(57)【要約】  歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性に優れた方向性電磁鋼板、および、その製造方法を提供する。上記方向性電磁鋼板は、鋼板と、上記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、上記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、を有し、上記被膜層Ｂの３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である。
2018116831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板と、
前記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、
前記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、
を有し、
前記被膜層Ｂの３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である、方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記被膜層Ｂが、５質量％以上の結晶相を含む、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
前記結晶相が、リン酸塩の結晶相である、請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記被膜層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上である、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】
前記被膜層Ａの厚さが、０．３０μｍ以下である、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】
前記被膜層Ｂの厚さが、１．０μｍ以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項７】
前記被膜層Ｂの厚さが、１０．０μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項８】
前記被膜層Ａが、窒化物または炭窒化物を含有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
前記被膜層Ａ上に、コーティング薬液を塗布し、窒素雰囲気中で焼付けを行なうことにより、前記被膜層Ｂを成膜する、方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量が、前記コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０ｍｏｌ％以上である、請求項９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記焼付けの後、レーザーまたは光誘起を用いた結晶化を行ない、前記被膜層Ｂを得る、請求項９または１０に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
塗布型ロールを用いて、前記コーティング薬液を塗布する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記被膜層Ａを、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、変圧器および発電機等の鉄心材料として用いられる軟磁性材料である。方向性電磁鋼板は、鉄の磁化容易軸である〈００１〉方位が、鋼板の圧延方向に高度に揃った結晶組織を有することが特徴である。このような集合組織は、方向性電磁鋼板の製造工程において、いわゆるＧｏｓｓ方位と称される｛１１０｝〈００１〉方位の結晶粒を優先的に巨大成長させる、仕上げ焼鈍を通じて形成される。方向性電磁鋼板の製品の磁気特性としては、磁束密度が高く、鉄損が低いことが要求される。【０００３】
方向性電磁鋼板の磁気特性は、鋼板表面に引張応力（張力）を印加することによって良好になる。鋼板に引張応力を印加する従来技術としては、鋼板表面に厚さ２μｍ程度のフォルステライト被膜を形成し、その上に、厚さ２μｍ程度の珪リン酸塩を主体とする被膜を形成する技術が一般的である。
すなわち、鋼板と比べて低い熱膨張率を有する珪リン酸塩被膜を高温で形成し、それを室温まで低下させ、鋼板と珪リン酸塩被膜との熱膨張率の差によって、鋼板に引張応力を印加する。
この珪リン酸塩被膜は、方向性電磁鋼板に必須の絶縁被膜としても機能する。すなわち、絶縁によって、鋼板中の局部的な渦電流の発生が防止される。【０００４】
仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面を化学研磨または電解研磨により平滑化し、その後、鋼板上の被膜により引張応力を印加することにより、鉄損を大きく低下できる。
しかし、鋼板と珪リン酸塩被膜との間にあるフォルステライト被膜は、アンカー効果により鋼板に密着する。そのため、必然的に鋼板表面の平滑度は劣化する。また、珪リン酸塩と金属との密着性は低く、表面を鏡面化した鋼板に直接珪リン酸塩被膜を成膜できない。このように、従来の方向性電磁鋼板の被膜構造（鋼板／フォルステライト被膜／珪リン酸塩被膜）においては、鋼板の表面を平滑化することはできない。【０００５】
そこで、特許文献１においては、鋼板表面の平滑度を維持し、更に鋼板に大きな引張応力を印加するために、鋼板上にＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、ＴｉＮなどからなるセラミックス被膜を成膜している。このとき、鋼板に印加される引張応力は、セラミックス被膜の厚さに比例するため、セラミックス被膜を少なくとも１μｍ成膜している。
しかし、ＣＶＤ法およびＰＶＤ法は、製造コストが高いために極力の薄膜化が望まれており、その場合、鋼板に印加される引張応力が低下する。【０００６】
特許文献２においては、このような薄膜化による張力低下を補償するために、または、更に大きな張力を鋼板に印加するために、１μｍ以下の厚さのセラミックス被膜上に、珪リン酸塩からなる絶縁張力被膜を成膜している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０１−１７６０３４号公報
【特許文献２】特開昭６４−０６８４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、セラミックス被膜上に絶縁張力被膜を成膜した方向性電磁鋼板について検討した。その結果、需要家等によって、方向性電磁鋼板に対して歪取焼鈍が行なわれた場合に、セラミックス被膜が鋼板から剥離したり、方向性電磁鋼板の磁気特性が劣ったりすることがあった。【０００９】
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性に優れた方向性電磁鋼板、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、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、セラミックス被膜および絶縁張力被膜として特定の被膜構成を採用することにより、歪取焼鈍後においても、被膜密着性および磁気特性が共に優れることを見出し、本発明を完成させた。【００１１】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１３］を提供する。
［１］鋼板と、上記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、上記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、を有し、上記被膜層Ｂの３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である、方向性電磁鋼板。
［２］上記被膜層Ｂが、５質量％以上の結晶相を含む、上記［１］に記載の方向性電磁鋼板。
［３］上記結晶相が、リン酸塩の結晶相である、上記［２］に記載の方向性電磁鋼板。
［４］上記被膜層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上である、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
［５］上記被膜層Ａの厚さが、０．３０μｍ以下である、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
［６］上記被膜層Ｂの厚さが、１．０μｍ以上である、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
［７］上記被膜層Ｂの厚さが、１０．０μｍ以下である、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
［８］上記被膜層Ａが、窒化物または炭窒化物を含有する、上記［１］〜［７］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
［９］上記［１］〜［８］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板の製造方法であって、上記被膜層Ａ上に、コーティング薬液を塗布し、窒素雰囲気中で焼付けを行なうことにより、上記被膜層Ｂを成膜する、方向性電磁鋼板の製造方法。
［１０］上記コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量が、上記コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０ｍｏｌ％以上である、上記［９］に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［１１］上記焼付けの後、レーザーまたは光誘起を用いた結晶化を行ない、上記被膜層Ｂを得る、上記［９］または［１０］に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［１２］塗布型ロールを用いて、上記コーティング薬液を塗布する、上記［９］〜［１１］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［１３］上記被膜層Ａを、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、上記［９］〜［１２］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性に優れた方向性電磁鋼板、および、その製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の方向性電磁鋼板の好適な一態様を模式的に示す断面図である。
【図２】従来の方向性電磁鋼板を模式的に示す断面図である。
【図３】絶縁張力被膜の厚さと、その厚さの絶縁張力被膜が鋼板に印加する張力との関係を示すグラフである。
【図４】絶縁張力被膜の３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［本発明者らが得た知見］
鋼板上に、厚さ１．００μｍ以下（例えば０．３０μｍ）のセラミックス被膜を成膜し、その上に、珪リン酸塩からなる絶縁張力被膜を成膜して歪取焼鈍した場合、セラミックス被膜と鋼板とが剥離する（被膜密着性が劣化する）ことがあった。その原因について、本発明者らは、数多くの実験を重ねた結果、以下のように考える。
【００１５】
絶縁張力被膜の材料として低熱膨張率の珪リン酸塩を使用することは、絶縁張力被膜が鋼板に及ぼす引張応力を増大させて磁気特性を良好にするために有益であるが、その一方で、高温環境下で、絶縁張力被膜中の成分が、セラミックス被膜を酸化し、反応生成物が生成する。
次いで、８００℃で３時間の歪取焼鈍中に、この反応生成物が、絶縁張力被膜とセラミックス被膜との界面から、セラミックス被膜中を、鋼板の方向に拡散し、セラミックス被膜と鋼板との界面まで拡散した際に、鋼板のＦｅと反応して、析出物を形成する。
その結果、歪取焼鈍の冷却のとき、つまり熱膨張率差により鋼板とセラミックス被膜との界面にかかる応力が印加され始めるときに、析出物がその応力に耐え切れず鋼板から剥離する。このようにして、セラミックス被膜と鋼板とが剥離する。すなわち、被膜密着性が劣化する。
【００１６】
そこで、本発明者らは、酸化物を含有する絶縁張力被膜によるセラミックス被膜（例えば窒化物を含有するセラミックス被膜）の酸化反応を抑制することを検討した。
【００１７】
酸化物の酸化性は、電気陰性度で整理できる。すなわち、Ｐ−Ｏ−Ｐ、Ｐ−Ｏ−Ｓｉ、またはＰ−Ｏ−Ｍ（Ｍは金属）などの結合を考えた場合、電気陰性度が最も高いＰを多く有するＰ−Ｏ−Ｐ結合が、最も酸化反応を起こしにくいと考えられる。そのため、絶縁張力被膜中のリン酸化物が、−Ｐ−Ｏ−Ｐ−Ｏ−Ｐ−のようなチェーン構造をとれば、絶縁張力被膜中のリン酸化物の酸化力が低下する。
【００１８】
ガラス中の構造評価には、３１Ｐ−ＮＭＲ（核磁気共鳴）を用いることが一般的である。３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルにおいて、化学シフトが−１７ｐｐｍ以下の範囲にピークが出現すれば、そのピークは、下記式に示すＱ２、または、Ｑ３と呼ばれるリン酸化物のチェーン構造と判断できる（T. Kasuga, Journal of the Society of Inorganic Materials Japan 10 (2003) 189.）。
【００１９】
【化１】
2018116831.tif 000003
【００２０】
本発明者らは、仕上げ焼鈍の後、表面のフォルステライト被膜を酸洗によって除去した鋼板の上に、窒化物などからなるセラミックス被膜を、厚さ０．３０μｍ以下で成膜した。その後、セラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、窒素雰囲気で焼付けを行なうことにより、絶縁張力被膜を成膜した。次いで、窒素雰囲気中において、８００℃で３時間の歪取焼鈍を行なった。
このとき、本発明者らは、絶縁張力被膜の３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを、０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした。その結果、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積が、全ピーク面積の３０％以上を占める場合、セラミックス被膜の厚さが１．００μｍ以下であっても、歪取焼鈍後に優れた被膜密着性を維持できることを見出した。
【００２１】
図１は、本発明の方向性電磁鋼板の好適な一態様を模式的に示す断面図である。図２は、従来の方向性電磁鋼板を模式的に示す断面図である。
まず、図２に示すように、従来の方向性電磁鋼板は、通常、鋼板１上に、フォルステライト被膜２があり、その上に、絶縁張力被膜３が成膜されている。図２において、フォルステライト被膜２の厚さＴ２は２μｍ程度であり、絶縁張力被膜３の厚さＴ３は２μｍ程度である。
これに対して、図１においては、従来のフォルステライト被膜２（図２参照）の部分が、セラミックス被膜４に置換されている。より詳細には、化学研磨または電解研磨などにより平滑化された鋼板１の表面上に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、セラミックス被膜４が成膜されている。図１において、セラミックス被膜４の厚さＴ４は、例えば、１．００μｍ以下であるため、絶縁張力被膜３の厚さＴ３を２．０μｍ以上に増厚しても、方向性電磁鋼板を変圧器として使用した際の実効鋼板体積（占積率）を減少させない。
【００２２】
被膜により鋼板に印加される張力は、通常、被膜の厚さに比例することから、絶縁張力被膜の増厚は、磁気特性の向上に有用と考えられる。
本発明者らは、塗布型ロールの回転速度およびコーティング薬液の比重などを調整することによって、成膜される絶縁張力被膜を増厚することにより、鋼板に印加される張力が増大し、方向性電磁鋼板の磁気特性を良好にできることを見出した。
【００２３】
［方向性電磁鋼板およびその製造方法］
以下、改めて、本発明の方向性電磁鋼板を説明する。
本発明の方向性電磁鋼板は、鋼板と、上記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、上記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、を有し、上記被膜層Ｂの３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上である、方向性電磁鋼板である。
【００２４】
本発明の方向性電磁鋼板は、歪取焼鈍後の被膜密着性（以下、単に「被膜密着性」ともいう）が優れ、かつ、歪取焼鈍後の磁気特性（以下、単に「磁気特性」ともいう）が優れる。
以下、本発明の方向性電磁鋼板を、より詳細に説明する。以下の説明は、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法の説明も兼ねる。
【００２５】
〈鋼板〉
鋼板としては、特に限定されないが、例えば、以下に説明する鋼板が挙げられる。
まず、鋼板となる鋼塊としては、鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．００２〜０．１０％、Ｓｉ：２．５〜４．０％、および、Ｍｎ：０．００５〜０．５０％を含有し、かつ、Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％、および、Ｎ：０．００３〜０．０２０％を含有し、または、Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％、Ｎ：０．００３〜０．０２０％、Ｓｅ：０．００３〜０．０３０％、および／または、Ｓ：０．００２〜０．０３％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いることが、磁気特性の観点から好ましい。もっとも、これに限定されない。
【００２６】
このような鋼塊を、熱間圧延し、その後、数度の焼鈍を挟みつつ、数回の冷間圧延により最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍を行なうことにより、Ｇｏｓｓ方位を有する二次再結晶粒を発達させる。こうして、鋼板が得られる。この際、冷間圧延の回数は、磁気特性とコストとのバランスをとるため、２回以下が好ましい。
上記鋼中成分のうち、Ｃは脱炭焼鈍で除去され、Ａｌ、Ｎ、ＳｅおよびＳは仕上げ焼鈍で純化されることにより、仕上げ焼鈍後の鋼板においてはいずれも不可避的不純物程度の含有量となる。
【００２７】
その後、鋼板表面のフォルステライト被膜を酸洗等によって除去する。
このように、従来どおり、鋼板表面にフォルステライト被膜を形成させ、その後、酸洗によって、フォルステライト被膜を除去することが、製造上、好ましい。フォルステライト被膜の成膜は、鋼板の脱炭に有用であるが、他の脱炭手段を用いる場合は、フォルステライト被膜を成膜しなくてもよい。
【００２８】
鋼板表面のフォルステライト被膜を除去した後、化学研磨または電解研磨などの方法によって鋼板表面を平滑化する。
鋼板の表面状態は、一般的に、粗いほどアンカー効果によって、被膜密着性がより良好になる。反対に、鋼板の表面状態が平滑であるほど、磁区が移動しやすくなり、引張応力を印加したときに磁気特性が良化する量が大きくなる。
本発明においては、最も鋼板表面を平滑にできる化学研磨後の鋼板を用いても、歪取焼鈍後に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）が剥離せず高い被膜密着性を維持できる。そのため、化学研磨または電解研磨によって、鋼板表面をなるべく平滑化し、算術平均粗さＲａを０．４μｍ以下にすることが好ましい。
【００２９】
〈被膜層Ａ：セラミックス被膜〉
本発明の方向性電磁鋼板は、上述した鋼板の表面上に配置された、セラミックス被膜である被膜層Ａを有する。
【００３０】
《組成》
（酸化物）
被膜層Ａ（セラミックス被膜）における酸化物の含有量は、セラミックス被膜の格子が鋼板の体心立方格子と整合した方が、被膜密着性がより良好になるという理由から、３０質量％未満であり、１５質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、２質量％以下が更に好ましい。
セラミックス被膜における酸化物の含有量は、既知の組成の標準板を用いて、蛍光Ｘ線を用いて測定できる。
酸化物における酸素（Ｏ）以外の元素としては、例えば、後述する非酸化物におけるＣおよびＮ以外の元素として例示する元素が挙げられる。
【００３１】
（非酸化物）
被膜層Ａ（セラミックス被膜）が含有する成分（酸化物以外の成分）としては、例えば、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
セラミックス被膜が、窒化物または炭窒化物を含有することにより、被膜密着性がより良好になる。
【００３２】
非酸化物が、炭化物、窒化物および炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である場合、非酸化物におけるＣおよびＮ以外の元素としては、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｂ、Ｗ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔａ、ＧｅおよびＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、なかでも、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｙ、ＮｂおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
非酸化物としては、鋼板の体心立方格子に整合しやすいという理由から、岩塩型構造をとる窒化物または炭窒化物が好ましい。
【００３３】
非酸化物としては、セラミックス被膜における窒化物等の耐酸化性をできるだけ向上させる成分であることが好ましい。P. Panjanらによって作成されたアレニウスプロット（P. Panjan et al., Thin Solid Films 281-282 (1996) 298.）によれば、Ｃｒを含有する窒化物にＴｉなどを加えることで、耐酸化性を増すことができる。このため、例えば、ＴｉＣｒＮまたはＡｌＣｒＮなどの３種類以上の元素を含む窒化物等の非酸化物も好適に使用できる。
【００３４】
セラミックス被膜における非酸化物の含有量は、７０質量％以上が好ましい。セラミックス被膜は、実質的に、非酸化物からなることがより好ましい。
本発明においては、セラミックス被膜の全質量から、酸化物の含有量を差し引いた値を、セラミックス被膜における非酸化物の含有量とみなすことができる。
【００３５】
《厚さ》
被膜層Ａ（セラミックス被膜）の厚さは、高コスト化を抑制する観点から、１．００μｍ以下が好ましく、０．３０μｍ以下がより好ましい。
一方、セラミックス被膜の厚さは、被膜密着性がより優れるという理由から、０．０１μｍ以上が好ましい。
セラミックス被膜の厚さは、ＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いて切り出した剥片（断面）を、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて観察し、任意の１０点での測定値の平均値とする。
【００３６】
《成膜法》
被膜層Ａ（セラミックス被膜）の成膜法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法またはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法が好ましい。
【００３７】
ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法が好ましい。成膜温度は、９００〜１１００℃が好ましい。成膜の際の圧力は、大気圧でも成膜可能ではあるが、一様に成膜するためには減圧することが好ましく、製造上の都合から、１０〜１０００Ｐａがより好ましい。
【００３８】
ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法が好ましい。成膜温度は、製造の都合上、３００〜６００℃が好ましい。成膜の際の圧力は、減圧することが好ましく、０．１〜１００Ｐａがより好ましい。成膜に際しては、鋼板を陰極として−１０〜−１００Ｖのバイアス電圧を印加することが好ましい。成膜速度を上げることができるという理由から、原料のイオン化にプラズマを用いることが好ましい。
【００３９】
セラミックス被膜として、例えばＴｉＡｌＮまたはＴｉＣｒＮなどの３種類以上の元素を含むセラミックス被膜を成膜する場合、成膜法としては、ＰＶＤ法が好ましく、イオンプレーティング法がより好ましい。熱力学的な反応を用いて成膜を行なうＣＶＤ法は、狙い通りの組成を得ることが難しい場合があるが、ＰＶＤ法は、合金材料をイオン化させて整合析出させるため、狙い通りの組成を容易に得ることができる。
【００４０】
〈被膜層Ｂ：絶縁張力被膜〉
本発明の方向性電磁鋼板は、被膜層Ａ（セラミックス被膜）上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂを有する。
【００４１】
《ピーク面積比》
被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）の３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを、０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合（以下、便宜的に「ピーク面積比」と呼ぶ）が３０％以上である。
これにより、本発明の方向性電磁鋼板は、被膜密着性が優れるとともに、磁気特性も良好となる。
【００４２】
図４に示す３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを例にして、上記ピーク面積比を求める方法を、より詳細に説明する。図４は、被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）の３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルの一例である。３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルの測定条件は、装置名：Ａｇｉｌｅｎｔ社製ＶＮＳ６００、測定温度：室温、回転数：７ｋＨｚ、標準サンプル：リン酸二水素アンモニウム、としている。
【００４３】
図４においては、３１Ｐ化学シフトが０〜−６０ｐｐｍの範囲に３つのピークが確認される。すなわち、図４の左側から順に、ピークトップが−１０ｐｐｍ、−２２ｐｐｍおよび−２５ｐｐｍに位置する３つのピークである。
各ピークについて、ガウシアンフィッティングを行ない、ピークを分離し、分離したピークについて、ピーク面積を求める。図４においては、上記３つのピークのピーク面積の合計が、「全ピーク面積」となる。
ピークトップが「−１７〜−３３ｐｐｍ」の範囲に位置するピーク（図４においては、ピークトップが−２２ｐｐｍおよび−２５ｐｐｍに位置する２つのピーク）のピーク面積の合計が「−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積」となる。
そして、「全ピーク面積」に対する「−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積」の割合（ピーク面積比）を求める。
【００４４】
上記ピーク面積比は、本発明の方向性電磁鋼板の被膜密着性および磁気特性がより優れるという理由から、３０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、６０％以上が更に好ましい。
上記ピーク面積比の上限は特に限定されず、例えば、８０％以下である。
【００４５】
《結晶相》
後述するように、上記ピーク面積比を３０％以上にするためには、絶縁張力被膜を結晶化させることが好ましく、このため、絶縁張力被膜は、結晶相を含むことが好ましい。
絶縁張力被膜における結晶相の含有量は、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上が更に好ましい。一方、上限は特に限定されないが、例えば、５０質量％以下であり、４０質量％以下が好ましい。
結晶相の定量方法としては、Ｘ線回折を用いるのが簡便であり、例えば、結晶成分と非晶質成分との積分強度比から定量する方法；前もって作製した標準サンプルの検量線を用いて定量する方法；標準物質との積分強度比から定量する方法；等が挙げられる。
【００４６】
絶縁張力被膜における結晶相は、リン酸塩の結晶相であることが好ましい。
ここで、リン酸塩（リン酸塩の組成）は、使用するコーティング薬液に含有される成分に応じて適宜決定され、例えば、Ｍｇ２Ｐ２Ｏ７、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７、Ｂａ２Ｐ２Ｏ７、Ａｌ２Ｐ２Ｏ８、Ｙ２Ｐ２Ｏ８、Ｃｒ２Ｐ２Ｏ８、Ｔｉ３Ｐ４Ｏ１６、Ｚｒ３Ｐ４Ｏ１６、Ｍｎ３Ｐ４Ｏ１６、ＮｂＰＯ５、ＶＰＯ５、ＷＰ２Ｏ８などが挙げられるが、これらに限定されない。
結晶相は、例えば、Ｘ線回折を用いて同定される。
【００４７】
《組成》
被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）は、酸化物を含有する。
絶縁張力被膜におけるリンの酸化物（Ｐ２Ｏ５）の含有量は、２５〜５５質量％が好ましく、３５〜４５質量％がより好ましい。
絶縁張力被膜における珪素の酸化物（ＳｉＯ２）の含有量は、４２〜５８質量％が好ましく、４８〜５８質量％がより好ましい。
更に、絶縁張力被膜における、ＰおよびＳｉを除く元素の酸化物（例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｎＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３など）の含有量は、２〜１８質量％が好ましく、２〜１２質量％がより好ましい。
【００４８】
絶縁張力被膜における上記酸化物の含有量は、絶縁張力被膜の既知の組成の標準板を用いて、蛍光Ｘ線分析により、求めることができる。
【００４９】
本明細書においては、絶縁張力被膜における上記酸化物をまとめて「珪リン酸塩」と呼ぶ場合がある。
【００５０】
《厚さ》
図３は、絶縁張力被膜の厚さと、その厚さの絶縁張力被膜が鋼板に印加する張力との関係を示すグラフである。図３に示すように、絶縁張力被膜の厚さが増すに従い、鋼板に印加される張力（引張応力）が増大し、これにより、方向性電磁鋼板の磁気特性が優れる（鉄損が低下する）と考えられる。
絶縁張力被膜の厚さは、方向性電磁鋼板の磁気特性がより優れるという理由から、１．０μｍ以上が好ましい。
一方、絶縁張力被膜を厚くしすぎると、方向性電磁鋼板を変圧器として使用した際の実効鋼板体積の減少に繋がり、引張応力による鉄損の低減効果も飽和してくるため、変圧器特性はむしろ劣化する場合も考えられる。このため、絶縁張力被膜の厚さは、１０．０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下がより好ましい。
絶縁張力被膜の厚さは、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いた断面観察によって測定し、任意の１０点での測定値の平均値とする。
【００５１】
《成膜法》
絶縁張力被膜の成膜法は、特に限定されないが、例えば、セラミックス被膜上に、コーティング薬液を塗布し、任意で乾燥させた後、窒素雰囲気中で焼付けを行なう方法が好適に挙げられる。以下、この方法を例に説明する。
【００５２】
（コーティング薬液）
コーティング薬液は、リン酸および／またはリン酸塩と、コロイダルシリカとを含有することが好ましい。リン酸塩の金属種としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＡｌまたはＭｎなどが好適に挙げられる。
リン酸塩としては、結晶相が生成しやすいという理由から、リン酸マグネシウムまたはリン酸アルミニウムなどの熱膨張率の低いリン酸塩が好ましい。
リン酸塩としては、入手容易性の観点からは、第一リン酸塩（重リン酸塩）が好適に用いられる。
【００５３】
コーティング薬液は、リン酸および／またはリン酸塩とコロイダルシリカとのほかに、更に、Ｍ化合物を含有してもよい。ここで、Ｍの具体例としては、Ｙ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＶまたはＷなどが挙げられる。
【００５４】
Ｙ化合物としては、例えば、Ｙ２Ｏ３等が挙げられる。
Ｃｒ化合物としては、例えば、クロム酸化合物が挙げられ、その具体例としては、無水クロム酸（ＣｒＯ3）、クロム酸塩、重クロム酸塩などが挙げられる。
Ｔｉ化合物としては、例えば、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３等が挙げられる。
Ｚｒ化合物としては、例えば、Ｚｒ（ＳＯ４）２・４Ｈ２Ｏ、ＺｒＯ２等が挙げられる。
Ｎｂ化合物としては、例えば、Ｎｂ２Ｏ５等が挙げられる。
Ｖ化合物としては、例えば、ＮＨ４ＶＯ３、Ｖ２Ｏ５等が挙げられる。
Ｗ化合物としては、例えば、Ｋ２ＷＯ４、ＷＯ３等が挙げられる。
リン酸塩をＭ化合物として扱ってもよく、例えば、Ｍｇ化合物としてＭｇ３（ＰＯ４）２等が挙げられ、Ｃａ化合物としてＣａ３（ＰＯ４）２等が挙げられ、Ａｌ化合物としてＡｌＰＯ４等が挙げられる。
【００５５】
コーティング薬液中の各成分の含有量は、例えば、成膜される絶縁張力被膜が上述した組成となるように、適宜調整される。
【００５６】
（成膜条件）
このようなコーティング薬液を、被膜層Ａ（セラミックス被膜）上に塗布する方法としては、特に限定されないが、製造コストの都合上の観点から、塗布型ロールを用いて行なうことが好ましい。
【００５７】
焼付温度および焼付時間は、以下の理由から、それぞれ、７００〜９００℃および１０〜３０秒間が好ましい。
焼付温度を９００℃以下、および／または、焼付時間を３０秒以下にすることによって、セラミックス被膜と絶縁張力被膜との被膜密着性の劣化につながる析出物が生成する反応がより抑制され、被膜密着性がより優れる。
絶縁張力被膜の形成の初段階として、コーティング薬液の乾燥がある。焼付温度を７００℃以上、および／または、焼付時間を１０秒以上にすることによって、コーティング薬液の乾燥を十分に進行させて、コーティング薬液に含まれる水分を十分に除くことができ、絶縁張力被膜が鋼板に印加する引張応力をより向上できる。加えて、歪取焼鈍中において、水分によるセラミックス被膜の酸化を抑制できる。
【００５８】
焼付雰囲気は、窒素雰囲気が好ましい。
焼付雰囲気が大気雰囲気であると、大気に含まれる水分および酸素などによって、セラミックス被膜の酸化が起こやすくなる場合があるが、窒素雰囲気であれば、セラミックス被膜の酸化が抑制され、被膜密着性がより優れる。
【００５９】
《ピーク面積比を３０％以上にする方法》
被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）について、上記ピーク面積比を３０％以上にする方法としては、２つの方法が考えられる。
【００６０】
まず、１つ目の方法として、コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量を多くする方法（方法１）が挙げられる。
具体的には、コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０ｍｏｌ％以上が好ましく、３０ｍｏｌ％以上がより好ましい。
【００６１】
方法１において、リン酸および／またはリン酸塩の含有量を多くしすぎると、Ｑ３と呼ばれる構造が支配的になり、Ｐ＝Ｏの２重結合部分の反応性が高まる。この２重結合部分の反応は、被膜密着性に悪影響を及ぼさないものの、反応生成物の気体により絶縁張力被膜に穴が空き、張力の劣化を招く場合がある。
このため、コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、５０ｍｏｌ％以下が好ましい。
【００６２】
２つ目の方法として、絶縁張力被膜を結晶化させる方法（方法２）が挙げられる。すなわち、絶縁張力被膜において、Ｐ−Ｏ−Ｓｉの結合が支配的であるガラスを、Ｑ２のチェーン構造を有する結晶部分と、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のチェーン構造を有するガラス部分とに分離する。これにより、絶縁張力被膜の酸化力を低減でき、被膜密着性が良好となる。
ガラスは長周期構造を持たないため、結晶に比べ必然的に充填密度が下がる。このため、ガラスを結晶化させることにより、絶縁張力被膜のヤング率が向上する。その結果、絶縁張力被膜の張力が向上し、磁気特性が向上する。
【００６３】
本発明においては、上記ピーク面積比を３０％以上にする方法として、上記方法１と上記方法２とを併用することが好ましい。
【００６４】
絶縁張力被膜を結晶化させる方法としては、例えば、焼付温度の高温化または焼付時間の長時間化を行なう方法（方法Ａ）；レーザーまたは光誘起を用いる方法（方法Ｂ）；等が挙げられる。
方法Ａの場合、焼付温度は、８７０℃以上が好ましい。
方法Ｂの場合、焼付けの後、レーザーまたは光誘起を用いて、絶縁張力被膜に局所的な熱および／または歪みを与えることにより、結晶化を行なう。レーザーの具体例としては、ＹＡＧレーザーが好適に挙げられる。
【００６５】
方法Ａおよび方法Ｂのうち、結晶核を等間隔に生成させて絶縁張力被膜をより均一に結晶化でき、被膜密着性および磁気特性がより良好になるという理由から、方法Ｂが好ましい。
【００６６】
結晶化度には、組成によって決まる上限がある。方法Ａにおいて、結晶化度の上限量まで結晶化させる以上に焼付けの高温化および／または長時間化を行なうことは、絶縁張力被膜とセラミックス被膜との反応を促進させて、かえって特性の劣化を招く場合がある。
これに対して、方法Ｂの場合、このような弊害が抑えられ、自在に結晶化度を調整できるという利点もある。
【００６７】
〈歪取焼鈍〉
本発明の方向性電磁鋼板は、例えば需要家などによって、歪取焼鈍が施される場合がある。歪取焼鈍の条件は、特に限定されないが、例えば、窒素雰囲気などの雰囲気中で、７００〜９００℃で、２〜４時間の焼鈍が行なわれる。
【００６８】
〈その他の事項〉
本発明の方向性電磁鋼板の磁気特性をより良好にするために、方向性電磁鋼板の圧延方向を横切るように鋼板表面付近に、溝を形成する、または、レーザー照射もしくは電子ビーム照射などによりひずみを導入することによって、方向性電磁鋼板の磁区を細分化する技術も利用できる。
溝形成による磁区細分化効果は焼鈍後においても残るが、レーザー照射または電子ビーム照射によるひずみは、需要家等が行なう歪取焼鈍によって緩和してしまい、例えば、巻鉄心としての用途に難がある場合がある。
しかし、本発明の方向性電磁鋼板は、歪取焼鈍を行なわない場合（例えば、積鉄心専用の場合）であっても、被膜密着性および磁気特性に優れる。したがって、本発明においては、歪取焼鈍を行なわない場合には、ひずみ導入による磁区細分化の技術を用いて、磁気特性をより良好にできる。
【実施例】
【００６９】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。【００７０】
［試験例１］
〈方向性電磁鋼板の製造〉
以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。【００７１】
《鋼板》
鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２２ｍｍであった。【００７２】
《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
次に、ＣＶＤ法によって、鋼板上に、ＴｉＮのセラミックス被膜を、厚さ０．２０μｍで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法を用いて、１０５０℃および１０００Ｐａの条件で成膜を行なった。【００７３】
《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中、下記表１に示す焼付温度（８００〜９００℃の範囲）で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。【００７４】
（コーティング薬液）
コーティング薬液は、リン酸、コロイダルシリカ（ＡＤＥＫＡ社製ＡＴ−３０、平均粒子径：１０ｎｍ）およびＭ化合物から１種以上の成分を選択し、成膜される絶縁張力被膜の組成が下記表１に示すＡ〜Ｃの組成となるように配合することにより、調製した。
Ｍ化合物としては、以下の化合物を使用した。
・Ｍｇ：Ｍｇ３（ＰＯ４）２
・Ｃａ：Ｃａ３（ＰＯ４）２
・Ａｌ：ＡｌＰＯ４【００７５】
いずれのコーティング薬液も、リン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０〜３０ｍｏｌ％の範囲内であった。【００７６】
（組成）
下記表１に示すＡ〜Ｃの組成は、以下のとおりである。
Ａ：４０Ｐ２Ｏ５−５５ＳｉＯ２−５ＭｇＯ
Ｂ：４０Ｐ２Ｏ５−５５ＳｉＯ２−５ＣａＯ
Ｃ：４０Ｐ２Ｏ５−５５ＳｉＯ２−５Ａｌ２Ｏ３
例えば、Ａの組成は、Ｐ２Ｏ５の含有量が「４０質量％」、ＳｉＯ２の含有量が「５５質量％」、ＭｇＯの含有量が「５質量％」であることを示す（以下、同様）。【００７７】
（結晶相）
絶縁張力被膜の結晶相（リン酸塩の結晶相）を、Ｘ線回折を用いて同定した。結果を下記表１に示す。同定しなかった場合には、下記表１に「−」を記載した。
発明例の結晶相を定量したところ、いずれも、５〜１０質量％の範囲内であった。結晶相の定量方法としては、Ｘ線回折を用いて、結晶成分と非晶質成分との積分強度比から定量する方法を採用した。【００７８】
（ピーク面積比）
絶縁張力被膜の３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを測定した。測定条件は、装置名：Ａｇｉｌｅｎｔ社製ＶＮＳ６００、測定温度：室温、回転数：７ｋＨｚ、標準サンプル：リン酸二水素アンモニウム、とした。測定した３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルの一例を図４に示す。
測定した３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを、０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングし、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合（ピーク面積比）を求めた。求めたピーク面積比を、下記表１に示す。【００７９】
〈評価〉
得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行なった。その後、以下の評価を行なった。【００８０】
《被膜密着性》
歪取焼鈍後の方向性電磁鋼板を、５ｍｍ、１０ｍｍ…のように５ｍｍ間隔で径が異なる丸棒（ただし、３ｍｍφの丸棒を含む）に巻き付けていき、セラミックス被膜が剥離しない最小径（単位：ｍｍφ）を求めた。結果を下記表１に示す。被膜が剥離しない最小径（非剥離径）が小さいほど、歪取焼鈍後の被膜密着性に優れると評価でき、非剥離径が３０ｍｍφ未満であることが好ましい。【００８１】
《鉄損Ｗ１７／５０》
歪取焼鈍後の方向性電磁鋼板について、鉄損Ｗ１７／５０を測定した。結果を下記表１に示す。鉄損Ｗ１７／５０を測定しなかった場合は、下記表１に「−」を記載した。鉄損Ｗ１７／５０の値（単位：Ｗ／ｋｇ）が０．８０未満であれば、歪取焼鈍後の磁気特性に優れると評価できる。【００８２】
【表１】
2018116831.tif 000004
【００８３】
上記表１に示すように、ピーク面積比が３０％以上である本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が２０ｍｍφ以下と小さく被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満であり磁気特性が良好であった。【００８４】
［試験例２］
〈方向性電磁鋼板の製造〉
以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。【００８５】
《鋼板》
鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２２ｍｍであった。【００８６】
《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
次に、ＣＶＤ法によって、鋼板上に、ＴｉＮのセラミックス被膜を、厚さ０．２０μｍで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法を用いて、１０５０℃および１０００Ｐａの条件で成膜を行なった。【００８７】
《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中８４０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。
更に、レーザー照射により、絶縁張力被膜を結晶化させた。レーザーとしては、ＹＡＧレーザーを用いた。【００８８】
（コーティング薬液）
コーティング薬液は、リン酸、コロイダルシリカ（ＡＤＥＫＡ社製ＡＴ−３０、平均粒子径：１０ｎｍ）およびＭ化合物から１種以上の成分を選択し、成膜される絶縁張力被膜の組成が下記表２に示す組成となるように配合することにより、調製した。
Ｍ化合物としては、以下の化合物を使用した。
・Ｍｇ：Ｍｇ３（ＰＯ４）２
・Ｃａ：Ｃａ３（ＰＯ４）２
・Ｓｒ：ＳｒＨＰＯ４
・Ｂａ：Ｂａ３（ＰＯ４）２
・Ａｌ：ＡｌＰＯ４
・Ｙ：Ｙ２Ｏ３
・Ｃｒ：ＣｒＯ３
・Ｔｉ：ＴｉＯ２
・Ｚｒ：ＺｒＯ２
・Ｍｎ：Ｍｎ（ＮＯ３）２
・Ｎｂ：Ｎｂ２Ｏ５
・Ｖ：ＮＨ４ＶＯ３
・Ｗ：ＷＯ３【００８９】
いずれのコーティング薬液も、リン酸および／またはリン酸塩の含有量は、コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０〜３０ｍｏｌ％の範囲内であった。【００９０】
（結晶相）
試験例１と同様にして、絶縁張力被膜の結晶相（リン酸塩の結晶相）の同定および定量を行なった。同定結果を下記表２に示す。結晶相を定量したところ、いずれも、５〜１０質量％の範囲内であった。【００９１】
（ピーク面積比）
試験例１と同様にして、絶縁張力被膜の３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを測定し、ピーク面積比を求めた。結果を下記表２に示す。【００９２】
〈評価〉
得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行ない、その後、試験例１と同様にして、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性の評価を行なった。結果を下記表２に示す。【００９３】
【表２】
2018116831.tif 000005
【００９４】
上記表２に示すように、ピーク面積比が３０％以上である本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が２０ｍｍφ以下と小さく被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満であり磁気特性が良好であった。【００９５】
［試験例３］
〈方向性電磁鋼板の製造〉
以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。【００９６】
《鋼板》
鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２２ｍｍであった。【００９７】
《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
次に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、鋼板上に、下記表３に示す組成のセラミックス被膜を、下記表３に示す厚さで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。
ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法を用いて、１０５０℃および１０００Ｐａの条件で成膜を行なった。ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法を用いて、４５０℃、３Ｐａおよびバイアス電圧−２０Ｖで成膜を行なった。【００９８】
《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中８４０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。
更に、レーザー照射により、絶縁張力被膜を結晶化させた。レーザーとしては、ＹＡＧレーザーを用いた。
コーティング薬液としては、試験例２のＮｏ．１と同じコーティング薬液を用いた。成膜された絶縁張力被膜（組成：４０Ｐ２Ｏ５−５５ＳｉＯ２−５ＭｇＯ）の結晶相およびピーク面積比も、試験例２のＮｏ．１と同様であった。【００９９】
〈評価〉
得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行ない、その後、試験例１と同様にして、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性の評価を行なった。結果を下記表３に示す。【０１００】
【表３】
2018116831.tif 000006
【０１０１】
上記表３に示すように、本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が３０ｍｍφ未満で被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満で磁気特性が良好であった。
上記表３において、セラミックス被膜の厚さが０．１０μｍである発明例どうしを対比すると、セラミックス被膜の組成がＴｉＣｒＮまたはＡｌＣｒＮである発明例は、被膜密着性および磁気特性がより良好であった。【０１０２】
［試験例４］
〈方向性電磁鋼板の製造〉
以下のようにして、鋼板上に、被膜層Ａ（セラミックス被膜）および被膜層Ｂ（絶縁張力被膜）をこの順に形成して、方向性電磁鋼板を得た。【０１０３】
《鋼板》
鋼中成分として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０５％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、および、Ｓｅ：０．０１％を含有し、残部は不可避の不純物とＦｅとからなる鋼塊を用いた。
この鋼塊を熱間圧延し、熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により厚さ０．２３ｍｍの最終冷延板とした後、脱炭焼鈍および仕上げ焼鈍によりＧｏｓｓ方位二次再結晶粒を発達させた。こうして、フォルステライト被膜付き鋼板を得た。
その後、得られたフォルステライト被膜付き鋼板について、表面のフォルステライト被膜を酸洗により除去した後、フッ酸を用いた化学研磨により、表面を平滑化した。こうして、鋼板を得た。化学研磨後における鋼板の板厚は、０．２０ｍｍであった。【０１０４】
《被膜層Ａ：セラミックス被膜》
次に、ＰＶＤ法によって、鋼板上に、ＡｌＣｒＮのセラミックス被膜を、厚さ０．１０μｍで成膜した。セラミックス被膜における酸化物の含有量は、いずれも、２質量％以下であった。ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法を用いて、４５０℃、３Ｐａおよびバイアス電圧−２０Ｖで成膜を行なった。【０１０５】
《被膜層Ｂ：絶縁張力被膜》
次に、鋼板上に成膜されたセラミックス被膜上に、コーティング薬液を、塗布型ロールを用いて塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中８４０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、下記表４に示す厚さの絶縁張力被膜を成膜した。
更に、レーザー照射により、絶縁張力被膜を結晶化させた。レーザーとしては、ＹＡＧレーザーを用いた。
コーティング薬液としては、試験例２のＮｏ．１と同じコーティング薬液を用いた。成膜された絶縁張力被膜（組成：４０Ｐ２Ｏ５−５５ＳｉＯ２−５ＭｇＯ）の結晶相およびピーク面積比も、試験例２のＮｏ．１と同様であった。【０１０６】
〈評価〉
得られた方向性電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中８００℃で３時間の歪取焼鈍を行ない、その後、試験例１と同様にして、歪取焼鈍後の被膜密着性および磁気特性の評価を行なった。結果を下記表４に示す。【０１０７】
【表４】
2018116831.tif 000007
【０１０８】
上記表４に示すように、本発明例の方向性電磁鋼板は、非剥離径が３０ｍｍφ未満で被膜密着性が良好であり、かつ、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満で磁気特性が良好であった。
上記表４において、本発明例どうしを対比すると、絶縁張力被膜を増厚するに従い、磁気特性がより良好になる傾向が見られた。
【符号の説明】
【０１０９】
１：鋼板
２：フォルステライト被膜
３：絶縁張力被膜
４：セラミックス被膜
Ｔ２：フォルステライト被膜の厚さ
Ｔ３：絶縁張力被膜の厚さ
Ｔ４：セラミックス被膜の厚さ
【図１】
2018116831.tif 000008
【図２】
2018116831.tif 000009
【図３】
2018116831.tif 000010
【図４】
2018116831.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月12日(2018.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォルステライト被膜を有さない鋼板と、
前記鋼板上に配置された、酸化物の含有量が３０質量％未満であるセラミックス被膜である被膜層Ａと、
前記被膜層Ａ上に配置された、酸化物を含有する絶縁張力被膜である被膜層Ｂと、
を有し、
前記被膜層Ｂの３１Ｐ−ＮＭＲスペクトルを０〜−６０ｐｐｍの範囲でガウシアンフィッティングした場合において、−１７〜−３３ｐｐｍのピーク面積の全ピーク面積に対する割合が３０％以上７０％以下であり、
前記被膜層Ａが、窒化物または炭窒化物を含有し、
前記被膜層Ｂは酸化物を含有し、前記被膜層Ｂにおけるリンの酸化物（Ｐ２Ｏ５）の含有量は２５〜５５質量％であり、前記被膜層Ｂにおける珪素の酸化物（ＳｉＯ２）の含有量は４２〜５８質量％であり、前記被膜層ＢにおけるＰおよびＳｉを除く元素の酸化物の含有量は２〜１８質量％である、方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記被膜層Ｂが、５質量％以上の結晶相を含む、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
前記結晶相が、リン酸塩の結晶相である、請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記被膜層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上である、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】
前記被膜層Ａの厚さが、０．３０μｍ以下である、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】
前記被膜層Ｂの厚さが、１．０μｍ以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項７】
前記被膜層Ｂの厚さが、１０．０μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
前記被膜層Ａ上に、コーティング薬液を塗布し、窒素雰囲気中で焼付けを行なうことにより、前記被膜層Ｂを成膜し、
前記コーティング薬液中のリン酸および／またはリン酸塩の含有量が、前記コーティング薬液中の全固形分量に対して、２０ｍｏｌ％以上であり、
前記焼付けの温度を８７０℃以上にするか、または、前記焼付けの後、レーザーを用いた結晶化を行ない、前記被膜層Ｂを得る、方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項９】
塗布型ロールを用いて、前記コーティング薬液を塗布する、請求項８に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記被膜層Ａを、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、請求項８または９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【国際調査報告】
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