(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下である領域において、１．０質量％以上６．５質量％未満のＳｉ、０．５質量％以上１．８質量％以下のＡｌの一方又は両方を含有し、鋼板面の表面から少なくとも板厚の１０％の距離の深さ方向の範囲まで、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下であることを特徴とするコア用軟磁性鋼板。
ここで、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度は、ＭｏＫα線によるＸ線回折法で得られる、試料表面に対して平行なＦｅのα結晶１１面｛１１０｝、｛２００｝、｛２１１｝、｛３１０｝、｛２２２｝、｛３２１｝、｛４１１｝、｛４２０｝、｛３３２｝、｛５２１｝、｛４４２｝の積分強度を測定し、その測定値それぞれをランダム方位である試料の理論積分強度で除した後、以下の式（１）で求めたものである。
｛２２２｝面集積度
＝［｛ｉ(222)／Ｉ(222）｝／Σ｛ｉ(hkl)／Ｉ(hkl）｝］×１００  …  （１）
ただし、記号は以下の通りである。
ｉ(hkl）：測定した試料における｛ｈｋｌ｝面の実測積分強度
Ｉ(hkl）：ランダム方位をもつ試料における｛ｈｋｌ｝面の理論積分強度
Σ    ：αＦｅ結晶１１面についての和
【請求項２】
板厚が０．０３ｍｍ以上１．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載のコア用軟磁性鋼板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコア用軟磁性鋼板を打ち抜き加工されてなることを特徴とするコア用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打ち抜き加工に起因する磁性劣化が少ないコア用軟磁性鋼板、コア用部材、及びそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機、発電機、変圧器などのコア用部材として、珪素鋼板を代表とする軟磁性鋼板が用いられている。その磁気特性としては、交番磁界中での磁気的エネルギー損失（鉄損）が少ないこと、実用的な磁界中での磁束密度が高いことが必要とされている。このため、Ｓｉなどの合金元素を含有させて鋼の電気抵抗を高めたり、磁化容易方向である体心立方格子の＜１００＞方位を使用磁界方向に集積させたりするなどの方法が有効とされている。
【０００３】
一方向性電磁鋼板においては、結晶の｛１１０｝面が鋼板面に平行で、磁化容易軸である＜１００＞方位が圧延方向に集積した集合組織（｛１１０｝＜１００＞集合組織）であり、鋼帯を圧延方向に巻き重ねて形成される巻き鉄心を用いる変圧器のコア用部材のように、圧延方向のみに磁束が流れる用途に適する。
【０００４】
二方向性電磁鋼板においては、｛１００｝面が鋼板面に平行で、鋼板面内の圧延方向と圧延直角方向に＜１００＞方位が集積した集合組織（｛１００｝＜１００＞集合組織）である。このような集合組織を備える鋼板は、圧延方向と圧延直角方向の二方向に優れた磁気特性を示す。
【０００５】
無方向性電磁鋼板においては、結晶の｛１００｝面が鋼板面に平行で、＜１００＞方位が鋼板面内の種々の方向に向いた集合組織（｛１００｝＜ｕｖｗ＞集合組織）である。このような集合組織を備える鋼板は、鋼板面内のあらゆる方向に優れた磁化特性を示すため、回転機のコア用部材として好適である。
【０００６】
＜１１１＞方位は磁化困難方位であるため、この方位を集積した集合組織の使用は避けられていた。上記一方向性電磁鋼板、二方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板のいずれも、＜１１１＞方位は鋼板面と平行な方向には存在しない。
【０００７】
特許文献１には、板面に垂直方向に＜１００＞方位が集積した集合組織を有する珪素鋼板が記載されている。特許文献２には、｛１００｝＜ｕｖｗ＞集合組織の発達した無方向性電磁鋼板の製造方法が記載されている。特許文献３には、板面垂直方向に＜１００＞方位が高密度に集積した無方向性珪素鋼板の製造方法が記載されている。特許文献４には、｛１００｝面が鋼板面に平行で、低鉄損かつ低磁歪特性を備えた珪素鋼板の製造方法が記載されている。
【０００８】
電磁鋼板を用いてコア用部材として加工するに際しては、打ち抜き加工処理によって各種形状に加工される。打ち抜き加工時、鋼板には打ち抜き加工歪が生じるので、加工歪部分では磁気特性が劣化してしまう。このような磁気特性の劣化を回復させるため、通常は打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍が行われる。低コスト化のために歪取り焼鈍を行わずに打ち抜き加工のままで使用することもあるが、このような場合は磁気特性が低いままで使用することになる。
【０００９】
特許文献５には、Ａｌ含有量が６．５質量％以上であって、鋼板面に対するαＦｅ結晶の｛２２２｝面集積度が６０％以上の高Ａｌ含有鋼板が記載されている。Ａｌを３．５質量％以上含有する母材鋼板の表面にＡｌを付着させ、冷間圧延で加工歪を付与してから拡散熱処理を行って製造する。これにより、従来は困難であったＡｌ含有量６．５質量％以上の高Ａｌ鋼板の加工性を向上し、加工を低コストでできるとしている。
【００１０】
【特許文献１】特開平２−２０９４５５号公報
【特許文献２】特開平２−３１０３１６号公報
【特許文献３】特開平５−３２０７６８号公報
【特許文献４】特開２００３−２３１９２２号公報
【特許文献５】特開２００６−１４４１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
軟磁性鋼板を用いたコア用部材について、打ち抜き加工後に歪取り焼鈍を行うと、鋼板の表面酸化による磁気特性の劣化や、歪取り焼鈍の工程が入るので製造コストアップの要因となる。従って、打ち抜き加工を行っても加工歪みによる磁気特性の劣化が少ないコア用軟磁性鋼板ができれば、歪取り焼鈍の工程を省略できたり、歪取り焼鈍の処理条件を軽減したりすることができる。
【００１２】
本発明は、打ち抜き加工に起因する磁性劣化が少ないコア用軟磁性鋼板、コア用部材、及びそれら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】
【００１３】
通常の軟磁性鋼板については、磁化容易方向である体心立方格子の＜１００＞方位を使用磁界方向に集積させることにより、磁気特性の向上を図っている。このような集合組織とすれば、磁化困難方位である＜１１１＞方位は、自動的に使用磁界方向から排除されることになる。
【００１４】
磁化容易方向である＜１００＞方位を積極的に使用しなくても、磁化困難方位である＜１１１＞方位を使用磁界方向から排除しさえすれば、比較的好ましい磁気特性を実現することができる。そして、鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が高い集合組織とすれば、それによって鋼板面に平行な方向から＜１１１＞方位を排除することができる。また、鋼板表面付近における｛２２２｝面集積度を高めることにより、打ち抜き加工を行った際に歪が入りがたくなり、歪による磁気特性劣化が少なくなる。そのため、従来の＜１００＞方位を用いた電磁鋼板を打ち抜き加工後に歪取り焼鈍を行わずに製造したコア用部材に比較し、｛２２２｝面集積度を上げた電磁鋼板を打ち抜き加工後に歪取り焼鈍を行わずに製造したコア用部材の方が、磁気特性が優れていることが明らかになった。
【００１５】
本発明者らは、低Ａｌ含有量の母材鋼板を用い、母材鋼板の表面にＡｌやＳｉを付着させ、冷間圧延で加工歪を付与してから拡散熱処理を行って製造することにより、αＦｅ結晶の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度を高めたコア用軟磁性鋼板を形成できることを見いだした。
【００１６】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下である領域において、１．０質量％以上６．５質量％未満のＳｉ、０．５質量％以上１．８質量％以下のＡｌの一方又は両方を含有し、鋼板面の表面から少なくとも板厚の１０％の距離の深さ方向の範囲まで、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下であることを特徴とするコア用軟磁性鋼板。
ここで、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度は、ＭｏＫα線によるＸ線回折法で得られる、試料表面に対して平行なＦｅのα結晶１１面｛１１０｝、｛２００｝、｛２１１｝、｛３１０｝、｛２２２｝、｛３２１｝、｛４１１｝、｛４２０｝、｛３３２｝、｛５２１｝、｛４４２｝の積分強度を測定し、その測定値それぞれをランダム方位である試料の理論積分強度で除した後、以下の式（１）で求めたものである。
｛２２２｝面集積度
＝［｛ｉ(222)／Ｉ(222）｝／Σ｛ｉ(hkl)／Ｉ(hkl）｝］×１００  …  （１）
ただし、記号は以下の通りである。
ｉ(hkl）：測定した試料における｛ｈｋｌ｝面の実測積分強度
Ｉ(hkl）：ランダム方位をもつ試料における｛ｈｋｌ｝面の理論積分強度
Σ    ：αＦｅ結晶１１面についての和
（２）板厚が０．０３ｍｍ以上１．５ｍｍ未満であることを特徴とする（１）に記載のコア用軟磁性鋼板。
（３）上記（１）又は（２）に記載のコア用軟磁性鋼板を打ち抜き加工されてなることを特徴とするコア用部材。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のコア用軟磁性鋼板は、鋼板表面付近のαＦｅ相の｛２２２｝面集積度を５５％以上と高めることにより、打ち抜き加工後に歪取り焼鈍を行うことなく、良好な磁気特性を有するコア用部材とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、磁束が通るコア用部材への打ち抜き加工に供されるコア用軟磁性鋼板、前記コア用軟磁性鋼板が打ち抜き加工されたコア用部材、及びそれらの製造方法を対象とする。
【００１９】
軟磁性鋼板とは、鋼板の磁化方向が、印加された外部磁界の方向に容易に追従することができ（磁化する）、印加された外部磁界を取り去ると磁化方向が元のランダムな方向に容易に戻る（磁化がなくなる）材料であるを意味する。
【００２０】
αＦｅ相結晶の｛２２２｝面が鋼板面に平行になると、磁化困難方位である＜１１１＞方位の１つは鋼板面に垂直となり、その他の＜１１１＞方位についても鋼板面に平行となることはない。従って、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度を高めることにより、磁化困難方位である＜１１１＞方位が使用磁界方向に存在する比率を低減することができる。これにより、磁化容易方向である＜１００＞方位を使用磁界方向に集積させなくても、比較的好ましい磁気特性が実現できることがわかった。
【００２１】
また、鋼板表面付近における｛２２２｝面集積度を高めることにより、打ち抜き加工を行った際に歪が入り難くなり、歪による磁気特性劣化が少なくなる。そのため、従来の＜１００＞方位を用いた電磁鋼板を打ち抜き加工後に歪取り焼鈍を行わずに製造したコア用部材に比較し、｛２２２｝面集積度を上げた電磁鋼板を打ち抜き加工後に歪取り焼鈍を行わずに製造したコア用部材の方が、磁気特性が優れていることが明らかになった。
【００２２】
αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上であれば、＜１１１＞方位の排除による磁気特性の改善効果を享受することができるとともに、打ち抜き加工時に歪が入るのを抑制でき、磁気特性の劣化防止を十分に図ることができる。一方、｛２２２｝面集積度が９９％を越えても、前記磁気特性の劣化防止効果の向上は飽和し、製造の困難性も伴うので、上限を９９％とする。
【００２３】
｛２２２｝面集積度の向上は、板厚方向の全体で実現されていてもよいが、鋼板の表面付近のみの｛２２２｝面集積度を高めることによっても本発明の効果を享受することができる。励磁周波数が高くなるに従い、表皮効果によって、磁束は鋼板の表面のみに流れ、板厚中心までは入らなくなる。少なくとも磁束が入り込む領域において｛２２２｝面が高集積化していれば、打ち抜き加工による磁気特性の劣化防止についての本発明の効果は発現する。鋼板表面から少なくとも板厚の１０％距離の範囲まで｛２２２｝面集積度を高めておけば、本発明の効果を発揮することができる。また、表面から上記範囲内の｛２２２｝面集積度を高めておくことにより、打ち抜き加工でせん断変形を受けた際においても、磁束が流れる表面付近は｛２２２｝面集積度が高いので歪が入ることがなく、磁気特性の劣化が見られない。使用周波数が高周波の場合であって、磁束が入り込む深さが板厚の１０％よりも浅い場合であっても、｛２２２｝高集積化の範囲は板厚の少なくとも１０％以上であることが必要である。通常の磁気コアでは鋼板の両面から磁束が入り込むため、鋼板の両面において｛２２２｝面が高集積化していることが望ましい。前記５５％以上に{２２２}高集積化している範囲が、鋼板面の表面から板厚の１０％未満の距離では、打ち抜き加工した後、磁気特性に大きく影響する歪は入り、磁気特性の劣化防止効果が不十分となる。
【００２４】
ここで面集積度の測定は、ＭｏＫα線によるＸ線回折法で行うことができる。αＦｅ相の｛２２２｝面集積度は以下のように求める。試料表面に対して平行なＦｅのα結晶１１面｛１１０｝、｛２００｝、｛２１１｝、｛３１０｝、｛２２２｝、｛３２１｝、｛４１１｝、｛４２０｝、｛３３２｝、｛５２１｝、｛４４２｝の積分強度を測定し、その測定値それぞれをランダム方位である試料の理論積分強度で除した後、｛２００｝強度の比率を百分率で求めた。｛２２２｝強度比率は以下の式（１）で表される。
｛２２２｝面集積度
＝［｛ｉ（222）／Ｉ（222）｝／Σ｛ｉ（hkl）／Ｉ（hkl）｝］×１００  …  （１）
ただし、記号は以下の通りである。
ｉ（hkl）：測定した試料における｛ｈｋｌ｝面の実測積分強度
Ｉ（hkl）：ランダム方位をもつ試料における｛ｈｋｌ｝面の理論積分強度
Σ      ：αＦｅ結晶１１面についての和
【００２５】
本発明の軟磁性鋼板において、｛２２２｝面集積度が板厚方向に変化する場合、鋼板の最表面における｛２２２｝面集積度が最も高く、板厚中心部に近づくにつれて｛２２２｝面集積度が低くなる傾向がある。従って、鋼板表面から板厚の１０％の距離においてαＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度を測定し、その位置で面集積度が５５％以上であれば、鋼板表面から少なくとも板厚の１０％の距離の範囲まで、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上であると判断することができる。鋼板表面から板厚の１０％の距離における上記Ｘ線回折測定は、前記１０％の距離まで鋼板を研磨して行う。
【００２６】
本発明のコア用軟磁性鋼板は、上記のようにαＦｅ相の｛２２２｝面集積度を高めることによって、打ち抜き加工しても磁気特性の劣化を抑制できるという優れた特性を実現しているので、αＦｅ相を主体とする結晶組成であると好ましい。αＦｅ相を主体とするとは、αＦｅ相が体積率で95％以上であればよい。αＦｅ相に加え、セメンタイト、パーライト、γＦｅ相などを有することができる。αＦｅ相のみで構成される鋼板を用いても良い。
【００２７】
本発明のコア用軟磁性鋼板は、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下である領域におけるSi含有量が、Ｓｉ：１．０質量％以上６．５質量％未満を含有するとより好ましい。Ｓｉは、鋼板の電気抵抗を高める作用と磁歪定数を低下させる作用がある。Ｓｉ含有量が、１．０質量％以上であれば、Ｓｉ含有による前記効果を発揮させることができ、渦電流がより少なく、鉄損がより少ない軟磁性鋼板とすることができる。Ｓｉ含有量が、2.5質量％以上であると更により好ましい。一方、Ｓｉ含有量が、高すぎると飽和磁束密度が低下してしまう場合があるが、Ｓｉ含有量が、６．５質量％未満であればこのような問題は発生しない。
【００２８】
本発明のコア用軟磁性鋼板は、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下である領域において、０．５質量％以上３．０質量％未満のＡｌを含有するとより好ましい。Ａｌもまた、鋼板の電気抵抗を高める効果があり、前記範囲のＡｌが前記領域内に存在すると、渦電流損がより少なく、鉄損がより少ない軟磁性鋼板とすることができる。前記Ａｌの含有量が０．５質量％未満では、前記鉄損の低減効果が少ない。前記Ａｌの含有量が３．０質量％以上では、鋼板の電気抵抗は更に高くなるが、飽和磁束密度が低くなり過ぎる場合がある。
【００２９】
上記本発明のコア用軟磁性鋼板は、磁束が通るコア用部材への打ち抜き加工に供されることを特徴とするコア用軟磁性鋼板である。打ち抜き加工を行っても、鋼板に歪が入り難くなり、その後の歪取り焼鈍を行わなくても、コア用部材として用いることができる。
【００３０】
αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上である本発明のコア用軟磁性鋼板は、以下のようにして製造することができる。即ち、低Ａｌ含有量の母材鋼板を用い、母材鋼板の表面にＡｌやＳｉを付着させ、冷間圧延で加工歪を付与してから拡散熱処理を行って製造することにより、αＦｅ結晶の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度を高めたコア用軟磁性鋼板を形成できる。母材鋼板表面に付着したＡｌは、拡散熱処理の結果として鋼板の表面から鋼板内に拡散する。ここで、鋼板の｛２２２｝面集積度を本発明の範囲である５５％以上とするためには、拡散後における鋼板内のαＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が、５５％以上９９％以下である領域におけるＡｌ含有量が０．５質量％以上であると更によい。Ａｌは、上述のように磁気特性に影響するとともに、αＦｅ相の配向化にも影響する。よって、前記Ａｌ含有量が０．５質量％未満では、前記{２２２}面集積度を高くし難い場合がある。一方、鋼板のＡｌ含有量が３．０質量％以上となると、{２２２}面集積度の向上効果は飽和する傾向である一方、上述のように飽和磁束密度が低下してしまう場合がある。
【００３１】
本発明のコア用軟磁性鋼板において、ＳｉとＡｌ以外の成分含有量の好ましい範囲は以下のとおりである。
【００３２】
Ｃは、使用中における磁気時効を抑えるために0.05質量％以下がより好ましい。Mｎは、5質量％を越えると飽和磁束密度が低下する場合があるため5質量％以下がより好ましい。Ｓは、非金属介在物を生成させる元素であるため0.01質量％以下がより好ましい。
【００３３】
本発明のコア用軟磁性鋼板は、板厚が０．０３ｍｍ以上１．５ｍｍ未満であると好ましい。板厚が薄すぎると、軟磁性鋼板から製造したコア用部材を磁気コアに積層する場合に手間がかかり生産性が悪くなる場合があるが、０．０３ｍｍ以上であれば生産性を阻害することがない。また、板厚が厚くなると渦電流が大きくなって鉄損が増加してしまう場合があるが、１．５ｍｍ未満であればより良好な磁気特性とすることができる。
【００３４】
本発明の打ち抜き加工されたコア用部材は、上記本発明のコア用軟磁性鋼板を用いていると好ましい。鋼板表面から少なくとも板厚の１０％の距離の範囲まで、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下であることから、磁化困難方位を使用磁界方向に含まないので磁気特性が良好であり、また打ち抜き加工時に歪が入り難いので歪取り焼鈍を行わずに使用することが可能である。
【００３５】
次に本発明のコア用軟磁性鋼板の製造方法、コア用部材の製造方法について説明する。
【００３６】
本発明のコア用軟磁性鋼板は、板厚が１０ｍｍ以下の母材鋼板を準備し、該母材鋼板の表面にＡｌとＳｉの一方又は両方を主成分とする金属からなる第二層を付着させ、第二層を付着させた母材鋼板を冷間圧延し、その後熱処理によって再結晶させて製造することができる。前記軟磁性鋼板を、さらに打ち抜き加工することによって本発明のコア用部材を製造する。
【００３７】
ＡｌとＳｉの一方又は両方を主成分とする金属からなる第二層を鋼板に付着させ、そのまま冷間圧延を施し、その後に熱処理で鋼板の組織を再結晶させることによって｛２２２｝面集積度が向上する。この{２２２}面集積度が向上する現象は、冷間圧延の際に鋼中に形成される特別な転位組織によって発現されるものである。熱処理により該転位組織から｛２２２｝面集合組織を発達させるような再結晶核が発生するようになるのである。「ＡｌとＳｉの一方又は両方を主成分とする」とは、第二層中のＡｌとＳｉの合計含有量が90質量％以上であることを意味する。ＡｌとＳｉ以外に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎ、Ｚｒのうち１つ以上の元素及びその他不可避不純物を含有していてもよい。
【００３８】
さらに、再結晶後の鋼板のαＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下である領域におけるＡｌ含有量が３．０質量％未満となるような成分系であると上記再結晶核の発生頻度が高くなる傾向にあり、結果としてより高い｛２２２｝面集積度を有する鋼板が得られるようになる。第二層を付着させる前の母材鋼板の板厚全体平均でのＡｌ含有量を3.0質量％未満とすることにより、再結晶後の鋼板のαＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下である領域におけるＡｌ含有量が３．０質量％未満である鋼板を製造できる。前記Ａｌ含有量が2.5％以下であればＡｌの拡散がより起こり易くなるため、前記鋼板の製造がより容易にできる。母材鋼板のＡｌ濃度が3.0質量％以上である場合には、Ａｌを主成分とした第二層を付着させて{222}を高集積化させたとしても、αＦｅ相の鋼板面に対する｛２２２｝面集積度が５５％以上９９％以下である領域のＡｌ含有量が3.0質量％以上になってしまうため、飽和磁束密度が低下してしまう場合がある。
【００３９】
母材鋼板への第二層の付着方法は、溶融めっき、電解めっき、粉末塗布、ドライプロセスなどの方法から選択することができる。
【００４０】
本発明では冷間圧延前に母材に付着させる第二層の厚みのより望ましい範囲は両側の面の合計で０．０５μｍ以上１０００μｍ以下である。鋼板と第二層が合金化している場合には、合金化している厚みは第二層の厚みに含める。また、両面に第二層が付着している場合には両面の厚みの合計である。第二層の厚みが０．０５μｍ未満であると、｛２２２｝面集積度が低くなり、本発明の範囲に入らなくなる可能性が高まるため、０．０５μｍ以上が好ましい。１０００μｍ超の場合にも、｛２２２｝面集積度が低くなり、本発明の範囲に入らなくなる可能性が高まるため、１０００μｍ以下が好ましい。
【００４１】
母材鋼板の板厚は、１０ｍｍ以下とする。母材鋼板の板厚が１０ｍｍを超えると、｛２２２｝面集積度が低下してしまう。また、母材鋼板の板厚は、０．０５ｍｍ以上がより好ましい。板厚が０．０５ｍｍ未満では、冷間圧延で十分な圧下率を確保できない場合がある。
【００４２】
さらに第二層を付着した母材鋼板に冷間圧延を施す。圧延率（圧下率）は３０％以上９５％以下が望ましい。圧延率が低すぎると、熱処理工程後に得られる鋼板の｛２２２｝面集積度が十分に得られない場合があるが、３０％以上であれば十分な｛２２２｝面集積度を容易に得ることができる。圧延率が９５％超では｛２２２｝面集積度の増加は飽和し、圧延コストが増加することになるので、工業的メリットが低下する場合がある。冷間圧延では歪エネルギーの蓄積が高くなるため、その後の熱処理工程における再結晶が効果的に進行する。
【００４３】
冷間圧延後の工程において熱処理を施す。Ａｌ、Ｓｉを主成分とする金属からなる第二層が母材鋼板表面に付着し、その状態で圧延を行い、さらに熱処理によって再結晶させた結果として、鋼板の結晶組織が高い面集積度となる。第二層に含まれている元素が鋼中に拡散することによって、より高い｛２２２｝面集積度が得られる傾向もあり、かつ、高温耐酸化性や機械的特性も向上する。
【００４４】
鋼板の組織を再結晶させる目的を担う熱処理工程は、真空雰囲気、Ａｒ雰囲気、Ｈ2雰囲気、ヘリウム雰囲気といった非酸化性雰囲気で行うことができる。この際、熱処理温度は６００℃以上１２００℃以下とすると好ましい。６００℃未満であると｛２２２｝面集積度は低く、本発明の範囲には到達できない場合がある。また、６００〜１０００℃の温度範囲であれば熱処理時間は３０秒以上が望ましい。温度が１０００℃以下であり熱処理時間が３０秒未満であると、｛２２２｝面集積度は低く、本発明の範囲には到達できない場合がある。熱処理温度が１０００℃超であると、熱処理時間の制限はなく高い｛２２２｝面密度が得られる。特に１０００℃超であると３０秒以下の熱処理時間であっても｛２２２｝面集積度は容易に増加させられる。なお、熱処理温度が１２００℃超であると熱処理設備費用が高くなり、工業的メリットが薄れる場合がある。
【００４５】
次に、熱処理時の好ましい昇温速度は１℃／分以上１０００℃／分以下である。昇温速度を１０００℃／分以下にすると、より高い｛２２２｝面集積度が容易に得られるようになる。また、１℃／分以上にすると生産性が格段に向上できる。従って、昇温速度の好ましい範囲は１℃／分以上１０００℃／分以下である。
【００４６】
上記熱処理の条件において、熱処理温度を高く、熱処理時間を長くすることにより、第二層として付着したＡｌ、Ｓｉを軟磁性鋼板の板厚全体にわたって均一に拡散することができる。一方、熱処理温度を低く、熱処理時間を短くすることにより、第二層として付着したＡｌ、Ｓｉを軟磁性鋼板の板厚全体に均一に拡散させず、表面付近では第二層成分が高く、板厚中心部では第二層成分が低い状態とすることができる。｛２２２｝高集積化領域である鋼板表面から深さ方向への範囲は、第二層成分が拡散した領域の深さによって定まるので、第二層成分を拡散させる領域を制御することにより、｛２２２｝高集積化領域の板厚方向範囲を制御することが可能である。
【００４７】
第二層を付着する母材鋼板として、純鉄あるいはＩＦ鋼（Interstitial atom free steel）を用いると好ましい。ここで言う純鉄とは、工業的に生産される比較的純度の高い鉄であって、純度が99.9％以上のものを意味する。ＩＦ鋼とは、鋼の深絞り性向上を主目的として、鋼中のＣ濃度を極低炭レベルまで低減し、ＴｉやＮｂを添加して鋼中のＣ、Ｎを析出物の形で固定し、固溶の浸入型元素のほとんど存在しない極低炭Ａｌキルド鋼を意味する。
【００４８】
母材鋼板の具体的な好ましい成分範囲は以下のとおりである。
【００４９】
Ｃは、0.05質量％以下であり、Ｓｉは、6.5質量％未満であり、Ｍｎは、5質量％以下であり、Ｐは、0.05質量％以下であり、Ｓは、0.01質量％以下である。
【００５０】
さらに優れた本発明の効果を発現させるためには、第二層を付着させる前の母材鋼板に予備熱処理を施すと良い。この予備熱処理は、母材鋼板の製造過程で蓄積された転位構造を再配列させるもので、再結晶を起こさせることが望ましいが、必ずしも再結晶を起こさせる必要はない。
【００５１】
ここで、望ましい予備熱処理温度は、７００℃以上１１００℃以下である。７００℃未満であると、より優れた本発明の効果を得るための転位組織の変化が起こりにくい。１１００℃超にすると、鋼板表面に好ましくない酸化皮膜が形成され、その後の第二層の付着および、冷間圧延に悪影響を及ぼす場合があるため１１００℃以下が好ましい。この予備熱処理の雰囲気は、真空中、不活性ガス雰囲気中、水素雰囲気中、弱酸化性雰囲気中のどの条件においても、上述した効果を得ることができるが、予備熱処理後の第二層の付着および、その後の冷間圧延に悪影響を及ぼすような鋼板表面の酸化膜を形成しない条件が求められる。予備熱処理の時間は特別限定する必要はないが、鋼板の製造性等を考慮すると数秒（３〜５秒）から数時間（３〜５時間）以内が適当である。
【実施例】
【００５２】
母材鋼板の両側の表面に第二層を付着させ、母材鋼板を冷間圧延し、その後熱処理によって再結晶させてコア用軟磁性鋼板を製造した。このコア用軟磁性鋼板をさらに打ち抜き加工することによってコア用部材を製造した。打ち抜き加工については、外径３０ｍｍ、内径１０ｍｍのリング状に打ち抜いてコア用部材とした。
【００５３】
αＦｅ相の｛２２２｝面集積度の評価は、前述のＭｏＫα線によるＸ線回折で行った。面集積度を評価する板厚方向の深さ位置については、以下の各実施例毎に記載したとおりである。
【００５４】
コア用部材の磁気特性については、リング状に打ち抜いて製造したコア用部材を積層して全体厚みを５ｍｍとして磁気コアとした。この磁気コアに一次コイル、二次コイルを巻き回し、磁束密度０．０５Ｔ、周波数２０ｋＨｚの条件で鉄損を測定した。このあと、このリング状に積層した磁気コアについて、アルゴン雰囲気中で６００℃、３０分の歪取り焼鈍を行い、焼鈍後に上記と同じ条件で同様に鉄損を測定した。上記採用した磁化条件では、磁束は鋼板表面から約０．０４０ｍｍ深さまで入り込む。
【００５５】
（実施例１）
母材鋼板として、Ｆｅ：９９．９質量％、残部不可避不純物を含有し、板厚１．２ｍｍの純鉄鋼板を用いた。母材鋼板の表面に付着する第二層として、３０質量％Ａｌ−７０質量％Ｓｉ合金を溶融めっきによって所定厚みに付着した。その後、板厚０．６０ｍｍまで冷間圧延を行い、さらに熱処理を行った。熱処理は、１０-5Ｔｏｒｒ（１．３３×１０-3Ｐａ）真空中雰囲気、１０００℃の条件とし、水準毎に熱処理時間を変化させ、｛２２２｝高集積化領域の深さを変化させた。熱処理の昇温速度は100℃/分とした。水準毎の｛２２２｝高集積化領域におけるＡｌ、Ｓｉ濃度を一定とするため、｛２２２｝高集積化領域深さの目標に応じて第二層の厚みを変化させた。
【００５６】
熱処理後の軟磁性鋼板の深さ方向におけるＡｌとＳｉの成分分布を、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro-Analysis）ライン分析によって評価した。最表面のＡｌ濃度ＡSと板厚中央部のＡｌ濃度ＡCに基づき、
Ａｌ濃度＝0.1×（ＡS−ＡC）＋ＡC
よりもＡｌ濃度が高い領域をＡｌ拡散領域とした。そして、Ａｌ拡散領域深さに基づき、表面から10〜20μｍづつ研磨除去しながらＸ線回折を行って｛２２２｝集積化領域深さを測定した。表1に記載した{222}集積度は、{222}集積化領域のほぼ中央の位置における値である。
【００５７】
｛２２２｝集積化領域のＳｉ濃度とＡｌ濃度については、それぞれ、{222}集積化領域内における平均値として計算した。
【００５８】
比較例１は、本発明例の｛２２２｝集積化領域におけるＳｉ濃度とＡｌ濃度にほぼ等しいＳｉ、Ａｌ含有量であり、Ｓｉ、Ａｌ以外の成分についても本発明例とほぼ同等の成分を有するインゴットを溶製し、熱延と冷間圧延によって０．６０ｍｍの鋼板とし、熱処理のみ本発明例と同じ熱処理を行った。
【００５９】
比較例２は、第二層の付着厚みを薄くすることにより、熱処理後の｛２２２｝集積化領域深さを本発明範囲より浅くしたものであり、その他の条件は本発明例と同様とした。
【００６０】
表１に、各水準毎の製造条件、評価結果を示す。表1の{２２２}集積化領域深さ（片面）は、上述のように、鋼板の板厚方向に研磨しながらX線回折法で{２２２}集積度を測定して行き、{２２２}集積していない、或いは{２２２}集積度が５５％未満となった距離（深さ）を示している。表１の{２２２}集積化領域深さの板厚割合（片面）は、板厚に対する、前記{２２２}集積化領域深さ（片面）の割合である。
【００６１】
【表１】
0005186989.tif 000002
【００６２】
本発明例３〜８はいずれも、｛２２２｝集積領域深さ、｛２２２｝面集積度が本発明範囲に入っており、打ち抜き加工をしても鉄損が低く、打ち抜き加工の歪による鉄損低下が抑制されているものと考えられる。前記鋼板を焼鈍しても、打ち抜き加工後の鉄損とほぼ同じであることから、そもそも加工による歪みが入っていないので、歪み取りの前記焼鈍をしても鉄損に変化がないと解釈できる。
【００６３】
比較例１は、第二層を付着させずに製造したために｛２２２｝面集積度が低く、打ち抜き加工後の鉄損が高いものであった。これは、打ち抜き加工で歪みが入り、鉄損が上がっていると考えられる。焼鈍後の鉄損が大きく低下していることから、焼鈍によって歪みがとれるので、前記鉄損の低下が見られるものである。即ち、打ち抜き加工で歪みが入り、鉄損が高くなるものである。また、鉄損値も、本発明例に比較して高いものであった。これは、磁化困難方位である＜１１１＞方位が鋼板に平行な面から排除されていないためと考えられる。
【００６４】
比較例２は、｛２２２｝集積領域深さが本発明範囲の１０％から外れており、打ち抜き加工後の鉄損がまだ高いものであった。これは、前記と同様に、打ち抜き加工で歪みが入り、鉄損が上がっていると考えられる。前記と同様に、焼鈍後の鉄損が大きく低下していることから、焼鈍によって歪みがとれるので、前記鉄損の低下が見られるものである。即ち、打ち抜き加工で歪みが入り、鉄損が高くなるものである。また、焼鈍後の鉄損値も本発明例に比較して高かった。これは、磁化困難方位である＜１１１＞方位が磁化領域の鋼板に平行な面から十分に排除されていないためと考えられる。
【００６５】
（実施例２）
母材鋼板として、Ｆｅ：９９．９質量％、残部不可避不純物を含有し、板厚０．５ｍｍの純鉄鋼板を用いた。母材鋼板の表面に付着する第二層として、（１００−Ｙ）％Ｓｉ−Ｙ％Ａｌ合金を溶融めっきによって所定厚みに付着した。Ｙの値を水準毎に変化させた。その後、板厚０．１５０ｍｍまで冷間圧延を行い、さらに熱処理を行った。熱処理は、１０-5Ｔｏｒｒ（１．３３×１０-3Ｐａ）真空中雰囲気、１０００℃×２時間の条件とし、板厚中心部まで｛２２２｝高集積化領域とした。熱処理昇温速度は10℃/分とした。鋼板のＡｌ濃度、Ｓｉ濃度を板厚の表面と中心部において測定した。その結果、両者とも板厚方向に均一に拡散していた。Ａｌ濃度とＳｉ濃度を所定の濃度とするため、第二層の厚みを変化させた。
【００６６】
｛２２２｝面集積度は、板厚表面（鋼板面の表面から板厚の１０％の距離）と板厚中心部の２ヶ所で測定した。表２における表面の{２２２}集積度及び板厚中心の{２２２}集積度は、それぞれ、前記２ヶ所の{２２２}面集積度に対応する。
【００６７】
【表２】
0005186989.tif 000003
【００６８】
本発明例、比較例いずれも、｛２２２｝集積領域は板厚の中心部まで及んでいた。
【００６９】
本発明例１２〜２２はいずれも、｛２２２｝面集積度が本発明範囲に入っており、打ち抜き加工後でも鉄損が低いものであり、歪み取り焼鈍をしても鉄損は殆ど変化しないものであった。即ち、打ち抜き加工をしても歪みが入り難いものである。前記発明例の中でも、軟磁性鋼板にＳｉが含有され、Ｓｉ濃度が本発明の好ましい範囲であると、鉄損がより低い値となった。また、前記発明例の中でも、軟磁性鋼板にＡｌが含有され、Ａｌ濃度が本発明の好ましい範囲であると、鉄損がより低い値となった。
【００７０】
比較例１１は、表面、板厚中心部のいずれも、｛２２２｝面集積度が本発明の下限を外れている。その結果、打ち抜き後の鉄損が本発明例と比較して高い値となった。表面の｛２２２｝面集積度が低すぎるので、打ち抜き加工時に入る歪量が多くなったためと考えられる。
【００７１】
前記発明例の各試料をＢ−Ｈ直流磁化測定装置を用いて飽和磁束密度を測定した結果、全ての試料がコア用軟磁性鋼板として使用できる飽和磁束密度を有しているが、Ａｌ濃度が３．０質量％超である本発明例１６、及びＳｉ濃度が６．５％超である本発明例２１では、飽和磁束密度が他の試料よりも約５％低下していた。