板と酸化膜との界面に酸化領域が存在し、最大深さで０．２μｍ以上嵌入している酸化領域の上記界面に対する線分率が０．１％以上１５％以下である、ことを特徴とする方向性電磁鋼板を採用する。【選択図】図１
2020111812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材鋼板である珪素鋼板と、前記珪素鋼板上に接して配された中間層と、前記中間層上に接して配された絶縁被膜とを有する方向性電磁鋼板において、
前記中間層が酸化膜であり、前記酸化膜が酸化珪素を含み、且つ前記酸化膜の平均膜厚が２ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり
前記絶縁被膜がホウ酸アルミニウム系被膜であり、前記ホウ酸アルミニウム系被膜がアルミニウム・ホウ素酸化物を含み、且つ前記ホウ酸アルミニウム系被膜の平均膜厚が０．５μｍ超８μｍ以下であり、
切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、前記ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が面積率で０％以上５．０％以下であり、
前記切断面で見たとき、前記珪素鋼板と前記酸化膜との界面に酸化領域が存在し、前記界面から前記珪素鋼板に向かって最大深さで０．２μｍ以上嵌入している酸化領域の前記界面に対する線分率が０．１％以上１５％以下である、
ことを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記アルミニウム・ホウ素酸化物として、Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３またはＡｌ４Ｂ２Ｏ９の少なくとも１つが含まれ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】
前記ホウ酸アルミニウム系被膜が酸化アルミニウムをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記ホウ酸アルミニウム系被膜上に接して配されたリン酸系被膜をさらに有し、
前記リン酸系被膜がリン珪素複合酸化物を含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項５】
前記珪素鋼板が、化学成分として、質量％で、
Ｓｉ：０．８％以上７．０％以下、
Ｍｎ：０以上１．００％以下、
Ｃｒ：０以上０．３０％以下、
Ｃｕ：０以上０．４０％以下、
Ｐ：０以上０．５０％以下、
Ｓｎ：０以上０．３０％以下、
Ｓｂ：０以上０．３０％以下、
Ｎｉ：０以上１．００％以下、
Ｂ：０以上０．００８％以下、
Ｖ：０以上０．１５％以下、
Ｎｂ：０以上０．２％以下、
Ｍｏ：０以上０．１０％以下、
Ｔｉ：０以上０．０１５％以下、
Ｂｉ：０以上０．０１０％以下、
Ａｌ：０以上０．００５％以下、
Ｃ＋Ｎの合計：０以上０．００５％以下、及び
Ｓ＋Ｓｅの合計：０以上０．００５％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
前記珪素鋼板が、｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項６】
前記珪素鋼板が、化学成分として、質量％で、
Ｍｎ：０．０５％以上１．００％以下、
Ｃｒ：０．０２％以上０．３０％以下、
Ｃｕ：０．０５％以上０．４０％以下、
Ｐ：０．００５％以上０．５０％以下、
Ｓｎ：０．０２％以上０．３０％以下、
Ｓｂ：０．０１％以上０．３０％以下、
Ｎｉ：０．０１％以上１．００％以下、
Ｂ：０．０００５％以上０．００８％以下、
Ｖ：０．００２％以上０．１５％以下、
Ｎｂ：０．００５％以上０．２％以下、
Ｍｏ：０．００５％以上０．１０％以下、
Ｔｉ：０．００２％以上０．０１５％以下、及び
Ｂｉ：０．００１％以上０．０１０％以下、
からなる群から選択される少なくとも１種を含有する
ことを特徴とする請求項５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、方向性電磁鋼板に関する。特に、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方向性電磁鋼板は、磁気鉄芯材料として多用されており、特にエネルギーロスを少なくするために、鉄損の少ない材料が求められている。鉄損の低減には、鋼板に張力を付与することが有効である。
【０００３】
鋼板に張力を付与するためには、鋼板より熱膨張係数の小さく、ヤング率の高い材質からなる被膜を高温で形成することが有効である。すなわち、鋼板と被膜との間の熱膨張係数差によって生じる熱応力を利用して鋼板に張力を付与する。通常の一方向性電磁鋼板の表面には、脱炭焼鈍工程で生じるＳｉＯ２を主体とする酸化膜と焼鈍分離剤として通常用いられるＭｇＯとが、仕上げ焼鈍中に反応して形成されたフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を主体とする被膜（以下、仕上焼鈍被膜と称する）が存在する。この仕上げ焼鈍被膜は、鋼板に与える張力が大きく、鉄損低減に効果がある。
【０００４】
さらに、特許文献１（特開昭４８−３９３３８号公報）に記載された、コロイド状シリカと燐酸塩とを主体とするコーティング液を塗布して焼き付けることによって得られる絶縁被膜（張力被膜）は、鋼板に対して張力付与の効果が大きく、鉄損低減に有効である。従って、仕上げ焼鈍工程で生じた被膜を残した上で絶縁被膜を施すことが、一般的な一方向性電磁鋼板の製造方法となっている。
【０００５】
また、絶縁被膜による鋼板への張力を増大させる試みもなされている。例えば、特許文献２（特開平６−３０６６２８号公報）に記載されている、アルミナゾルと硼酸とを主体とするコーティング液を塗布し焼き付けることで得られるＡｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系の被膜は、同一膜厚の場合、コロイド状シリカと燐酸塩とを主体とする絶縁被膜に比べて、１．５〜２倍の被膜張力を得ることができる。
【０００６】
一方、上記した絶縁被膜の改善とは異なる方法による鉄損低減も試みられている。例えば、フォルステライト被膜の存在によって仕上げ焼鈍被膜と地鉄との界面構造が乱れると、絶縁被膜が付与する張力によって得られる鉄損改善効果がある程度相殺されることが明らかとなっている。そこで、特許文献３（特開昭４９−９６９２０号公報）や特許文献４（特開平４−１３１３２６号公報）に記載されている如く、仕上げ焼鈍工程で生じる仕上げ焼鈍被膜を研磨・研削等の機械的手段あるいは酸洗等の化学的手段等により除き、さらにその後に化学研磨や再焼鈍によって鏡面化仕上げを行った後に張力被膜を形成することにより、さらなる鉄損低減を試みる技術が開発されている。あるいは仕上げ焼鈍における仕上げ焼鈍被膜の形成を防止することによって実質的に仕上げ焼鈍被膜が無い状態もしくは鏡面状態にした後に張力被膜を形成することにより、さらなる鉄損低減を試みる技術が開発されている。
【０００７】
しかしながら、上記した技術はそれぞれに鉄損改善効果が得られるが、上記した技術を組み合わせても、鉄損改善に対して組合せ効果が得られないことが判明している。例えば、鏡面化仕上げを行った方向性電磁鋼板に対して、ホウ酸・アルミナ系の高張力被膜を形成しても、鉄損改善効果が小さいことが判明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭４８−３９３３８号公報
【特許文献２】特開平６−３０６６２８号公報
【特許文献３】特開昭４９−９６９２０号公報
【特許文献４】特開平４−１３１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は次の通りである。
（１）本発明の一態様にかかる方向性電磁鋼板は、母材鋼板である珪素鋼板と、珪素鋼板上に接して配された中間層と、中間層上に接して配された絶縁被膜とを有する方向性電磁鋼板であって、上記中間層が酸化膜であり、この酸化膜が酸化珪素を含み、且つ上記酸化膜の平均膜厚が２ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、上記絶縁被膜がホウ酸アルミニウム系被膜であり、このホウ酸アルミニウム系被膜がアルミニウム・ホウ素酸化物を含み、且つ上記ホウ酸アルミニウム系被膜の平均膜厚が０．５μｍ超８μｍ以下であり、切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、上記ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が面積率で０％以上５．０％以下であり、上記切断面で見たとき、上記珪素鋼板と上記酸化膜との界面に酸化領域が存在し、上記界面から上記珪素鋼板に向かって最大深さで０．２μｍ以上嵌入している酸化領域の上記界面に対する線分率が０．１％以上１５％以下である。
（２）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板では、上記アルミニウム・ホウ素酸化物として、Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３またはＡｌ４Ｂ２Ｏ９の少なくとも１つが含まれてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の方向性電磁鋼板では、上記ホウ酸アルミニウム系被膜が酸化アルミニウムをさらに含んでもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の方向性電磁鋼板では、上記ホウ酸アルミニウム系被膜上に接して配されたリン酸系被膜をさらに有し、上記リン酸系被膜がリン珪素複合酸化物を含んでもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の方向性電磁鋼板では、上記珪素鋼板が、化学成分として、質量％で、Ｓｉ：０．８％以上７．０％以下、Ｍｎ：０以上１．００％以下、Ｃｒ：０以上０．３０％以下、Ｃｕ：０以上０．４０％以下、Ｐ：０以上０．５０％以下、Ｓｎ：０以上０．３０％以下、Ｓｂ：０以上０．３０％以下、Ｎｉ：０以上１．００％以下、Ｂ：０以上０．００８％以下、Ｖ：０以上０．１５％以下、Ｎｂ：０以上０．２％以下、Ｍｏ：０以上０．１０％以下、Ｔｉ：０以上０．０１５％以下、Ｂｉ：０以上０．０１０％以下、Ａｌ：０以上０．００５％以下、Ｃ＋Ｎの合計：０以上０．００５％以下、及びＳ＋Ｓｅの合計：０以上０．００５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、上記珪素鋼板が、｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有してもよい。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の方向性電磁鋼板では、上記珪素鋼板が、化学成分として、質量％で、Ｍｎ：０．０５％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．０２％以上０．３０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｐ：０．００５％以上０．５０％以下、Ｓｎ：０．０２％以上０．３０％以下、Ｓｂ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上１．００％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００８％以下、Ｖ：０．００２％以上０．１５％以下、Ｎｂ：０．００５％以上０．２％以下、Ｍｏ：０．００５％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０．００２％以上０．０１５％以下、及びＢｉ：０．００１％以上０．０１０％以下からなる群から選択される少なくとも１種を含有してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の上記態様によれば、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面模式図である。
【図２】同実施形態に係る方向性電磁鋼板の酸化領域の線分率を示す断面模式図である。
【図３】同実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
例えば、鉄損のさらなる低減を目的として、フォルステライト被膜を有さない母材鋼板（珪素鋼板）に、シリカを含む中間層（酸化膜）と、絶縁被膜（ホウ酸アルミニウム系被膜）とを積層した方向性電磁鋼板を製造する。この方向性電磁鋼板は、フォルステライト被膜ではなく酸化膜を有するので界面が平滑であり、且つホウ酸アルミニウム系被膜を有するので被膜張力が高まり、そのため、鉄損をこれまで以上に低減できると期待される。しかし実際には、期待されるほど鉄損を低減できない。
【００１４】
本発明者らが、鉄損が低減しない理由を鋭意調査したところ、酸化膜と珪素鋼板との界面に、珪素鋼板側に嵌入する内部酸化領域が存在し、また、ホウ酸アルミニウム系被膜中に空隙が存在していることが観察された。鉄損が低減しない理由としては、珪素鋼板と酸化膜との界面に内部酸化領域が存在することで、珪素鋼板表面の平滑性が失われ、また、ホウ酸アルミニウム系被膜中に空隙が存在することで、珪素鋼板に対する張力付与効果が低下し、その結果、鉄損低減を阻害していると考えられる。
【００１５】
鋼板に内部酸化領域が形成され、被膜中に空隙が形成される原因を調査したところ、被膜形成のための均熱および冷却の際に、ホウ酸アルミニウム系被膜に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の一部が分解することによって被膜中に空隙が生じるとともに、分解の際に発生した水蒸気または酸素によって鋼板が内部酸化されると考えられた。
【００１６】
そこで、本発明者らが鋭意検討し、被膜形成工程で均熱条件と冷却条件とを最適に制御することによって、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙の形成と鋼板中の内部酸化領域の形成とを同時に抑制でき、その結果、鉄損をより一層低減した方向性電磁鋼板が得られることを知見するに至った。
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板について詳細に説明する。ただ、本発明は本実施形態に開示の構成のみに限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、下記する数値限定範囲には、下限値及び上限値がその範囲に含まれる。「超」または「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。各元素の含有量に関する「％」は、「質量％」を意味する。
【００１８】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、Ｓｉを含有する母材鋼板である珪素鋼板と、珪素鋼板上に形成された中間層である酸化膜と、酸化膜上に形成され、空隙の断面面積率が５．０％以下となる絶縁被膜であるホウ酸アルミニウム系被膜と、を有し、鋼板内部に存在する酸化領域の線分率が０．１％以上１５％以下である。図１に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面模式図を示す。図１では、符号１が母材鋼板（珪素鋼板）、符号２が中間層（酸化膜）、符号３が絶縁被膜（ホウ酸アルミニウム系被膜）、符号４が酸化領域（内部酸化領域）、符号５が空隙、符号６が珪素鋼板と酸化膜との界面である。なお、図１は模式図であり、図１によって各膜の膜厚や、酸化領域の大きさや、空隙の大きさなどが限定解釈されない。
【００１９】
（珪素鋼板）
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、母材鋼板として珪素鋼板を有する。この珪素鋼板は、化学成分として、基本元素を含み、必要に応じて選択元素を含み、残部がＦｅ及び不純物からなることが好ましい。
【００２０】
本実施形態では、珪素鋼板が、基本元素（主要な合金元素）としてＳｉを含有すればよい。
【００２１】
Ｓｉ：０．８％以上７．０％以下
Ｓｉ（シリコン）は、珪素鋼板の化学成分として、電気抵抗を高め、鉄損を下げるのに有効な元素である。Ｓｉ含有量が７．０％を超えると、冷間圧延時に材料が割れ易くなり、圧延し難くなることがある。一方、Ｓｉ含有量が０．８％未満では、電気抵抗が小さくなり、製品における鉄損が増加してしまうことがある。従って、Ｓｉを０．８％以上７．０％以下の範囲で含有させてもよい。Ｓｉ含有量の下限は、２．０％であることが好ましく、２．５％であることがより好ましく、２．８％であることがさらに好ましい。Ｓｉ含有量の上限は、５．０％であることが好ましく、３．５％であることがより好ましい。
【００２２】
本実施形態では、珪素鋼板が、不純物を含有してもよい。なお、「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石やスクラップから、または製造環境等から混入するものを指す。
【００２３】
また、本実施形態では、珪素鋼板が、上記した基本元素および不純物に加えて、選択元素を含有してもよい。例えば、上記した残部であるＦｅの一部に代えて、選択元素として、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅを含有してもよい。これらの選択元素は、その目的に応じて含有させればよい。よって、これらの選択元素の下限値を限定する必要がなく、下限値が０％でもよい。また、これらの選択元素が不純物として含有されても、上記効果は損なわれない。
【００２４】
Ｍｎ：０以上１．００％以下
Ｍｎ（マンガン）は、Ｓｉと同様に、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。また、ＳまたはＳｅと結合してインヒビターとして機能する。従って、Ｍｎを１．００％以下の範囲で含有させてもよい。Ｍｎ含有量の下限は、０．０５％であることが好ましく、０．０８％であることがより好ましく、０．０９％であることがさらに好ましい。Ｍｎ含有量の上限は、０．５０％であることが好ましく、０．２０％であることがより好ましい。
【００２５】
Ｃｒ：０以上０．３０％以下
Ｃｒ（クロム）は、Ｓｉと同様に、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｃｒを０．３０％以下の範囲で含有させてもよい。Ｃｒ含有量の下限は、０．０２％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。Ｃｒ含有量の上限は、０．２０％であることが好ましく、０．１２％であることがより好ましい。
【００２６】
Ｃｕ：０以上０．４０％以下
Ｃｕ（銅）も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｃｕを０．４０％以下の範囲で含有させてもよい。Ｃｕ含有量が０．４０％を超えると、鉄損低減効果が飽和してしまうとともに、熱間圧延時に“カッパーヘゲ”なる表面疵の原因になることがある。Ｃｕ含有量の下限は、０．０５％であることが好ましく、０．１０％であることがより好ましい。Ｃｕ含有量の上限は、０．３０％であることが好ましく、０．２０％であることがより好ましい。
【００２７】
Ｐ：０以上０．５０％以下
Ｐ（燐）も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｐを０．５０％以下の範囲で含有させてもよい。Ｐ含有量が０．５０％を超えると、珪素鋼板の圧延性に問題が生じることがある。Ｐ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｐ含有量の上限は、０．２０％であることが好ましく、０．１５％であることがより好ましい。
【００２８】
Ｓｎ：０以上０．３０％以下
Ｓｂ：０以上０．３０％以下
Ｓｎ（スズ）およびＳｂ（アンチモン）は、二次再結晶を安定化させ、｛１１０｝＜００１＞方位を発達させるのに有効な元素である。従って、Ｓｎを０．３０％以下、またＳｂを０．３０％以下の範囲で含有させてもよい。ＳｎまたはＳｂの含有量が、それぞれ０．３０％を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
Ｓｎ含有量の下限は、０．０２％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。Ｓｎ含有量の上限は、０．１５％であることが好ましく、０．１０％であることがより好ましい。
Ｓｂ含有量の下限は、０．０１％であることが好ましく、０．０３％であることがより好ましい。Ｓｂ含有量の上限は、０．１５％であることが好ましく、０．１０％であることがより好ましい。
【００２９】
Ｎｉ：０以上１．００％以下
Ｎｉ（ニッケル）も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。また、Ｎｉは、熱延板の金属組織を制御して、磁気特性を高めるうえで有効な元素である。従って、Ｎｉを１．００％以下の範囲で含有させてもよい。Ｎｉ含有量が１．００％を超えると、二次再結晶が不安定になることがある。Ｎｉ含有量の下限は、０．０１％であることが好ましく、０．０２％であることがより好ましい。Ｎｉ含有量の上限は、０．２０％であることが好ましく、０．１０％であることがより好ましい。
【００３０】
Ｂ：０以上０．００８％以下
Ｂ（ホウ素）は、ＢＮとしてインヒビター効果を発揮するのに有効な元素である。従って、Ｂを０．００８％以下の範囲で含有させてもよい。Ｂ含有量が０．００８％を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすおそれがある。Ｂ含有量の下限は、０．０００５％であることが好ましく、０．００１％であることがより好ましい。Ｂ含有量の上限は、０．００５％であることが好ましく、０．００３％であることがより好ましい。
【００３１】
Ｖ：０以上０．１５％以下
Ｎｂ：０以上０．２％以下
Ｔｉ：０以上０．０１５％以下
Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、及びＴｉ（チタン）は、ＮやＣと結合してインヒビターとして機能するのに有効な元素である。従って、Ｖを０．１５％以下、Ｎｂを０．２％以下、Ｔｉを０．０１５％以下の範囲で含有させてもよい。これらの元素が最終製品に残留して、Ｖ含有量が０．１５％を超え、Ｎｂ含有量が０．２％を超え、またはＴｉ含有量が０．０１５％を超えると、磁気特性を劣化させるおそれがある。
Ｖ含有量の下限は、０．００２％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｖ含有量の上限は、０．１０％以下であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。
Ｎｂ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０２％であることがより好ましい。Ｎｂ含有量の上限は、０．１％であることが好ましく、０．０８％であることがより好ましい。
Ｔｉ含有量の下限は、０．００２％であることが好ましく、０．００４％であることがより好ましい。Ｔｉ含有量の上限は、０．０１０％であることが好ましく、０．００８％であることがより好ましい。
【００３２】
Ｍｏ：０以上０．１０％以下
Ｍｏ（モリブデン）も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｍｏを０．１０％以下の範囲で含有させてもよい。Ｍｏ含有量が０．１０％を超えると、鋼板の圧延性に問題が生じることがある。Ｍｏ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｍｏ含有量の上限は、０．０８％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。
【００３３】
Ｂｉ：０以上０．０１０％以下
Ｂｉ（ビスマス）は、硫化物等の析出物を安定化してインヒビターとしての機能を強化するのに有効な元素である。従って、Ｂｉを０．０１０％以下の範囲で含有させてもよい。Ｂｉ含有量が０．０１０％を超えると、磁気特性に悪影響が及ぼすことがある。Ｂｉ含有量の下限は、０．００１％であることが好ましく、０．００２％であることがより好ましい。Ｂｉ含有量の上限は、０．００８％であることが好ましく、０．００６％であることがより好ましい。
【００３４】
Ａｌ：０以上０．００５％以下
Ａｌ（アルミニウム）は、Ｎと結合してのインヒビター効果を発揮するのに有効な元素である。従って、仕上げ焼鈍前、例えばスラブの段階でＡｌを０．０１〜０．０６５％の範囲で含有させてもよい。しかしながらＡｌが最終製品（電磁鋼板）に不純物として残留して、Ａｌ含有量が０．００５％を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、最終製品のＡｌ含有量は０．００５％以下であることが好ましい。最終製品のＡｌ含有量の上限は、０．００４％であることが好ましく、０．００３％であることがより好ましい。なお、最終製品のＡｌ含有量は、不純物であり、下限は特に制限されず、少ないほど好ましい。ただ、最終製品のＡｌ含有量を０％にすることは工業的に容易ではないので、最終製品のＡｌ含有量の下限を０．０００５％としてもよい。なお、Ａｌ含有量は、酸可溶性Ａｌの含有量を示す。
【００３５】
Ｃ＋Ｎの合計：０以上０．００５％以下
Ｃ（炭素）は、一次再結晶集合組織を調整して磁気特性を高めるうえで有効な元素である。また、Ｎ（窒素）はＡｌやＢなどと結合してインヒビター効果を発揮するうえで有効な元素である。従って、Ｃは脱炭焼鈍前、例えばスラブの段階で０．０２〜０．１０％の範囲で含有させても良い。また、Ｎは仕上げ焼鈍前、例えば窒化焼鈍後の段階で０．０１〜０．０５％の範囲で含有させてもよい。しかしながら、これらの元素が最終製品に不純物として残留して、ＣおよびＮの合計含有量が０．００５％を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、最終製品のＣおよびＮの合計含有量は０．００５％以下であることが好ましい。最終製品のＣ＋Ｎ合計含有量の上限は、０．００４％であることが好ましく、０．００３％であることがより好ましい。なお、最終製品のＣおよびＮの合計含有量の下限は、不純物であり、特に制限されず、少ないほど好ましい。ただ、最終製品のＣおよびＮの合計含有量を０％にすることは工業的に容易ではないので、最終製品のＣおよびＮの合計含有量の下限を０．０００５％としてもよい。
【００３６】
Ｓ＋Ｓｅの合計：０以上０．００５％以下
Ｓ（硫黄）およびＳｅ（セレン）は、Ｍｎなどと結合してインヒビター効果を発揮するうえで有効な元素である。従って、ＳおよびＳｅを仕上げ焼鈍前、例えばスラブの段階で合計で０．００５〜０．０５０％の範囲で含有させてもよい。しかしながら、これらの元素が最終製品に不純物として残留して、ＳおよびＳｅの合計含有量が０．００５％を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、最終製品のＳおよびＳｅの合計含有量は０．００５％以下であることが好ましい。最終製品のＳ＋Ｓｅ合計含有量の上限は、０．００４％であることが好ましく、０．００３％であることがより好ましい。なお、最終製品のＳおよびＳｅの合計含有量の下限は、不純物であり、特に制限されず、少ないほど好ましい。ただ、最終製品のＳおよびＳｅの合計含有量を０％にすることは工業的に容易ではないので、最終製品のＳおよびＳｅの合計含有量の下限を０．０００５％としてもよい。
【００３７】
本実施形態では、珪素鋼板が、選択元素として、質量％で、Ｍｎ：０．０５％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．０２％以上０．３０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｐ：０．００５％以上０．５０％以下、Ｓｎ：０．０２％以上０．３０％以下、Ｓｂ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上１．００％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００８％以下、Ｖ：０．００２％以上０．１５％以下、Ｎｂ：０．００５％以上０．２％以下、Ｍｏ：０．００５％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０．００２％以上０．０１５％以下、及びＢｉ：０．００１％以上０．０１０％以下、からなる群から選択される少なくとも１種を含有してもよい。
【００３８】
上記した珪素鋼板の化学成分は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、鋼成分は、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。なお、ＣおよびＳは燃焼−赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解−熱伝導度法を用い、Ｏは不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法を用いて測定すればよい。
【００３９】
また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の珪素鋼板は、｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有することが好ましい。｛１１０｝＜００１＞方位とは、鋼板面に平行に｛１１０｝面が揃い、かつ圧延方向に〈１００〉軸が揃った結晶方位（ゴス方位）を意味する。珪素鋼板がゴス方位に制御されることで、磁気特性が好ましく向上する。
【００４０】
上記した珪素鋼板の集合組織は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、Ｘ線回折法（ラウエ法）により測定すればよい。ラウエ法とは、鋼板にＸ線ビームを垂直に照射して、透過または反射した回折斑点を解析する方法である。回折斑点を解析することによって、Ｘ線ビームを照射した場所の結晶方位を同定することができる。照射位置を変えて複数箇所で回折斑点の解析を行えば、各照射位置の結晶方位分布を測定することができる。ラウエ法は、粗大な結晶粒を有する金属組織の結晶方位を測定するのに適した手法である。
【００４１】
（酸化膜）
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、中間層として、珪素鋼板上に接して配された酸化膜を有する。
【００４２】
この酸化膜は、酸化珪素を主成分として含み、その膜厚が２ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。この酸化膜は、珪素鋼板の表面に沿って連続して広がっている。酸化膜を珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との間に形成することで、珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との密着性が向上して、珪素鋼板に応力を付与することができる。本実施形態では、酸化膜は、フォルステライト被膜ではなく、酸化珪素を主体とする酸化膜である。
【００４３】
酸化膜は、仕上げ焼鈍時にフォルステライト被膜の生成が抑制された又は仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板を、所定の酸化度に調整された雰囲気ガス中で熱処理することにより形成される。本実施形態では、酸化膜が、外部酸化によって形成された外部酸化膜であることが好ましい。
【００４４】
ここで、外部酸化膜とは、低酸化度雰囲気ガス中で形成される酸化膜であり、鋼板中の合金元素（Ｓｉ）が鋼板表面まで拡散した後に、鋼板表面で膜状に形成される酸化物をいう。
【００４５】
酸化膜は、シリカ（酸化珪素）を主成分として含む。酸化膜は、酸化珪素以外に、珪素鋼板に含まれる合金元素の酸化物を含む場合もある。すなわち、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ａｌの何れかの酸化物、またはこれらの複合酸化物を含む場合がある。加えて、Ｆｅ等の金属粒を含む場合もある。また、効果を損なわない範囲で不純物を含んでもよい。
【００４６】
酸化膜の平均厚みは、２ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。平均厚みが２ｎｍ未満または５００ｎｍを超えると、珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との密着性が低下し、珪素鋼板に十分な応力を付与できなくなり、鉄損が増大してしまうので好ましくない。酸化膜の平均膜厚の下限は、５ｎｍであることが好ましい。酸化膜の平均膜厚の上限は、３００ｎｍであることが好ましく、１００ｎｍであることがより好ましく、５０ｎｍであることがさらに好ましい。
【００４７】
酸化膜の結晶構造は、特に制限されない。ただ、酸化膜は、母相が非晶質であることが好ましい。酸化膜の母相が非晶質であると、珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との密着性を好ましく向上できる。
【００４８】
（酸化領域）
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、珪素鋼板と酸化膜との界面に酸化領域（内部酸化領域）が存在する。
【００４９】
この酸化領域は、切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、珪素鋼板と酸化膜との界面から珪素鋼板側に向かって嵌入した形態を有する。この酸化領域は、酸化膜を起点にして珪素鋼板の深さ方向に向けて成長したことにより形成されたものであり、界面にて酸化膜に接する形態になっている。
【００５０】
この酸化領域が形成されると、珪素鋼板の表面の平滑性が損なわれて鉄損が増大してしまう。従って、酸化領域は、少なければ少ないほどよい。特に、上記界面から珪素鋼板に向かって最大深さが０．２μｍ以上の酸化領域は、珪素鋼板の表面の平滑性を大きく損ねて鉄損を悪化させる。そのため、最大深さが０．２μｍ以上の酸化領域を低減することが好ましい。本実施形態では、最大深さが０．２μｍ以上である酸化領域を制御する。なお、酸化領域は、製造条件に応じて最大深さが０．５μｍ程度まで成長することがある。従って、酸化領域の最大深さは、上限を０．５μｍとしてもよい。
【００５１】
酸化領域が形成される原因は定かではないが、ホウ酸アルミニウム系被膜を形成する際に、この被膜中に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の一部が分解し、分解の際に発生した水蒸気または酸素が鋼板を内部酸化させることで生じると推測される。すなわち、酸化領域は、内部酸化領域であると考えられる。
【００５２】
ここで、内部酸化領域とは、比較的高い酸化度雰囲気ガス中で形成される酸化領域であり、鋼板中の合金元素が殆ど表面に拡散することなく、雰囲気の酸素が鋼板内部に拡散した後に、鋼板内部で島状に分散して形成される酸化領域をいう。
【００５３】
酸化領域は、酸化膜と同様に、シリカ（酸化珪素）を主成分として含む。酸化領域は、酸化珪素以外に、珪素鋼板に含まれる合金元素の酸化物を含む場合もある。すなわち、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ａｌの何れかの酸化物、またはこれらの複合酸化物を含む場合がある。加えて、Ｆｅ等の金属粒を含む場合もある。また、効果を損なわない範囲で不純物を含んでもよい。
【００５４】
なお、酸化膜と酸化領域とでは、化学成分や構成相などが一致する場合もあれば、一致しない場合もある。本実施形態では、酸化膜と酸化領域とで、化学成分や構成相などが一致するか否かは特に制限されない。
【００５５】
上述のように、酸化領域は少ないほど好ましい。しかし、酸化領域をゼロにすることは工業的に困難である。本発明者らは、最大深さで０．２μｍ以上嵌入している酸化領域が上記界面に対して線分率で１５％以下に制御されれば、鉄損の低下を好ましく抑制できることを見出した。そのため、本実施形態では、上記の切断面で見て、この酸化領域を上記界面に対して線分率で１５％以下に制限する。なお、上記の酸化領域を上記界面に対して線分率０．１％未満に制御することは工業的に容易ではないので、線分率の下限は０．１％とすればよい。
【００５６】
図２に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の酸化領域の線分率を例示する断面模式図を示す。図２に示すように、酸化領域の線分率は、切断面で見たときに、界面６の長さに対する酸化領域４の合計長さの割合と定義する。具体的には、酸化領域の線分率は、酸化領域４の長さｄの合計値Σｄを界面６の長さＬで割った値の百分率で定義する。すなわち、線分率（％）＝Σｄ／Ｌ×１００である。なお、酸化領域４の長さｄは、界面６から深さ方向へ０．０２μｍだけ等間隔に離れた線上での酸化領域４の長さとする。また、計測対象とする酸化領域は、界面からの最大深さが０．２μｍ以上の酸化領域とする。
【００５７】
（ホウ酸アルミニウム系被膜）
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、絶縁被膜として、酸化膜上に接して配されたホウ酸アルミニウム系被膜を有する。
【００５８】
このホウ酸アルミニウム系被膜は、アルミニウム・ホウ素酸化物を含む。このアルミニウム・ホウ素酸化物は、ヤング率が大きいと考えられ、そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜として、珪素鋼板に大きな張力を付与できると考えられる。
【００５９】
ホウ酸アルミニウム系被膜に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の結晶構造は、特に制限されない。アルミニウム・ホウ素酸化物は非晶質または結晶質であればよい。本実施形態では、アルミニウム・ホウ素酸化物が主に非晶質である。ただ、アルミニウム・ホウ素酸化物として、結晶質であるＡｌ１８Ｂ４Ｏ３３またはＡｌ４Ｂ２Ｏ９の少なくとも１つが含まれることが好ましい。これら結晶質であるＡｌ１８Ｂ４Ｏ３３またはＡｌ４Ｂ２Ｏ９が、ホウ酸アルミニウム系被膜に含まれることで、珪素鋼板に与える張力がより一層大きくなる。
【００６０】
また、ホウ酸アルミニウム系被膜は、アルミニウム・ホウ素酸化物のほかに、結晶質である酸化アルミニウムを含んでもよい。酸化アルミニウムは、珪素鋼板との熱膨張係数差（約４×１０−６Ｋ−１）がそれほど大きくないが、ヤング率（３〜４×１０４ｋｇｆ・ｍｍ−２）が大きい。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜として、珪素鋼板に大きな張力を付与できる。例えば、ホウ酸アルミニウム系被膜中に、酸化アルミニウムが、面積率で、０．０１％以上１％以下含まれてもよい。
【００６１】
また、ホウ酸アルミニウム系被膜は、酸化アルミニウムおよびアルミニウム・ホウ素酸化物のほかに、結晶質である酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を含んでもよい。酸化ホウ素は、珪素鋼板との熱膨張係数差が大きい。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜として、珪素鋼板に付与する張力がより大きくなる。また、酸化ホウ素は、被膜の焼き付け時に酸化アルミニウムの焼成温度を低下させて焼成を容易にし、更に、被膜密着性を高める働きがある。しかしながら、酸化ホウ素が単独で過剰に存在すると耐水性などを劣化させることがある。例えば、ホウ酸アルミニウム系被膜中に含まれる酸化ホウ素は、面積率で、２０％以下であればよく、５％以下であればよい。
【００６２】
ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙は、少ない方がよい。本発明者らは、切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が５．０面積％以下に制御されれば、鉄損の低下を好ましく抑制できることを見出した。例えば、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が５．０面積％超では、珪素鋼板に付与される張力が低下し、また内部酸化領域の形成を助長し、その結果、鉄損を増大させてしまう。この空隙の上限は、４．０％であることが好ましく、３．０％であることがより好ましい。また、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙は少ないほど好ましいので、その下限は特に制限されず、下限が０面積％でもよい。ただ、この空隙を０面積％に制御することは容易ではないので、この空隙の下限は、０．１％であってもよく、０．５％であってもよい。
【００６３】
ホウ酸アルミニウム系被膜の平均厚さは、０．５μｍ超８μｍ以下が好ましい。被膜が厚すぎる場合には、張力付与による鉄損改善効果が飽和するとともに占積率が著しく低下する。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜の平均厚さの上限は、８μｍが好ましく、６μｍがより好ましく、４μｍがさらに好ましい。一方、被膜が薄すぎる場合には、珪素鋼板に十分な張力を付与できなくなる。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜の平均厚さの下限は、０．５μｍ超が好ましく、１μｍがより好ましく、２μｍがさらに好ましい。
【００６４】
ホウ酸アルミニウム系被膜は、仕上げ焼鈍時にフォルステライト被膜の生成が抑制された又は仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板に、酸化膜を形成した後、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を塗布し、熱処理することにより形成される。このように形成されたホウ酸アルミニウム系被膜は、アルミニウム・ホウ素酸化物を含み、必要に応じて酸化アルミニウムまたは酸化ホウ素を含む。また、効果を損なわない範囲で不純物を含んでもよい。
【００６５】
（リン酸系被膜）
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、ホウ酸アルミニウム系被膜上に接して配されたリン酸系被膜をさらに有してもよい。
【００６６】
このリン酸系被膜は、リン珪素複合酸化物（リンおよび珪素を含む複合酸化物）を含む。リン酸系被膜は、コロイダルシリカの混合物と、金属リン酸塩のようなリン酸塩と、水とを含む絶縁被膜形成用組成物を、ホウ酸アルミニウム系被膜上に塗布して焼き付けることにより形成される。絶縁被膜形成用組成物は、無水換算で、２５〜７５質量％のリン酸塩と、７５〜２５質量％のコロイダルシリカとを含めばよい。リン酸塩は、リン酸のアルミニウム塩、マグネシウム塩、ニッケル塩、マンガン塩などであればよい。リン酸系被膜を形成することで、方向性電磁鋼板に更なる張力を付与して鉄損を好ましく低減させることができる。
【００６７】
リン酸系被膜の平均厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。リン酸系被膜の平均厚さの上限は、５μｍであることが好ましく、３μｍであることがより好ましい。リン酸系被膜の平均厚さの下限は、０．５μｍであることが好ましく、１μｍであることがより好ましい。
【００６８】
上記した本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、次のように観察し、測定する。
【００６９】
各層を形成した方向性電磁鋼板から試験片を切り出し、試験片の層構造を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）又は透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察する。例えば、厚さが３００ｎｍ以上の層はＳＥＭで観察し、厚さが３００ｎｍ未満の層はＴＥＭで観察すればよい。
【００７０】
具体的には、まず初めに、切断方向が板厚方向と平行となるように試験片を切り出し（詳細には、切断面が板厚方向と平行かつ圧延方向と垂直となるように試験片を切り出し）、この切断面の断面構造を、観察視野中に各層が入る倍率にてＳＥＭで観察する。例えば、反射電子組成像（ＣＯＭＰＯ像）で観察すれば、断面構造が何層から構成されているかを類推できる。例えば、ＣＯＭＰＯ像において、珪素鋼板は淡色、酸化膜および酸化領域は濃色、ホウ酸アルミニウム系被膜およびリン酸系被膜は中間色として判別できる。
【００７１】
断面構造中の各層を特定するために、ＳＥＭ−ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて、板厚方向に沿って線分析を行い、各層の化学成分の定量分析を行う。定量分析する元素は、Ｆｅ、Ｐ、Ｓｉ、Ｏ、Ｍｇ、Ａｌの６元素とする。使用する装置は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、ＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ社製のＮＢ５０００）、ＥＤＳ（ブルカーエイエックスエス社製のＸＦｌａｓｈ（ｒ）６│３０）、ＥＤＳ解析ソフトウエア（ブルカーエイエックスエス社製のＥＳＰＲＩＴ１．９）を用いればよい。
【００７２】
上記したＣＯＭＰＯ像での観察結果およびＳＥＭ−ＥＤＳの定量分析結果から、板厚方向で最も深い位置に存在している層状の領域であり、且つ測定ノイズを除いてＦｅ含有量が８０原子％以上およびＯ含有量が３０原子％未満となる領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分（厚さ）が３００ｎｍ以上であるならば、この領域を珪素鋼板であると判断し、この珪素鋼板を除く領域を、酸化膜、酸化領域、ホウ酸アルミニウム系被膜、およびリン酸系被膜であると判断する。
【００７３】
上記で特定した珪素鋼板を除く領域に関して、ＣＯＭＰＯ像での観察結果およびＳＥＭ−ＥＤＳの定量分析結果から、測定ノイズを除いて、Ｆｅ含有量が８０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％以上、Ｏ含有量が３０原子％以上となる領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分（厚さ）が３００ｎｍ以上であるならば、この領域をリン酸系被膜であると判断する。なお、リン酸系被膜を特定するための判断元素である上記３つの元素以外に、リン酸系被膜には、リン酸塩に由来するアルミニウム、マグネシウム、ニッケル、マンガンなどが含まれてもよい。また、コロイダルシリカに由来するシリコンが含まれていてもよい。また、本実施形態では、リン酸系被膜が存在しない場合もある。
【００７４】
上記で特定した珪素鋼板およびリン酸系被膜を除く領域に関して、ＣＯＭＰＯ像での観察結果およびＳＥＭ−ＥＤＳの定量分析結果から、測定ノイズを除いて、Ｆｅ含有量が８０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％未満、Ｓｉ含有量が２０原子％未満、Ｏ含有量が２０原子％以上、Ａｌ含有量が１０原子％以上となる領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分（厚さ）が３００ｎｍ以上であるならば、この領域をホウ酸アルミニウム系被膜であると判断する。なお、ホウ酸アルミニウム系被膜を特定するための判断元素である上記５つの元素以外に、ホウ酸アルミニウム系被膜にはホウ素が含まれる。ただ、ホウ素は、炭素などの影響を受けてＥＤＳ定量分析で含有量を精度よく分析することが難しい場合がある。そのため、必要に応じて、ホウ酸アルミニウム系被膜にホウ素が含まれるか否かをＥＤＳ定性分析すればよい。
【００７５】
上記のホウ酸アルミニウム系被膜またはリン酸系被膜である領域を判断する際には、各被膜中に含まれる析出物、介在物、および空孔などを判断の対象に入れず、母相として上記の定量分析結果を満足する領域をホウ酸アルミニウム系被膜またはリン酸系被膜であると判断する。例えば、線分析の走査線上に析出物、介在物、および空孔などが存在することがＣＯＭＰＯ像や線分析結果から確認されれば、この領域を対象に入れないで母相としての定量分析結果によって判断する。なお、析出物、介在物、および空孔は、ＣＯＭＰＯ像ではコントラストによって母相と区別でき、定量分析結果では構成元素の存在量によって母相と区別できる。なお、ホウ酸アルミニウム系被膜またはリン酸系被膜を特定する際には、線分析の走査線上に析出物、介在物、および空孔が含まれない位置にて特定することが好ましい。
【００７６】
上記で特定した珪素鋼板、ホウ酸アルミニウム系被膜、およびリン酸系被膜を除く領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分（厚さ）が３００ｎｍ以上であるならば、この領域を酸化膜および酸化領域であると判断する。この酸化膜および酸化領域は、全体の平均として、Ｆｅ含有量が平均で８０原子％未満、Ｐ含有量が平均で５原子％未満、Ｓｉ含有量が平均で２０原子％以上、Ｏ含有量が平均で３０原子％以上を満足すればよい。また、本実施形態では、酸化膜がフォルステライト被膜ではなく酸化珪素を主体とする酸化膜であるので、酸化膜および酸化領域では、Ｍｇ含有量が平均で２０原子％未満を満足すればよい。なお、酸化膜および酸化領域の定量分析結果は、酸化膜および酸化領域に含まれる析出物、介在物、および空孔などの分析結果を含まない、母相としての定量分析結果である。なお、酸化膜および酸化領域を特定する際には、線分析の走査線上に析出物、介在物、および空孔が含まれない位置にて特定することが好ましい。
【００７７】
上記のＣＯＭＰＯ像観察およびＳＥＭ−ＥＤＳ定量分析による各層の特定および厚さの測定を、観察視野を変えて５カ所以上で実施する。計５カ所以上で求めた各層の厚さについて、最大値および最小値を除いた値から平均値を求めて、この平均値を各層の平均厚さとする。ただ、酸化膜の厚さは、組織形態を観察しながら外部酸化領域であって内部酸化領域ではないと判断できる箇所で厚さを測定して平均値を求める。
【００７８】
なお、上記した５カ所以上の観察視野の少なくとも１つに、線分析の走査線上の線分（厚さ）が３００ｎｍ未満となる層が存在するならば、該当する層をＴＥＭにて詳細に観察し、ＴＥＭによって該当する層の特定および厚さの測定を行う。
【００７９】
ＴＥＭを用いて詳細に観察すべき層を含む試験片を、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工によって、切断方向が板厚方向と平行となるように切り出し（詳細には、切断面が板厚方向と平行かつ圧延方向と垂直となるように試験片を切り出し）、この切断面の断面構造を、観察視野中に該当する層が入る倍率にてＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ−ＴＥＭ）で観察（明視野像）する。観察視野中に各層が入らない場合には、連続した複数視野にて断面構造を観察する。
【００８０】
断面構造中の各層を特定するために、ＴＥＭ−ＥＤＳを用いて、板厚方向に沿って線分析を行い、各層の化学成分の定量分析を行う。定量分析する元素は、Ｆｅ、Ｐ、Ｓｉ、Ｏ、Ｍｇ、Ａｌの６元素とする。使用する装置は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、ＴＥＭ（日本電子社製のＪＥＭ−２１００Ｆ）、ＥＤＳ（日本電子社製のＪＥＤ−２３００Ｔ）、ＥＤＳ解析ソフトウエア（日本電子社製のＡｎａｌｙｓｉｓＳｔａｔｉｏｎ）を用いればよい。
【００８１】
上記したＴＥＭでの明視野像観察結果およびＴＥＭ−ＥＤＳの定量分析結果から、各層を特定して、各層の厚さの測定を行う。ＴＥＭを用いた各層の特定方法および各層の厚さの測定方法は、上記したＳＥＭを用いた方法に準じて行えばよい。
【００８２】
なお、ＴＥＭで特定した各層の厚さが５ｎｍ以下であるときは、空間分解能の観点から球面収差補正機能を有するＴＥＭを用いることが好ましい。また、各層の厚さが５ｎｍ以下であるときは、板厚方向に沿って例えば２ｎｍ以下の間隔で点分析を行い、各層の線分（厚さ）を測定し、この線分を各層の厚さとして採用してもよい。例えば、球面収差補正機能を有するＴＥＭを用いれば、０．２ｎｍ程度の空間分解能でＥＤＳ分析が可能である。
【００８３】
上記した各層の特定方法では、まず全領域中で珪素鋼板を特定し、次にその残部中でのリン酸系被膜を特定し、さらにその残部中でのホウ酸アルミニウム系被膜を特定し、最後にその残部を酸化膜および酸化領域と判断するので、本実施形態の構成を満たす方向性電磁鋼板の場合には、全領域中に上記各層以外の未特定領域が存在しない。
【００８４】
なお、上記方法で特定したホウ酸アルミニウム系被膜の化学成分の定量分析結果が、Ｆｅ含有量が８０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％未満、Ｓｉ含有量が２０原子％未満、Ｏ含有量が２０原子％以上、Ａｌ含有量が１０原子％以上であり、且つ定性分析でホウ素が検出されれば、ホウ酸アルミニウム系被膜が、アルミニウム・ホウ素酸化物を主体として含むと判断する。
【００８５】
同様に、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域の化学成分の定量分析結果が、Ｆｅ含有量が平均で８０原子％未満、Ｐ含有量が平均で５原子％未満、Ｓｉ含有量が平均で２０原子％以上、Ｏ含有量が平均で３０原子％以上であり、且つＭｇ含有量が平均で２０原子％未満ならば、酸化膜および酸化領域が、酸化珪素を主体として含むと判断する。
【００８６】
同様に、上記方法で特定したリン酸系被膜の化学成分の定量分析結果が、Ｆｅ含有量が８０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％以上、Ｏ含有量が３０原子％以上ならば、リン酸系被膜が、リン珪素複合酸化物を主体として含むと判断する。
【００８７】
また、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域のうち、最大深さが０．２μｍ以上である酸化領域は、以下の方法によって特定する。上記で測定した酸化膜の平均厚さをＤａｖｅとしたとき、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域のうちで、板厚方向に沿う線分（厚さ）が２×Ｄａｖｅ以上となる領域に酸化領域が存在すると判断する。この酸化領域は、酸化珪素と酸化膜との界面に沿って離散して（島状に）存在する。離散して存在する酸化領域のそれぞれで、最大厚さを、具体的には、酸化膜および酸化領域を含む板厚方向の線分の最大値を測定する。この最大値がＤａｖｅ＋０．２μｍ以上であれば、その酸化領域は最大深さが０．２μｍ以上であると判断する。
【００８８】
最大深さが０．２μｍ以上である酸化領域の線分率は、以下の方法によって特定する。まず、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域のうち、２×Ｄａｖｅ以上となる領域を除いて、珪素鋼板と酸化膜との界面を特定する。この特定した界面は、観察視野上で、２×Ｄａｖｅ以上となる領域が欠落した破線状の界面となっている。この欠落領域を直線で結び、観察視野上で連続した一つの界面（推定界面）を特定する。この推定界面から深さ方向へ０．０２μｍだけ等間隔に離れた線を観察視野上で作図し、この線を酸化領域の線分率を測定するための基準線とする。この基準線上に存在する最大深さが０．２μｍ以上である酸化領域を特定し、その線分率を求める。具体的には、最大深さが０．２μｍ以上である酸化領域の推定界面上の長さｄの合計値Σｄを、推定界面の長さＬで割った値の百分率を、酸化領域の線分率とする。酸化領域の線分率は、少なくとも推定界面の総長さＬが５０μｍ以上となる領域から求める。
【００８９】
ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙の面積率は、以下の方法によって特定する。上記方法で特定したホウ酸アルミニウム系被膜を、ＴＥＭで観察（明視野像）する。この明視野像中では、白色領域が空隙となる。なお、ＴＥＭ試験片は薄膜であるので、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙は、ＴＥＭ試験片上で完全な空孔となっている。そのため、明視野像中の白色領域が空隙であるか否かは、この白色領域をＥＤＳ分析することによって空隙であるか否かを明確に判別できる。観察視野上でホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙である領域と空隙ではない領域とを二値化し、画像解析によって空隙の面積率を求める。空隙の面積率は、少なくともホウ酸アルミニウム系被膜の総面積が４μｍ２以上となる領域から求める。なお、画像解析を行うための画像の二値化は、上記した空隙の判別結果に基づき、組織写真に対して手作業で空隙の色付けを行って画像を二値化してもよい。
【００９０】
ホウ酸アルミニウム系被膜に、結晶質である、酸化アルミニウム、Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３、Ａｌ４Ｂ２Ｏ９、酸化ホウ素などが含まれるか否かは、以下の方法によって特定する。方向性電磁鋼板から試料を切り出し、板面と平行な面が測定面となるように、必要に応じて研磨してホウ酸アルミニウム系被膜を露出させ、Ｘ線回折測定を行う。例えば、ＣｏＫα線（Ｋα１）を入射Ｘ線として使用してＸ線回折を行えばよい。Ｘ線回折パターンから、酸化アルミニウム、Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３、Ａｌ４Ｂ２Ｏ９、酸化ホウ素などが存在するか否かを同定する。この同定は、ＩＣＤＤ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｒｅ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ）のＰＤＦ（Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｆｉｌｅ）を用いて行えばよい。酸化アルミニウムの同定は、ＰＤＦ：Ｎｏ．００−０４７−１７７０、または００−０５６−１１８６に基づいて行えばよい。Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３の同定は、ＰＤＦ：Ｎｏ．００−０２９−０００９、００−０５３−１２３３、または００−０３２−０００３に基づいて行えばよい。Ａｌ４Ｂ２Ｏ９の同定は、ＰＤＦ：Ｎｏ．００−０２９−００１０に基づいて行えばよい。酸化ホウ素の同定は、ＰＤＦ：Ｎｏ．００−０４４−１０８５、００−０２４−０１６０、または００−００６−０６３４に基づいて行えばよい。
【００９１】
次に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する方法を説明する。
【００９２】
なお、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する方法は、下記の方法に限定されない。下記の製造方法は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造するための一つの例である。
【００９３】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、仕上げ焼鈍時にフォルステライト被膜の生成が抑制された又は仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板に対して、酸化膜を形成し、その後にホウ酸アルミニウム系被膜を形成することによって製造すればよい。
【００９４】
具体的には、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する方法は、
｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有し、且つフォルステライト被膜の生成が抑制された又はフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板を出発材料とし、
この珪素鋼板に、酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
酸化膜が形成された珪素鋼板に、ホウ酸アルミニウム系被膜を形成する被膜形成工程と、を備え、
酸化膜形成工程では、
珪素鋼板を、水素を含有し且つ酸化度ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２が０．００００８以上０．０１２以下に調整された雰囲気ガス中で、６００℃以上１１５０℃以下の温度範囲で、１０秒以上１００秒以下の均熱を行い、
被膜形成工程では、
酸化膜が形成された珪素鋼板に、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を塗布して乾燥し、
微粒子分散液が塗布され乾燥された珪素鋼板を、水素を含有し且つ酸化度ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２が０．０００２以上０．０４以下に調整された雰囲気ガス中で、７５０℃以上１３５０℃以下の温度範囲で、１０秒以上１００秒以下の均熱を行い、
上記の温度範囲で均熱された珪素鋼板を、水素を含有し且つ酸化度ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２が０．００００２以上０．０２以下の範囲内で上記した均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更された雰囲気ガス中で、６００℃以下まで冷却すればよい。
【００９５】
酸化膜形成工程に供する珪素鋼板の製造方法は、特に限定されない。方向性電磁鋼板を製造する通常の条件を適用して、｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有する珪素鋼板を製造すればよい。また、フォルステライト被膜の生成が抑制された珪素鋼板を製造するには、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍を行って珪素鋼板を製造すればよい。また、フォルステライト被膜が除去された珪素鋼板を製造するには、例えば、マグネシア（ＭｇＯ）を主成分とする焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍を行い、仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜を機械的または化学的に除去して珪素鋼板を製造すればよい。なお、フォルステライト被膜の生成が抑制された珪素鋼板、またはフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板の何れの場合も、酸化膜形成工程前に珪素鋼板の表面を鏡面化仕上げしてもよい。
【００９６】
（酸化膜形成工程）
酸化膜形成工程では、集合組織が制御され且つフォルステライト被膜を有さない珪素鋼板に対して焼鈍を施し、珪素鋼板上に接して配された酸化膜を形成する。
【００９７】
酸化膜形成工程での均熱時の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）は、０．００００８〜０．０１２の範囲が好ましい。均熱時に、水素を含有する雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．０１２を超えると、珪素鋼板の表面にて内部酸化が起きやすくなり、酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまう。一方、この雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．００００８未満であると、酸化膜を形成するための焼鈍に長時間を要するようになる。なお、ＰＨ２Ｏは雰囲気中のＨ２Ｏの分圧であり、ＰＨ２は水素の分圧である。
【００９８】
また、酸化膜形成工程での均熱温度は、６００〜１１５０℃の範囲が好ましい。均熱温度が６００℃未満では酸化膜を形成できなくなるので好ましくない。一方、均熱温度が１１５０℃を超えると酸化領域が増大し、また、酸化膜の膜厚が増大してしまうので好ましくない。
【００９９】
酸化膜形成工程での均熱時間は、１０〜１００秒の範囲が好ましい。均熱時間が１０秒以上であれば酸化膜を安定して形成することができ、また、均熱時間が１００秒以下であれば生産性も良く、また、酸化膜の膜厚を好ましい厚みに制御できる。
【０１００】
（被膜形成工程）
被膜形成工程では、酸化膜が形成された珪素鋼板に対して微粒子分散液の塗布と焼鈍とを施し、酸化膜上に接して配されたホウ酸アルミニウム系被膜を形成する。
【０１０１】
酸化膜を形成した珪素鋼板に塗布する微粒子分散液は、アルミナゾルとホウ酸とを含めばよい。この微粒子分散液は、水を溶媒とするものが好ましい。微粒子分散液の一部に有機溶媒が含まれると、ホウ酸アルミニウム系被膜の空隙が増加し、更には酸化領域も増加することがある。
【０１０２】
なお、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を珪素鋼板に塗布するために、酸化膜形成のための均熱が終了後に、珪素鋼板を５０℃以下まで冷却するとよい。
【０１０３】
微粒子分散液中のアルミナゾルとホウ酸との組成比率は、アルミニウムとホウ素との原子比率（Ａｌ／Ｂ）が１．２５〜１．８１であることが好ましい。アルミナゾルは、分散性の良い均一なアルミナ微粒子からなるものであれば如何なるゾルでも利用可能である。アルミナ微粒子は、珪素鋼板に均一に塗布するためには細かい微粒子が良く、粒径が数ｎｍから数十ｎｍのサイズが好ましい。１００ｎｍを顕著に超えると、焼き付け後の被膜が不均一になることがあるので、アルミナ微粒子は粒径が１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０４】
被膜形成工程での均熱時の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）は、０．０００２〜０．０４の範囲が好ましい。均熱時に、水素を含有する雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．０４を超えると、珪素鋼板の表面にて内部酸化が進み、酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまう。一方、この雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．０００２未満であると、被膜を形成するための焼鈍に長時間を要することがある。なお、ＰＨ２Ｏは雰囲気中のＨ２Ｏの分圧であり、ＰＨ２は水素の分圧である。
【０１０５】
また、被膜形成工程での均熱温度は、７５０〜１３５０℃の範囲が好ましい。均熱温度が７５０℃未満ではホウ酸アルミニウム系被膜を形成できなくなるので好ましくない。一方、均熱温度が、１３５０℃を超えると酸化領域が増大し、また、酸化膜の膜厚の増大してしまうので好ましくない。
【０１０６】
なお、被膜形成工程で、均熱温度が１０００℃以上になると、非晶質が主体であるホウ酸アルミニウム系被膜中に、結晶質であるＡｌ１８Ｂ４Ｏ３３またはＡｌ４Ｂ２Ｏ９の少なくとも１つが含まれるようになる。なお、ホウ酸アルミニウム系被膜中に含まれることがある酸化アルミニウムや酸化ホウ素は、微粒子分散液のアルミナゾルとホウ酸との成分比率の影響を受ける。微粒子分散液のアルミナゾルの比率が高い場合は、酸化アルミニウムが生成しやすく、微粒子分散液のホウ酸の比率が高いは場合には、酸化ホウ素が生成しやすい。
【０１０７】
被膜形成工程での均熱時間は、１０〜１００秒の範囲が好ましい。均熱時間が１０秒以上であればホウ酸アルミニウム系被膜を安定して形成することができ、また、均熱時間が１００秒以下であれば生産性も良く、また、酸化膜の膜厚を好ましい厚みに制御できる。
【０１０８】
上記条件で均熱された珪素鋼板を、均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更された雰囲気ガス中で６００℃以下まで冷却する。
【０１０９】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、被膜形成工程での均熱条件および冷却条件を制御することで、酸化領域の線分率、酸化膜の厚み、及びホウ酸アルミニウム系被膜の空隙率を、本実施形態で規定する範囲に安定して作り込むことができる。
【０１１０】
具体的には、被膜形成工程での均熱条件を制御し、且つ均熱後の冷却条件を制御することで、ホウ酸アルミニウム系被膜中に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の分解を抑制し、それに伴う珪素鋼板の内部酸化を抑制することが可能となる。均熱条件および冷却条件の両方を制御しなければ、酸化領域の線分率、及びホウ酸アルミニウム系被膜の空隙率を満足できない。
【０１１１】
被膜形成工程での冷却時の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）は、均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更した上で、０．００００２〜０．０２の範囲であることが好ましい。冷却時に、均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更しないと、珪素鋼板の内部酸化が進行して酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまう。また、冷却時に、水素を含有する雰囲気ガスの酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．０２を超えると、珪素鋼板の内部酸化が進行して酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまうので好ましくない。酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）の下限は、特に制限されないが、０．００００２であればよい。
【０１１２】
被膜形成工程では、上記の雰囲気中で６００℃以下まで冷却することが好ましい。冷却終了温度が６００℃を超えると、酸化領域が増大するおそれがある。
【０１１３】
（リン酸系被膜形成工程）
本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する際には、被膜形成工程後に、リン酸系被膜形成工程をさらに有してもよい。
【０１１４】
リン酸系被膜形成工程では、コロイダルシリカの混合物と、金属リン酸塩のようなリン酸塩と、水とを含む絶縁被膜形成用組成物を、ホウ酸アルミニウム系被膜上に塗布して焼き付けることにより形成すればよい。絶縁被膜形成用組成物は、無水換算で、２５〜７５質量％のリン酸塩と、７５〜２５質量％のコロイダルシリカとを含めばよい。リン酸塩は、リン酸のアルミニウム塩、マグネシウム塩、ニッケル塩、マンガン塩などであればよい。
【０１１５】
リン酸系被膜形成工程での焼き付けの条件は、酸化領域の増大やホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙の増大を抑制できる条件とすることが好ましい。例えば、水素、窒素、および水蒸気からなる酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．１５以下の雰囲気中で、５℃／秒以上の昇温速度で３５０〜９００℃まで加熱し、１０〜１００秒間均熱するとよい。
【実施例】
【０１１６】
次に、実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に詳細に説明するが、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。
【０１１７】
表１および表２に示す鋼成分が鋼Ａ〜鋼Ｎの珪素鋼板を出発材料として、酸化膜形成工程および被膜形成工程を実施した。また、必要に応じて、リン酸系被膜形成工程を実施した。また、製造した方向性電磁鋼板に対して、レーザーを照射して磁区細分化処理を行った。なお、表中で、珪素鋼板の成分組成の「−」は、合金元素を意図的に添加していないか、または含有量が測定検出下限以下であることを示す。
【０１１８】
表１および表２に示す鋼成分が鋼Ａ〜鋼Ｎの珪素鋼板は、成分が調整されたスラブを１１５０℃に加熱し、板厚２．６ｍｍまで熱間圧延し、１１２０℃＋９００℃の二段階で熱延板焼鈍し、熱延板焼鈍後に急冷し、酸洗し、板厚０．２３ｍｍまで冷間圧延し、水素−窒素−水蒸気を含む雰囲気中にて均熱温度８２０℃で脱炭焼鈍し、水素−窒素−アンモニアを含む雰囲気中にて窒素量２００ｐｐｍとなるように窒化焼鈍し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはマグネシア（ＭｇＯ）を主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、水素−窒素を含む雰囲気中にて１２００℃まで加熱し、加熱後に水素雰囲気に切り替えて１２００℃にて２０時間の仕上げ焼鈍を行い、必要に応じてフォルステライト被膜を除去して製造した。
【０１１９】
上記のスラブには、質量％で、酸可溶性Ａｌ：０．０３％、Ｃ：０．０５６％、Ｎ：０．００８％、Ｓ＋Ｓｅ合計：０．００５％が含まれていた。
【０１２０】
また、上記の珪素鋼板は、｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有しているが、フォルステライト被膜を有さなかった。
【０１２１】
酸化膜形成工程として、上記の珪素鋼板を、水素を含有し且つ表３および表４に示す酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）に調整された雰囲気ガス中にて、表３および表４に示す温度および時間の均熱条件で焼鈍した。
【０１２２】
被膜形成工程として、酸化膜形成後の珪素鋼板に、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を塗布した。この珪素鋼板を、水素を含有し且つ表３および表４に示す酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）に調整された雰囲気ガス中にて、表３および表４に示す温度および時間の均熱条件で焼鈍した。また、均熱後の珪素鋼板を、水素を含有し且つ表３および表４に示す酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）に調整された雰囲気ガス中にて、表３および表４に示す冷却条件で冷却した。なお、試験Ｎｏ．３７の微粒子分散液はアルミナゾルの比率が高く、試験Ｎｏ．３８の微粒子分散液はホウ酸の比率が高かった。
【０１２３】
なお、鋼Ｂ〜鋼Ｎの珪素鋼板は、酸化膜形成工程および被膜形成工程の後に、リン酸系被膜形成工程を実施した。リン酸系被膜形成工程では、製造した方向性電磁鋼板に、コロイダルシリカの混合物と、アルミニウム塩またはマグネシウム塩のリン酸塩と、水とを含む絶縁被膜形成用組成物を塗布して、通常条件で焼鈍した。形成したリン酸系被膜は、リン珪素複合酸化物（リンおよび珪素を含む複合酸化物）を含んでいた。このリン酸系被膜の平均厚さは、いずれも１μｍであった。
【０１２４】
表５および表６に製造結果を示す。なお、表中のホウ酸アルミニウム系被膜の構成相は、「ａ」がアルミニウム・ホウ素酸化物であることを示し、「ｂ１」がＡｌ１８Ｂ４Ｏ３３であることを示し、「ｂ２」がＡｌ４Ｂ２Ｏ９であることを示し、「ｃ」が酸化アルミニウムであることを示し、「ｄ」が酸化ホウ素であることを示す。また、酸化膜の構成相、酸化膜の平均膜厚、酸化領域の線分率、ホウ酸アルミニウム系被膜の構成相、ホウ酸アルミニウム系被膜の平均膜厚、およびホウ酸アルミニウム系被膜の空隙面積率は、上記の方法に基づいて測定した。
【０１２５】
表５および表６に評価結果を示す。密着性は、１８０度曲げ試験によって評価した。製造した方向性電磁を直径２０ｍｍのロールに巻き付け、ロールに接触した鋼板面積に対する被膜の剥離面の面積率を算出した。ロールに接触した鋼板面積は、計算で求めた。剥離面の面積は、試験後の鋼板の写真を撮影し、写真画像に対して画像解析を行うことによって求めた。ロールに接触した鋼板面積に対する剥離した面積の割合を、剥離面積率（％）と定義した。表中では、剥離面積率が１０％以下の場合を「ｇｏｏｄ」、剥離面積率が１０％超５０％未満の場合を「ｎｏ  ｇｏｏｄ」、剥離面積率が５０％以上の場合を「ｂａｄ」と示す。剥離面積率が「ｇｏｏｄ」であるとき、密着性が良好であると判断した。
【０１２６】
鉄損は、Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｈｅｅｔ  Ｔｅｓｔｅｒ（ＳＳＴ）によって評価した。製造した方向性電磁鋼板から幅６０ｍｍ×長さ３００ｍｍの試料を採取し、Ｗ１７／５０（鋼板を５０Ｈｚで磁束密度１．７Ｔに磁化した時の鉄損）を測定した。Ｗ１７／５０が０．６８Ｗ／ｋｇ以下であるとき、鉄損が良好であると判断した。
【０１２７】
表１〜表６に示すように、本発明例は、酸化膜およびホウ酸アルミニウム系被膜が好ましく制御されているので、方向性電磁鋼板として密着性に優れ鉄損特性に優れていた。
【０１２８】
一方、比較例は、酸化膜またはホウ酸アルミニウム系被膜の少なくとも一方が好ましく制御されていないので、方向性電磁鋼板として密着性が満足できず鉄損特性が満足できなかった。なお、表中で下線を付した数値は、本発明の範囲外にあることを示す。
【０１２９】
【表１】
2020111812.tif 000003
【０１３０】
【表２】
2020111812.tif 000004
【０１３１】
【表３】
2020111812.tif 000005
【０１３２】
【表４】
2020111812.tif 000006
【０１３３】
【表５】
2020111812.tif 000007
【０１３４】
【表６】
2020111812.tif 000008
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明の上記態様によれば、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供できる。従って、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【０１３６】
１      母材鋼板（珪素鋼板）、
２      中間層（酸化膜）、
３      絶縁被膜（ホウ酸アルミニウム系被膜）、
４      酸化領域（内部酸化領域）、
５      空隙、
６      珪素鋼板と酸化膜との界面
Ｌ      界面の長さ
ｄ      酸化領域の長さ
【図１】
2020111812.tif 000009
【図２】
2020111812.tif 000010
【図３】
2020111812.tif 000011