(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、非酸化物を含有する非酸化物セラミックス被膜と、上記非酸化物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と、を有し、上記非酸化物セラミックス被膜の厚さが、０．０２０μｍ以上０．４００μｍ以下であり、上記絶縁張力被膜の厚さが、１．０μｍ以上であり、上記非酸化物セラミックス被膜の上記鋼板側のＣｒ含有量が、２５原子％未満であり、上記非酸化物セラミックス被膜の上記絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が、２５原子％以上である。
2018074462.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、非酸化物を含有する非酸化物セラミックス被膜と、
前記非酸化物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と、
を有し、
前記非酸化物セラミックス被膜の厚さが、０．０２０μｍ以上０．４００μｍ以下であり、
前記絶縁張力被膜の厚さが、１．０μｍ以上であり、
前記非酸化物セラミックス被膜の前記鋼板側のＣｒ含有量が、２５原子％未満であり、
前記非酸化物セラミックス被膜の前記絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が、２５原子％以上である、方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記非酸化物セラミックス被膜が、前記非酸化物として、Ｔｉを含有する炭化物、Ｔｉを含有する窒化物およびＴｉを含有する炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
前記非酸化物セラミックス被膜が、前記鋼板上に配置された被膜Ａと、前記被膜Ａ上に配置された被膜Ｂとを有し、
前記被膜ＡのＣｒ含有量と、前記被膜ＢのＣｒ含有量とが異なる、請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記被膜ＡのＣｒ含有量が、前記被膜ＢのＣｒ含有量より少ない、請求項３に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項５】
前記被膜ＡのＣｒ含有量が２５原子％未満であり、前記被膜ＢのＣｒ含有量が２５原子％以上である、請求項３または４に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項６】
前記絶縁張力被膜が、前記酸化物として、珪リン酸ガラスを含有する、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】
前記絶縁張力被膜の厚さが、５．０μｍ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、
前記非酸化物セラミックス被膜を、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項９】
前記非酸化物セラミックス被膜を、前記ＰＶＤ法によって成膜し、
前記ＰＶＤ法が、前記鋼板にバイアス電圧を印加してイオンを加速するイオンプレーティング法であり、前記バイアス電圧が、−５０Ｖ以下である、請求項８に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁張力被膜を成膜する際に、塗布型ロールを用いる、請求項８または９に記載に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の仕上げ焼鈍において、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の公知公用の技術としては、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程度の珪リン酸ガラス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ガラス被膜を高温で形成し、それを室温まで低下させ、鋼板と珪リン酸ガラス被膜との熱膨張率の差によって、鋼板に引張応力を付加する。
この珪リン酸ガラス被膜は、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、鋼板と珪リン酸ガラス被膜（絶縁張力被膜）との間にあるフォルステライト被膜は、鋼板と拡散層を形成する。そのため、必然的に鋼板表面の平滑度は劣化する。また、ガラスと金属との密着性は低く、表面を鏡面化した鋼板に直接ガラス被膜を成膜することはできない。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／珪リン酸ガラス被膜）においては、鋼板の表面を平滑化できない。【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などの非酸化物セラミックス被膜を成膜している。この際、鋼板に印加される引張応力は、非酸化物セラミックス被膜の厚さに比例するため、非酸化物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、研磨後の鋼板表面上に、少なくとも０．５μｍ厚まで薄膜化した非酸化物セラミックス被膜を成膜し、その上に、珪リン酸ガラスを主体とす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】
上述したように、特許文献２においては、少なくとも０．５μｍ厚まで薄膜化した非酸化物セラミックス被膜を成膜している。しかし、この厚さであっても、製造上のコストが高くなりすぎてしまい、実際に採用されるに至っていない。【０００９】
そこで、本発明者らは、非酸化物セラミックス被膜の厚さを０．４００μｍ以下にしたうえで、方向性電磁鋼板の特性について検討を行なった。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、非酸化物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。【００１０】
そこで、本発明は、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】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行なった。その結果、厚さが０．４００μｍ以下である非酸化物セラミックス被膜およびその上の絶縁張力被膜を特定の構成によることによって、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。【００１２】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１０］を提供する。
［１］鋼板と、上記鋼板上に配置された、非酸化物を含有する非酸化物セラミックス被膜と、上記非酸化物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と、を有し、上記非酸化物セラミックス被膜の厚さが、０．０２０μｍ以上０．４００μｍ以下であり、上記絶縁張力被膜の厚さが、１．０μｍ以上であり、上記非酸化物セラミックス被膜の上記鋼板側のＣｒ含有量が、２５原子％未満であり、上記非酸化物セラミックス被膜の上記絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が、２５原子％以上である、方向性電磁鋼板。
［２］上記非酸化物セラミックス被膜が、上記非酸化物として、Ｔｉを含有する炭化物、Ｔｉを含有する窒化物およびＴｉを含有する炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、上記［１］に記載の方向性電磁鋼板。
［３］上記非酸化物セラミックス被膜が、上記鋼板上に配置された被膜Ａと、上記被膜Ａ上に配置された被膜Ｂとを有し、上記被膜ＡのＣｒ含有量と、上記被膜ＢのＣｒ含有量とが異なる、上記［１］または［２］に記載の方向性電磁鋼板。
［４］上記被膜ＡのＣｒ含有量が、上記被膜ＢのＣｒ含有量より少ない、上記［３］に記載の方向性電磁鋼板。
［５］上記被膜ＡのＣｒ含有量が２５原子％未満であり、上記被膜ＢのＣｒ含有量が２５原子％以上である、上記［３］または［４］に記載の方向性電磁鋼板。
［６］上記絶縁張力被膜が、上記酸化物として、珪リン酸ガラスを含有する、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
［７］上記絶縁張力被膜の厚さが、５．０μｍ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。【００１３】
［８］上記［１］〜［７］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、上記非酸化物セラミックス被膜を、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、方向性電磁鋼板の製造方法。
［９］上記非酸化物セラミックス被膜を、上記ＰＶＤ法によって成膜し、上記ＰＶＤ法が、上記鋼板にバイアス電圧を印加してイオンを加速するイオンプレーティング法であり、上記バイアス電圧が、−５０Ｖ以下である、上記［８］に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［１０］上記絶縁張力被膜を成膜する際に、塗布型ロールを用いる、上記［８］または［９］に記載に方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
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】
【００１５】
【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】珪リン酸ガラスからなる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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［本発明者らが得た知見］
鋼板上に、厚さ０．４００μｍ以下の非酸化物セラミックス被膜を成膜し、その上に、珪リン酸ガラスからなる絶縁張力被膜を成膜して歪取焼鈍した場合、非酸化物セラミックス被膜と鋼板とが剥離することがあった。その原因について、本発明者らが、多くの実験を重ねて検討した結果、以下のような考えに至った。
【００１７】
低熱膨張率の珪リン酸ガラスからなる絶縁張力被膜を使用することは、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のに有効であるが、その一方で、非酸化物セラミックス被膜と絶縁張力被膜（珪リン酸ガラス）とが高温で反応して、反応生成物が生成する。
この反応に引き続き、８００℃で３時間の歪取焼鈍中に、反応生成物が、絶縁張力被膜と非酸化物セラミックス被膜との界面から、非酸化物セラミックス被膜中を、鋼板の方向に拡散し、非酸化物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非酸化物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、非酸化物セラミックス被膜と鋼板とが剥離する。つまり、被膜密着性が劣化する。
【００１８】
そこで、本発明者らは、非酸化物セラミックス被膜の成分を調整することによって、非酸化物セラミックス被膜と絶縁張力被膜（珪リン酸ガラス）との反応を抑制することを検討した。
このとき、本発明者らは、ＣｒＮからなる非酸化物セラミックス被膜は、ＴｉＮからなる非酸化物セラミックス被膜に比べて、酸化速度が遅いことに着目した。
そして、本発明者らは、仕上げ焼鈍後、表面のフォルステライトを酸洗によって除去した鋼板の上に、Ｃｒを含有する窒化物からなる非酸化物セラミックス被膜を０．４００μｍ以下で成膜した。その後、本発明者らは、塗布型ロールを用いて、リン酸塩およびコロイダルシリカを主体とするコーティング液を塗布し、窒素雰囲気で焼付けして珪リン酸ガラスを形成し、窒素雰囲気中にて８００℃で３時間の歪取焼鈍を行なった。
その結果、本発明者らは、歪取焼鈍後においても、非酸化物セラミックス被膜が剥離せず、優れた被膜密着性を維持できることを見出した。
【００１９】
しかし、非酸化物セラミックス被膜としてＣｒを含有する窒化物を用いた場合、８００℃で３時間の歪取焼鈍により磁気特性が大幅に劣化することがあった。その原因について、本発明者らが、多くの実験を重ねて検討した結果、以下のような考えに至った。
【００２０】
８００℃で３時間の歪取焼鈍により、非酸化物セラミックス被膜中のＣｒが鋼板中に拡散し、ＣｒとＳｉとからなる析出物およびＣｒとＮとからなる析出物（以下、まとめて「Ｃｒ系析出物」ともいう）を生成する。このＣｒ系析出物が鋼板中で磁壁の移動を妨げ、磁気特性を劣化させる。
【００２１】
そこで、本発明者らは、非酸化物セラミックス被膜の構成を変更することによって、鋼板中へのＣｒの拡散およびＣｒ系析出物の生成を抑制することを検討した。
そして、本発明者らは、仕上げ焼鈍後、表面のフォルステライトを酸洗によって除去した鋼板の上に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、非酸化物セラミックス被膜を成膜した。このとき、本発明者らは、鋼板上の非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量を減少させることによってＣｒが鋼板中に拡散する速度を遅くすることを意図して、鋼板側のＣｒ含有量よりも絶縁張力被膜側のＣｒ含有量の方を多くした。具体的には、本発明者らは、鋼板側のＣｒ含有量を２５原子％未満、絶縁張力被膜側のＣｒ含有量を２５原子％以上となるようにした。
その後、本発明者らは、塗布型ロールを用いて、リン酸塩およびコロイダルシリカを主体とするコーティング液を塗布し乾燥させた後、窒素雰囲気で焼付けして珪リン酸ガラスを形成し、窒素雰囲気中にて８００℃で３時間の歪取焼鈍を行なった。
その結果、本発明者らは、歪取焼鈍後においても、非酸化物セラミックス被膜が剥離せず、かつ、磁気特性が劣化しないようにできることを見出した。
【００２２】
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。
従来の方向性電磁鋼板は、図２に示すように、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、珪リン酸ガラスからなる絶縁張力被膜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、本発明の方向性電磁鋼板においては、図１に示すように、従来のフォルステライト被膜２（図２参照）の部分が、非酸化物セラミックス被膜４に置換されている。図１において、非酸化物セラミックス被膜４の厚さＴ４は、０．４００μｍ以下である。このため、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。
【００２３】
被膜により鋼板に印加される張力は被膜の厚さに比例することから、絶縁張力被膜を増厚することは、方向性電磁鋼板の磁気特性を向上させるのに非常に有用であると考えられる。
そこで、本発明者らは、更に、塗布型ロールの回転速度およびコーティング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の厚さを増すことによって、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。
【００２４】
また、本発明者らは、鋼板上に、非酸化物セラミックス被膜として、まず、ＴｉＮおよびＡｌＮなどのＣｒを含有しない非酸化物からなる被膜（被膜Ａ）を成膜し、その上に、Ｃｒを含有する非酸化物からなる被膜（被膜Ｂ）を成膜して２層構造とした場合にも、良好な被膜密着性および磁気特性が得られることを見出した。
【００２５】
また、本発明者らは、鋼板上の非酸化物セラミックス被膜が含有する非酸化物として、Ｔｉを含有する、炭化物、窒化物または炭窒化物を用いた場合、鋼板とＴｉＮまたはＴｉＣ等との格子間隔の整合性が良いために、より良好な被膜密着性および磁気特性が得られることを見出した。
【００２６】
また、非酸化物セラミックス被膜の成膜条件を調整することによって、
１）非酸化物セラミックス被膜の面方位を、ＥＢＳＤ（Electron Back Scatter Diffraction）法によって測定した際に、（１１１）面または（１００）面からの傾きが１０°以下となる部分の面積率が５０％以上になるように優先配向させる、または、
２）非酸化物セラミックス被膜を２層構造（被膜Ａおよび被膜Ｂ）にする場合、少なくともどちらか片方の被膜の面方位を、ＥＢＳＤ法によって測定した際に、（１１１）面または（１００）面からの傾きが１０°以下となる部分の面積率が５０％以上になるよう優先配向させる。
これにより、非酸化物セラミックス被膜内の粒界間の方位差角が１５°以下の小傾角粒界が支配的となり、非酸化物セラミックス被膜と絶縁張力被膜（珪リン酸ガラス）との間の反応によって生成するリンの拡散が抑えられ、その結果、より良好な被膜密着性および磁気特性が得られることを本発明者らは見出した。
【００２７】
［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、非酸化物を含有する非酸化物セラミックス被膜と、上記非酸化物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と、を有し、上記非酸化物セラミックス被膜の厚さが、０．０２０μｍ以上０．４００μｍ以下であり、上記絶縁張力被膜の厚さが、１．０μｍ以上であり、上記非酸化物セラミックス被膜の上記鋼板側のＣｒ含有量が、２５原子％未満であり、上記非酸化物セラミックス被膜の上記絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が、２５原子％以上である、方向性電磁鋼板である。
【００２８】
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。
【００２９】
〈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。
【００３０】
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。
【００３１】
その後、鋼板表面のフォルステライト被膜を酸洗等の方法によって除去する。
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。
【００３２】
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、引張張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、歪取焼鈍後に非酸化物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。
【００３３】
〈非酸化物セラミックス被膜〉
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、非酸化物を含有する非酸化物セラミックス被膜を有する。
【００３４】
《Ｃｒ含有量》
非酸化物セラミックス被膜の鋼板側のＣｒ含有量は、非酸化物セラミックス被膜中のＣｒが鋼板に拡散することを抑制するという観点から、２５原子％未満であり、１０原子％以下が好ましく、非酸化物セラミックス被膜の鋼板側はＣｒを不純物レベル以上に含有しないことがより好ましい。
【００３５】
一方、非酸化物セラミックス被膜の絶縁張力被膜側のＣｒ含有量は、良好な耐酸化性を得るために、２５原子％以上であり、３５原子％以上が好ましく、４５原子％以上がより好ましい。上限は特に限定されないが、例えば、７０原子％以下であり、６０原子％以下が好ましい。
【００３６】
厚さ方向にＣｒ含有量の濃度勾配を有する非酸化物セラミックス被膜としては、例えば、単層の非酸化物セラミックス被膜が挙げられる。
単層の場合、例えば、鋼板表面上に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、単層の非酸化物セラミックス被膜を成膜するが、その際、鋼板側のＣｒ含有量が２５原子％未満、絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が２５原子％以上となるように濃度勾配を付けて成膜する。
非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量に濃度勾配を付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法の場合、雰囲気中の窒素分圧を変更することにより、成膜される非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量を変えることができる。
一方、ＰＶＤ法の場合には、例えば、雰囲気中の窒素分圧および／または各原料に流れる電流値などを調整することにより、成膜される非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量を変えることができる。
【００３７】
厚さ方向にＣｒ含有量の濃度勾配を有する非酸化物セラミックス被膜としては、上述した単層に限定されず、２層構造の非酸化物セラミックス被膜であってもよい。
この場合、まず、鋼板上に、非酸化物セラミックス被膜（被膜Ａ）を成膜し、この被膜Ａの上に、更に、被膜ＡとはＣｒ含有量が異なる非酸化物セラミックス被膜（被膜Ｂ）を成膜する。こうして、鋼板上に配置された被膜Ａと、被膜Ａ上に配置された被膜Ｂとを有する非酸化物セラミックス被膜が得られる。
【００３８】
鋼板側の被膜ＡのＣｒ含有量は、絶縁張力被膜側の被膜ＢのＣｒ含有量より少ないことが好ましい。
より詳細には、被膜ＡのＣｒ含有量は、上述した単層の場合における鋼板側のＣｒ含有量に準ずることが好ましく、被膜ＢのＣｒ含有量は、上述した単層の場合における絶縁張力被膜側のＣｒ含有量に準ずることが好ましい。
【００３９】
被膜ＡのＣｒ含有量を２５原子％未満、被膜ＢのＣｒ含有量を２５原子％以上にすることができれば、被膜Ａと被膜Ｂとの間に、別の非酸化物セラミックス被膜を配置してもよい。
【００４０】
非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量（単位：原子％）は、次のように求める。
すなわち、鋼板上に形成された非酸化物セラミックス被膜の表面（鋼板側とは反対側の面であって、絶縁張力被膜が形成される側の面）から、アルゴンスパッタリングした後にＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy）測定を行なうことを繰り返すことによって、非酸化物セラミックス被膜の厚さ方向に、Ｃｒ含有量（単位：原子％）を求める。
【００４１】
非酸化物セラミックス被膜が単層である場合、「鋼板側のＣｒ含有量」とは、単層である非酸化物セラミックス被膜の厚さ方向の中心から、鋼板側半分のＣｒ含有量の平均値を意味する。一方、「絶縁張力被膜側のＣｒ含有量」とは、単層である非酸化物セラミックス被膜の厚さ方向の中心から、絶縁張力被膜側半分のＣｒ含有量の平均値を意味する。
非酸化物セラミックス被膜が被膜Ａおよび被膜Ｂを有する場合（２層構造である場合）には、被膜ＡのＣｒ含有量が「鋼板側のＣｒ含有量」を意味し、被膜Ｂの含有量が「絶縁張力被膜側のＣｒ含有量」を意味する。
【００４２】
《組成》
非酸化物セラミックス被膜は、非酸化物を含有し、実質的に、非酸化物からなる。
非酸化物セラミックス被膜は、上述したように、絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が２５原子％以上であるから、少なくとも、絶縁張力被膜側においては、Ｃｒを含有する。この場合、絶縁張力被膜側の非酸化物（被膜Ｂの非酸化物）としては、例えば、Ｃｒを含有する炭化物、Ｃｒを含有する窒化物およびＣｒを含有する炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種が好適に挙げられる。
【００４３】
一方、鋼板側の非酸化物（被膜Ａの非酸化物）としては、例えば、Ｔｉを含有する炭化物、Ｔｉを含有する窒化物およびＴｉを含有する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。Ｔｉ以外の元素としては、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｂ、Ｗ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔａ、ＧｅおよびＨｆなどが挙げられる。具体的には、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮおよびＴｉＡｌＮなどが好適に挙げられる。これらは、鋼板との格子整合性が良いうえに、鋼板と比べて低熱膨張率であるため、引張張力をより印加できる。このとき、Ｔｉを１０原子％以上含むことが好ましい。
【００４４】
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などを加えることによって、耐酸化性を増すことができる。このため、非酸化物として、例えば、ＴｉＣｒＮおよびＡｌＣｒＮなどの３種以上の元素を含む非酸化物も、好適に使用できる。
３種以上の元素を含む非酸化物の場合、Ｃｒ、ＣおよびＮ以外の元素としては、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｂ、Ｗ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔａ、ＧｅおよびＨｆなどが挙げられる。
【００４５】
《厚さ》
非酸化物セラミックス被膜の厚さは、製造コスト上の観点から０．４００μｍ以下にする。
一方、非酸化物セラミックス被膜が薄くなりすぎると、非酸化物セラミックス被膜が剥離しやすくなり、磁気特性も劣る。そのため、非酸化物セラミックス被膜の厚さは、０．０２０μｍ以上とする。
【００４６】
非酸化物セラミックス被膜を２層構造にする場合、例えば、被膜Ａおよび被膜Ｂの厚さを、それぞれ、０．０１０μｍ以上０．２００μｍ以下にすることが好ましい。
２層構造の場合、絶縁張力被膜側の被膜Ｂの厚さは、被膜密着性がより良好になるという理由から、０．１００μｍ以上であることがより好ましい。
【００４７】
《成膜法》
非酸化物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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量に濃度勾配を付ける観点からは、ＣＶＤ法は、雰囲気中の窒素分圧を変更するだけでＣｒ含有量を変えることができるため、簡便で好ましい。
【００５１】
非酸化物セラミックス被膜として、ＴｉＡｌＮまたはＴｉＣｒＮなどの３種類以上の元素を含む非酸化物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。
【００５２】
《配向》
非酸化物セラミックス被膜は、上述したように優先配向させることが好ましいが、そのためには、熱力学的な化学反応により成膜を行なうＣＶＤ法よりも、整合析出により成膜を行なうＰＶＤ法の方が好適である。
これは、方向性電磁鋼板の鋼板がＧｏｓｓ方位｛１１０｝〈００１〉に高度に配向した集合組織を持ち、格子整合により非酸化物セラミックス被膜が特定の面方位に配向しやすい状態になっているためである。
【００５３】
ＰＶＤ法のなかでも、特にイオンプレーティング法が好ましい。イオンプレーティング法は、鋼板にバイアス電圧を印加してイオンを加速する方法であるが、このバイアス電圧を低下させるだけで、原料のイオンが鋼板上を動きやすくなり、特定の面方位に容易に配向させることができるからである。この際、バイアス電圧は−５０Ｖ以下にすることが好ましい。
【００５４】
（１１１）面や（１００）面への優先配向は立方晶に関するものであるが、非酸化物セラミックス被膜中にはＡｌＮなどの六方晶をとるセラミックスがある。この場合も、面方位をある方位に揃えることによって、被膜密着性を良好にできると考えられる。
【００５５】
〈絶縁張力被膜〉
本発明の方向性電磁鋼板は、非酸化物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を有する。
【００５６】
《組成》
絶縁張力被膜が含有する酸化物としては、例えば、珪リン酸ガラスが挙げられる。
絶縁張力被膜における珪リン酸ガラスの含有量は、８５質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましい。絶縁張力被膜は、実質的に、珪リン酸ガラスからなることが更に好ましい。
【００５７】
《厚さ》
図３は、珪リン酸ガラスからなる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と考えられる。
絶縁張力被膜の厚さは、１．０μｍ以上である。これにより、方向性電磁鋼板の磁気特性が優れる。
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、５．０μｍ以下が好ましい。
【００５８】
《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、非酸化物セラミックス被膜上に、従来公知のリン酸塩およびコロイダルシリカを含有するコーティング液を塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中で焼付けして、珪リン酸ガラスを形成する方法が好適に挙げられる。この方法により、珪リン酸ガラスを含有する絶縁張力被膜が形成される。
以下、この方法を例に説明する。
【００５９】
コーティング液は、少なくとも、リン酸塩およびコロイダルシリカを含有する。
リン酸塩の金属種としては、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
リン酸塩としては、リン酸マグネシウムおよび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。焼鈍中に、熱膨張率の低いリン酸マグネシウムおよびリン酸アルミニウムなどの結晶相が生成し、鋼板に印加される引張張力が増大して、磁気特性がより優れる。
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。
【００６０】
コーティング液に含まれるコロイダルシリカの平均粒子径は、５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましい。コロイダルシリカの含有量は、固形分換算で、リン酸塩１００質量部に対して、５０〜１５０質量部が好ましい。
コーティング液には、更に、無水クロム酸および／または重クロム酸塩を含有させることができ、その含有量は、固形分換算（乾固分比率）で、リン酸塩１００質量部に対して、１０〜５０質量部が好ましい。
コーティング液には、更に、シリカ粉末およびアルミナ粉末などの無機鉱物粒子を添加でき、その含有量は、固形分換算で、リン酸塩１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましい。
【００６１】
このようなコーティング液を、非酸化物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。
【００６２】
珪リン酸ガラスを焼き付ける温度（焼付温度）および時間（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、焼付時間を３０秒以下にすることによって、非酸化物セラミックス被膜と珪リン酸ガラスとの反応、および、リンの鋼板方向への拡散が抑制され、被膜密着性がより優れる。
珪リン酸ガラスの形成は、リン酸の脱水縮合を利用している。すなわち、コーティング液中に第一リン酸塩として存在するリン酸塩が、焼付けによってピロリン酸となり、最終的にメタリン酸となる脱水反応を利用している。このため、焼付温度を７００℃以上、焼付時間を１０秒以上にすることによって、この脱水反応が十分に進行し、コーティング液に含まれる水分を十分に除くことができ、その結果、珪リン酸ガラス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、水分による非酸化物セラミックス被膜の酸化を抑制できる。
【００６３】
珪リン酸ガラスを焼き付ける雰囲気（焼付雰囲気）は、窒素雰囲気が好ましい。焼付雰囲気が大気であると、大気に含まれる水分および酸素などによって、非酸化物セラミックス被膜の酸化が起こりやすくなるが、窒素雰囲気であれば、非酸化物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。
【００６４】
〈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。
【００６５】
〈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の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う。
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においても、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】
【００６６】
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。【００６７】
［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、非酸化物セラミックス被膜および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。【００６８】
《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方位を有する二次再結晶粒を発達させた。こうして鋼板を得た。
その後、鋼板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鋼板表面を平滑化した。化学研磨後の板厚は０．２０ｍｍであった。【００６９】
《非酸化物セラミックス被膜》
次に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、鋼板上に、単層の非酸化物セラミックス被膜を厚さ０．２００μｍで成膜した。非酸化物セラミックスの詳細を下記表１に示す。
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の条件で成膜を行なった。
ＣＶＤ法の場合は雰囲気中の窒素分圧を変更することによって、ＰＶＤ法の場合は雰囲気中の窒素分圧および／または各原料に流れる電流値を調整することによって、非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量を変えた（以下、同様）。【００７０】
《絶縁張力被膜》
次に、非酸化物セラミックス被膜上に、コーティング液を、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８５０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、珪リン酸ガラスからなる厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。
コーティング液としては、リン酸マグネシウム（第一リン酸マグネシウム）を１００質量部、コロイダルシリカ（ＡＤＥＫＡ社製ＡＴ−３０、平均粒子径：１０ｎｍ）を８０質量部、および、無水クロム酸を２０質量部含有するコーティング液を用いた（後述する試験例２〜４においても、同様）。【００７１】
〈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。【００７２】
《被膜密着性》
歪取焼鈍後の方向性電磁鋼板を、１ｍｍ単位で径が異なる丸棒に巻き付けていき、非酸化物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る。【００７３】
《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。【００７４】
【表１】
2018074462.tif 000003
【００７５】
上記表１に示すように、非酸化物セラミックス被膜を構成する非酸化物として、Ｃｒを含む窒化物を用いなかった例（Ｎｏ．１２〜１３）は、歪取焼鈍の直後に、非酸化物セラミックス被膜が剥離した。【００７６】
一方、非酸化物セラミックス被膜を構成する非酸化物として、Ｃｒを含む窒化物を用いた例（Ｎｏ．１〜１１）は、いずれも非剥離径が５〜１０ｍｍφと小さく、歪取焼鈍後の被膜密着性が良好であった。
このうち、非酸化物セラミックス被膜のＣｒ含有量について、鋼板側が２５原子％未満であって、かつ、絶縁張力被膜側が２５原子％以上である例（Ｎｏ．６および９）は、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満であり、歪取焼鈍後の磁気特性も良好であった。【００７７】
［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、非酸化物セラミックス被膜および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。【００７８】
《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方位を有する二次再結晶粒を発達させた。こうして鋼板を得た。
その後、鋼板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鋼板表面を平滑化した。化学研磨後の板厚は０．２０ｍｍであった。【００７９】
《非酸化物セラミックス被膜》
次に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、鋼板上に、様々な非酸化物セラミックス被膜（被膜Ａ）を厚さ０．００５μｍ以上０．１５０μｍ以下で成膜し、その上に、Ｃｒを含有する非酸化物セラミックス被膜（被膜Ｂ）を厚さ０．００５μｍ以上０．１５０μｍ以下で成膜した。非酸化物セラミックス被膜の詳細を下記表２に示す。被膜Ａは、Ｃｒを含んでいないため、Ｃｒ含有量は０原子％とみなされる。被膜ＢのＣｒ含有量は、組成がＣｒＮの場合は５０原子％、それ以外の組成の場合は２５原子％とした。
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の条件で成膜を行なった。【００８０】
《絶縁張力被膜》
次に、非酸化物セラミックス被膜上に、コーティング液を、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８５０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、珪リン酸ガラスからなる厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。【００８１】
〈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。いずれの例も歪取焼鈍の直後に、非酸化物セラミックス被膜が剥離しなかった。結果を下記表２に示す。【００８２】
【表２】
2018074462.tif 000004
【００８３】
上記表２に示すように、非酸化物セラミックス被膜の厚さ（被膜Ａの厚さと被膜Ｂの厚さとの合計）が０．０２０μｍ以上である例（Ｎｏ．１〜４、６〜３６および３８〜３９）は、同厚さが０．０１０μｍである例（Ｎｏ．５および３７）と比べて、非剥離径が小さく歪取焼鈍後の被膜密着性が優れていた。また、非酸化物セラミックス被膜の厚さが０．０２０μｍ以上である例（Ｎｏ．１〜４、６〜３６および３８〜３９）は、鉄損Ｗ１７／５０が０．８０未満であり、歪取焼鈍後の磁気特性も良好であった。【００８４】
ＴｉＮからなる被膜ＡとＣｒＮからなる被膜Ｂとの２層構造である例（Ｎｏ．１〜５）を対比すると、被膜Ｂの厚さが増すほど、歪取焼鈍後の樹脂密着性および磁気特性が優れる傾向にあることが分かった。
これは、ＡｌＮからなる被膜ＡとＣｒＮからなる被膜Ｂとの２層構造である例（Ｎｏ．３３〜３７）においても同様の傾向が見られた。
これらの例（Ｎｏ．１〜５および３３〜３７）を対比すると、ＴｉＮからなる被膜Ａを用いた例（Ｎｏ．１〜５）の方が、ＡｌＮからなる被膜Ａを用いた例（Ｎｏ．３３〜３７）よりも、歪取焼鈍後の樹脂密着性および磁気特性がより優れる傾向にあることが分かった。【００８５】
［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、非酸化物セラミックス被膜および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。【００８６】
《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方位を有する二次再結晶粒を発達させた。こうして鋼板を得た。
その後、鋼板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鋼板表面を平滑化した。化学研磨後の板厚は０．２０ｍｍであった。【００８７】
《非酸化物セラミックス被膜》
次に、ＰＶＤ法によって、鋼板上に、ＴｉＮからなる非酸化物セラミックス被膜（被膜Ａ）を厚さ０．１００μｍで成膜し、その上に、Ｃｒ含有量が５０原子％のＣｒＮからなる非酸化物セラミックス被膜（被膜Ｂ）を厚さ０．１００μｍで成膜した。
ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法を用いて、４５０℃および３Ｐａの条件で成膜を行なった。このとき、バイアス電圧を−２０〜−１００Ｖの範囲で変化させた。バイアス電圧を−５０〜−１００Ｖにした際、被膜Ａおよび被膜Ｂは、それぞれ、（１１１）面または（１００）面に優先配向した。
（１１１）面または（１００）面からの傾きが１０°以下となる部分の面積率（単位：％）を、ＥＢＳＤ法によって測定し、下記表３に記載した。例えば、（１１１）面からの傾きが１０°以下となる部分の面積率が５０％である場合、下記表３には「（１１１）に５０％」と記載した。【００８８】
《絶縁張力被膜》
次に、非酸化物セラミックス被膜上に、コーティング液を、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８５０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、珪リン酸ガラスからなる厚さ２．０μｍの絶縁張力被膜を成膜した。【００８９】
〈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。いずれの例も歪取焼鈍の直後に、非酸化物セラミックス被膜が剥離しなかった。結果を下記表３に示す。【００９０】
【表３】
2018074462.tif 000005
【００９１】
上記表３に示すように、バイアス電圧を−５０Ｖ以下にした例（Ｎｏ．２〜５）は、バイアス電圧を−５０Ｖ以下にしなかった例（Ｎｏ．１）と比べて、被膜密着性がより良好であった。【００９２】
［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、非酸化物セラミックス被膜および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。【００９３】
《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方位を有する二次再結晶粒を発達させた。こうして鋼板を得た。
その後、鋼板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鋼板表面を平滑化した。化学研磨後の板厚は０．２０ｍｍであった。【００９４】
《非酸化物セラミックス被膜》
次に、ＰＶＤ法によって、鋼板上に、ＴｉＮからなる非酸化物セラミックス被膜（被膜Ａ）を厚さ０．１００μｍで成膜し、その上に、ＰＶＤ法によって、Ｃｒ含有量が５０原子％のＣｒＮからなる非酸化物セラミックス被膜（被膜Ｂ）を厚さ０．１００μｍで成膜した。
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。【００９５】
次に、非酸化物セラミックス被膜上に、コーティング液を、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８５０℃で１５秒間の焼付けを行なった。こうして、珪リン酸ガラスからなる絶縁張力被膜を成膜した。
このとき、塗布型ロールの回転速度および／またはロールギャップの大きさを変えることによって、成膜される絶縁張力被膜の厚さを、０．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲で変更した。【００９６】
〈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。いずれの例も歪取焼鈍の直後に、非酸化物セラミックス被膜が剥離しなかった。結果を下記表４に示す。【００９７】
【表４】
2018074462.tif 000006
【００９８】
上記表４に示すように、絶縁張力被膜の厚さが増すに従って、鉄損Ｗ１７／５０の値が小さくなり、歪取焼鈍後の磁気特性がより良好になることが分かった。
【符号の説明】
【００９９】
１：鋼板
２：フォルステライト被膜
３：絶縁張力被膜
４：非酸化物セラミックス被膜
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：非酸化物セラミックス被膜の厚さ
【図１】
2018074462.tif 000007
【図２】
2018074462.tif 000008
【図３】
2018074462.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月23日(2018.4.23)
【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】
鋼板と、
前記鋼板上に配置された、非酸化物を含有する非酸化物セラミックス被膜と、
前記非酸化物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と、
を有し、
前記非酸化物セラミックス被膜の厚さが、０．０２０μｍ以上０．４００μｍ以下であり、
前記絶縁張力被膜の厚さが、１．０μｍ以上であり、
前記非酸化物セラミックス被膜の前記鋼板側のＣｒ含有量が、２５原子％未満であり、
前記非酸化物セラミックス被膜の前記絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が、２５原子％以上である、方向性電磁鋼板。
ただし、前記非酸化物セラミックス被膜の前記鋼板側のＣｒ含有量は、前記非酸化物セラミックス被膜の厚さ方向の中心から前記鋼板側半分のＣｒ含有量の平均値を意味し、前記非酸化物セラミックス被膜の前記絶縁張力被膜側のＣｒ含有量は、前記非酸化物セラミックス被膜の厚さ方向の中心から前記絶縁張力被膜側半分のＣｒ含有量の平均値を意味する。
【請求項２】
前記非酸化物セラミックス被膜が、前記非酸化物として、Ｔｉを含有する炭化物、Ｔｉを含有する窒化物およびＴｉを含有する炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
鋼板と、
前記鋼板上に配置された、非酸化物を含有する非酸化物セラミックス被膜と、
前記非酸化物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と、
を有し、
前記非酸化物セラミックス被膜の厚さが、０．０２０μｍ以上０．４００μｍ以下であり、
前記絶縁張力被膜の厚さが、１．０μｍ以上であり、
前記非酸化物セラミックス被膜の前記鋼板側のＣｒ含有量が、２５原子％未満であり、
前記非酸化物セラミックス被膜の前記絶縁張力被膜側のＣｒ含有量が、２５原子％以上であり、
前記非酸化物セラミックス被膜が、前記鋼板上に配置された被膜Ａと、前記被膜Ａ上に配置された被膜Ｂとを有し、
前記被膜ＡのＣｒ含有量と、前記被膜ＢのＣｒ含有量とが異なる、方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記被膜ＡのＣｒ含有量が、前記被膜ＢのＣｒ含有量より少ない、請求項３に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項５】
前記被膜ＡのＣｒ含有量が２５原子％未満であり、前記被膜ＢのＣｒ含有量が２５原子％以上である、請求項３または４に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項６】
前記非酸化物セラミックス被膜が、前記非酸化物として、Ｔｉを含有する炭化物、Ｔｉを含有する窒化物およびＴｉを含有する炭窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項７】
前記絶縁張力被膜が、前記酸化物として、珪リン酸ガラスを含有する、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】
前記絶縁張力被膜の厚さが、５．０μｍ以下である、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、
前記非酸化物セラミックス被膜を、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって成膜する、方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記非酸化物セラミックス被膜を、前記ＰＶＤ法によって成膜し、
前記ＰＶＤ法が、前記鋼板にバイアス電圧を印加してイオンを加速するイオンプレーティング法であり、前記バイアス電圧が、−５０Ｖ以下である、請求項９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁張力被膜を成膜する際に、塗布型ロールを用いる、請求項９または１０に記載に方向性電磁鋼板の製造方法。
【国際調査報告】
2018074462.tif 000010
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