(57)【要約】【課題】高温での成膜を行うことなしに，極めて低い鉄損を有する方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る方向性電磁鋼板は、セラミックス膜が被覆された方向性電磁鋼板であって、セラミックス膜におけるセラミックスの格子定数の伸びが、０．１〜１％であることを特徴とする。  また、前記方向性電磁鋼板は、方向性電磁鋼板にエアロゾルデポジション法でセラミックス膜を被覆し、その後、歪み取り焼鈍を施すことにより製造できる。【選択図】無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス膜が被覆された方向性電磁鋼板であって、
セラミックス膜におけるセラミックスの格子定数の伸びが、０．１〜１％であることを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
セラミックス膜の厚さが０．００５〜５０μｍであ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】
電磁鋼板とセラミックス膜との間に、融点が１２００℃以上の材料からなるバッファー層を挟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】
方向性電磁鋼板にエアロゾルデポジション法でセラミックス膜を被覆し、
その後、歪み取り焼鈍を施すことを特徴とする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、鉄損の小さな方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、変圧器や発電機等の電気機器の鉄心材料として用いられる軟磁性体の鋼板である。近年、省エネルギーの観点から、これら電気機器のエネルギーロスを小さくするニーズが高まっており、鉄心材料として用いられている方向性電磁鋼板には、従来にも増して、良好な磁気特性が求められるようになってきている。
【０００３】
方向性電磁鋼板の磁気特性をあらわす鉄損は、ヒステリシス損、渦電流損に分類される。方向性電磁鋼板の鉄損を低減するための方法には、二次再結晶により結晶の磁化容易軸である＜００１＞方向を一方向（圧延方向）に高度に揃えてヒステリシス損を低減する方法、鋼板が含有する不純物を低減したり表面を平滑化することでヒステリシス損を低減する方法、鋼板に高比抵抗元素（主としてＳｉ）を含有させて渦流損を低減する方法、鋼板の厚みを低減して渦流損を低減する方法、粒径を制御したり、鋼板の表面に溝を刻むことにより磁区を細分化することで渦電流損を低減する方法などがある。これらの方法が確立されることにより、方向性電磁鋼板の鉄損は飛躍的に低減されてきた。
【０００４】
さらなる鉄損低減策として、最終仕上げ焼鈍後の鋼板の表面を平滑化し、その上に張力被膜を成膜することにより、磁区細分化し、渦流損を低減する技術も、これまで多数開示されている。例えば、特公昭６３−３２８４９号公報（特許文献１）、特公昭６３−３２８５０号公報（特許文献２）、特公昭６３−３５６８４号公報（特許文献３）、特公昭６３−３５６８５号公報（特許文献４）、特公昭６３−３５６８６号公報（特許文献５）および特公昭６３−３５６８７号公報（特許文献６）において、ＰＶＤ（物理蒸着）法やＣＶＤ（化学蒸着）法によって窒化物や炭化物などのセラミックス被膜を成膜することにより鉄損を低減する技術が開示されている。さらに、張力には鋼板および被膜のヤング率と熱膨張率が影響することから、例えば、特開平６−２４８４６５号公報（特許文献７）、特開平６−２８７７６４号公報（特許文献８）、特開平６−２８７７６５号公報（特許文献９）ではこれらを適宜調整する手法が開示されている。
【特許文献１】特公昭６３−３２８４９号公報
【特許文献２】特公昭６３−３２８５０号公報
【特許文献３】特公昭６３−３５６８４号公報
【特許文献４】特公昭６３−３５６８５号公報
【特許文献５】特公昭６３−３５６８６号公報
【特許文献６】特公昭６３−３５６８７号公報
【特許文献７】特開平６−２４８４６５号公報
【特許文献８】特開平６−２８７７６４号公報
【特許文献９】特開平６−２８７７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載の方法では、張力を増すために被膜形成温度を上昇させる必要があるが、この場合には、鋼板の軟化温度の１０００℃を大きく超える成膜温度を採用することは困難である。また、成膜に際して電気・電子機器類が装置に近接して設けられているＰＶＤなどの手法では、概ね６００℃程度を越える成膜は物理的に困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、高温での成膜を行うことなしに，極めて低い鉄損を有する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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
［１］セラミックス膜が被覆された方向性電磁鋼板であって、
セラミックス膜におけるセラミックスの格子定数の伸びが、０．１〜１％であることを特徴とする方向性電磁鋼板。
［２］上記［１］において、セラミックス膜の厚さが０．００５〜５０μｍであることを特徴とする方向性電磁鋼板。
［３］上記［１］又は［２］において、電磁鋼板とセラミックス膜との間に、融点が１２００℃以上の材料からなるバッファー層を挟むことを特徴とする方向性電磁鋼板。
［４］方向性電磁鋼板にエアロゾルデポジション法でセラミックス膜を被覆し、
その後、歪み取り焼鈍を施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高温での成膜を行うことなしに，極めて低い鉄損を有する方向性電磁鋼板およびその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１０】
本発明に係る方向性電磁鋼板は、セラミックス膜が被覆された方向性電磁鋼板であって、
セラミックス膜におけるセラミックスの格子定数の伸びが、０．１〜１％であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記セラミックス膜が被覆された方向性電磁鋼板の製造方法の一例は、珪素鋼スラブを熱間圧延して得られた熱延板に、１回又は中間焼鈍をはさんで複数回の冷間圧延を施して最終板厚とした後、脱炭及び１次再結晶焼鈍を施し、さらに、エアロゾルデポジション法でセラミックス膜を被覆し、その後、歪み取り焼鈍を施すものである。
【００１２】
前記方向性電磁鋼板（珪素鋼板）に被覆されたセラミックス膜には張力が発生するが、被覆直後でのその大きさは、前記セラミックス膜におけるセラミックスの格子定数の伸びが０．１〜１％の範囲にあることが必要である。
【００１３】
本実施形態での構成では、セラミックス膜被覆後に歪み取りのための仕上げ焼鈍を１０００℃程度で行うため、被覆直後に発生した張力は部分的に開放される。なお、被覆直後のセラミックス膜の格子定数の伸びが０．１％に満たないと基板である方向性電磁鋼板（珪素鋼板）の特性向上に対する効果が小さく、また、１％を超えると大きな張力によりセラミックス膜が剥離したり、表面にクラックが発生するため、被覆直後におけるセラミックスの格子定数の伸びが０．１〜１％の範囲にある場合を好適とした。
【００１４】
前記エアロゾルデポジション法とは、セラミックスなどの微粒子をガスと共に混合し、エアロゾル化したものを、数１００ｍ／ｓｅｃ程度の高速度で基板に吹き付け、成膜する手法である（例えば、「まてりあ  第４１巻第７号（２００２）ｐ．４５９」）。また、そこで成膜された時には歪が導入されていることが知られている（「粉体および粉末冶金」第５１巻第９号（２００４）ｐ．６９１）。
【００１５】
前記セラミックスの材料としては、特に限定するものではないが、基板である方向性電磁鋼板（珪素鋼板）を積層して使う場合を想定すると、絶縁性のものがより好適である。特に、スピネルフェライトは、絶縁性と優れた高周波磁気特性を兼ね備えた磁性材料であり、前記セラミックスの材料としては、より好適な効果を期待できる。
【００１６】
また、前記セラミックス膜は、基板である方向性電磁鋼板（珪素鋼板）に直接被覆するようにしても良いが、方向性電磁鋼板（珪素鋼板）の上にバッファー層を設け、その上にセラミックス膜を被覆することが好ましい。
【００１７】
例えば、エアロゾルデポジション法で成膜した場合、界面にダメージ層を生じる場合がある。この層は、その後の焼鈍にて回復されるものであるが、前記方向性電磁鋼板（珪素鋼板）と前記セラミックス膜との間にバッファー層を設けると成膜によるダメージの影響をより効果的に解消することができるからである。
【００１８】
ここで、前記セラミックス膜の被覆方法としては、前記エアロゾルデポジション法に限定するものではなく、他の被覆方法、例えば、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などを用いることもできる。
【００１９】
前記バッファー層の材料としては、その融点が１２００℃以上であることが好ましく、それ以外は、特に限定するものではない。融点を１２００℃以上としたのは、１２００℃未満の材料だと、その後の焼鈍工程でバッファー層の部分が軟化、溶解してセラミックス膜が剥離するなどの障害が発生する場合があるためである。
【００２０】
また、前記セラミックス膜の厚さは０．００５〜５０μｍであることが好ましい。０．００５μｍ未満では、基板である方向性電磁鋼板（珪素鋼板）に対する張力付与の効果に乏しく、また、５０μｍを超えると、基板である方向性電磁鋼板（珪素鋼板）の厚さによっては張力の影響などで、被覆されたセラミックス膜が剥離したり、表面にクラックが発生する場合があるため５０μｍ以下を好適とした。
【００２１】
以上のように、本発明は、方向性電磁鋼板（珪素鋼板）にセラミックス膜を被覆することで、基板である方向性電磁鋼板（珪素鋼板）に張力、つまり、引っ張り応力を付加し、その結果、方向性電磁鋼板（珪素鋼板）の鉄損値を小さくするものである。この結果、本発明に係る方向性電磁鋼板を用いることでエネルギー効率の良い磁気部品を実現できる。
【実施例】
【００２２】
本発明に係る実施例（実施例１〜８）として、Ｓｉを３．３mass％含有する板厚０．２５ｍｍの方向性電磁鋼板である二次再結晶鋼板に、下表１に示した仕様の被覆を行った後、１０００℃で仕上げ焼鈍を施した。比較例として、フォルステライト質皮膜が形成された仕上げ焼鈍鋼板を用意し、前記実施例及び比較例の鉄損値の比較を行った。
【００２３】
鉄損は、磁束密度Ｂｍ＝１．７Ｔ、 ５０Ｈｚでの値である。鉄損の測定結果を同じく下表１に併せて示す。
【００２４】
【表１】
2006265685.tif 000002
【００２５】
上記表１より、本発明に係る実施例（実施例１〜８）からなる方向性電磁鋼板は鉄損が著しく低減され、磁気特性が向上していることがわかる。