(57)【要約】【課題】安価で磁気特性が優れ、かつ鉄損の低いＦｅ系金属板およびその製造方法を提供する。【解決手段】両面にフェライト生成元素が濃化したＦｅ系金属板であって、前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部がα−γ変態を生じ得る組成のＦｅ系成分であり、前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部の電気抵抗率をＲａ、最表層の電気抵抗率をＲｂとすると、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、かつ、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａ＜最表層の電気抵抗率Ｒｂであり、前記Ｆｅ系金属板の板面における｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞のＸ線ランダム強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）とした場合に、Ｚ値が０．５＜Ｚ≦５０を満足する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面にフェライト生成元素が濃化したＦｅ系金属板であって、
前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部がα−γ変態を生じ得る組成のＦｅ系成分であり、
前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部の電気抵抗率をＲａ、最表層の電気抵抗率をＲｂとすると、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、かつ、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａ＜最表層の電気抵抗率Ｒｂであり、
前記Ｆｅ系金属板の板面における｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞のＸ線ランダム強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）とした場合に、Ｚ値が０．５＜Ｚ≦５０を満足することを特徴とするＦｅ系金属板。
【請求項２】
前記フェライト生成元素が濃化した領域の一部または全体がα−Ｆｅ単相であることを特徴とする請求項１に記載のＦｅ系金属板。
【請求項３】
前記板厚中心部の電気抵抗率Ｒａが４５μΩ・ｃｍ以上１７０μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＦｅ系金属板。
【請求項４】
前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部の化学成分組成が、質量％で、Ｓｉ：０．００１％〜１０．０％、Ｍｎ：０．００１％〜１２．０％、及びＡｌ：０．００１％〜４．０％を含有し、残部が鉄および不可避不純物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＦｅ系金属板。
【請求項５】
前記フェライト生成元素がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上の元素であ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Ｆｅ系金属板。
【請求項６】
前記板厚中心部の電気抵抗率Ｒａの１．２倍以上である領域が最表層から深さｘμｍまで形成されており、ｘが０．０５μｍ以上５００μｍ以下であり、かつ、板厚の１／２未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＦｅ系金属板。
【請求項７】
前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部の化学成分組成が、質量％で、Ｃｒ：０．００１％〜９．０％、及びＮｉ：０．００１％〜８．０％からなる群から選ばれる１種または２種を含み、残部が鉄および不可避不純物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＦｅ系金属板。
【請求項８】
前記Ｆｅ系金属板の板厚が１０μｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＦｅ系金属板。
【請求項９】
Ｆｅ系金属よりなる母材金属板上にフェライト生成元素を付着させ、熱処理して拡散させて高い｛２００｝面集積度を有するＦｅ系金属板を製造する方法であって、
質量％で、Ｓｉ：０．００１％〜１０．０％、Ｍｎ：０．００１％〜１２．０％、及びＡｌ：０．００１％〜４．０％を含有し、残部が鉄および不可避不純物であるα−γ変態を生じ得る組成で、かつ板厚中心部の電気抵抗率をＲａとした場合に、電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下の母材金属板の両面にフェライト生成元素を付着させる工程と、
前記フェライト生成元素が付着した前記母材金属板を、前記母材金属板のＡ３点まで加熱して、前記フェライト生成元素を前記母材金属板に拡散させる工程と、
前記フェライト生成元素が拡散した母材金属板をさらにＡ３点以上１３００℃以下の温度に加熱、保持する工程と、
前記Ａ３点以上１３００℃以下の温度に加熱、保持された母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却して、合金化していない領域のγ−Ｆｅ相をα−Ｆｅ相へ変態させ、前記Ｆｅ系金属板の板面における｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞のＸ線ランダム強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）とした場合に、Ｚ値が０．５＜Ｚ≦５０を満足するＦｅ系金属板を得る工程と、
を有することを特徴とするＦｅ系金属板の製造方法。
【請求項１０】
前記フェライト生成元素がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上の元素であることを特徴とする請求項９に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
【請求項１１】
前記Ｆｅ系金属板は、前記板厚中心部の電気抵抗率Ｒａの１．２倍以上である領域が最表層から深さｘμｍまで形成されており、ｘが０．０５μｍ以上５００μｍ以下であり、かつ、板厚の１／２未満とすることを特徴とする請求項９または１０に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
【請求項１２】
前記母材金属板が、質量％で、Ｃｒ：０．００１％〜９．０％、及びＮｉ：０．００１％〜８．０％からなる群から選ばれる１種または２種を含み、残部が鉄および不可避不純物であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
【請求項１３】
前記母材金属板の厚みが１０μｍ以上５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、電動機、発電機、変圧器の磁心等の用途に好適であり、これらの磁心の小型化やエネルギー損失低減に貢献できる鉄損を低減したＦｅ系金属板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電動機、発電機、変圧器等の磁心にはケイ素鋼板が用いられている。ケイ素鋼板は、小さな励磁磁場において飽和磁束密度Ｂｓに対する平均磁束密度Ｂ５０の比率Ｂ５０／Ｂｓで高い値が得られること、及び交流励磁磁場において低鉄損であることが求められる。高い飽和磁束密度Ｂｓに対する平均磁束密度Ｂ５０の比率Ｂ５０／Ｂｓを得るためには、磁化容易方向であるα−Ｆｅ相の＜１００＞軸を、使用する磁界方向に集積させることが有効とされている。そのため、鋼板面内にα−Ｆｅ相の｛１００｝面を高集積化させる必要がある。一方、鉄損は磁壁の移動を妨害する介在物を低減したり、電気抵抗を大きくして渦電流を減少させたりして低減できる。
【０００３】
圧延面内に｛１００｝面を高集積化させ、高い飽和磁束密度Ｂｓに対する平均磁束密度Ｂ５０の比率Ｂ５０／Ｂｓが得られるＦｅ系金属板については、本発明者らは、先に特許文献１として次のような技術を提案している。
（ａ）α−γ変態系のＦｅ系金属よりなる母材金属板の片面あるいは両面にフェライト生成元素を付着させる工程と、（ｂ）該母材金属板を室温から母材金属板のＡ３点まで加熱して母材金属板内にフェライト生成元素を拡散させ、一部を母材に合金化させるとともに、合金化された領域でのα−Ｆｅ相の｛２００｝面集積度を２５％以上５０％以下とし、かつ、｛２２２｝面集積度を４０％以下とする工程と、（ｃ）母材金属板をＡ３点以上の温度に加熱、保持して、フェライト生成元素と合金化されたα‐Ｆｅ相の面集積度について、｛２００｝面集積度を増加させるとともに、｛２２２｝面集積度を低下させる工程と、（ｄ）母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却し、合金化していない領域のγ−Ｆｅ相がα−Ｆｅ相へ変態する際に、該α−Ｆｅ相の｛２００｝面集積度を高めて、｛２００｝面集積度が３０％以上９９％以下となり、かつ、｛２２２｝面集積度が３０％以下となるようにする工程とを有することを特徴とする高い｛２００｝面集積度を有するＦｅ系金属板の製造方法。
【０００４】
また、鉄損を低減するためには電気抵抗を大きくして渦電流を減少させたり、磁壁の移動を妨害する介在物を少なくしたりすることが行われてきた。
【０００５】
また特許文献２には、Ｓｏｌ．Ａｌを２５ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下含有する二次再結晶粒より構成された一方向性電磁鋼板に冷間圧延と１０５０℃以上１３００℃以下の浸珪処理とを行い、高磁束密度と低鉄損とを両立する磁気特性を得る技術が記載されている。
【０００６】
さらに特許文献３には、鋼板の表層部にＳｎを１質量％以上含有し、かつ最表面側から中心部に向かってＳｎ量が減少するＳｎ拡散層が形成させて、交流磁気特性に優れた軟磁性鋼部品を得る技術が記載されている。
【０００７】
しかしながら特許文献２に記載の技術では、均一組成で既に｛１００｝面に高配向した一方向性電磁鋼板に浸珪処理して低鉄損化させるため、高価な設備を必要とし、コストが多くかかってしまう。また、特許文献３に記載の技術では、変形抵抗や冷間鍛造性も考慮したもののため、高磁束密度と低鉄損とにおいて高いレベルでの両立は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０５２６５４号
【特許文献２】特開２００８−１６９４５０号公報
【特許文献３】特開２０１２−６２５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、安価で磁気特性が優れ、かつ鉄損の低いＦｅ系金属板およびその製造方法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】
【００１０】
本発明者らは、組成が均一でないＦｅ系金属板の鉄損について、鋭意研究、検討を行った。その結果、本発明者らは、フェライト生成元素が濃化すると、高い｛２００｝面集積度が得られるととともに、Ｆｅ系金属板の表層の電気抵抗が増加して表皮効果を抑えられることを見出した。さらに、母材金属板の電気抵抗率が３８μΩ・ｃｍ以上であり、かつ、集合組織が制御されていると、著しく鉄損が低減される現象を見出した。
【００１１】
本発明は、以下のとおりである。
（１）両面にフェライト生成元素が濃化したＦｅ系金属板であって、
前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部がα−γ変態を生じ得る組成のＦｅ系成分であり、
前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部の電気抵抗率をＲａ、最表層の電気抵抗率をＲｂとすると、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、かつ、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａ＜最表層の電気抵抗率Ｒｂであり、
前記Ｆｅ系金属板の板面における｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞のＸ線ランダム強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）とした場合に、Ｚ値が０．５＜Ｚ≦５０を満足することを特徴とするＦｅ系金属板。
（２）前記フェライト生成元素が濃化した領域の一部または全体がα−Ｆｅ単相であることを特徴とする（１）に記載のＦｅ系金属板。
（３）前記板厚中心部の電気抵抗率Ｒａが４５μΩ・ｃｍ以上１７０μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載のＦｅ系金属板。
（４）前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部の化学成分組成が、質量％で、Ｓｉ：０．００１％〜１０．０％、Ｍｎ：０．００１％〜１２．０％、及びＡｌ：０．００１％〜４．０％を含有し、残部が鉄および不可避不純物であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のＦｅ系金属板。
（５）前記フェライト生成元素がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上の元素であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のＦｅ系金属板。
（６）前記板厚中心部の電気抵抗率Ｒａの１．２倍以上である領域が最表層から深さｘμｍまで形成されており、ｘが０．０５μｍ以上５００μｍ以下であり、かつ、板厚の１／２未満であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のＦｅ系金属板。
（７）前記Ｆｅ系金属板の板厚中心部の化学成分組成が、質量％で、Ｃｒ：０．００１％〜９．０％、及びＮｉ：０．００１％〜８．０％からなる群から選ばれる１種または２種を含み、残部が鉄および不可避不純物であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のＦｅ系金属板。
（８）前記Ｆｅ系金属板の板厚が１０μｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のＦｅ系金属板。
（９）Ｆｅ系金属よりなる母材金属板上にフェライト生成元素を付着させ、熱処理して拡散させて高い｛２００｝面集積度を有するＦｅ系金属板を製造する方法であって、
質量％で、Ｓｉ：０．００１％〜１０．０％、Ｍｎ：０．００１％〜１２．０％、及びＡｌ：０．００１％〜４．０％を含有し、残部が鉄および不可避不純物であるα−γ変態を生じ得る組成で、かつ板厚中心部の電気抵抗率をＲａとした場合に、電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下の母材金属板の両面にフェライト生成元素を付着させる工程と、
前記フェライト生成元素が付着した前記母材金属板を、前記母材金属板のＡ３点まで加熱して、前記フェライト生成元素を前記母材金属板に拡散させる工程と、
前記フェライト生成元素が拡散した母材金属板をさらにＡ３点以上１３００℃以下の温度に加熱、保持する工程と、
前記Ａ３点以上１３００℃以下の温度に加熱、保持された母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却して、合金化していない領域のγ−Ｆｅ相をα−Ｆｅ相へ変態させ、前記Ｆｅ系金属板の板面における｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞のＸ線ランダム強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）とした場合に、Ｚ値が０．５＜Ｚ≦５０を満足するＦｅ系金属板を得る工程と、
を有することを特徴とするＦｅ系金属板の製造方法。
（１０）前記フェライト生成元素がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上の元素であることを特徴とする（９）に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
（１１）前記Ｆｅ系金属板は、前記板厚中心部の電気抵抗率Ｒａの１．２倍以上である領域が最表層から深さｘμｍまで形成されており、ｘが０．０５μｍ以上５００μｍ以下であり、かつ、板厚の１／２未満とすることを特徴とする（９）または（１０）に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
（１２）前記母材金属板が、質量％で、Ｃｒ：０．００１％〜９．０％、及びＮｉ：０．００１％〜８．０％からなる群から選ばれる１種または２種を含み、残部が鉄および不可避不純物であることを特徴とする（９）〜（１１）のいずれかに記載のＦｅ系金属板の製造方法。
（１３）前記母材金属板の厚みが１０μｍ以上５ｍｍ未満であることを特徴とする（９）〜（１２）のいずれかに記載のＦｅ系金属板の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁気特性が優れ、かつ鉄損の低いＦｅ系金属板を安価に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
鉄損は渦電流損とヒステリシス損との和で表される。従来技術では、渦電流損は鋼板の電気抵抗を上げたり、薄手化したりすることによって低減されてきた。本発明者らは、フェライト生成元素を濃化させることにより、表層の電気抵抗が増加して表皮効果を抑制するとともに、板厚中心の電気抵抗を高くし、かつ、鋼板の集合組織を制御することにより、鉄損が著しく下がる現象を見出した。
【００１４】
（本発明の基本原理の説明）
まず、Ｆｅ系金属板の板面における｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞のＸ線ランダム強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）とした場合に、０．５＜Ｚ≦５０であり、さらに板厚中心部の電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、かつ板厚中心部の電気抵抗率Ｒａ＜最表層の電気抵抗率Ｒｂの時に、従来技術よりも高い飽和磁束密度Ｂｓに対する平均磁束密度Ｂ５０の比率Ｂ５０／Ｂｓ（以下、Ｂ５０／Ｂｓ値）が得られ、かつ低鉄損となる基本原理を説明する。
【００１５】
本発明では母材金属板にα−γ変態を生じ得るＦｅ系成分のものを用い、その両面にフェライト生成元素を付着させ、最終的にフェライト生成元素を拡散させて高いＢ５０／Ｂｓ値かつ低い鉄損となるＦｅ系金属板を得る。
【００１６】
母材金属板では、電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上となるようにＡｌやＳｉ、Ｍｎなどを添加して、渦電流を抑制している。さらに母材金属板の両面にはフェライト生成元素を拡散させて、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａ＜最表層の電気抵抗率Ｒｂとすることにより、特に高周波領域での表皮効果を抑制している。なお、Ｆｅ系金属板の板厚中心部とは、フェライト生成元素が拡散されていない領域を指すものとする。ここで本発明者らは、母材金属板の両面にフェライト生成元素が濃化したＦｅ系金属板のＸ線ランダム強度比から算出したＺ値が０．５＜Ｚ≦５０を満たすと、α−Ｆｅ相の結晶格子に応力が付加され、磁区幅が狭くなるため、さらに渦電流が抑制されることを見出した。この現象は板厚中心部の電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、かつ、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａ＜最表層の電気抵抗率Ｒｂの場合に起こり、従来よりも渦電流損が著しく小さくなる。結晶格子に応力が付加されると磁区幅が狭くなるのは、Ｚ値に依存した結晶方位と磁歪との関係から、磁歪の逆効果による磁区細分化が起きたものと考えられる。
【００１７】
ここでＺ値は、Ｆｅ系金属板の板面に対するα−Ｆｅ相のＸ線ランダム強度比のうち、｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞の強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとした場合に、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）という関係を満たす値である。
【００１８】
Ｚ値が０．５＜Ｚ≦５０を満たすには、α−γ変態を生じ得る組成の母材金属板の両面に、強加工や脱炭などによって板表面の全面に｛１００｝に近い方位に配向した組織を付与する。そして、母材金属板にフェライト生成元素を付着させ、母材金属板のＡ３点以上まで加熱して、母材金属板内の｛１００｝に近い方位が配向した領域の一部または全部にフェライト生成元素を拡散させ、母材に合金化させ、合金化した領域でα−Ｆｅ相を保存する。あるいは、｛１００｝に近い方位が配向した領域を超えて内部にフェライト生成元素を拡散させて、γ−Ｆｅ相であった領域をα−Ｆｅ相へ変態させる。その時、保存されたα−Ｆｅ相の配向を引き継いで変態するため、合金化した領域でも｛１００｝に近い方位に配向した組織が形成される。また、先にα相化した粒においても、さらに｛１００｝に近い方位への配向が高まる。
【００１９】
ここで、フェライト生成元素が両面に付着した母材金属板をさらにＡ３点以上１３００℃以下の温度に加熱して保持する。α単相成分の領域は、γ変態を起こさないα−Ｆｅ相であるために、｛１００｝に近い方位に配向した結晶粒はそのまま保存され、その領域の中で｛１００｝に近い方位の結晶粒が優先成長してＺ値が増加する。また、α単相成分でない領域はγ変態する。保持時間を長くすると、｛１００｝結晶粒は食い合いによって優先的に粒成長する。この結果、Ｚ値はさらに増加する。
【００２０】
次に、フェライト生成元素が一部拡散した母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却する。この時、合金化していない内部の領域のγ−Ｆｅ相はα−Ｆｅ相へ変態する。この内部の領域はＡ３点以上の温度域において、既に｛１００｝に近い方位へ配向したα粒となっている領域に隣接しており、γ相からα相に変態する際に、隣接するα粒の結晶方位を引き継いで変態する。このため、その領域でも｛１００｝に近い方位が集積する。
【００２１】
以上、本発明の基本的な構成について説明したが、さらに、本発明の製造方法を規定する個々の条件の限定理由及び本発明を実施するに当たり、好ましい条件について説明する。
【００２２】
（母材金属板の成分）
母材金属板には、α−γ変態を生じ得る組成の成分を有するＦｅ系金属を用いる。さらに電気抵抗を高くするため、質量％で、Ｓｉ：０．００１％〜１０．０％、Ｍｎ：０．００１％〜１２．０％、及びＡｌ：０．００１％〜４．０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物を基本とし、適宜、添加元素を含有させたものを用いることが好ましい。また、その他の不純物としては、微量のＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓなどが含まれる。さらに、他の元素として質量％でＣｒ：０．００１％〜９．０％、及びＮｉ：０．００１％〜８．０％を含有してもよい。これを超えて含有すると、母材金属が硬くなり、製品としてのＦｅ系金属板の製造が難しくなる。
【００２３】
（母材金属板（Ｆｅ系金属板の板厚中心部）の電気抵抗）
母材金属板は、電気抵抗率Ｒａが３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下のものである。電気抵抗率が３８μΩ・ｃｍ未満では高周波領域で使用した際に十分に渦電流損を低減できない。また、２００μΩ・ｃｍを超えるほど合金元素を添加すると、硬くなり母材金属板の製造が困難になる。より好ましくは４５μΩ・ｃｍ以上１７０μΩ・ｃｍ以下である。なお、母材金属板の電気抵抗は、どの位置で測定してもほぼ近い値を示す。
【００２４】
（最表層の電気抵抗）
両面にフェライト生成元素が濃化したＦｅ系金属板の最表層の電気抵抗率Ｒｂは、表皮効果を抑制するため母材金属板の電気抵抗率Ｒａより高くする必要がある。ここで、最表層から深さ方向のある領域まで母材金属板の電気抵抗率Ｒａより高くすることが好ましい。例えば、板厚中心部の電気抵抗率Ｒａの１．２倍以上である領域が最表層から深さｘμｍまで形成され、この領域ではフェライト生成元素が濃化していることから、ｘが０．０５μｍ以上５００μｍ以下であるとより効率良く表皮効果を抑制できる。ｘが０．０５μｍ未満だと表皮効果を十分に抑制することができない。また５００μｍを超えるようにするには長時間を要する。より好ましくは、（厚さ−２ｘ）以下の厚さとなる板厚中心部の電気抵抗率Ｒａの１．５倍以上である。深さｘμｍは、ＥＰＭＡ法を用いてＦｅ系金属板の断面の複数の位置でＡｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉの濃度を測定し、次式（１）から求めたＲが、母材金属板の電気抵抗率Ｒａに対し１．２Ｒａとなる位置から求める。なお、各元素の濃度は質量％とする。
Ｒ＝９．９＋１２．４×［Ｓｉ％］＋１０×［Ａｌ％］＋６．６×［Ｍｎ％］＋３×［Ｃｒ％］＋１．５×［Ｎｉ％］      ・・・（１）
ここで、［］は各元素の濃度を表す。
【００２５】
（フェライト生成元素の種類）
α−γ変態系成分のＦｅ系金属よりなる母材金属板に対して、フェライト生成元素を拡散させると、拡散して合金化した領域はα単相系の成分となり、板内の｛２００｝面集積度を高めるため、｛１００｝配向の芽として保存できる。また、フェライト生成元素が、特にＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、及びＺｎからなる群から選択される１種または２種以上であると、高集積化をより効率良く行うことができる。
【００２６】
（Ｆｅ系金属板の厚み）
Ｆｅ系金属板の厚みは１０μｍ以上、５ｍｍ以下とすることが好ましい。厚みが１０μｍ未満であると積層させて磁心として使用する際に、積層枚数が増加して隙間が多くなり高い磁束密度が得られにくくなる。また、厚みが５ｍｍ超であると、拡散処理後の冷却後に｛１００｝集合組織が十分に成長せず、高い磁束密度が得られにくくなる。
【００２７】
（Ｆｅ系金属板の集合組織）
Ｆｅ系金属板の板面に対するα−Ｆｅ相のＸ線ランダム強度比は、｛００１｝＜４７０＞、｛１１６｝＜６  １２  １＞、｛２２３｝＜６９２＞の強度比をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、Ｚ＝（Ａ＋０．９８Ｂ）／（４×０．９８Ｃ）とした場合に、Ｚ値は０．５＜Ｚ≦５０の条件を満たす必要がある。Ｚ値が０．５未満であると十分に高い磁束密度が得られない。一方で、５０を超えると、磁束密度は飽和する一方で、鉄損が高くなる。好ましくは２以上４８以下である。
【００２８】
Ｚ値は、Ｘ線回折によって測定されるα−Ｆｅ相の｛２００｝、｛１１０｝、｛３１０｝、｛２１１｝の極点図を基に級数展開法で計算した、３次元集合組織を表す結晶方位分布関数（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＯＤＦ）から求めればよい。なお、ランダム強度比とは、特定の方位への集積を持たない標準試料及び供試材のＸ線強度を同条件で測定し、得られた供試材のＸ線強度を標準試料のＸ線強度で除した数値である。Ｆｅ系金属板はフェライト生成元素の拡散に伴い、表層の組織が内部へと成長するため、Ｘ線回折の測定はＦｅ系金属板表面で測定しても、板厚中心で測定しても良い。
【００２９】
（加熱拡散処理）
まず、フェライト生成元素を付着させた母材金属板を、母材金属板のＡ３点まで加熱して、母材金属板内の一部または全体にフェライト生成元素を拡散させ、母材に合金化させ、合金化した領域でα相を保存する。そして、母材金属板をさらにＡ３点以上１３００℃以下の温度に加熱して、保持する。すでに合金化されている領域ではγ変態しないα単相の組織となり、α単相成分の領域はγ変態しないα−Ｆｅ相であるために、その領域の結晶粒の配向はそのまま保存され、その領域の中で｛１００｝に近い方位の結晶粒が優先成長してＺ値が増加する。また、α単相成分でない領域はγ変態する。また、Ａｌの拡散に伴い、Ｆｅ−Ａｌ合金化した領域ではγ相からα相へ変態していく。その際、変態する領域に隣接する領域ではすでに｛１００｝に近い方位に配向したα粒となっており、γ相からα相に変態する際に、隣接するα粒の結晶方位を引き継ぐかたちで変態する。これにより保持時間が長くなるとＺ値が増加する。長時間保持するとＺ値が増加する一方で、表層の電気抵抗率は低下していく。このため保持時間は０．５ｓｅｃ以上３６０００ｓｅｃ以下が好ましい。
【００３０】
（加熱拡散処理後の冷却）
拡散処理後、合金化されていない領域が残った状態で、冷却すると、合金化していない領域では、γからαへの変態の際に、すでに｛１００｝に近い方位に配向したα粒となって領域の結晶方位を引き継ぐかたちで変態し、Ｚ値が増加し、前述のＺ値の条件を満たすような集合組織を有する金属板が得られる。冷却速度は０．１℃／ｓｅｃ以上５００℃／ｓｅｃ以下が好ましい。この温度範囲で冷却すると、より高いＺ値が得られる。
【実施例】
【００３１】
本発明を実施例でさらに説明する。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うるものである。
【００３２】
（実施例１）
真空溶解炉で様々な成分の鋼を溶解し、インゴットを鋳造した。インゴットをγ域で厚さ５０ｍｍまで熱間圧延し、続いて温間または冷間で加工し、母材金属板とした。表１には母材金属板の化学成分、Ａ３点、及び電気抵抗率Ｒａを示した。次いで、母材金属板の両面にフェライト生成元素を付着させた。比較例においてはフェライト生成元素を付着させなかった場合を検討した。各元素はＥＢ蒸着法、めっき法及びスパッタ法によって付着させた。次いで、フェライト生成元素の付着した金属板に熱処理を行った。熱処理炉には赤外炉を用い、１０-3Ｐａレベルまで真空引きした雰囲気中で熱処理した。保持温度は９００℃〜１１００℃、保持時間を１００ｓｅｃ〜１２００ｓｅｃとした。
【００３３】
得られたＦｅ系金属板を次のように評価した。まず、集合組織についてはＸ線回折法で評価した。続いて、磁気特性についてはＳＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｈｅｅｔ  Ｔｅｓｔｅｒ）を用いて、５０００Ａ／ｍの磁化力に対する磁束密度Ｂ50を求めた。この時、測定周波数は５０Ｈｚとした。次に、ＶＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて飽和磁束密度Ｂｓを求めた。この際、印加した磁化力は０．８×１０6Ａ／ｍとした。また鉄損はＪＩＳ  Ｃ２２５６に準拠し、単板磁気試験機（ＳＳ
Ｔ）で求めた。フェライト生成元素が濃化して高い電気抵抗となっている領域はＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ）法を用いて板厚方向の複数の位置でＡｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉの濃度を測定し、前述の式（１）から求めたＲが、母材金属板の電気抵抗率Ｒａに対し、１．２Ｒａとなる位置を求めた。
【００３４】
電気抵抗率は四端子法を用いて測定した。母材金属板の電気抵抗率はフェライト生成元素を付着させる前に測定し、最表層の電気抵抗率はフェライト生成元素を付着させ、熱処理を行った後に測定した。
【００３５】
【表１】
2014150247.tif 000002
【００３６】
【表２】
2014150247.tif 000003
【００３７】
表１及び表２から明らかなように、本発明のＦｅ系金属板は、高いＢ５０／Ｂｓ値であると同時に、低鉄損であることが確認できた。これに対し、本発明の条件を外れる場合や、元素を付着させなかった場合には高いＢ５０／Ｂｓ値と低鉄損とを両立するＦｅ系金属板は得られなかった。また、比較例１及び４のように母材金属板の電気抵抗が低かった場合には十分に鉄損を低減出来なかった。また、比較例２のように、母材金属板の組成がＡ３点のないα単相系であると、十分に高い磁束密度が得られなかった。比較例３や５のようにＺ値が低い場合には、高いＢ５０／Ｂｓ値が得られず、さらには十分に鉄損を低減出来なかった。さらにフェライト生成元素を濃化させなかった比較例６ではＢ５０／Ｂｓ値も低く、鉄損も大きかった。母材金属板の成分が比較例７のように高合金となると、加工中に割れて、金属板が作成出来なかった。Ｚ値が５０を超えた比較例８の場合、Ｂ５０／Ｂｓ値はＺ値が５０以下の場合とほとんど変わらないが、鉄損を十分に低減できなかった。
【００３８】
（実施例２）
本実施例では母材に表１に記載の鋼種Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｊ、Ｋ、Ｓ、Ｖ、Ｂ′を用いた。これらの母材は真空溶解によってインゴットを溶製した後に、熱間圧延、温間または冷間圧延によって所定の厚みに加工したものである。熱間圧延は１２００℃に加熱した厚さ２４５ｍｍのインゴットを厚さ５０ｍｍまで薄肉化した。この熱間圧延板から機械加工によって各種厚みの板材を切り出した後、温間または冷間圧延を実施し、厚み８μｍ〜５２００μｍの範囲の母材金属板を製造した。
【００３９】
得られた母材金属板にフェライト生成元素としてＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、またはＺｎをイオンプレーティング法、溶融めっき法、電気めっき法、スパッタ法を適用して、付着させた。熱処理は赤外炉を用い、１０-3Ｐａレベルまで真空引きした雰囲気中で熱処理した。保持温度は８００℃〜１３５０℃、保持時間を０．３ｓｅｃ〜３８０００ｓｅｃとした。評価は実施例１と同じ方法により行った。
【００４０】
【表３】
2014150247.tif 000004
【００４１】
表３に示すようにフェライト生成元素を濃化させた場合には、高い磁束密度（Ｂ５０／Ｂｓ値）が得られ、かつ、低鉄損となることがわかった。これに対して、比較例９のようにオーステナイト生成元素であるＮｉを付着させた場合にはＺ値が低く、高いＢ５０／Ｂｓ値が得られなかった。またＺ値が低く、集合組織の発達が不十分であっても、磁気特性が劣ることがわかった。
【００４２】
（実施例３）
本実施例ではフェライト生成元素として２種類の金属を混合したものを用いた。母材は実施例１の表１に示した鋼種Ｇを用いた。フェライト生成元素は溶融めっき法、スパッタ法を適用して付着させた。熱処理は赤外炉を用い、１０-3Ｐａレベルまで真空引きした雰囲気中で熱処理した。保持温度は１０２５℃〜１０５０℃、保持時間は２ｓｅｃ〜５００ｓｅｃとした。また、評価は実施例１と同じ方法で行った。
【００４３】
【表４】
2014150247.tif 000005
【００４４】
表４に示したようにフェライト生成元素同士の組み合わせであれば、高いＢ５０／Ｂｓ値及び低い鉄損が得られることがわかった。