(57)【要約】  本発明の方向性電磁鋼板は、方向性電磁鋼板基材の一面または両面にフォルステライト被膜が形成され、フォルステライト被膜上の全部または一部領域にセラミック層が形成される。本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階、およびフォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成することを特徴とする。【選択図】図１
2019508577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性電磁鋼板基材の一面または両面にフォルステライト被膜が形成され、
前記フォルステライト被膜上の全部または一部領域にセラミック層が形成されたことを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記フォルステライト被膜上の一部領域に前記セラミック層が形成され、
前記方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、前記セラミック層の形成された部分と前記セラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成す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】
前記セラミック層が形成された部分の幅が２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記セラミック層の厚さは、０．１〜４μｍ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５】
前記セラミック層は、下記式１を満足することを特徴とする請求項４に記載の方向性電磁鋼板。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式１中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
【請求項６】
全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％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７】
前記セラミック層は、下記式２を満足することを特徴とする請求項６に記載の方向性電磁鋼板。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
【請求項８】
前記セラミック層は、セラミック粉末からな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９】
前記セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であることを特徴とする請求項８に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１０】
前記セラミック粉末は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項８に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１１】
前記セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１２】
前記セラミック層上に金属リン酸塩を含む絶縁被膜層がさらに形成された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１３】
前記金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１４】
前記方向性電磁鋼板基材は、シリコン（Ｓｉ）：２．６〜５．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０２０〜０．０４０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０１〜０．２０重量％、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの組み合わせを０．０１〜０．１５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるもの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１５】
前記方向性電磁鋼板基材内の結晶粒の粒径は、１０〜６０ｍｍ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１６】
一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階、および
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階を含むことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１７】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
前記フォルステライト被膜上の一部領域に前記セラミック粉末を噴射して前記セラミック層を形成し、
前記方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、前記セラミック層の形成された部分と前記セラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成するように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１８】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
前記セラミック層が形成された部分の幅が２ｍｍ以上となるように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１７に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１９】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
前記セラミック層の厚さが０．１〜４μｍとなるように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２０】
前記セラミック層は、下記式１を満足することを特徴とする請求項１９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
【請求項２１】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％となるように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２２】
前記セラミック層は、下記式２を満足することを特徴とする請求項２１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
【請求項２３】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
Ａｒ、Ｈ２、Ｎ２、またはＨｅを含むガスを２０〜３００ｋＷの出力でプラズマ化した熱源にセラミック粉末を供給してセラミック層を形成する段階であることを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２４】
前記熱源にセラミック粉末および溶媒の混合物を供給してセラミック層を形成することを特徴とする請求項２３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２５】
前記セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であることを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２６】
前記セラミック粉末は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２７】
前記セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２８】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階の後、金属リン酸塩を含む絶縁被膜組成物を塗布し、乾燥して絶縁被膜層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２９】
前記金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３０】
前記金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸の反応により得られることを特徴とする請求項２８に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３１】
前記絶縁被膜層を形成する段階の後、２５０〜９５０℃で３０〜７０秒間熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３２】
前記一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階は、
シリコン（Ｓｉ）：２．６〜５．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０２０〜０．０４０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０１〜０．２０重量％、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの組み合わせを０．０１〜０．１５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備する段階、
前記スラブを加熱し、熱間圧延して、熱延板を製造する段階、
前記熱延板を冷間圧延して、冷延板を製造する段階、
前記冷延板を脱炭焼鈍して、脱炭焼鈍された鋼板を得る段階、および
前記脱炭焼鈍された鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、最終焼鈍する段階、を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３３】
前記冷延板を脱炭焼鈍して、脱炭焼鈍された鋼板を得る段階は、
前記冷延板を脱炭と同時に浸窒するか、脱炭後に浸窒し、焼鈍して脱炭焼鈍された鋼板を得る段階であることを特徴とする請求項３２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】
一般に、方向性電磁鋼板とは、鋼板に３．１％前後のＳｉ成分を含有したものであって、結晶粒の方位が｛１１０｝＜００１＞方向に整列された集合組織を有していて、圧延方向に極めて優れた磁気的特性を有する電磁鋼板をいう。
このような｛１１０｝＜００１＞集合組織を得ることは、様々な製造工程の組み合わせにより可能であり、特に、鋼スラブの成分を含めて、これを加熱、熱間圧延、熱延板焼鈍、１次再結晶焼鈍、および最終焼鈍する一連の過程が非常に厳密に制御されなければならない。
具体的には、方向性電磁鋼板は、１次再結晶粒の成長を抑制させ、成長が抑制された結晶粒の中で｛１１０｝＜００１＞方位の結晶粒を選択的に成長させて得られた２次再結晶組織によって優れた磁気特性を示すようにするものであるため、１次再結晶粒の成長抑制剤がより重要である。そして、最終焼鈍工程では、成長が抑制された結晶粒の中で安定的に｛１１０｝＜００１＞方位の集合組織を有する結晶粒が優先的に成長できるようにすることが、方向性電磁鋼板製造技術において主な事項の一つである。
【０００３】
上で言及した条件が満たされ、現在工業的に幅広く用いられている１次結晶粒の成長抑制剤には、ＭｎＳ、ＡｌＮ、およびＭｎＳｅなどがある。具体的には、鋼スラブに含有されたＭｎＳ、ＡｌＮ、およびＭｎＳｅなどを高温で長時間再加熱して固溶させた後、熱間圧延し、後の冷却過程で適正な大きさと分布を有する成分が析出物として作られて成長抑制剤として用いられる。しかし、これは、必ず鋼スラブを高温で加熱しなければならないという問題点がある。
これに関連し、最近は、鋼スラブを低温で加熱する方法で方向性電磁鋼板の磁気的特性を改善するための試みがなされた。このために、方向性電磁鋼板にアンチモン（Ｓｂ）元素を添加する方法が提示されたが、最終高温焼鈍後、結晶粒の大きさが不均一でかつ粗大で、変圧器の騒音品質が劣る問題点が指摘された。
【０００４】
一方、方向性電磁鋼板の電力損失を最小化するために、その表面に絶縁被膜を形成することが一般的であり、この時、絶縁被膜は、基本的に電気絶縁性が高く素材との接着性に優れ、外観に欠陥のない均一な色を有しなければならない。これとともに、最近、変圧器の騒音に対する国際規格の強化および関連業界の競争激化によって、騒音低減のために方向性電磁鋼板の絶縁被膜の磁気変形（磁歪）現象に関する研究が必要である。
具体的には、変圧器の鉄心に用いられる電磁鋼板に磁場が印加されると、収縮と膨張を繰り返して揺れ現象が誘発され、このような揺れによって変圧器で振動と騒音が引き起こされる。
一般に知られた方向性電磁鋼板の場合、鋼板およびフォルステライト（Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ）系ベース被膜上に絶縁被膜を形成し、この絶縁被膜の熱膨張係数の差を利用して鋼板に引張応力を付与することによって、鉄損を改善し、磁気変形に起因する騒音減少効果を図っているが、最近求められている高級方向性電磁鋼板における騒音水準を満足させるには限界がある。
【０００５】
一方、方向性電磁鋼板の９０°磁区を減少させる方法として湿式コーティング方式が知られている。ここで、９０°磁区とは、磁界印加方向に対して直角に向いている磁化を有する領域をいい、このような９０°磁区の量が少ないほど磁気変形が小さくなる。しかし、一般的な湿式コーティング方式では、引張応力の付与による騒音改善効果が不十分であり、コーティング厚さの厚い厚膜でコーティングしなければならないという欠点があり、変圧器の占積率と効率が悪くなる問題点がある。
その他、方向性電磁鋼板の表面に高張力特性を付与する方法として、物理的蒸気蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）および化学的蒸気蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）などの真空蒸着によるコーティング方式が知られている。しかし、このようなコーティング方式は、商業的生産が難しく、この方法によって製造された方向性電磁鋼板は、絶縁特性に劣る問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的とするところは、フォルステライト被膜上に形成されたセラミック層が形成された方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の方向性電磁鋼板は、方向性電磁鋼板基材の一面または両面にフォルステライト被膜が形成され、フォルステライト被膜上の全部または一部領域にセラミック層が形成されることを特徴とする。
【０００８】
フォルステライト被膜上の一部領域にセラミック層が形成され、方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、セラミック層の形成された部分とセラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成することが好ましい。
セラミック層が形成された部分の幅が２ｍｍ以上であることがよい。
セラミック層の厚さは、０．１〜４μｍであってよい。
セラミック層は、下記式１を満足することが好ましい。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式１中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
【０００９】
全体方向性電磁鋼板の表面に対してセラミック層が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％であることができる。
セラミック層は、下記式２を満足鈴することがよい。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対してセラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
セラミック層は、セラミック粉末からなることがよい。
セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であることがよい。
【００１０】
セラミック粉末は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍであってもよい。
セラミック層上に金属リン酸塩を含む絶縁被膜層がさらに形成されることができる。
【００１１】
金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことができる。
方向性電磁鋼板基材は、シリコン（Ｓｉ）：２．６〜５．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０２０〜０．０４０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０１〜０．２０重量％、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの組み合わせを０．０１〜０．１５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなることが好ましい。
方向性電磁鋼板基材内の結晶粒の大きさは、１０〜６０ｍｍであることができる。
【００１２】
本発明の方向性電磁鋼板の製造方法は、一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階、およびフォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階を含むことを特徴とする。
【００１３】
フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、フォルステライト被膜上の一部領域にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成し、方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、セラミック層の形成された部分とセラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成するようにセラミック粉末を噴射することができる。
フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、セラミック層が形成された部分の幅が２ｍｍ以上となるようにセラミック粉末を噴射することがよい。
フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、セラミック層の厚さが０．１〜４μｍとなるようにセラミック粉末を噴射することが好ましい。
【００１４】
セラミック層は、下記式１を満足することができる。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、全体方向性電磁鋼板の表面に対してセラミック層が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％となるようにセラミック粉末を噴射することが好ましい。
セラミック層は、下記式２を満足できることがよい。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対してセラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
【００１５】
フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、Ａｒ、Ｈ２、Ｎ２、またはＨｅを含むガスを２０〜３００ｋＷの出力でプラズマ化した熱源にセラミック粉末を供給してセラミック層を形成する段階であってよい。
熱源にセラミック粉末および溶媒の混合物を供給してセラミック層を形成することができる。
セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であることがよい。
【００１６】
セラミック粉末は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種であることがよい。
セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍであることができる。
フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階の後、金属リン酸塩を含む絶縁被膜組成物を塗布し、乾燥して絶縁被膜層を形成する段階をさらに含むことが好ましい。
【００１７】
金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことがｙオイルファン。
金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸の反応により得ることができる。
一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階は、
シリコン（Ｓｉ）：２．６〜５．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０２０〜０．０４０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０１〜０．２０重量％、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの組み合わせを０．０１〜０．１５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備する段階、スラブを加熱し、熱間圧延して、熱延板を製造する段階、熱延板を冷間圧延して、冷延板を製造する段階、冷延板を脱炭焼鈍して、脱炭焼鈍された鋼板を得る段階、および脱炭焼鈍された鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、最終焼鈍する段階、を含むことが好ましい。
冷延板を脱炭焼鈍して、脱炭焼鈍された鋼板を得る段階は、冷延板を脱炭と同時に浸窒するか、脱炭後に浸窒し、焼鈍して脱炭焼鈍された鋼板を得る段階であることがよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、鉄損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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁鋼板の概略を示す上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁鋼板の概略を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電磁鋼板の製造方法の概略的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１、第２および第３などの用語は、多様な部分、成分、領域、層および／またはセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これらの用語は、ある部分、成分、領域、層またはセクションを、他の部分、成分、領域、層またはセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下に述べる第１部分、成分、領域、層またはセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第２部分、成分、領域、層またはセクションと言及される。
ここで使用される専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は、文章がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分の存在や付加を除外させるわけではない。
【００２１】
ある部分が他の部分の「上に」あると言及する場合、これは、他の部分の上にあるか、その間に他の部分が伴っていてもよい。対照的にある部分が他の部分の「真上に」あると言及する場合、その間に他の部分は介在しない。
別途に定義しなかったが、これに使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同じ意味を有する。普通使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有すると追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味で解釈されない。
以下、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２２】
本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板１００は、方向性電磁鋼板基材１０の一面または両面にフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）被膜２０が形成され、フォルステライト被膜２０上の全部または一部領域にセラミック層３０が形成される。
以下、方向性電磁鋼板基材１０の成分の限定理由について説明する。
Ｓｉ：２．６〜５．５重量％
シリコン（Ｓｉ）は、鋼の比抵抗を増加させて鉄損を減少させる役割を果たすが、Ｓｉの含有量が少なすぎる場合には、鋼の比抵抗が小さくなって鉄損特性が劣化し、高温焼鈍時、相変態区間が存在して２次再結晶が不安定になる問題が発生しうる。Ｓｉの含有量が多すぎる場合には、脆性が大きくなって冷間圧延が難しくなる問題が発生しうる。したがって、上記の範囲でＳｉの含有量を調節することが好ましい。より具体的には、Ｓｉは、２．６〜４．３重量％含まれることがよい。
【００２３】
Ａｌ：０．０２０〜０．０４０重量％
アルミニウム（Ａｌ）は、最終的にＡｌＮ、（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎ、（Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ）Ｎ形態の窒化物となって抑制剤として作用する成分である。Ａｌの含有量が少なすぎる場合には、抑制剤として十分な効果を期待しにくい。また、Ａｌの含有量が多すぎる場合には、Ａｌ系の窒化物が過度に粗大に析出、成長するので、抑制剤としての効果が不十分になりうる。したがって、前述した範囲でＡｌの含有量を調節することができる。
Ｍｎ：０．０１〜０．２０重量％
Ｍｎは、Ｓｉと同じく、比抵抗を増加させて鉄損を減少させる効果があり、Ｓｉと共に窒化処理により導入される窒素と反応して（Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ）Ｎの析出物を形成することによって、１次再結晶粒の成長を抑制して２次再結晶を起こすのに重要な元素である。しかし、Ｍｎの含有量が多すぎる場合、熱延途中のオーステナイト相変態を促進するので、１次再結晶粒の大きさを減少させて２次再結晶を不安定にする。また、Ｍｎの含有量が少なすぎる場合、オーステナイト形成元素として熱延再加熱時にオーステナイト分率を高めて析出物の固溶量を多くして、再析出時、析出物の微細化とＭｎＳの形成による１次再結晶粒が過剰にならないようにする効果が不十分になりうる。したがって、上記の範囲でＭｎの含有量を調節することが好ましい。
【００２４】
Ｓｂ、Ｓｎ、またはこれらの組み合わせ：０．０１〜０．１５重量％
ＳｂまたはＳｎは結晶粒界偏析元素であって、結晶粒界の移動を妨げる元素であるため、結晶粒成長抑制剤として｛１１０｝＜００１＞方位のゴス結晶粒の生成を促進して２次再結晶がよく発達するようにするので、結晶粒の大きさ制御に重要な元素である。もし、ＳｂまたはＳｎを単独または複合添加した含有量が少なすぎると、その効果が低下する問題が生じる。ＳｂまたはＳｎを単独または複合添加した含有量が多すぎると、結晶粒界偏析が激しくなり鋼板の脆性が大きくなって、圧延時に板破断が発生する虞がある。
方向性電磁鋼板の騒音は、磁気変形に起因する振動から誘発されるので、騒音特性を改善するためには、鋼板に高温焼鈍結晶粒の大きさを微細化して９０°磁区を減少させる方法がある。しかし、通常の方向性電磁鋼板の製造方法では、結晶粒の大きさが大きく不均一になり騒音改善効果が不十分である。
【００２５】
本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板基材１０は、ＳｂまたはＳｎを単独または複合添加して、高温焼鈍結晶粒の大きさは１０〜６０ｍｍの範囲に制御して変圧器の騒音改善効果に優れている。結晶粒の大きさが小さすぎる場合、磁束密度が劣るので、変圧器などの製品として生産するのに十分でない。そして、結晶粒の大きさが大きすぎる場合、磁気変形が激しくなって低騒音変圧器の製作が難しくなる。この時、結晶粒の大きさは、切片法（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて測定した円相当直径を意味する。
フォルステライト被膜２０は、方向性電磁鋼板の製造工程中に脱炭および窒化焼鈍をした後、２次再結晶形成のための高温焼鈍時、素材間の相互融着（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）防止のために焼鈍分離剤を塗布する過程で、塗布剤の主成分の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が方向性電磁鋼板に含有されたシリコン（Ｓｉ）と反応して形成される。このようなフォルステライト被膜２０は、被膜張力付与効果が不十分で電磁鋼板の鉄損低減に限界がある。
【００２６】
本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板１００は、フォルステライト被膜２０上にセラミック層３０を形成して被膜張力効果を付与し、方向性電磁鋼板の鉄損改善効果を極大化して極低鉄損方向性電磁鋼板の製造が可能である。
セラミック層３０は、フォルステライト被膜２０上の全部または一部領域に形成される。セラミック層３０がフォルステライト被膜２０上の一部領域に形成される場合、方向性電磁鋼板１００の幅方向に沿って、セラミック層３０の形成された部分とセラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成することができる。図１は、このようなパターンが形成された方向性電磁鋼板１００の概略を示す上面図である。図１に示したとおり、方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、セラミック層３０の形成された部分とセラミック層３０が形成されずにフォルステライト被膜２０の露出した部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成している。この時、セラミック層３０の形成された部分の幅（ｗ）は、２ｍｍ以上になってもよい。幅（ｗ）が小さすぎると、張力付与による鉄損改善効果がわずかであり、多数のコーティングノズルを形成しなければならないため、工程が複雑になる問題が発生しうる。フォルステライト被膜２０の全体領域にセラミック層３０が形成される場合、幅（ｗ）が無限に増加できるので、幅の上限は限定しない。
【００２７】
セラミック層３０の厚さは、０．１〜４μｍであってよい。セラミック層３０の厚さが薄すぎると、セラミック層３０の絶縁効果が少なく現れる問題が生じうる。セラミック層３０の厚さが厚すぎると、セラミック層３０の密着性が低くなり、剥離が起こりうる。したがって、セラミック層３０の厚さを上記の範囲に調節することが好ましい。より具体的には、セラミック層３０の厚さは、０．８〜２．５μｍであってよい。
【００２８】
セラミック層３０は、下記式１を満足できる。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式１中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
式１中、Ａ／Ｂ値が低すぎる場合、方向性電磁鋼板の絶縁および騒音特性に劣り、変圧器などの製品として生産するのに不十分でありうる。Ａ／Ｂ値が高すぎる場合、占積率が低くなって効率的な変圧器の製作が難しくなる。したがって、式１のようにＡ／Ｂの範囲を限定することができる。より具体的には、２．８０≦Ａ／Ｂ≦１７．５０であってよい。この時、被膜張力とは、セラミック層３０が形成された方向性電磁鋼板１００の反りの程度を測定したもので、その単位はＭＰａである。
【００２９】
全体方向性電磁鋼板１００の表面に対してセラミック層３０が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％であってよい。セラミック層３０の面積比率が少なすぎる場合、張力付与による鉄損改善効果がわずかでありうる。より具体的には、セラミック層３０の面積比率は、４０〜８０％になってもよい。
セラミック層３０は、下記式２を満足できる。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対してセラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
（Ａ／Ｂ）／Ｃ値が小さすぎる場合、方向性電磁鋼板の占積率および騒音特性に劣り、効率的な変圧器の製作が難しくなる。（Ａ／Ｂ）／Ｃ値が大きすぎる場合、被膜密着性に劣り、変圧器などの製品として生産するのに不十分である。したがって、式２のように（Ａ／Ｂ）／Ｃの範囲を限定することができる。より具体的には、０．０３５≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦０．４３８になることがよい。
【００３０】
セラミック層３０は、セラミック粉末からなってもよい。セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であってよい。より具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【００３１】
セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍであることがよい。セラミック粉末の粒径が小さすぎると、セラミック層の形成が困難になる。セラミック粉末の粒径が大きすぎると、表面粗さが粗くなって表面欠陥が発生する。したがって、セラミック粉末の粒径を上記の範囲に調節することができる。
セラミック粉末は、球状、板状型、および針状型を含む群より選択された１つ以上の形態であってよい。
セラミック層３０の形成方法については、後述する方向性電磁鋼板１００の製造方法に関連して具体的に説明する。
【００３２】
セラミック層３０上には、金属リン酸塩を含む絶縁被膜層４０がさらに形成される。絶縁被膜層４０がさらに形成されることによって、絶縁特性を改善することができる。セラミック層３０がフォルステライト被膜２０の一部分に形成されている場合、絶縁被膜層４０は、セラミック層３０上およびセラミック層の形成されないフォルステライト被膜２０上に形成される。図２は、セラミック層３０がフォルステライト被膜２０の一部分に形成された場合、絶縁被膜層４０が形成された方向性電磁鋼板１００の概略を示す側面図である。
金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことができる。
金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化学的な反応による化合物からなるものであってもよい。
金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化学的な反応による化合物からなるものであり、金属水酸化物は、Ｓｒ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｚｎ（ＯＨ）２、およびＣａ（ＯＨ）２を含む群より選択された少なくとも１種以上であることがよい。
【００３３】
具体的には、金属水酸化物の金属原子は、リン酸のリンと置換反応して、単一結合、二重結合、または三重結合を形成してなるものであり、未反応自由リン酸（Ｈ３ＰＯ４）の量が２５％以下の化合物からなるものであることが好ましい。
金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化学的な反応による化合物からなるものであり、リン酸に対する金属水酸化物の重量比率は、１：１００〜４０：１００で表されるものであることがよい。
金属水酸化物が過度に多く含まれる場合には、化学的な反応が完了せずに沈殿物が生じる問題が発生し、金属水酸化物が過度に少なく含まれる場合には、耐食性に劣る問題が発生するので、上記のように範囲を限定することが好ましい。
【００３４】
図３は、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法のフローチャートを概略的に示す図である。図３の方向性電磁鋼板の製造方法のフローチャートは単に本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、方向性電磁鋼板の製造方法を多様に変形することができる。
図３に示したとおり、方向性電磁鋼板の製造方法は、一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階Ｓ１０と、フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階Ｓ２０とを含む。その他、方向性電磁鋼板の製造方法は、他の段階をさらに含んでもよい。
段階Ｓ１０は、一面または両面にフォルステライト被膜２０が形成された方向性電磁鋼板を準備する。
【００３５】
段階Ｓ１０は、具体的には、シリコン（Ｓｉ）：２．６〜５．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０２０〜０．０４０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０１〜０．２０重量％、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの組み合わせを０．０１〜０．１５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備する段階、スラブを加熱し、熱間圧延して、熱延板を製造する段階、熱延板を冷間圧延して、冷延板を製造する段階，冷延板を脱炭焼鈍して、脱炭焼鈍された鋼板を得る段階、および脱炭焼鈍された鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、最終焼鈍する段階、を含むことができる。この時、スラブを熱間圧延するに先立って、まず１２００℃以下で加熱することができる。また、熱間圧延後に製造された熱延板を焼鈍することができる。また、脱炭焼鈍後または脱炭焼鈍と同時に浸窒することができる。このような工程は、通常の工程に従うので、詳しい製造条件はその説明を省略する。
スラブの組成は、前述した方向性電磁鋼板の組成理由と同一であるので、繰り返される説明を省略する。
【００３６】
このように本発明の一実施形態に係る組成を有するスラブを熱間圧延−冷間圧延−脱炭焼鈍−最終焼鈍する一連の工程で、最終焼鈍後の結晶粒の大きさは、１０〜６０ｍｍの範囲を満たすように工程条件を制御することができる。
次に、段階Ｓ２０は、フォルステライト被膜２０にセラミック粉末を噴射してセラミック層３０を形成する。
セラミック層３０を形成する方法として、プラズマスプレーコーティング（Ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙ）、高速火炎スプレーコーティング（Ｈｉｇｈ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｏｘｙ  ｆｕｅｌ）、エアロゾルデポジション（Ａｅｒｏｓｏｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、低温スプレーコーティング（Ｃｏｌｄ  ｓｐｒａｙ）の方法を適用することができる。
より具体的には、Ａｒ、Ｈ２、Ｎ２、またはＨｅを含むガスを２０〜３００ｋＷの出力でプラズマ化した熱源にセラミック粉末を供給してセラミック層を形成するプラズマスプレーコーティング方法を使用することができる。
また、プラズマスプレーコーティング方法として、Ａｒ、Ｈ２、Ｎ２、またはＨｅを含むガスを２０〜３００ｋＷの出力でプラズマ化した熱源にセラミック粉末および溶媒の混合物サスペンション形態で供給してセラミック層３０を形成することができる。この時、溶媒は、水またはアルコールになってもよい。
【００３７】
セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であってもよい。より具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【００３８】
セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍになってもよい。セラミック粉末の粒径が小さすぎると、セラミック層の形成が困難になりうる。セラミック粉末の粒径が大きすぎると、表面粗さが粗くなって表面欠陥が発生しうる。したがって、セラミック粉末の粒径を前述した範囲に調節することができる。
セラミック粉末は、球状、板状型、および針状型を含む群より選択されたいずれか１つ以上の形態であってもよい。
【００３９】
セラミック層３０は、フォルステライト被膜２０上の全部または一部領域に形成される。セラミック層３０がフォルステライト被膜２０上の一部領域に形成される場合、方向性電磁鋼板１００の幅方向に沿って、セラミック層３０の形成された部分とセラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成することができる。図１は、このようなパターンが形成された方向性電磁鋼板１００の概略を示す上面図である。図１に示したとおり、方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、セラミック層３０の形成された部分とセラミック層３０が形成されずにフォルステライト被膜２０の露出した部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成している。この時、セラミック層３０が形成された部分の幅（ｗ）は、２ｍｍ以上になってもよい。幅（ｗ）が小さすぎると、張力付与による鉄損改善効果がわずかであり、多数のコーティングノズルを形成しなければならないため、工程が複雑になる問題が発生しうる。フォルステライト被膜２０の全体領域にセラミック層３０が形成される場合、幅（ｗ）が無限に増加できるので、幅の上限は限定しない。
【００４０】
セラミック層３０の厚さは、０．１〜４μｍであってよい。セラミック層３０の厚さが薄すぎると、セラミック層３０の絶縁効果が少なくなる問題が生じる。セラミック層３０の厚さが厚すぎると、セラミック層３０の密着性が低くなり、剥離が起こる。したがって、セラミック層３０の厚さを上記の範囲に調節することが好ましい。より具体的には、セラミック層３０の厚さは、０．８〜２．５μｍであることがよい。
セラミック層３０は、下記式１を満足できる。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式１中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
式１中、Ａ／Ｂ値が低すぎる場合、方向性電磁鋼板の絶縁および騒音特性に劣り、変圧器などの製品として生産するのに不十分である。Ａ／Ｂ値が高すぎる場合、占積率が低くなって効率的な変圧器の製作が難しくなる。したがって、式１のようにＡ／Ｂの範囲を限定することができる。より具体的には、２．８０≦Ａ／Ｂ≦１７．５０であってよい。この時、被膜張力とは、セラミック層３０が形成された方向性電磁鋼板１００の反りの程度を測定したもので、その単位はＭＰａである。
全体方向性電磁鋼板１００の表面に対してセラミック層３０が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％であることがよい。セラミック層３０の面積比率が少なすぎる場合、張力付与による鉄損改善効果がわずかである。より具体的には、セラミック層３０の面積比率は、４０〜８０％であることがよい。
【００４１】
セラミック層３０は、下記式２を満足できる。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対してセラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
（Ａ／Ｂ）／Ｃ値が小さすぎる場合、方向性電磁鋼板の占積率および騒音特性に劣り、効率的な変圧器の製作が難しくなる。（Ａ／Ｂ）／Ｃ値が大きすぎる場合、被膜密着性に劣り、変圧器などの製品として生産するのに不十分である。したがって、式２のように（Ａ／Ｂ）／Ｃの範囲を限定することができる。より具体的には、０．０３５≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦０．４３８になることがよい。
段階Ｓ２０の後、金属リン酸塩を含む絶縁被膜組成物を塗布し、乾燥して絶縁被膜層４０を形成する段階をさらに含むことが好ましい。
【００４２】
金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことができる。
金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化学的な反応による化合物からなるものであってもよい。
金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化学的な反応による化合物からなるものであり、金属水酸化物は、Ｓｒ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｚｎ（ＯＨ）２、およびＣａ（ＯＨ）２を含む群より選択された少なくとも１種以上であってよい。
【００４３】
具体的には、金属水酸化物の金属原子は、リン酸のリンと置換反応して、単一結合、二重結合、または三重結合を形成してなるものであり、未反応自由リン酸（Ｈ３ＰＯ４）の量が２５％以下の化合物からなるものであってよい。
金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化学的な反応による化合物からなるものであり、リン酸に対する金属水酸化物の重量比率は、１：１００〜４０：１００で表されるものである。
金属水酸化物が過度に多く含まれる場合には、化学的な反応が完了せずに沈殿物が生じる問題が発生し、金属水酸化物が過度に少なく含まれる場合には、耐食性に劣る問題が発生するので、上記のように範囲を限定することができる。
【００４４】
絶縁被膜層４０を形成する段階の後、熱処理する段階をさらに含むことがよい。この時、熱処理は、２５０〜９５０℃の温度範囲で行う。熱処理温度が高すぎる場合、生成された絶縁被膜層４０に亀裂が発生し、熱処理温度が低すぎる場合には、生成された絶縁被膜が十分に乾燥せずに耐食性および耐候性に問題が発生するので、前述した範囲に限定することがよい。
また、熱処理は、３０秒〜７０秒間行うこよがよい。熱処理時間が長すぎる場合には、生産性が低下する問題が発生し、熱処理時間が短すぎる場合には、耐食性および耐候性に問題が発生するので、前述した範囲に限定することがよい。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。しかし、このような実施例は単に本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限定されるものではない。
【００４５】
実施例１：セラミック粉末の種類別の特性
発明例１
シリコン（Ｓｉ）を３．４重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０３重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１０重量％、アンチモン（Ｓｂ）を０．０５重量％、およびスズ（Ｓｎ）を０．０５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。
スラブを１１５０℃で２２０分間加熱した後、２．３ｍｍの厚さに熱間圧延して、熱延板を製造した。
熱延板を１１２０℃まで加熱した後、９２０℃で９５秒間維持した。次いで、水に急冷して酸洗した後、０．２３ｍｍの厚さに冷間圧延して、冷延板を製造した。
冷延板を８５０℃に維持した炉（Ｆｕｒｎａｃｅ）中に投入した後、露点温度および酸化能を調節し、水素、窒素、およびアンモニアの混合気体雰囲気下で脱炭浸窒および１次再結晶焼鈍を同時に行って、脱炭焼鈍された鋼板を製造した。
【００４６】
この後、ＭｇＯが主成分の焼鈍分離剤に蒸留水を混合してスラリーを製造し、ロール（Ｒｏｌｌ）などを用いてスラリーを脱炭焼鈍された鋼板に塗布して、最終焼鈍した。
最終焼鈍時、１次均熱温度は７００℃、２次均熱温度は１２００℃とし、昇温区間の温度区間では１５℃／ｈｒとした。また、１２００℃までは窒素２５体積％および水素７５体積％の混合気体雰囲気とし、１２００℃到達後には１００体積％の水素気体雰囲気で１５時間維持した後、炉冷（ｆｕｒｎａｃｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）した。
その後、アルゴン（Ａｒ）ガスを２００ｋＷの出力でプラズマ化した熱源に、セラミック粉末として、Ａｌ２Ｏ３を供給して、最終焼鈍板の表面に圧延方向に３０ｍｍのコーティング幅（ｗ）および２０ｍｍのコーティング間隔（ｄ）で１．２μｍの厚さのセラミック層を形成した。
【００４７】
発明例２〜４１
発明例１と同様に実施するが、セラミック粉末を下記表１にまとめられたセラミック粉末に切り替えてセラミック層を形成した。
比較例１
発明例１と同様に実施するが、セラミック層を形成しなかった。
比較例２
発明例１と同様に実施するが、セラミック層を形成せず、コロイダルシリカと、アルミニウムリン酸塩とを１：１の重量比で混合した絶縁被膜組成物を製造し、これを塗布して、１．２μｍの厚さの絶縁被膜層を形成した。
【００４８】
試験例１：磁気特性および騒音特性評価
１．７Ｔ、５０Ｈｚの条件で、実施例１で製造した各方向性電磁鋼板について磁気特性および騒音特性を評価し、その結果を表１に示した。
電磁鋼板の磁気特性は、通常、Ｗ１７／５０とＢ８を代表値として使用する。Ｗ１７／５０は、周波数５０Ｈｚの磁場を１．７Ｔｅｓｌａまで交流で磁化させた時に現れる電力損失を意味する。ここで、Ｔｅｓｌａは、単位面積あたりの磁束（ｆｌｕｘ）を意味する磁束密度の単位である。Ｂ８は、電磁鋼板の周囲を巻いた巻線に８００Ａ／ｍの大きさの電流量を流した時、電磁鋼板に流れる磁束密度値を示した。
本発明の実施例で選択した騒音評価方法は、国際規定ＩＥＣ６１６７２−１と同様に評価したが、音圧の代わりに電磁鋼板の揺れ（振動）データを取得して騒音換算値［ｄＢＡ］として評価した。電磁鋼板の揺れは、周波数５０Ｈｚの磁場を１．７Ｔｅｓｌａまで交流で磁化させた時、レーザドップラー方式を活用して非接触式で時間に応じて振動パターンを測定した。
【００４９】
【表１】
2019508577.tif 000003
2019508577.tif 000004
表１に示したとおり、比較例１および比較例２より、発明例１〜４１の磁気特性が非常に優れていることを確認できる。セラミック層をパターン化することによって、被膜張力を極大化して現れる効果であることを確認できる。
【００５０】
実施例２：方向性電磁鋼板の組成に応じた特性
発明例４２〜４７
発明例３と同様に実施するが、方向性電磁鋼板の組成中、アンチモン（Ｓｂ）を０．０４重量％およびスズ（Ｓｎ）の含有量を下記表２のように変更して実施し、前述した試験例１の方法で磁気特性および騒音を測定して、下記表２にまとめた。
【表２】
2019508577.tif 000005
表２に示したとおり、発明例４５〜４７の磁気特性および騒音特性が非常に優れていることを確認できる。これは、Ｓｎ、Ｓｂを含むスラブを熱間圧延−冷間圧延−脱炭焼鈍−最終焼鈍する一連の工程を経て、最終焼鈍後、平均結晶粒の大きさが１０〜６０ｍｍの範囲に微細化し、高張力のセラミック層をパターン化することによって現れる効果であることを確認できる。
【００５１】
実施例３：式１による特性
発明例Ｋ１〜Ｋ９
シリコン（Ｓｉ）を３．６重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０３重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０７重量％、アンチモン（Ｓｂ）を０．０５重量％、およびスズ（Ｓｎ）を０．０５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。
スラブを１１５０℃で２２０分間加熱した後、２．３ｍｍの厚さに熱間圧延して、熱延板を製造した。
熱延板を１１２０℃まで加熱した後、９２０℃で９５秒間維持した後、水に急冷して酸洗した後、０．２３ｍｍの厚さに冷間圧延して、冷延板を製造した。
冷延板を８５０℃に維持された炉（Ｆｕｒｎａｃｅ）中に投入した後、露点温度および酸化能を調節し、水素、窒素、およびアンモニアの混合気体雰囲気下で脱炭浸窒および１次再結晶焼鈍を同時に行って、脱炭焼鈍された鋼板を製造した。
【００５２】
この後、ＭｇＯが主成分の焼鈍分離剤に蒸留水を混合してスラリーを製造し、ロール（Ｒｏｌｌ）などを用いてスラリーを脱炭焼鈍された鋼板に塗布して、最終焼鈍した。
最終焼鈍時、１次均熱温度は７００℃、２次均熱温度は１２００℃とし、昇温区間の温度区間では１５℃／ｈｒとした。また、１２００℃までは窒素２５体積％および水素７５体積％の混合気体雰囲気とし、１２００℃到達後には１００体積％の水素気体雰囲気で１５時間維持した後、炉冷（ｆｕｒｎａｃｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）した。
その後、水素（Ｈ２）ガスおよび酸素（Ｏ２）ガスを火炎溶射コーティング装置内に注入および点火して高温および高圧の火炎を作り、この火炎にセラミック粉末を供給して、最終焼鈍板の表面に幅方向に沿って、２０ｍｍのコーティング幅（ｗ）および２０ｍｍのコーティング間隔（ｄ）でセラミック層を形成した。セラミック層の特性を下記表３にまとめ、下記の試験例２により絶縁特性、占積率、および密着性を評価して、その結果を下記表３に示した。
【００５３】
試験例２：絶縁性、占積率および密着性評価
絶縁性は、ＡＳＴＭ  Ａ７１７国際規格により、Ｆｒａｎｋｌｉｎ測定器を活用してコーティング上部を測定した。
占積率は、ＪＩＳ  Ｃ２５５０国際規格により、測定器を活用して測定した。電磁鋼板試験片を複数個積層した後、表面に１ＭＰａの均一な圧力を加えた後、試験片の４面の高さの精密測定により電磁鋼板の積層による実重量比率を理論重量で割って測定した。
密着性は、試験片を１０〜１００ｍｍの円弧に接して１８０°曲げた時に被膜剥離のない最小円弧直径で表したものである。
【表３】
2019508577.tif 000006
表３に示したとおり、発明例Ｋ１〜Ｋ５の結果が絶縁、占積率、および密着性に優れていることを確認できる。これは、セラミック粉末の被膜張力（Ａ）およびコーティング厚さ（Ｂ）を１．００≦Ａ／Ｂ≦２００（０．１≦Ｂ≦４）に制御することによって達成された効果であることを確認できる。
さらに、発明例Ｋ３およびＫ４で密着性が特に優れている点を考慮する時、セラミック層の被膜張力（Ａ）およびコーティング厚さ（Ｂ）を２．８０≦Ａ／Ｂ≦１７．５０（０．８≦Ｂ≦２．５）に制御することによって、より優れた効果が得られることを確認できる。
【００５４】
実施例４：式２による特性
発明例Ｊ１〜Ｊ９
シリコン（Ｓｉ）を３．８重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０３重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０９重量％、アンチモン（Ｓｂ）を０．０４重量％、およびスズ（Ｓｎ）を０．０３重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。
スラブを１１５０℃で２２０分間加熱した後、２．３ｍｍの厚さに熱間圧延して、熱延板を製造した。
熱  延板を１１２０℃まで加熱した後、９２０℃で９５秒間維持した後、水に急冷して酸洗した後、０．２３ｍｍの厚さに冷間圧延して、冷延板を製造した。
冷延板を８５０℃に維持された炉（Ｆｕｒｎａｃｅ）中に投入した後、露点温度および酸化能を調節し、水素、窒素、およびアンモニアの混合気体雰囲気で脱炭浸窒および１次再結晶焼鈍を同時に行って、脱炭焼鈍された鋼板を製造した。
【００５５】
この後、ＭｇＯが主成分の焼鈍分離剤に蒸留水を混合してスラリーを製造し、ロール（Ｒｏｌｌ）などを用いてスラリーを脱炭焼鈍された鋼板に塗布した後、最終焼鈍した。
最終焼鈍時、１次均熱温度は７００℃、２次均熱温度は１２００℃とし、昇温区間の温度区間では１５℃／ｈｒとした。また、１２００℃までは窒素２５体積％および水素７５体積％の混合気体雰囲気とし、１２００℃到達後には１００体積％の水素気体雰囲気で１５時間維持した後、炉冷（ｆｕｒｎａｃｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）した。
その後、ヘリウム（Ｈｅ）ガスを１５０ｋＷの出力でプラズマ化した熱源にＺｒＳｉＯ４セラミック粉末を供給して、最終焼鈍板の表面にコーティング幅およびコーティング間隔（ｄ）を調節することによって、コーティング面積を異ならせてセラミック層を形成した。下記の試験例３の条件で表面品質および騒音特性を評価して、その結果を表４に示した。
【００５６】
試験例３：表面品質評価
表面品質は５％、３５℃、ＮａＣｌ溶液に８時間試験片のサビ発生の有無を評価するものであって、サビ発生面積が５％以下の場合に優秀（◎）、２０％以下の場合に良好（○）、２０〜５０％若干不良（△）、５０％以上では不良（Ｘ）と表した。
【表４】
2019508577.tif 000007
表４に示したとおり、発明例Ｊ１〜Ｊ５の結果が表面品質および騒音特性に優れていることを確認できる。これは、セラミック層のコーティング面積（Ｃ）、被膜張力（Ａ）、およびコーティング厚さ（Ｂ）を０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０（２０≦Ｃ≦１００）に制御することによって達成された効果であることを確認できる。
さらに、発明例Ｊ２〜Ｊ４で騒音特性が特に優れている点を考慮する時、セラミック層のコーティング面積（Ｃ）、被膜張力（Ａ）、およびコーティング厚さ（Ｂ）を０．０３５≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦０．４３８（４０≦Ｃ≦８０）に制御することによって、より優れた効果が得られることを確認できる。
【００５７】
実施例５：１５００ｋＶＡ変圧器の磁気特性および騒音特性評価
方向性電磁鋼板として、発明例Ｋ４および比較例１をそれぞれ選択し、表面にマグネシウムリン酸塩の塗布量が１．７ｇ／ｍ２となるように処理し、８７０℃に設定された乾燥炉で９０秒間処理した後、レーザ磁区微細化処理を実行し、１５００ｋＶＡ変圧器を製作して、設計磁束密度に応じて６０Ｈｚの条件で評価した結果を表５に示した。
【表５】
2019508577.tif 000008
表５に示したとおり、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板で変圧器を製造する場合、磁気特性および騒音特性がすべて優れていることを確認できる。
【００５８】
実施例６：１０００ｋＶＡ変圧器の磁気特性、占積率および騒音特性評価
方向性電磁鋼板として、発明例Ｊ２、発明例Ｋ５、および比較例１をそれぞれ選択し、表面にアルミニウムリン酸塩の塗布量が１．５ｇ／ｍ２となるように処理し、８５０℃に設定された乾燥炉で１２０秒間処理した後、レーザ磁区微細化処理を実行し、１０００ｋＶＡ変圧器を製作して、設計磁束密度に応じて６０Ｈｚの条件で評価した結果を表６に示した。
【表６】
2019508577.tif 000009
【００５９】
実施例７：ＳＲＡ後の特性評価
シリコン（Ｓｉ）を３．２重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０３重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１０重量％、アンチモン（Ｓｂ）を０．０５重量％、およびスズ（Ｓｎ）を０．０５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。
スラブを１１５０℃で２２０分間加熱した後、２．３ｍｍの厚さに熱間圧延して、熱延板を製造した。
【００６０】
熱延板を１１２０℃まで加熱した後、９２０℃で９５秒間維持した後、水に急冷して酸洗した後、０．２３ｍｍの厚さに冷間圧延して、冷延板を製造した。
冷延板を８５０℃に維持された炉（Ｆｕｒｎａｃｅ）中に投入した後、露点温度および酸化能を調節し、水素、窒素、およびアンモニアの混合気体雰囲気で脱炭浸窒および１次再結晶焼鈍を同時に行って、脱炭焼鈍された鋼板を製造した。
この後、ＭｇＯが主成分の焼鈍分離剤に蒸留水を混合してスラリーを製造し、ロール（Ｒｏｌｌ）などを用いてスラリーを脱炭焼鈍された鋼板に塗布した後、最終焼鈍した。
最終焼鈍時、１次均熱温度は７００℃、２次均熱温度は１２００℃とし、昇温区間の温度区間では１５℃／ｈｒとした。また、１２００℃までは窒素２５体積％および水素７５体積％の混合気体雰囲気とし、１２００℃到達後には１００体積％の水素気体雰囲気で１５時間維持した後、炉冷（ｆｕｒｎａｃｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）した。
【００６１】
その後、アルゴン（Ａｒ）および窒素ガス（Ｎ２）を１：１の体積比に混合し、１００ｋＷの出力でプラズマ化した熱源にＡｌ２Ｏ３粉末を供給して、最終焼鈍板の表面に鋼板の幅方向に沿って、３０ｍｍのコーティング幅（ｗ）および２０ｍｍのコーティング間隔（ｄ）で０．８μｍの厚さのセラミック層を形成し、コロイダルシリカと、アルミニウムおよびマグネシウムが１：１の重量比で混合されたリン酸塩とを４：６の比率で混合した溶液を鋼板に塗布した後、９２０℃の温度条件で４５秒間熱処理した。
ＳＲＡ（Ｓｔｒｅｓｓ  Ｒｅｌｉｅｆ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）は、乾燥した水素および窒素の混合ガス雰囲気下、８４５℃で２時間熱処理し、密着性は、ＳＲＡ後、試験例２の方法で測定し、耐食性は５％、３５℃、ＮａＣｌ溶液に８時間試験片のサビ発生の有無を評価するものであって、サビ発生面積が５％以下の場合に優秀、２０％以下の場合に良好、２０〜５０％若干不良、５０％以上では不良と表した。
【表７】
2019508577.tif 000010
【００６２】
本発明は、実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造可能であり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施可能であることを理解するであろう。そのため、以上に述べた実施例はあらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。
【符号の説明】
【００６３】
１０：方向性電磁鋼板基材
２０：フォルステライト被膜
３０；セラミック層
４０：絶縁被膜層
１００：方向性電磁鋼板
【図１】
2019508577.tif 000011
【図２】
2019508577.tif 000012
【図３】
2019508577.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月25日(2018.6.25)
【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】
方向性電磁鋼板基材の一面または両面にフォルステライト被膜が形成され、
前記フォルステライト被膜上の全部または一部領域にセラミック層が形成されたことを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記フォルステライト被膜上の一部領域に前記セラミック層が形成され、
前記方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、前記セラミック層の形成された部分と前記セラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成す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】
前記セラミック層が形成された部分の幅が２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記セラミック層の厚さは、０．１〜４μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項５】
前記セラミック層は、下記式１を満足することを特徴とする請求項４に記載の方向性電磁鋼板。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式１中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
【請求項６】
全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項７】
前記セラミック層は、下記式２を満足することを特徴とする請求項６に記載の方向性電磁鋼板。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
【請求項８】
前記セラミック層は、セラミック粉末からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項９】
前記セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であることを特徴とする請求項８に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１０】
前記セラミック粉末は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項８または９に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１１】
前記セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１２】
前記セラミック層上に金属リン酸塩を含む絶縁被膜層がさらに形成されたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１３】
前記金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１４】
前記方向性電磁鋼板基材は、シリコン（Ｓｉ）：２．６〜５．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０２０〜０．０４０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０１〜０．２０重量％、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの組み合わせを０．０１〜０．１５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるものであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１５】
前記方向性電磁鋼板基材内の結晶粒の粒径は、１０〜６０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項１６】
一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階、および
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階を含むことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１７】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
前記フォルステライト被膜上の一部領域に前記セラミック粉末を噴射して前記セラミック層を形成し、
前記方向性電磁鋼板の幅方向に沿って、前記セラミック層の形成された部分と前記セラミック層の形成されない部分とが交互に複数回繰り返しパターンを形成するように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１８】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
前記セラミック層が形成された部分の幅が２ｍｍ以上となるように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１７に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１９】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
前記セラミック層の厚さが０．１〜４μｍとなるように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２０】
前記セラミック層は、下記式１を満足することを特徴とする請求項１９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［式１］
１．００≦Ａ／Ｂ≦２００
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示す。）
【請求項２１】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（Ｃ）が１５〜１００％となるように前記セラミック粉末を噴射することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２２】
前記セラミック層は、下記式２を満足することを特徴とする請求項２１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
０．０１≦（Ａ／Ｂ）／Ｃ≦１０
（ただし、式２中、Ａは、セラミック層の被膜張力（ＭＰａ）を示し、Ｂは、セラミック層の厚さ（μｍ）を示し、Ｃは、全体方向性電磁鋼板の表面に対して前記セラミック層が形成された部分の面積比率（％）を示す。）
【請求項２３】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階は、
Ａｒ、Ｈ２、Ｎ２、またはＨｅを含むガスを２０〜３００ｋＷの出力でプラズマ化した熱源にセラミック粉末を供給してセラミック層を形成する段階であることを特徴とする請求項１６乃至２２のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２４】
前記熱源にセラミック粉末および溶媒の混合物を供給してセラミック層を形成することを特徴とする請求項２３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２５】
前記セラミック粉末は、Ｌｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、およびＢａの中から選択される少なくとも１種を成分として含む、酸化物、窒化物、炭化物、または酸窒化物であることを特徴とする請求項１６乃至２４のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２６】
前記セラミック粉末は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・ＴｉＯ２、ＭｇＯ・２ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＴｉＯ２、９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３、２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＯ、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ４、ＳｒＺｒＯ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＳｉＯ４の中から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１６乃至２５のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２７】
前記セラミック粉末の粒径は、１０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１６乃至２６のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２８】
前記フォルステライト被膜にセラミック粉末を噴射してセラミック層を形成する段階の後、金属リン酸塩を含む絶縁被膜組成物を塗布し、乾燥して絶縁被膜層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６乃至２７のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２９】
前記金属リン酸塩は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＭｎの中から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３０】
前記金属リン酸塩は、金属水酸化物およびリン酸の反応により得られることを特徴とする請求項２８または２９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３１】
前記絶縁被膜層を形成する段階の後、２５０〜９５０℃で３０〜７０秒間熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２８乃至３０のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３２】
前記一面または両面にフォルステライト被膜が形成された方向性電磁鋼板を準備する段階は、
シリコン（Ｓｉ）：２．６〜５．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０２０〜０．０４０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．０１〜０．２０重量％、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの組み合わせを０．０１〜０．１５重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備する段階、
前記スラブを加熱し、熱間圧延して、熱延板を製造する段階、
前記熱延板を冷間圧延して、冷延板を製造する段階、
前記冷延板を脱炭焼鈍して、脱炭焼鈍された鋼板を得る段階、および
前記脱炭焼鈍された鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、最終焼鈍する段階、を含むことを特徴とする請求項１６乃至３１のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３３】
前記冷延板を脱炭焼鈍して、脱炭焼鈍された鋼板を得る段階は、
前記冷延板を脱炭と同時に浸窒するか、脱炭後に浸窒し、焼鈍して脱炭焼鈍された鋼板を得る段階であることを特徴とする請求項３２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【国際調査報告】
2019508577.tif 000014
2019508577.tif 000015
2019508577.tif 000016
2019508577.tif 000017