(57)【要約】  この方向性電磁鋼板は、表面に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない母鋼板と、前記母鋼板の表面上に配され、酸化珪素を主成分とする中間層と、前記中間層の表面上に配された絶縁皮膜と、を有する。前記中間層は、前記中間層の厚さの標準偏差σを、前記中間層の前記厚さの平均値Ｔで除した値が０．５００以下である。
2020149349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない母鋼板と、
前記母鋼板の表面上に配され、酸化珪素を主成分とする中間層と、
前記中間層の表面上に配された絶縁皮膜と、を有する方向性電磁鋼板であって、
前記中間層は、前記中間層の厚さの標準偏差σを、前記中間層の前記厚さの平均値Ｔで除した値が０．５００以下である
ことを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、
Ｓｉを含有するスラブを加熱した後、熱間圧延を施して熱間圧延鋼板を得る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延鋼板に熱延板焼鈍を施して焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍鋼板に一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷間圧延鋼板を得る冷間圧延工程と、
前記冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を施して脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、
前記脱炭焼鈍鋼板の表面に、ＭｇＯ含有量が１０質量％〜５０質量％である焼鈍分離材を塗布した状態で加熱した後に、焼鈍分離材を除去することにより仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程と、
前記仕上げ焼鈍鋼板に熱酸化焼鈍を施して前記仕上げ焼鈍鋼板の表面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層を形成した仕上げ焼鈍鋼板に絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程と、を備え、
前記仕上げ焼鈍工程の冷却過程において、
仕上げ焼鈍温度が１１００℃以上の場合はＴ１を１１００℃とし、仕上げ焼鈍温度が１１００℃未満の場合はＴ１を前記仕上げ焼鈍温度として、
Ｔ１〜５００℃の温度域を、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００００の雰囲気下で冷却し、
前記中間層形成工程の熱酸化焼鈍では、
加熱過程において、
３００℃〜７５０℃の温度域における平均加熱速度を２０℃／秒〜２００℃／秒とし、前記温度域における酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を０．０００５〜０．１として、７５０℃〜１１５０℃の温度域まで加熱し、
７５０℃〜１１５０℃の前記温度域において、
酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．２の雰囲気下で、１０秒〜９０秒間保持する
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、低鉄損であり、且つ絶縁皮膜の密着性に優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
本願は、２０１９年１月１６日に、日本に出願された特願２０１９−５１９９号、および、２０１９年１月１６日に、日本に出願された特願２０１９−４８７３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、変圧器等の鉄心材料として用いられ、高磁束密度および低鉄損に代表される磁気特性が要求される。【０００３】
方向性電磁鋼板において磁気特性を確保するため、母鋼板の結晶方位は、例えば、板面に平行に｛１１０｝面が揃い、かつ圧延方向に〈１００〉軸が揃った方位（ゴス方位）に制御される。ゴス方位の集積を高めるためには、ＡｌＮ、ＭｎＳ等をインヒビターとして用いた二次再結晶プロセスが広く活用されている。【０００４】
方向性電磁鋼板の鉄損を低下させるため、母鋼板表面に皮膜が形成される。この皮膜は、母鋼板に張力を付与して鋼板単板としての鉄損を低下させる他、方向性電磁鋼板を積層して使用する際に方向性電磁鋼板間の電気的絶縁性を確保することで鉄心としての鉄損を低下させるために形成される。【０００５】
母鋼板表面に皮膜が形成された方向性電磁鋼板としては、例えば、母鋼板表面にフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を主体とする仕上げ焼純皮膜が形成され、仕上げ焼純皮膜表面に絶縁皮膜が形成されたものがある。これらの皮膜（仕上げ焼純皮膜および絶縁皮膜）は、それぞれが絶縁性付与および母鋼板への張力付与の機能を担っている。【０００６】
なお、仕上げ焼純皮膜は、例えば母鋼板に二次再結晶を生じさせる仕上げ焼鈍において、マグネシア（ＭｇＯ）を主成分とする焼鈍分離剤と母鋼板とが、６００℃〜１２００℃の温度域で３０時間以上保持される、熱処理中に反応することで形成される。また、絶縁皮膜は、仕上げ焼鈍後の母鋼板に、例えば、燐酸または燐酸塩、コロイド状シリカ、および無水クロム酸またはクロム酸塩を含むコ−ティング溶液を塗布し、３００℃〜９５０℃の温度域で１０秒以上焼き付け乾燥して形成される。【０００７】
皮膜が、所望の張力および絶縁性を発揮するためには、これらの皮膜が母鋼板から剥離してはならず、これらの皮膜には母鋼板への高い密着性が要求される。【０００８】
皮膜と鋼板との密着性は、主に母鋼板と仕上げ焼純皮膜の界面の凹凸によるアンカー効果によって確保される。しかし、この界面の凹凸は、方向性電磁鋼板が磁化される際の磁壁移動の障害にもなるため、鉄損の低下作用を妨げる要因ともなる。そこで、仕上げ焼純皮膜を存在させずに、方向性電磁鋼板の鉄損を低下させるために、上述した界面を平滑化した状態で絶縁皮膜の密着性を確保する、以下のような技術が実施されてきた。【０００９】
例えば、平滑化した母鋼板表面に対する絶縁皮膜の密着性を高めるため、母鋼板と絶縁皮膜との間に中間層（下地皮膜）を形成することが提案されている。特許文献１には、燐酸塩またはアルカリ金属珪酸塩の水溶液を塗布して中間層を形成する方法が開示されている。特許文献２〜４には、母鋼板に対して、温度および雰囲気を適切に制御した数十秒〜数分の熱処理を施すことによって、外部酸化型の酸化珪素膜を中間層として形成する方法が開示されている。【００１０】
これらの外部酸化型の酸化珪素膜は、絶縁皮膜の密着性の向上および母鋼板と皮膜との界面の凹凸の平滑化による鉄損の低下に一定の効果を発揮する。しかし、特に絶縁皮膜の密着性については実用上充分なものとはなっていなかったために、さらなる技術開発が進められていた。【００１１】
例えば、特許文献５には、フォルステライトの無機鉱物質皮膜の生成を意図的に防止して母鋼板を製造した後、張力付与性の絶縁皮膜を形成した一方向性珪素鋼板が開示されている。この一方向性珪素鋼板は、張力付与性絶縁皮膜と鋼板との界面に、平均膜厚２ｎｍ以上５００ｎｍ以下でシリカを主体とする膜状外部酸化膜を設けている。これに加え、特許文献５には、前記膜状外部酸化膜の膜厚を貫通した形で生成し、前記張力付与性絶縁皮膜の形成時、前記張力付与性絶縁皮膜側に嵌入する形態で存在し、前記膜状外部酸化膜に対する断面面積比率が２％以上の、シリカを主体とする粒状外部酸化物を有することを特徴とする、張力付与性絶縁皮膜の皮膜密着性に優れる一方向性珪素鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】日本国特開平０５−２７９７４７号公報
【特許文献２】日本国特開平０６−１８４７６２号公報
【特許文献３】日本国特開平０９−０７８２５２号公報
【特許文献４】日本国特開平０７−２７８８３３号公報
【特許文献５】日本国特許第３９３０６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
母鋼板の主成分であるＦｅ金属に、直接絶縁皮膜を形成した場合には、絶縁皮膜の密着性をほとんど得ることができない。そのため、現在、広く実用化されている方向性電磁鋼板の皮膜構造は、図２に示される「母鋼板１／仕上げ焼鈍皮膜２Ａ／絶縁皮膜３」の三層構造を基本構造としている。絶縁皮膜３は、一般的にはＰ、Ｏ、Ｓのうち１種以上を含む複数の化合物からなる。【００１４】
これに対し、中間層を活用して、母鋼板と絶縁皮膜との界面形態を平滑とした方向性電磁鋼板の皮膜構造は、図１に示される「母鋼板１／中間層２Ｂ／絶縁皮膜３」の三層構造を基本構造としている。【００１５】
上述した特許文献１〜５に記載された酸化珪素（例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等）を主体とする中間層を有する方向性電磁鋼板は、低鉄損化（即ち、母鋼板表面が平滑化）はしているものの、仕上げ焼鈍皮膜を有する方向性電磁鋼板と比較して絶縁皮膜の密着性が充分であるとはいえなかった。【００１６】
本発明は、以上の状況を踏まえてなされたものである。本発明は、低鉄損であり、且つ絶縁皮膜の密着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】
【００１７】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、表面に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない母鋼板と、
前記母鋼板の表面上に配され、酸化珪素を主成分とする中間層と、
前記中間層の表面上に配された絶縁皮膜と、を有する方向性電磁鋼板であって、
前記中間層は、前記中間層の厚さの標準偏差σを、前記中間層の前記厚さの平均値Ｔで除した値が０．５００以下である。
（２）本発明の別の態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、上記（１）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、
Ｓｉを含有するスラブを加熱した後、熱間圧延を施して熱間圧延鋼板を得る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延鋼板に熱延板焼鈍を施して焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍鋼板に一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷間圧延鋼板を得る冷間圧延工程と、
前記冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を施して脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、
前記脱炭焼鈍鋼板の表面に、ＭｇＯ含有量が１０質量％〜５０質量％である焼鈍分離材を塗布した状態で加熱した後に、焼鈍分離材を除去することにより仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程と、
前記仕上げ焼鈍鋼板に熱酸化焼鈍を施して前記仕上げ焼鈍鋼板の表面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層を形成した仕上げ焼鈍鋼板に絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程と、を備え、
前記仕上げ焼鈍工程の冷却過程において、
仕上げ焼鈍温度が１１００℃以上の場合はＴ１を１１００℃とし、仕上げ焼鈍温度が１１００℃未満の場合はＴ１を前記仕上げ焼鈍温度として、
Ｔ１〜５００℃の温度域を、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００００の雰囲気下で冷却し、
前記中間層形成工程の熱酸化焼鈍では、
加熱過程において、
３００℃〜７５０℃の温度域における平均加熱速度を２０℃／秒〜２００℃／秒とし、前記温度域における酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を０．０００５〜０．１として、７５０℃〜１１５０℃の温度域まで加熱し、
７５０℃〜１１５０℃の前記温度域において、
酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．２の雰囲気下で、１０秒〜９０秒間保持する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る上記態様によれば、低鉄損であり、且つ絶縁皮膜の密着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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の皮膜構造を模式的に示す図である。
【図２】従来技術に相当する、仕上げ焼鈍皮膜及び絶縁皮膜を有する方向性電磁鋼板の皮膜構造を模式的に示す図である。
【図３】第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の皮膜構造を模式的に示す図である。
【図４】第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の金属Ｆｅ相の長さと、度数および累積相対度数との関係を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法における、中間層を形成する工程における仕上げ焼鈍鋼板の模式図である。
【図６】従来技術に相当する方向性電磁鋼板の金属Ｆｅ相の長さと、度数および累積相対度数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】
【００２０】
本実施形態では、母鋼板と、母鋼板の表面上に配された中間層と、中間層の表面上に配された絶縁皮膜とを有する方向性電磁鋼板において、特に、中間層の厚さに特徴を有する方向性電磁鋼板を、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板と称する。また、本実施形態では、母鋼板と、母鋼板の表面上に配された中間層と、中間層の表面上に配された絶縁皮膜とを有する方向性電磁鋼板において、特に、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相に特徴を有する方向性電磁鋼板を、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板と称する。
以下、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板および第２実施形態に係る方向性電磁鋼板について説明する。
【００２１】
［第１実施形態に係る方向性電磁鋼板］
まず、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２２】
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板は、表面に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない母鋼板と、前記母鋼板の表面上に配され、酸化珪素を主成分とする中間層と、前記中間層の表面上に配された絶縁皮膜と、を有する方向性電磁鋼板である。前記中間層は、前記中間層の厚さの標準偏差σを前記中間層の厚さの平均値Ｔで除した値（σ／Ｔ）が０．５００以下である。
【００２３】
ここで「仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない」の意図について説明する。
一般的な方向性電磁鋼板では、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、及び／又は、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１６）などの酸化物で構成される仕上げ焼鈍皮膜を母鋼板と絶縁皮膜との間に介在させ、複雑な界面凹凸によるアンカー効果によって、酸化物膜（仕上げ焼鈍皮膜及び絶縁皮膜）と母鋼板との密着性を確保している。局所的であっても、この仕上げ焼鈍皮膜が存在しない部位があると、その部位では母鋼板と絶縁皮膜との密着性を確保できない。そのため、一般的な方向性電磁鋼板では、仕上げ焼鈍皮膜は、母鋼板の表面の全面を覆う状態で形成される。
【００２４】
これに対し、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板では、絶縁皮膜の密着性の確保には、仕上げ焼鈍皮膜を必要としない。第１実施形態に係る方向性電磁鋼板では、局所的な仕上げ焼鈍皮膜の欠如はもちろん、完全に仕上げ焼鈍皮膜が存在しない場合でも絶縁皮膜の密着性を確保することができる。また、仕上げ焼鈍皮膜による複雑な界面凹凸は、方向性電磁鋼板の磁気特性にとって好ましいものではない。そのため、磁気特性の観点においては、仕上げ焼鈍皮膜を残存させるメリットはなく、完全に存在しないことが好ましい。
【００２５】
しかし、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造過程で、上記フォルステライト、スピネル、コーディエライトなどの酸化物が膜状ではない形態でわずかに形成されていたり、一旦形成した仕上げ焼鈍皮膜を除去する過程でその一部がわずかに残存するような状況は考えられる。本実施形態はこのような酸化物の存在を除外するものではない。すなわち、このような形態を考慮して、「仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない」と規定するものである。具体的には、方向性電磁鋼板の断面観察において、上記フォルステライト、スピネル、コーディエライトなどの酸化物の観察面積は中間層の観察面積以下、さらには１／２以下、さらには１／１０以下である。もちろん、上記フォルステライト、スピネル、コーディエライトなどの酸化物の観察面積はゼロであることが最良の形態であることは言うまでもない。
【００２６】
仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない母鋼板１の表面に酸化珪素を主成分とする中間層２Ｂを有する方向性電磁鋼板Ａは、図１に模式的に示すような皮膜構造を有する。方向性電磁鋼板Ａは、図１に示される「母鋼板１／中間層２Ｂ／絶縁皮膜３」の三層構造を基本構造とする。
【００２７】
母鋼板１の表面に酸化珪素を主成分とする中間層２Ｂを有する方向性電磁鋼板では、母鋼板表面を平滑化することにより低鉄損化を達成している。しかし、従来では、中間層２Ｂの形状に注目して、絶縁皮膜の密着性を向上させる検討は行われてこなかった。
【００２８】
上述のように、従来技術に相当する、仕上げ焼鈍皮膜を有する方向性電磁鋼板では、仕上げ焼鈍皮膜２Ａと母鋼板１との界面凹凸、即ち、仕上げ焼鈍皮膜２Ａ表面の凹凸がアンカー効果をもたらす。そこで、本発明者らは、中間層２Ｂの厚さが不均一であるほうが、絶縁皮膜３の密着性は高まると予測した上で、中間層２Ｂの厚さに注目して絶縁皮膜３の密着性について検討を行った。その結果、本発明者らは、上記の予測と異なり、中間層２Ｂの厚さを均一にすると、絶縁皮膜３の密着性が向上することを知見した。
【００２９】
中間層２Ｂの厚さを均一にすることで、絶縁皮膜３の密着性が向上する理由は定かではないが、本発明者らは以下のように考える。仕上げ焼鈍皮膜２Ａとは異なり、表面が平滑化されている中間層２Ｂでは、厚さを不均一にしてもアンカー効果はそれほど大きくない。厚さを不均一にすれば、アンカー効果を得るメリットよりも、特定の箇所に応力が集中するデメリットの方が大きいため、絶縁皮膜３の密着性が低下してしまう。そのため、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板のように、中間層２Ｂの厚さを均一にすると、特定の箇所に応力が集中することがなくなり、絶縁皮膜３の密着性が向上する。
【００３０】
以下、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の三層構造について説明する。なお、以下では、図について言及する場合を除き、図中の符号を省略する。
【００３１】
中間層
中間層は、母鋼板の表面上に形成され、酸化珪素を主成分とする。中間層は、母鋼板と絶縁皮膜とを密着させる機能を有する。第１実施形態に係る方向性電磁鋼板において、中間層は、後述する母鋼板と後述する絶縁皮膜との間に存在する層を意味する。なお、酸化珪素を主成分とするとは、Ｆｅ含有量が３０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％未満、Ｓｉ含有量が２０原子％以上、Ｏ含有量が５０原子％以上、Ｍｇ含有量が１０原子％以下であることを意味する。中間層の主成分である酸化珪素は、ＳｉＯｘ（ｘ＝１．０〜２．０）が好ましく、ＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜２．０）がより好ましい。酸化珪素がより安定するからである。母鋼板表面に酸化珪素を形成する熱処理を十分に施せば、シリカ（ＳｉＯ２）を形成することができる。
【００３２】
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板では、中間層が、中間層の厚さの標準偏差σを、中間層の厚さの平均値Ｔで除した値が０．５００以下であることを特徴とする。すなわち、中間層は、式（中間層の厚さの標準偏差σ／中間層の厚さの平均値Ｔ≦０．５００）を満たす。一般的に、標準偏差σを平均値Ｔで除した値は変動係数と呼ばれている。この変動係数により、データの平均値とデータのばらつきとの関係を相対的に評価することができる。
以下では、「中間層の厚さの標準偏差σを、中間層の厚さの平均値Ｔで除した値」を、単に「中間層の厚さの変動係数」と称することがある。
【００３３】
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板では、中間層の厚さの変動係数を０．５００以下として、中間層の厚さを均一にすることにより、中間層と絶縁皮膜との界面の一部に応力が集中することを抑制できる。そのため、絶縁皮膜の密着性を向上することが可能となる。絶縁皮膜の密着性をより向上させるために、中間層の厚さの変動係数は０．４００以下とすることが好ましく、０．３５０以下とすることがより好ましく、０．３００以下とすることがより一層好ましい。中間層の厚さの変動係数は小さい程好ましいが、０．０５０以上、０．１００以上としてもよい。
【００３４】
中間層の厚さが薄すぎると、不可避的かつ部分的に中間層が被覆されない領域が母鋼板表面上に形成され、絶縁皮膜の密着性を確保できない場合がある。そのため、中間層の厚さは２ｎｍ以上が好ましく、５ｎｍ以上がより好ましい。
一方、中間層の厚さが厚すぎると、中間層の厚さを均一に制御できない場合、および中間層内にボイドやクラック等の欠陥が生じる場合がある。そのため、中間層の厚さは４００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。また、中間層は絶縁皮膜の密着性を確保できる範囲内で薄くした方が、形成時間を短くして高生産性にも貢献できるとともに、方向性電磁鋼板を鉄心として利用する際の占積率の低下を抑制できる。そのため、中間層の厚さは２００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００３５】
中間層の厚さは、例えば、ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で試料断面を後述するように観察して測定することで得られる。このように得られた測定値から中間層の厚さの平均値Ｔ及び標準偏差σを求める。
【００３６】
具体的には、切断面が板厚方向と平行かつ圧延方向と垂直となるようにＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工にて試験片を切り出し、この切断面の断面構造を、観察視野中に各層が入る倍率にてＳＴＥＭで観察（明視野像）する。観察視野中に各層が入らない場合には、連続した複数視野にて断面構造を観察する。
【００３７】
断面構造中の各層を特定するために、ＳＴＥＭ−ＥＤＳ（ＳＴＥＭ  −  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて、方向性電磁鋼板の表面から板厚方向に沿って線分析を行い、各層の化学組成の定量分析を行う。試料の観察断面において、母鋼板表面に平行な方向に０．１μｍの間隔にて１００箇所で線分析を行う。線分析は、電子線の径を１０ｎｍとしたエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）により、板厚方向に１ｎｍ間隔で定量分析を行う。
定量分析する元素は、Ｆｅ、Ｐ、Ｓｉ、ＯおよびＭｇの５元素とする。
【００３８】
上記したＳＴＥＭでの明視野像観察結果およびＳＴＥＭ−ＥＤＳの定量分析結果から、各層の種類の特定および各層の厚さの測定を行う。具体的には、後述の基準で各層の種類を特定し、１００箇所で測定した各層の厚さの平均値を算出することで、各層の厚さを得る。得られた中間層の厚さ（１００箇所で測定した中間層の厚さの平均値）を、中間層の厚さの平均値Ｔと定義する。また、１００箇所における中間層の厚さから標準偏差を算出することで、中間層の厚さの標準偏差σを得る。得られた中間層の厚さの標準偏差σを平均値Ｔで除することで、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）を得る。
なお、以下の各層の特定、厚さの測定はすべて同一走査線上で行う。
【００３９】
Ｆｅ含有量が８０原子％以上となる領域を母鋼板であると判断する。
Ｆｅ含有量が４５原子％未満、Ｐ含有量が５原子％以上、Ｓｉ含有量が２０原子％未満、Ｏ含有量が５０原子％以上、Ｍｇ含有量が１０原子％以下となる領域を絶縁皮膜であると判断する。
Ｆｅ含有量が３０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％未満、Ｓｉ含有量が２０原子％以上、Ｏ含有量が５０原子％以上、Ｍｇ含有量が１０原子％以下を満足する領域を中間層であると判断する。
【００４０】
上記のように各層を化学組成で判断すると、分析上いずれの組成にも該当しない領域（ブランク領域）が発生する場合がある。しかし、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板では、母材鋼板、中間層および絶縁皮膜の３層構造となるように各層を特定する。その判断基準は以下の通りである。
【００４１】
母材鋼板と中間層との間のブランク領域は、ブランク領域の中心（厚さ方向の中心、以下同様）を境界として、母鋼板側は母鋼板、中間層側は中間層とみなす。絶縁皮膜と中間層との間のブランク領域は、ブランク領域の中心を境界として、絶縁皮膜側は絶縁皮膜、中間層側は中間層とみなす。
【００４２】
中間層が存在せず、母鋼板と絶縁皮膜との間のブランク領域は、ブランク領域の中心を境界として、母鋼板側は母鋼板、絶縁皮膜側は絶縁皮膜とみなす。中間層と中間層との間の、ブランク領域、母鋼板、絶縁皮膜は、中間層とみなす。母鋼板と母鋼板との間の、ブランク領域、絶縁皮膜は、母鋼板とみなす。絶縁皮膜と絶縁皮膜との間の、ブランク領域は、絶縁皮膜とみなす。
この手順により、母鋼板、絶縁皮膜および中間層を分離できる。
【００４３】
絶縁皮膜
図１に示すように、絶縁皮膜３は、中間層２Ｂの表面上に形成され、母鋼板１に張力を付与して方向性電磁鋼板Ａの単板としての鉄損を低下させる機能、および方向性電磁鋼板Ａを積層して使用する際に方向性電磁鋼板Ａ間の電気的絶縁性を確保する機能を有する。
【００４４】
絶縁皮膜は、特に限定されず、公知のものの中から、用途等に応じて適宜選択して用いることができ、有機系皮膜、無機系皮膜のいずれであってもよい。有機系皮膜としては、例えばポリアミン系樹脂、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。無機系皮膜としては、例えば、燐酸塩系皮膜、更に前記の樹脂を含む有機−無機複合系皮膜等が挙げられる。より具体的には、絶縁皮膜は、図１に示されるように、マトリックス中に、コロイド状シリカの粒子が分散されたものを焼き付けたものであっても良い。ここで、「マトリックス」とは、絶縁皮膜の基質のことであり、例えば、非結晶性燐酸塩から構成される。マトリックスを構成する非結晶性燐酸塩としては、例えば、燐酸アルミ、燐酸マグネシウム等挙げられる。焼付け後の絶縁皮膜は、Ｐ、ＯおよびＳｉのうち１種以上を含む複数の化合物からなる。
【００４５】
絶縁皮膜の厚さが薄くなると、母鋼板に付与する張力が小さくなるとともに絶縁性も低下する。そのため、絶縁皮膜の厚さは０．１μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。一方、絶縁皮膜の厚さが１０μｍを超えると、絶縁皮膜の形成段階で、絶縁皮膜にクラックが発生する場合がある。そのため、絶縁皮膜の厚さは１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。
【００４６】
絶縁皮膜には、必要に応じて、レーザ、プラズマ、機械的方法、エッチング、および／またはその他の手法で、局所的な微小歪領域または溝を形成する磁区細分化処理を施してもよい。
【００４７】
母鋼板
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板における母鋼板の化学組成および組織等の構成は、Ｓｉを必須成分として含有することを除いて、方向性電磁鋼板の皮膜構造とは直接関連しない。このため、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板における母鋼板は、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の作用効果が得られるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、一般的な方向性電磁鋼板における母鋼板を用いることができる。
以下、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板における母鋼板について説明する。
【００４８】
母鋼板の化学組成
母鋼板の化学組成は、一般的な方向性電磁鋼板における母鋼板の化学組成を用いることができる。なお、以下において、母鋼板の化学組成における各成分の含有量は全て質量％での値である。「〜」を挟んで記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。
【００４９】
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板はたとえば、Ｓｉ：０．５０〜７．００％、Ｃ：０．００５％以下、及び、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。以下、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板の化学組成の代表的な一例の限定理由について説明する。
【００５０】
Ｓｉ：０．５０〜７．００％
シリコン（Ｓｉ）は、方向性電磁鋼板の電気抵抗を高めて鉄損を低下させる。Ｓｉ含有量が０．５０％未満であれば、この効果が十分に得られない。したがって、Ｓｉ含有量は０．５０％以上であることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは１．５０％以上であり、さらに好ましくは２．５０％以上である。
一方、Ｓｉ含有量が７．００％を超えると、母鋼板の飽和磁束密度が低下し、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する。したがって、Ｓｉ含有量は、７．００％以下であることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは５．５０％以下であり、さらに好ましくは４．５０％以下である。
【００５１】
Ｃ：０．００５％以下
炭素（Ｃ）は、母鋼板中で化合物を形成し、方向性電磁鋼板の鉄損を劣化させる。したがって、Ｃ含有量は、０．００５％以下であることが好ましい。Ｃ含有量は、より好ましくは０．００４％以下であり、さらに好ましくは０．００３％以下である。
一方、Ｃ含有量はなるべく低いほうが好ましいので０％でもよいが、Ｃは鋼中に不純物として含有される場合がある。したがって、Ｃ含有量は、０％超としてもよい。
【００５２】
Ｎ：０．００５０％以下
窒素（Ｎ）は、母鋼板中で化合物を形成し、方向性電磁鋼板の鉄損を劣化させる。したがって、Ｎ含有量は、０．００５０％以下であることが好ましい。Ｎ含有量は、より好ましくは０．００４０％以下であり、さらに好ましくは０．００３０％以下である。
一方で、Ｎ含有量はなるべく低いほうが好ましいので、０％でもよいが、Ｎは鋼中に不純物として含有される場合がある。したがって、Ｎ含有量は、０％超としてもよい。
【００５３】
母鋼板の化学組成の残部はＦｅ及び不純物からなる。なお、ここでいう「不純物」は、母鋼板を工業的に製造する際に、原材料に含まれる成分、又は製造の過程で混入する成分から混入し、本実施形態に係る方向性電磁鋼板によって得られる効果に実質的に影響を与えない元素を意味する。
【００５４】
［任意元素］
母鋼板の化学組成は、上記の元素を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなることを基本とするが、磁気特性の改善や、製造上の課題解決を目的として、Ｆｅの一部に代えて、任意元素を１種または２種以上含有してもよい。Ｆｅの一部に代えて含有される任意元素として、たとえば、次の元素が挙げられる。これらの元素は含有させなくてもよいので、下限は０％である。一方、これらの元素の含有量が多すぎると、析出物が生成して方向性電磁鋼板の鉄損が劣化したり、フェライト変態が抑制されて、ＧＯＳＳ方位が十分に得られなかったり、飽和磁束密度が低下したりして、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する。そのため、含有させる場合でも、以下の範囲とすることが好ましい。
酸可溶性Ａｌ：０．００６５％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｓ及びＳｅ：合計で０．００１％以下、
Ｂｉ：０．０１０％以下、
Ｂ：０．００８０％以下、
Ｔｉ：０．０１５％以下、
Ｎｂ：０．０２０％以下、
Ｖ：０．０１５％以下、
Ｓｎ：０．５０％以下、
Ｓｂ：０．５０％以下、
Ｃｒ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｐ：０．５０％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、及び
Ｍｏ：０．１０％以下。
なお、「Ｓ及びＳｅ：合計で０．００１％以下」とは、母鋼板がＳ又はＳｅのいずれか一方のみを含有し、Ｓ又はＳｅのいずれか一方の含有量が０．００１％以下であってもよいし、母鋼板がＳ及びＳｅの両方を含有し、Ｓ及びＳｅの含有量が合計で０．００１％以下であってもよい。
【００５５】
上述した本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板の化学組成は、後述する化学組成を有するスラブを用いて本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法を採用することによって得られる。
【００５６】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板の化学組成は、スパーク放電発光分析法：Ｓｐａｒｋ−ＯＥＳ（Ｓｐａｒｋ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すれば良い。また、含有量が微量の場合には必要に応じてＩＣＰ−ＭＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。なお、酸可溶性Ａｌは、試料を酸で加熱分解した後の濾液を用いてＩＣＰ−ＭＳによって測定すればよい。また、ＣおよびＳは燃焼−赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定すればよい。
【００５７】
表面粗さ（Ｒａ）
母鋼板の表面粗さ（Ｒａ）は、一般的には表面粗さを大きくして絶縁皮膜の密着性を高める観点、および表面粗さを小さくして鉄損への悪影響を回避する観点から制御される。表面粗さが大きい場合、中間層の厚さの変動係数の変動によらず、絶縁皮膜の密着性を確保することができる。換言すると、絶縁皮膜の密着性の確保を目的とした中間層厚さの変動係数の制御が重要となるのは、表面粗さが小さい母鋼板ということになる。そもそも、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板は、中間層を活用して、母鋼板と絶縁皮膜との界面を平滑とした方向性電磁鋼板を対象としたものである。
【００５８】
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板における母鋼板の表面粗さは、絶縁皮膜と母鋼板との界面に凹凸が形成されずに、鉄損の低下作用が妨害されないように、Ｒａ（算術平均粗さ）で１．０μｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは０．８μｍ以下、０．６μｍ以下である。また、母鋼板に大きい張力を付与して、方向性電磁鋼板の鉄損の低下を図る観点から、表面粗さは、より一層好ましくは、Ｒａで０．５μｍ以下、０．３μｍ以下である。表面粗さは小さい程好ましいが、Ｒａで０．０１μｍ以上としてもよい。
【００５９】
母鋼板の表面粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）は、例えば、母鋼板の圧延方向に垂直な断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による反射電子像観察により得ることができる。具体的には、ＳＥＭで得られた反射電子像を２５６階調のモノクロ画像に変換し、白色側から３０％の階調を閾値として二値化画像に変換し、白色領域を母鋼板と定義する。この二値化画像における母鋼板表面の板厚方向の位置座標を、０．０１μｍ以上の精度で計測し、Ｒａを算出する。当該計測は、母鋼板の表面と平行な方向に０．１μｍピッチで連続した２ｍｍに亘る範囲（合計２００００点）について実施し、これを少なくとも５箇所で実施する。そして、各箇所についてのＲａ算出値の平均値を算出することで、母鋼板の表面粗さ（Ｒａ）を得る。
【００６０】
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法
次に、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
【００６１】
以下に説明する方向性電磁鋼板の製造方法は、上述した「第１実施形態に係る方向性電磁鋼板」の項目に記載の方向性電磁鋼板の製造方法である。
中間層および絶縁皮膜を別工程で形成する、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、
スラブを加熱した後、熱間圧延を施して熱間圧延鋼板を得る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延鋼板に熱延板焼鈍を施して焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍鋼板に一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷間圧延鋼板を得る冷間圧延工程と、を備える。
【００６２】
また、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、
前記冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を施して脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、
前記脱炭焼鈍鋼板の表面にＭｇＯ含有量が１０質量％〜５０質量％である焼鈍分離材を塗布した状態で、１０００℃以上の温度域に加熱して仕上げ焼鈍を施した後に、前記焼鈍分離材を除去することにより仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程と、を備える。
１０００℃以上の温度域に加熱した後の冷却過程では、仕上げ焼鈍温度が１１００℃以上の場合はＴ１を１１００℃とし、仕上げ焼鈍温度が１１００℃未満の場合はＴ１を仕上げ焼鈍温度として、Ｔ１〜５００℃の温度域を酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００００の雰囲気下で冷却する。
【００６３】
更に、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、
前記仕上げ焼鈍鋼板を７５０℃〜１１５０℃の温度域に加熱し、７５０℃〜１１５０℃の前記温度域において、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．２の雰囲気下で１０秒〜９０秒間保持する、熱酸化焼鈍を施すことにより、前記仕上げ焼鈍鋼板の表面に酸化珪素を主成分とする中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の表面にコ−ティング溶液を塗布して焼き付けることにより絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程と、を備える。
中間層形成工程の熱酸化焼鈍では、加熱過程において、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．１の雰囲気下で、３００℃〜７５０℃の温度域を平均加熱速度２０℃／秒〜２００℃／秒で加熱する。
【００６４】
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、特に、絶縁皮膜による鉄損の低下作用が仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板との界面凹凸により妨害されることを回避すること、および、中間層により絶縁皮膜と母鋼板との密着性を確保するために、母鋼板の表面上に酸化珪素を主成分とする中間層を形成することを特徴とする。このため、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法において、特に特徴となる工程は、仕上げ焼鈍工程および中間層形成工程である。
【００６５】
最初に、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法における、スラブの化学組成について説明する。
スラブは公知の技術に準じたものであり、化学組成の代表的な一例は、次の通りである。
質量％で、
Ｓｉ：０．８０％〜７．００％、
Ｃ：０．０８５％以下、
酸可溶性Ａｌ：０．０１０％〜０．０６５％、
Ｎ：０．００４％〜０．０１２％、
Ｍｎ：０．０５％〜１．００％、並びに
ＳおよびＳｅ：合計で０．００３％〜０．０１５％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなる。
以下、上記化学組成の代表的な一例の限定理由について説明する。なお、スラブの化学組成における各元素の含有量で使用する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。「〜」を挟んで記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。
【００６６】
Ｓｉ：０．８０％〜７．００％
Ｓｉは必須成分であり、電気抵抗を高めて方向性電磁鋼板の鉄損を低下させる。また、Ｓｉを高濃度で含有することで、酸化珪素を主体とする中間層と母鋼板の間に強い化学親和力が発現し、中間層と母鋼板とはより強固に密着する。しかし、Ｓｉ含有量が７．００％を超えると、冷間圧延が極めて困難となり、冷間圧延時に割れが生じやすくなる。このため、Ｓｉ含有量は７．００％以下とすることが好ましい。より好ましくは４．５０％以下であり、より一層好ましくは４．００％以下である。一方、Ｓｉ含有量が０．８０％未満であると、仕上げ焼鈍時にγ変態が生じ、方向性電磁鋼板の結晶方位が損なわれてしまう。このため、Ｓｉ含有量は０．８０％以上とすることが好ましい。より好ましくは２．００％以上であり、より一層好ましくは２．５０％以上である。
【００６７】
Ｃ：０．０８５％以下
Ｃは、一次再結晶組織の制御に有効な元素であるが、方向性電磁鋼板の磁気特性に悪影響を及ぼす。このため、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、仕上げ焼鈍前に脱炭焼鈍を施す。Ｃ含有量が０．０８５％超であると、脱炭焼鈍時間が長くなり、工業生産における生産性が損なわれてしまう。そのため、Ｃ含有量は０．０８５％以下とすることが好ましい。Ｃ含有量の下限は特に限定されないが、Ｃ含有量は０．０２０％以上であることがより好ましく、０．０５０％以上であることがより一層好ましい。
Ｃは後述の脱炭焼鈍工程及び仕上げ焼鈍工程で純化され、仕上げ焼鈍工程後にはＣ含有量が０．００５％以下となる。脱炭焼鈍工程及び仕上げ焼鈍の条件によっては、仕上げ焼鈍後の鋼板は、Ｃを含有しないことがある。
【００６８】
酸可溶性Ａｌ：０．０１０％〜０．０６５％
酸可溶性Ａｌは、Ｎと結合して（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎとして析出する。この析出物は、インヒビターとして機能する。酸可溶性Ａｌの含有量が０．０１０％〜０．０６５％である場合に二次再結晶が安定する。このため、酸可溶性Ａｌの含有量は０．０１０％〜０．０６５％とすることが好ましい。酸可溶性Ａｌの含有量は０．０２０％以上であることがより好ましく、０．０２５％以上であることがより一層好ましい。また、二次再結晶の安定性の観点から、酸可溶性Ａｌの含有量は０．０４０％以下であることがより好ましく、０．０３０％以下であることがより一層好ましい。
酸可溶性Ａｌは仕上げ焼鈍工程で純化されるため、仕上げ焼鈍の条件によっては、仕上げ焼鈍後の鋼板は、酸可溶性Ａｌを含有しないことがある。
【００６９】
Ｎ：０．００４％〜０．０１２％
Ｎは、Ａｌと結合してインヒビターとして機能する。Ｎ含有量が０．００４％未満であると、十分な量のインヒビターを得ることができない。このため、Ｎ含有量は０．００４％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００６％以上であり、より一層好ましくは０．００７％以上である。一方、Ｎ含有量が０．０１２％超であると、鋼板中にブリスターとよばれる欠陥が生じ易くなる。このため、Ｎ含有量は０．０１２％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０１０％以下であり、より一層好ましくは０．００９％以下である。Ｎは仕上げ焼鈍工程で純化されるため、仕上げ焼鈍の条件によっては、仕上げ焼鈍後の鋼板は、Ｎを含有しないことがある。
【００７０】
Ｍｎ：０．０５％〜１．００％
ＳおよびＳｅ：合計で０．００３％〜０．０１５％
Ｍｎは、ＳおよびＳｅと共に、ＭｎＳおよびＭｎＳｅを生成する。これらの複合化合物はインヒビターとして機能する。Ｍｎ含有量が０．０５％〜１．００％である場合に、二次再結晶が安定する。このため、Ｍｎ含有量は、０．０５％〜１．００％とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は、０．０８％以上であることがより好ましく、０．０９％以上であることがより一層好ましい。また、Ｍｎの含有量は０．５０％以下であることがより好ましく、０．２０％以下であることがより一層好ましい。
【００７１】
ＳおよびＳｅの含有量が合計で０．００３％〜０．０１５％である場合に、二次再結晶が安定する。このため、ＳおよびＳｅの含有量は合計で０．００３％〜０．０１５％とすることが好ましい。
【００７２】
ここで、「ＳおよびＳｅの含有量が合計で０．００３％〜０．０１５％である」とは、スラブがＳまたはＳｅのいずれか一方のみを含有し、ＳまたはＳｅのいずれか一方の含有量が０．００３％〜０．０１５％であってもよく、スラブがＳおよびＳｅの両方を含有し、ＳおよびＳｅの含有量が合計で０．００３％〜０．０１５％であってもよい。
【００７３】
残部
残部はＦｅおよび不純物からなる。なお、「不純物」とは、スラブを工業的に製造する際に、原材料に含まれる成分、または製造の過程で混入する成分から混入する元素を意味する。
【００７４】
任意元素
化合物形成によるインヒビター機能の強化や磁気特性への影響を考慮して、残部のＦｅの一部に代えて様々な種類の任意元素を公知文献に従って含有させることができる。Ｆｅの一部に代えて含有させる任意元素としては、例えば、次の元素が挙げられる。これらの元素は任意元素であり、含有させなくてもよいので、その下限は０％である。
Ｂｉ：０．０１０％以下、
Ｂ：０．０８０％以下、
Ｔｉ：０．０１５％以下、
Ｎｂ：０．２０％以下、
Ｖ：０．１５％以下、
Ｓｎ：０．１０％以下、
Ｓｂ：０．１０％以下、
Ｃｒ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｐ：０．５０％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、および
Ｍｏ：０．１０％以下。
【００７５】
以下、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法の各工程について説明する。以下では、上述した特に特徴となる工程（仕上げ焼鈍工程および中間層形成工程）以外の工程の条件は、一般的な条件を例として示したものである。そのため、一般的な条件を充足しなかったとしても第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の効果を得ることは可能である。
【００７６】
熱間圧延工程
熱間圧延工程においては、通常、スラブを８００℃〜１３００℃の温度域で加熱した後、熱間圧延を施して熱間圧延鋼板を得る。スラブの化学組成としては、例えば、上述したスラブの化学組成が挙げられる。
【００７７】
スラブは、例えば、上述した化学組成を有する鋼を転炉または電気炉等により溶製して、必要に応じて真空脱ガス処理し、次いで連続鋳造または造塊後分塊圧延することによって得られる。スラブの厚さは、特に限定されないが、例えば、１５０ｍｍ〜３５０ｍｍであることが好ましく、２２０ｍｍ〜２８０ｍｍであることがより好ましい。また、厚さが、１０ｍｍ〜７０ｍｍ程度であるスラブ（いわゆる「薄スラブ」）であってもよい。薄スラブを用いる場合は、熱間圧延工程において、仕上げ圧延前の粗圧延を省略できる。
【００７８】
スラブの加熱温度を１２００℃以下とすることで、例えば、１２００℃よりも高い温度で加熱した場合の諸問題（専用の加熱炉が必要なこと、および溶融スケール量が多いこと等）を回避することができるため好ましい。
スラブの加熱温度が低すぎる場合、熱間圧延が困難になって、生産性が低下することがある。そのため、スラブの加熱温度は９５０℃以上とすることが好ましい。また、スラブ加熱工程そのものを省略して、鋳造後、スラブの温度が下がるまでに熱間圧延を開始することも可能である。
スラブの加熱時間は、４０分〜１２０分とすればよい。
【００７９】
熱間圧延工程では、加熱後のスラブに粗圧延を施し、さらに仕上げ圧延を施すことによって、所定の厚さの熱間圧延鋼板とする。仕上げ圧延完了後、熱間圧延鋼板を所定の温度で巻き取る。
また、熱間圧延鋼板の板厚は、特に限定されないが、例えば、３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００８０】
熱延板焼鈍工程
熱延板焼鈍工程においては、熱間圧延鋼板に熱延板焼鈍を施して焼鈍鋼板を得る。熱延板焼鈍条件は、一般的な条件であればよいが、例えば、焼鈍温度（熱延板焼鈍炉の炉温）：７５０℃〜１２００℃、焼鈍時間（熱延板焼鈍炉での滞在時間）：３０秒〜６００秒の条件とすることが好ましい。上記条件で保持した後は、急冷するとよい。
【００８１】
冷間圧延工程
冷間圧延工程においては、焼鈍鋼板に一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷間圧延鋼板を得る。なお、焼鈍鋼板に対して冷間圧延を実施する前に、焼鈍鋼板に対して酸洗処理を実施してもよい。
【００８２】
中間焼鈍工程を実施することなく、複数の冷間圧延工程を実施する場合、製造された方向性電磁鋼板において、均一な特性が得られにくい場合がある。一方、複数回の冷間圧延工程を実施し、かつ、各冷間圧延工程の間に中間焼鈍工程を実施する場合、製造された方向性電磁鋼板において、磁束密度が低くなる場合がある。したがって、冷間圧延工程の回数、及び、中間焼鈍工程の有無は、最終的に製造される方向性電磁鋼板に要求される特性及び製造コストに応じて決定される。
【００８３】
一回または二回以上の冷間圧延における、最終の冷間圧延での冷間圧延率（最終冷延率）は、特に限定されないが、結晶方位制御の観点から、８０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることがより好ましい。
【００８４】
冷間圧延工程によって得られた冷間圧延鋼板は、コイル状に巻き取られる。冷間圧延鋼板の板厚は、特に限定されないが、方向性電磁鋼板の鉄損をより低下させるためには、０．３５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．３０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００８５】
脱炭焼鈍工程
脱炭焼鈍工程においては、冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を施して脱炭焼鈍鋼板を得ることが好ましい。具体的には、脱炭焼鈍を施すことで、冷間圧延鋼板に一次再結晶を生じさせ、冷間圧延鋼板中に含まれるＣを除去する。脱炭焼鈍は、Ｃを除去するために、水素および窒素を含有する湿潤雰囲気中で施すことが好ましい。脱炭焼鈍条件は、例えば、脱炭焼鈍温度（脱炭焼鈍を行う炉の温度）：８００℃〜９５０℃、脱炭焼鈍時間：３０秒〜１８０秒とすることが好ましい。
【００８６】
仕上げ焼鈍工程
仕上げ焼鈍工程においては、脱炭焼鈍鋼板に焼鈍分離剤を塗布した状態で加熱する、仕上げ焼鈍を施す。これにより、脱炭焼鈍鋼板において二次再結晶を生じさせる。
【００８７】
一般的な方向性電磁鋼板の製造方法では、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を主成分とする仕上げ焼鈍皮膜を形成させるためには、一般的に脱炭焼鈍鋼板の表面にマグネシア濃度の高い（例えば、ＭｇＯ≧９０％）焼鈍分離材を塗布して仕上げ焼鈍工程を行う。なお、一般的に、焼鈍分離剤とは、仕上げ焼鈍後の鋼板同士の焼きつきを防止するほか、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）からなる仕上げ焼鈍皮膜を形成するために塗布するものである。
【００８８】
これに対し、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法の仕上げ焼純工程においては、脱炭焼鈍鋼板の表面に、マグネシア濃度が低く、酸化アルミニウムを含有する焼鈍分離剤（例えば、ＭｇＯ：１０質量％〜５０質量％、Ａｌ２Ｏ３：５０質量％〜９０質量％）を塗布した状態で加熱する、仕上げ焼鈍を施す。その後、焼鈍分離剤を除去して仕上げ焼鈍鋼板を得る。これにより、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）からなる仕上げ焼鈍皮膜を実質的に形成させずに、中間層を形成することができる。焼鈍分離剤中のＭｇＯ含有量は、好ましくは１５質量％以上であり、より好ましくは２０質量％以上である。また、焼鈍分離剤中のＭｇＯ含有量は、好ましくは４５質量％以下であり、より好ましくは４０質量％以下である。
【００８９】
仕上げ焼鈍の加熱条件は、一般的な条件であればよく、例えば、仕上げ焼鈍温度までの加熱速度：５℃／ｈ〜１００℃／ｈ、仕上げ焼鈍温度（仕上げ焼鈍を行う炉の温度）：１０００℃〜１３００℃、仕上げ焼鈍時間（仕上げ焼鈍温度での保持時間）：１０時間〜５０時間の条件とすればよい。
【００９０】
後述する中間層形成工程で、厚さのばらつきが小さい中間層を得るため、１０００℃〜１３００℃の仕上げ焼鈍温度で１０時間〜５０時間保持した後の冷却過程において、所定の温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を０．３〜１０００００に制御する。雰囲気の酸化度を制御する温度域は、仕上げ焼鈍温度が１１００℃以上の場合はＴ１を１１００℃とし、仕上げ焼鈍温度が１１００℃未満の場合はＴ１を仕上げ焼鈍温度としたとき、Ｔ１〜５００℃の温度域とする。
【００９１】
上記条件で冷却した後に、焼鈍分離剤を除去した仕上げ焼鈍鋼板では、表面に適度にＦｅ系酸化物が形成され、これが中間層の形成に影響を及ぼすことで、中間層の膜厚が均一になると考えられる。
【００９２】
Ｔ１〜５００℃の温度域における雰囲気の酸化度が０．３未満の場合は、Ｆｅ系酸化物が形成されないため、中間層の膜厚が不均一になる。Ｔ１〜５００℃の温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が１０００００を超える場合は、酸化物が多量に形成し、それが中間層形成工程後も残存するため、絶縁皮膜の密着性が低下する。
【００９３】
上記条件で冷却する時間（Ｔ１℃から５００℃までの冷却にかける時間）に特に制限はないが、５時間〜３０時間とすることが好ましい。なお、焼鈍分離剤の除去方法についても、特に制限はないが、仕上げ焼鈍鋼板の表面をブラシでこすること等が挙げられる。
【００９４】
中間層形成工程
中間層形成工程においては、仕上げ焼鈍鋼板を、７５０℃〜１１５０℃の温度域に加熱し、この温度域において、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．２の雰囲気下で１０秒〜６０秒間保持する、熱酸化焼鈍を施すことにより、仕上げ焼鈍鋼板の表面に酸化珪素を主成分とする中間層を形成する。
【００９５】
熱酸化焼鈍の加熱過程では、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．１の雰囲気下で、３００℃〜７５０℃の温度域を平均加熱速度２０℃／秒〜２００℃／秒で加熱する。ここでいう平均加熱速度とは、３００℃から７５０℃までの温度上昇幅を、３００℃到達時から７５０℃到達時までの所要時間で除した値のことをいう。
このような条件で昇温した場合、仕上げ焼鈍鋼板の表面に形成された酸化物が、反応が遅い低温域から還元されて中間層を形成することで、中間層の厚さが均一になると考えられる。
中間層は、２ｎｍ〜４００ｎｍの厚さに形成することが好ましい。
【００９６】
中間層形成工程では、熱処理して仕上げ焼鈍鋼板の表面を熱酸化することによって、仕上げ焼鈍鋼板の表面に中間層が形成される。
反応速度の観点から、熱酸化焼鈍において１０秒〜６０秒間保持する温度は、７５０℃以上であることが好ましい。しかし、保持する温度が１１５０℃よりも高温になると、中間層の形成反応を均一に保つことが困難となり、中間層と母鋼板との界面の凹凸が大きくなり、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する場合、および方向性電磁鋼板の強度が低下し、連続焼鈍炉での処理が困難となり、生産性が低下する場合がある。
【００９７】
７５０℃〜１１５０℃の温度域での保持時間は、中間層を好ましく形成する観点から、１０秒以上とすることが好ましい。また、生産性の観点、および中間層の厚さが厚くなることによる占積率の低下を回避するという観点から、上記保持時間は６０秒以下とすることが好ましい。
【００９８】
中間層を２ｎｍ〜４００ｎｍの厚さに成膜する観点から、７５０〜１０００℃の温度域で１５秒〜６０秒保持することが好ましく、７５０℃〜９００℃の温度域で２５秒〜６０秒保持することがより好ましい。
【００９９】
絶縁皮膜形成工程
絶縁皮膜形成工程においては、公知の条件を適用すればよく、例えば、中間層表面にコーティング溶液を塗布した後、水素、水蒸気及び窒素からなり、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．００１〜１．０の雰囲気下で、３５０℃〜１１５０℃の温度域で５〜３００秒間焼き付けることにより中間層の表面に絶縁皮膜を形成する。
絶縁皮膜は、０．１μｍ〜１０μｍの厚さに形成することが好ましい。
【０１００】
コーティング溶液にも特に制限はないが、用途に応じて、コロイド状シリカを含むコーティング溶液と、コロイド状シリカを含まないコーティング溶液とを使い分けることができる。コロイド状シリカを含むコーティング溶液を用いて絶縁皮膜を形成した場合には、Ｓｉを含有する絶縁皮膜を形成することができる。また、コロイド状シリカを含まないコーティング溶液を用いて絶縁皮膜を形成した場合には、Ｓｉを含有しない絶縁皮膜を形成することができる。
【０１０１】
コーティング溶液にも特に制限はなく、公知のものを適宜使用してもよい。例えば、燐酸塩とコロイド状シリカを主成分とするコーティング溶液を用いることができる。
コロイド状シリカを含まないコーティング溶液としては、例えば、ホウ酸およびアルミナゾルを含むコーティング溶液が挙げられる。
また、コロイド状シリカを含むコーティング溶液としては、例えば、燐酸または燐酸塩、コロイド状シリカ、および無水クロム酸またはクロム酸塩を含むコ−ティング溶液があげられる。燐酸塩としては、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｒ等の燐酸塩が挙げられる。クロム酸塩としては、例えば、Ｎａ、Ｋ、ＣａおよびＳｒ等のクロム酸塩が挙げられる。コロイド状シリカは特に限定はなく、その粒子サイズも適宜使用することができる。
【０１０２】
コーティング溶液には、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の効果が失われなければ、各種の特性を改善するために様々な元素や化合物をさらに添加してもよい。
【０１０３】
絶縁皮膜形成工程の冷却過程では、焼付け後に絶縁皮膜および中間層が変化（分解等）しないように、６００℃〜１１５０℃の温度域においては、以下の条件で冷却を行うことが好ましい。
雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．００１〜１．０
滞在時間：１０秒〜３０秒
【０１０４】
絶縁皮膜形成工程の冷却過程において、６００℃〜１１５０℃の温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．００１未満であると、絶縁皮膜が分解する場合がある。また、上記温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が１．０を超えると、母鋼板を著しく酸化させ、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する場合がある。上記温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）は０．００２〜０．０５であることが好ましく、０．００３〜０．０３であることがより好ましい。
【０１０５】
雰囲気中のガスとしては、一般的に使用されるガスであればよいが、例えば、水素および窒素、並びに不純物からなるガスを使用することができる。
このような熱処理の終了後、冷却を行う。
【０１０６】
冷却を制御する温度は６００℃〜１０５０℃であることが好ましく、６５０〜９５０℃であることがより好ましい。
【０１０７】
６００℃〜１１５０℃の温度域における滞在時間が１０秒間未満であると、冷却むらにより鋼板形状が悪くなる場合がある。上記温度域における滞在時間が３０秒間を超えると、鋼板が酸化し、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する場合がある。上記温度域における滞在時間は１０秒〜２５秒間であることが好ましく、１０秒〜２０秒間であることがより好ましい。
【０１０８】
その他の工程
第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、一般的に方向性電磁鋼板の製造方法において行われる工程をさらに有するものでもよい。脱炭焼鈍の開始から、仕上げ焼鈍における二次再結晶の発現までの間に、脱炭焼鈍鋼板のＮ含有量を増加させる窒化処理を施す窒化処理工程をさらに有してもよい。ＡｌＮなどのインヒビターを増加させることで磁束密度を安定して向上させることができるからである。窒化処理としては、一般的な処理であればよいが、例えば、アンモニア等の窒化能のあるガスを含有する雰囲気中で焼鈍する処理、ＭｎＮ等の窒化能のある粉末を含む焼鈍分離剤を塗布した脱炭焼鈍鋼板を仕上げ焼鈍する処理等が挙げられる。
【０１０９】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板
次に、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板について説明する。第２実施形態に係る方向性電磁鋼板は、表面に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない母鋼板と、前記母鋼板の表面上に配され、酸化珪素を主成分とする中間層と、前記中間層の表面上に配された絶縁皮膜とを有する方向性電磁鋼板である。前記中間層と前記絶縁皮膜との界面には金属Ｆｅ相が存在し、圧延方向に垂直な断面において、前記界面の長さに対する、前記金属Ｆｅ相の長さの合計の割合が５〜５０％である。
【０１１０】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板では、前記圧延方向に垂直な前記断面で、前記界面に存在する前記金属Ｆｅ相の長さの累積度数分布において、累積相対度数が０．９５であるときの前記金属Ｆｅ相の長さが、５００ｎｍ以下であってもよい。
【０１１１】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板では、前記母鋼板と前記中間層との界面において、厚さ２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物の個数が０であってもよい。なお、Ｆｅ系酸化物の厚さとは、前記母鋼板の表面（前記母鋼板と前記中間層との前記界面）に対して垂直方向の長さを意味する。また、Ｆｅ系酸化物とは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＯおよびＦｅ２ＳｉＯ４のことをいう。
以下、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板について詳細に説明する。
【０１１２】
低鉄損であり、且つ絶縁皮膜の密着性に優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法を得るための方法を検討した結果、本発明者らは、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の冷却条件、および、中間層を形成する工程の焼鈍条件を制御することにより、絶縁皮膜の密着性を向上できることを知見した。
【０１１３】
本発明者らは、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の冷却条件を好ましく制御して得られた仕上げ焼鈍鋼板では、仕上げ焼鈍鋼板の表面に適量のＦｅ系酸化物皮膜が形成されることを知見した。また、本発明者らは、中間層を形成する工程では、上記Ｆｅ系酸化物皮膜中のＦｅが還元されることにより、酸化珪素を主成分とする中間層が形成されること、および、絶縁皮膜を形成する工程の後には、中間層と絶縁皮膜との界面に金属Ｆｅ相が生成しており、特に、この金属Ｆｅ相が微細である場合に絶縁皮膜の密着性がより向上することを知見した。
【０１１４】
図３は、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ａ２について、圧延方向に垂直な断面を見たときの皮膜構造を模式的に示した図である。第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ａ２は、母鋼板１２の表面に酸化珪素を主成分とする中間層２Ｂ２及び絶縁皮膜３２を有する。
【０１１５】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ａ２の中間層２Ｂ２と絶縁皮膜３２との界面には、金属Ｆｅ相４２が存在する。図３に示すように、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ａ２の圧延方向に垂直な断面を観察すると、中間層２Ｂ２と絶縁皮膜３２との界面に沿って、金属Ｆｅ相４２が断片状且つ断続的に存在している状態が観察される。
【０１１６】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ａ２の製造方法においては、仕上げ焼鈍工程において、仕上げ焼鈍鋼板の表面に適量のＦｅ系酸化物が形成される。その後、中間層を形成する工程（中間層形成工程、あるいは中間層および絶縁皮膜形成工程）において、Ｆｅ系酸化物中のＦｅが還元され、Ｓｉと置き換わることで、酸化珪素を主成分とする中間層２Ｂ２が形成される。これにより、母鋼板１２に対する密着性に優れる中間層２Ｂ２が形成される。
【０１１７】
仕上げ焼鈍鋼板の表面にＦｅ系酸化物が過剰に形成されると、最終的に、中間層２Ｂ２と絶縁皮膜３２との界面に粗大な金属Ｆｅ相４２が形成され、絶縁皮膜３２の密着性を向上することができない。仕上げ焼鈍鋼板の表面にＦｅ系酸化物がさらに過剰に形成されると、Ｆｅ系酸化物が中間層２Ｂ２に完全に置き換わることができず、中間層２Ｂ２と母鋼板１２との界面にＦｅ系酸化物５２が残存する場合がある。このように残存したＦｅ系酸化物５２は、絶縁皮膜３２の密着性を著しく劣化させる。
【０１１８】
そのため、製造途中の仕上げ焼鈍工程においては、仕上げ焼鈍鋼板の表面に適量のＦｅ系酸化物、具体的には、厚さが１０〜１００ｎｍのＦｅ系酸化物が形成される必要がある。
すなわち、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ａ２の製造途中における仕上げ焼鈍鋼板は、母鋼板と、母鋼板の表面上に配されたＦｅ系酸化物皮膜と、を備え、前記Ｆｅ系酸化物皮膜の厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍである必要がある。
【０１１９】
ここでいう厚さとは、仕上げ焼鈍鋼板の表面に垂直な方向の長さのことをいう。Ｆｅ系酸化物の厚さが１０ｎｍ未満であると、中間層２Ｂ２を形成することができない場合がある。Ｆｅ系酸化物の厚さが１００ｎｍ超であると、上述の通り中間層２Ｂ２と絶縁皮膜３２との界面に粗大な金属Ｆｅ相４２が形成される場合、および中間層２Ｂ２と母鋼板１２との界面にＦｅ系酸化物５２が残存する場合がある。よって、仕上げ焼鈍鋼板は、表面に厚さが１０〜１００ｎｍであるＦｅ系酸化物を有することが好ましい。
【０１２０】
上述の仕上げ焼鈍鋼板に中間層２Ｂ２および絶縁皮膜３２を形成して得られる方向性電磁鋼板Ａ２では、母鋼板１２と中間層２Ｂ２との界面には、絶縁皮膜３２の密着性をより向上するために、Ｆｅ系酸化物５２が実質的に存在しないことが好ましい。厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物５２の個数が０であれば、Ｆｅ系酸化物５２が実質的に存在しないとみなすことができる。そのため、方向性電磁鋼板Ａ２では、母鋼板１２と中間層２Ｂ２との界面において、厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物５２の個数を０とすることが好ましい。
【０１２１】
母鋼板１２と中間層２Ｂ２との界面における、厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物５２は、ＴＥＭによる電子線回折を用いて同定を行うことで存在の有無を確認する。方向性電磁鋼板Ａ２の圧延方向に垂直な断面において、電子線の径を１０ｎｍにして、母鋼板１２の内部から、方向性電磁鋼板２Ａの表面に垂直な方向に向かって電子線回折像を取得して、厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物５２の有無を確認する。母鋼板１２と中間層２Ｂ２との界面にＦｅ系酸化物５２が存在する場合、母鋼板１２の電子線回折像が得られる領域に連続してＦｅ系酸化物５２の電子線回折像が得られる領域が存在する。Ｆｅ系酸化物５２が上記界面に存在しない場合、母鋼板１２の電子線回折像が得られる領域から、明確な点状の電子線回折図形が得られない非晶質特有の電子線回折図形、一般的にハローパターンと呼ばれる電子線回折図形が得られる領域が現れる。Ｆｅ系酸化物５２の電子線回折像が出現した点から消失した点までの距離（母鋼板１２の表面（母鋼板１２と中間層２Ｂ２との界面）に対して垂直な方向の長さ）をＦｅ系酸化物５２の厚さとする。Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＯおよびＦｅ２ＳｉＯ４をＦｅ系酸化物５２と判断する。１０〜５０か所において、上記の方法で厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物の有無を確認する。
【０１２２】
以下、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の三層構造、および中間層と絶縁皮膜との界面に観察される金属Ｆｅ相について説明する。なお、以下の説明では図について言及する場合を除き、図中の符号を省略する。
【０１２３】
中間層
中間層は、母鋼板の表面上に形成され、酸化珪素を主成分とする。中間層は、母鋼板と絶縁皮膜を密着させる機能を有する。
【０１２４】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板において、中間層は、後述する母鋼板と、後述する絶縁皮膜との間に存在する層を意味する。
中間層の主成分である酸化珪素は、ＳｉＯｘ（ｘ＝１．０〜２．０）が好ましく、ＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜２．０）がより好ましい。酸化珪素がより安定するからである。母鋼板表面に酸化珪素を形成する熱処理を十分に施せば、シリカ（ＳｉＯ２）を形成することができる。
【０１２５】
酸化珪素を主体とするとは、中間層の組成として、Ｆｅ含有量が３０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％未満、Ｓｉ含有量が２０原子％以上、Ｏ含有量が５０原子％以上、Ｍｇ含有量が１０原子％以下を満足することである。
【０１２６】
中間層の厚さが薄すぎると、熱応力緩和効果が十分に発現せず、絶縁皮膜の密着性を確保できない。そのため、中間層の厚さは２ｎｍ以上が好ましく、５ｎｍ以上がより好ましい。一方、中間層の厚さが厚すぎると、厚さが不均一になるとともに中間層内にボイドやクラック等の欠陥が生じるので、中間層の厚さは４００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。また、中間層は絶縁皮膜の密着性を確保できる範囲内で薄くした方が、形成時間を短くして高生産性にも貢献できるとともに、鉄心として利用する際の占積率の低下を抑制できる。そのため、中間層の厚さは、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下がより一層好ましい。
【０１２７】
中間層の厚さや位置は、例えば、電子線の径を１０ｎｍとしたＳＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）で、中間層の断面を以下のように観察して測定することで求めることができる。
具体的には、切断面が板厚方向と平行かつ圧延方向と垂直となるようにＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工にて試験片を切り出し、この切断面の断面構造を、観察視野中に各層が入る倍率にてＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ−ＴＥＭ）で観察（明視野像）する。観察視野中に各層が入らない場合には、連続した複数視野にて断面構造を観察する。
【０１２８】
断面構造中の各層を特定するために、ＳＴＥＭ−ＥＤＳ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ−ＴＥＭ  −  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて、方向性電磁鋼板の表面から板厚方向に沿って線分析を行い、各層の化学組成の定量分析を行う。試料の観察断面において、母鋼板表面に平行な方向に０．１μｍの間隔にて１００箇所で線分析を行う。線分析は、電子線の径を１０ｎｍとしたエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）により、板厚方向に１ｎｍ間隔で定量分析を行う。
定量分析する元素は、Ｆｅ、Ｐ、Ｓｉ、ＯおよびＭｇの５元素とする。
【０１２９】
上記したＳＴＥＭでの明視野像観察およびＳＴＥＭ−ＥＤＳの定量分析結果から、各層の種類の特定および各層の厚さの測定を行う。具体的には、後述の基準で各層の種類を特定し、１００箇所で測定した各層の厚さの平均値を算出することで、各層の厚さを得る。なお、以降の各層の特定、厚さの測定はすべて同一試料の同一走査線上で行う。
【０１３０】
Ｆｅ含有量が８０原子％以上となる領域を母材鋼板であると判断する。
Ｆｅ含有量が４５原子％未満、Ｐ含有量が５原子％以上、Ｓｉ含有量が２０原子％未満、Ｏ含有量が５０原子％以上、Ｍｇ含有量が１０原子％以下となる領域を絶縁皮膜であると判断する。
Ｆｅ含有量が３０原子％未満、Ｐ含有量が５原子％未満、Ｓｉ含有量が２０原子％以上、Ｏ含有量が５０原子％以上、Ｍｇ含有量が１０原子％以下を満足する領域を中間層であると判断する。
【０１３１】
上記のように各層を化学組成で判断すると、分析上いずれの組成にも該当しない領域（ブランク領域）が発生する場合がある。しかし、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板では、母材鋼板、中間層および絶縁皮膜の３層構造となるように各層を特定する。その判断基準は以下のとおりである。
【０１３２】
母鋼板と中間層との間のブランク領域は、ブランク領域の中心（厚さ方向の中心、以下同様）を境界として、母鋼板側は母鋼板、中間層側は中間層とみなす。絶縁皮膜と中間層との間のブランク領域は、ブランク領域の中心を境界として、絶縁皮膜側は絶縁皮膜、中間層側は中間層とみなす。
【０１３３】
中間層が存在せず、母鋼板と絶縁皮膜との間のブランク領域は、ブランク領域の中心を境界として、母鋼板側は母鋼板、絶縁皮膜側は絶縁皮膜とみなす。中間層と中間層との間の、ブランク領域、母鋼板、絶縁皮膜は、中間層とみなす。母鋼板と母鋼板との間の、ブランク領域、絶縁皮膜は、母鋼板とみなす。絶縁皮膜と絶縁皮膜との間の、ブランク領域は、絶縁皮膜とみなす。
この手順により、母鋼板、絶縁皮膜および中間層を分離できる。
【０１３４】
絶縁皮膜
絶縁皮膜は、図３に示すように中間層２Ｂ２の表面上に形成され、母鋼板１２に張力を付与して方向性電磁鋼板Ａ２の単板としての鉄損を低下させる機能、および方向性電磁鋼板Ａ２を積層して使用する際に方向性電磁鋼板Ａ２間の電気的絶縁性を確保する機能を有する。
【０１３５】
絶縁皮膜は、特に限定されず、公知のものの中から、用途等に応じて適宜選択して用いることができ、有機系皮膜、無機系皮膜のいずれであってもよい。
有機系皮膜としては、例えばポリアミン系樹脂、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。また、無機系皮膜としては、例えば、燐酸塩系皮膜、リン酸アルミニウム系皮膜や、更に前記の樹脂を含む有機−無機複合系皮膜等が挙げられる。より具体的には、図３に示されるように、マトリックス中に、コロイド状シリカの粒子が分散されたものを焼き付けたものであっても良い。ここで、「マトリックス」とは、絶縁皮膜の基質のことであり、例えば、非結晶性燐酸塩から構成されたものである。マトリックスを構成する非結晶性燐酸塩としては、例えば、燐酸アルミ、燐酸マグネシウム等挙げられる。焼付け後の絶縁皮膜は、Ｐ、Ｏ、Ｓのうち１種以上を含む複数の化合物からなる。
【０１３６】
絶縁皮膜の厚さが薄すぎると、母鋼板に付与する張力が小さくなるとともに絶縁性も低下する。そのため、絶縁皮膜の厚さは０．１μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。一方、絶縁皮膜の厚さが１０μｍを超えると、絶縁皮膜の形成段階で、絶縁皮膜にクラックが発生する場合がある。そのため、絶縁皮膜の厚さは１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。
【０１３７】
絶縁皮膜には、必要に応じ、レーザ、プラズマ、機械的方法、エッチング、その他の手法で、局所的な微小歪領域または溝を形成する磁区細分化処理を施してもよい。
【０１３８】
母鋼板
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板における母鋼板の化学組成および組織等の構成は、Ｓｉ、並びに、ＳｎおよびＳｂの１種以上を必須成分として含有することを除いて、方向性電磁鋼板の皮膜構造とは直接関連しない。このため、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板における母鋼板は、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の作用効果が得られるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、一般的な方向性電磁鋼板における母鋼板を用いることができる。以下、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板における母鋼板について説明する。
【０１３９】
母鋼板の化学組成
母鋼板の化学組成は、ＳｎおよびＳｂの１種以上、並びにＳｉを必須成分として含有することを除いて、一般的な方向性電磁鋼板における母鋼板の化学組成を用いることができる。方向性電磁鋼板におけるＳｉの機能は、一般的な方向性電磁鋼板と同様であるため、Ｓｉ含有量は目的とする方向性電磁鋼板に求められる特性から、一般的な範囲で定めればよい。なお、以下において、母鋼板の化学組成における各成分の含有量は質量％での値である。
【０１４０】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板はたとえば、Ｓｉ：０．５０〜７．００％、ＳｎおよびＳｂ：合計で０．００５％〜１．００％、Ｃ：０．００５％以下、及び、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。以下、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板の化学組成の代表的な一例の限定理由について説明する。
【０１４１】
Ｓｉ：０．５０〜７．００％
シリコン（Ｓｉ）は、方向性電磁鋼板の電気抵抗を高めて鉄損を低下させる。Ｓｉ含有量が０．５０％未満であれば、この効果が十分に得られない。したがって、Ｓｉ含有量は０．５０％以上であることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは１．５０％以上であり、さらに好ましくは２．５０％以上である。
一方、Ｓｉ含有量が７．００％を超えると、母鋼板の飽和磁束密度が低下し、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する。したがって、Ｓｉ含有量は、７．００％以下であることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは５．５０％以下であり、さらに好ましくは４．５０％以下である。
【０１４２】
ＳｎおよびＳｂ：合計で０．００５％〜１．００％
ＳｎまたはＳｂは必須成分であり、金属Ｆｅ相の形態を好ましく制御するのに有効な成分である。ＳｎまたはＳｂを含有させることによって金属Ｆｅ相の形態を好ましく制御できる理由は定かではないが、ＳｎおよびＳｂは表面偏析によって、表面酸化挙動に影響を及ぼす成分である。そのため、金属Ｆｅ相の元となるＦｅ系酸化物の形態を変化させることで、間接的に金属Ｆｅ相の形態を好ましく制御できると考えられる。ＳｎおよびＳｂの含有量の合計が０．００５％以下であると金属Ｆｅ相の形態を好ましく制御する効果が得られない。そのため、ＳｎおよびＳｂの含有量の合計は０．００５％以上とする。好ましくは、０．１０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。一方、ＳｎおよびＳｂの含有量の合計が１．００％を超えると、金属Ｆｅ相が形成されなくなる。そのため、ＳｎおよびＳｂの含有量の合計は１．００％以下とする。好ましくは０．８０％以下、より好ましくは０．７０％以下である。
【０１４３】
ここで、「ＳｎおよびＳｂの含有量が合計で０．００５％〜１．００％である」とは、母鋼板がＳｎまたはＳｂのいずれか一方のみを含有し、ＳｎまたはＳｂのいずれか一方の含有量が０．００５％〜１．００％であってもよく、母鋼板がＳｎおよびＳｂの両方を含有し、ＳｎおよびＳｂの含有量が合計で０．００５％〜１．００％であってもよい。
【０１４４】
Ｃ：０．００５％以下
炭素（Ｃ）は、母鋼板中で化合物を形成し、方向性電磁鋼板の鉄損を劣化させる。したがって、Ｃ含有量は、０．００５％以下であることが好ましい。Ｃ含有量は、より好ましくは０．００４％以下であり、さらに好ましくは０．００３％以下である。
一方、Ｃ含有量はなるべく低いほうが好ましいので０％でもよいが、Ｃは鋼中に不純物として含有される場合がある。したがって、Ｃ含有量は、０％超としてもよい。
【０１４５】
Ｎ：０．００５０％以下
窒素（Ｎ）は、母鋼板中で化合物を形成し、方向性電磁鋼板の鉄損を劣化させる。したがって、Ｎ含有量は、０．００５０％以下であることが好ましい。Ｎ含有量は、より好ましくは０．００４０％以下であり、さらに好ましくは０．００３０％以下である。
一方で、Ｎ含有量はなるべく低いほうが好ましいので、０％でもよいが、Ｎは鋼中に不純物として含有される場合がある。したがって、Ｎ含有量は、０％超としてもよい。
母鋼板の化学組成の残部はＦｅ及び不純物からなる。なお、ここでいう「不純物」は、母鋼板を工業的に製造する際に、原材料に含まれる成分、又は製造の過程で混入する成分から混入し、本実施形態に係る方向性電磁鋼板によって得られる効果に実質的に影響を与えない元素を意味する。
【０１４６】
［任意元素］
母鋼板の化学組成は、上記の元素を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなることを基本とするが、磁気特性の改善や、製造上の課題解決を目的として、Ｆｅの一部に代えて、任意元素を１種または２種以上含有してもよい。Ｆｅの一部に代えて含有される任意元素として、たとえば、次の元素が挙げられる。これらの元素は含有させなくてもよいので、下限は０％である。一方、これらの元素の含有量が多すぎると、析出物が生成して方向性電磁鋼板の鉄損が劣化したり、フェライト変態が抑制されて、ＧＯＳＳ方位が十分に得られなかったり、飽和磁束密度が低下したりして、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する。そのため、含有させる場合でも、以下の範囲とすることが好ましい。
酸可溶性Ａｌ：０．００６５％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｓ及びＳｅ：合計で０．００１％以下、
Ｂｉ：０．０１０％以下、
Ｂ：０．００８０％以下、
Ｔｉ：０．０１５％以下、
Ｎｂ：０．０２０％以下、
Ｖ：０．０１５％以下、
Ｃｒ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｐ：０．５０％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、及び
Ｍｏ：０．１０％以下。
なお、「Ｓ及びＳｅ：合計で０．００１％以下」とは、母鋼板がＳ又はＳｅのいずれか一方のみを含有し、Ｓ又はＳｅのいずれか一方の含有量が０．００１％以下であってもよいし、母鋼板がＳ及びＳｅの両方を含有し、Ｓ及びＳｅの含有量が合計で０．００１％以下であってもよい。
【０１４７】
上述した本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板の化学組成は、後述する化学組成を有するスラブを用いて本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法を採用することによって得られる。
【０１４８】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板の化学組成は、スパーク放電発光分析法：Ｓｐａｒｋ−ＯＥＳ（Ｓｐａｒｋ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すれば良い。また、含有量が微量の場合には必要に応じてＩＣＰ−ＭＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。なお、酸可溶性Ａｌは、試料を酸で加熱分解した後の濾液を用いてＩＣＰ−ＭＳによって測定すればよい。また、ＣおよびＳは燃焼−赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定すればよい。
【０１４９】
中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相
中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相に関して、本発明者らは、方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面において、前記界面の長さに対する、前記金属Ｆｅ相の長さの合計の割合が、５％〜５０％である場合に、絶縁皮膜の密着性が向上することを知見した。前記界面の長さに対する、前記金属Ｆｅ相の長さの合計の割合は、金属Ｆｅ相の線分率（＝「金属Ｆｅ相の長さの合計」／「中間層と絶縁皮膜との界面の長さ」×１００）と表すこともできる。
ここでいう長さとは、母鋼板と中間層との界面に平行な方向の最大長さのことをいう。
【０１５０】
中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の線分率は、中間層と絶縁皮膜との界面における金属Ｆｅ相の占有の程度を、圧延方向に垂直な断面プロファイルにより表現したものである。金属Ｆｅ相の線分率の値が大きいほど、中間層と絶縁皮膜との界面における金属Ｆｅ相の占有率が大きく、絶縁皮膜の密着性が劣化しやすくなる。したがって、絶縁皮膜の密着性を向上するためには、金属Ｆｅ相の線分率を小さくすることが好ましい。そのため、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板では、金属Ｆｅ相の線分率を５０％以下とする。金属Ｆｅ相の線分率は、４０％以下が好ましく、３５％以下がより好ましく、２５％以下がより一層好ましい。
【０１５１】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板では、Ｆｅ系酸化物が存在する仕上げ焼鈍鋼板上に中間層及び絶縁皮膜を形成した場合、不可避的に金属Ｆｅ相が線分率で５％以上形成される。そのため、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板では、金属Ｆｅ相の線分率は５％以上とする。
【０１５２】
金属Ｆｅ相の線分率の測定方法
まず、圧延方向に垂直な断面において、ＳＥＭにより板幅方向に１０００μｍ以上の領域かつ１０個以上の金属Ｆｅ相について長さを測定する。金属Ｆｅ相は、方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面をＳＥＭにより観察して得られる、反射電子像を用いて判別することができる。反射電子像を２５６階調のモノクロ画像に変換し、母鋼板の平均階調数の±２０％の階調数を持つ領域を金属Ｆｅであると判断する。金属Ｆｅと判断された領域のうち、母鋼板と連続していない領域を金属Ｆｅ相と定義する。中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相を測定対象とするためである。なお、白色側から３０％の階調を閾値として二値化画像に変換し、白色領域を母鋼板とみなす。
得られた金属Ｆｅ相の長さの合計を算出することで、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さの合計を得る。得られた金属Ｆｅ相の長さの合計を、観察領域の板幅方向の長さで除することで、圧延方向に垂直な断面における、中間層と絶縁皮膜との界面の長さに対する、金属Ｆｅ相の長さの合計の割合を得る。
【０１５３】
累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さ
本発明者らは、絶縁皮膜の密着性と相関を有するパラメータが、金属Ｆｅ相の長さの平均値および／または中央値ではなく、金属Ｆｅ相の長さの累積度数分布において、累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さであることを知見した。本発明者らは、圧延方向に垂直な断面において、累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さを５００ｎｍ以下に制御することによって、絶縁皮膜の密着性を高めることができることを知見した。
【０１５４】
すなわち、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面で、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さの累積度数分布において、累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さは、５００ｎｍ以下であることが好ましい。上記累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さは、小さい程好ましいが、５０ｎｍ以上としてもよい。
なお、金属Ｆｅ相の長さ２５ｎｍ毎に度数を求めて、金属Ｆｅ相の長さの累積度数分布を得る。
【０１５５】
上記累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さが５００ｎｍ以下であるとは、次のように言い換えることもできる。
圧延方向に垂直な断面で、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相について、金属Ｆｅ相の長さ２５ｎｍ毎の個数を表す分布を得て、この分布に基づいて、各金属Ｆｅ相を、長さが短いものから順に加算していき、累積度数分布を特定する。得られた累積度数分布において、金属Ｆｅ相の個数が全体個数の９５％となる長さが５００ｎｍ以下である。
【０１５６】
中間層と絶縁皮膜との界面において、板幅方向の長さが長い金属Ｆｅ相が含まれる場合、絶縁皮膜の密着性へ与える悪影響が大きい。第２実施形態に係る方向性電磁鋼板では、累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さを５００ｎｍ以下とすることで、中間層と絶縁皮膜との界面には大きな金属Ｆｅ相が存在しないか、大きな金属Ｆｅ相が存在するとしてもその数は少ない状態とすることができるため、絶縁皮膜の密着性をより向上することができる。
【０１５７】
図４および６に、方向性電磁鋼板の中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さと、度数および累積相対度数と関係の例を示す。中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さ（上記界面に平行な方向の長さ）は、方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）により観察して得られる、反射電子像を用いて測定することができる。反射電子像を２５６階調のモノクロ画像に変換し、母鋼板の平均階調数の±２０％の階調数を持つ領域を金属Ｆｅであると判断する。金属Ｆｅと判断された領域のうち、母鋼板と連続していない領域を金属Ｆｅ相と定義する。中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相を測定対象とするためである。
なお、白色側から３０％の階調を閾値として二値化画像に変換し、白色領域を母鋼板とみなす。
【０１５８】
金属Ｆｅ相の長さは、母鋼板と中間層との界面と平行な方向の最大長さとする。そして、金属Ｆｅ相の長さの測定値から、図４および図６に示すような、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さと、度数および累積相対度数との関係を示すグラフ（累積度数分布）を得ることができる。
【０１５９】
累積度数分布を作成するための、金属Ｆｅ相の長さの測定方法では、圧延方向に垂直な断面において、ＳＥＭにより板幅方向に１０００μｍ以上の領域かつ１０個以上の金属Ｆｅ相について長さを測定する。
【０１６０】
図４は、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の金属Ｆｅ相の長さと、金属Ｆｅ相の長さの度数および累積相対度数との関係を示すグラフ（累積度数分布）である。これに対し、図６は、従来技術に相当する方向性電磁鋼板の金属Ｆｅ相の長さと、金属Ｆｅ相の長さの度数および累積相対度数との関係を示すグラフ（累積度数分布）である。
【０１６１】
図６と図４との間では、金属Ｆｅ相の長さの平均値および中央値にほとんど違いは無い。しかし、図４では、累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さが５００ｎｍ以下であるのに対し、図６では、累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さが５００ｎｍを超えている。
【０１６２】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法
次に、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
【０１６３】
以下に説明する方向性電磁鋼板の製造方法は、上述した「第２実施形態に係る方向性電磁鋼板」の項目に記載の方向性電磁鋼板の製造方法である。
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、中間層および絶縁皮膜を別工程で形成する、第１の例に係る製造方法と、中間層および絶縁皮膜を一工程で形成する、第２の例に係る製造方法とに分けられる。
【０１６４】
中間層および絶縁皮膜を別工程で形成する、第１の例に係る製造方法は、
スラブを加熱した後、熱間圧延を施して熱間圧延鋼板を得る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延鋼板に熱延板焼鈍を施して焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍鋼板に一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷間圧延鋼板を得る冷間圧延工程と、を備える。
【０１６５】
また、第１の例に係る製造方法は、
前記冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を施して脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、
前記脱炭焼鈍鋼板の表面にＭｇＯ含有量が１０質量％〜５０質量％である焼鈍分離材を塗布した状態で１０００℃以上の温度域に加熱して仕上げ焼鈍を施した後に、焼鈍分離材を除去することにより仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程と、を備える。
１０００℃以上の前記温度域に加熱した後の冷却過程では、仕上げ焼鈍温度が１１００℃以上の場合はＴ１を１１００℃とし、仕上げ焼鈍温度が１１００℃未満の場合はＴ１を前記仕上げ焼鈍温度として、Ｔ１〜５００℃の温度域を酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００００の雰囲気下で冷却する。
【０１６６】
更に、第１の例に係る製造方法は、
前記仕上げ焼鈍鋼板を焼鈍して表面に酸化珪素を主成分とする中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の表面にコーティング溶液を塗布して焼き付けることにより絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程と、を備える。
【０１６７】
次に、中間層および絶縁皮膜を１工程で同時に形成する、第２の例に係る製造方法は、
スラブを加熱した後、熱間圧延を施して熱間圧延鋼板を得る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延鋼板に熱延板焼鈍を施して焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍鋼板に一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷間圧延鋼板を得る冷間圧延工程と、を備える。
【０１６８】
また、第２の例形態に係る製造方法は、
前記冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を施して脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、
前記脱炭焼鈍鋼板の表面にＭｇＯ含有量が１０質量％〜５０質量％である焼鈍分離材を塗布した状態で１０００℃以上の温度域に加熱して仕上げ焼鈍を施した後に、焼鈍分離材を除去することにより仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程と、を備える。
１０００℃以上の前記温度域に加熱した後の冷却過程では、仕上げ焼鈍温度が１１００℃以上の場合はＴ１を１１００℃とし、仕上げ焼鈍温度が１１００℃未満の場合はＴ１を前記仕上げ焼鈍温度として、Ｔ１〜５００℃の温度域を酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００００の雰囲気下で冷却する。
【０１６９】
更に、第２の例に係る製造方法は、
前記仕上げ焼鈍鋼板表面にコーティング溶液を塗布して焼鈍し、酸化珪素を主成分とする中間層及び絶縁皮膜を形成する中間層および絶縁皮膜形成工程を備える。
【０１７０】
第１の例に係る製造方法および第２の例に係る製造方法からなる、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、特に、絶縁皮膜による鉄損の低下作用が仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板との界面凹凸により妨害されることを回避すること、中間層により絶縁皮膜と母鋼板との密着性を確保するために、酸化珪素を主成分とする中間層を形成すること、並びに、中間層と絶縁皮膜との界面に微細な金属Ｆｅ相を形成することを特徴とする。このため、特に特徴となる工程は、中間層を形成する工程（第１の例に係る製造方法では中間層形成工程、第２の例に係る製造方法では中間層および絶縁皮膜形成工程）および仕上げ焼鈍工程である。また、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、スラブの化学組成も特徴とする。
【０１７１】
最初に、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法におけるスラブの化学組成について説明する。スラブの化学組成は、第１の例に係る製造方法および第２の例に係る製造方法で共通である。
スラブの化学組成の代表的な一例は、次の通りである。
質量％で、
Ｓｉ：０．８０％〜７．００％、
ＳｎおよびＳｂ：合計で０．００５〜１．００％、
Ｃ：０．０８５％以下、
酸可溶性Ａｌ：０．０１０％〜０．０６５％、
Ｎ：０．００４％〜０．０１２％、
Ｍｎ：０．０５％〜１．００％、並びに
ＳおよびＳｅ：合計で０．００３％〜０．０１５％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなる。
以下、上記化学組成の代表的な一例の限定理由について説明する。なお、スラブの化学組成における各元素の含有量で使用する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。「〜」を挟んで記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。
【０１７２】
Ｓｉ：０．８０％〜７．００％
Ｓｉは必須成分であり、電気抵抗を高めて方向性電磁鋼板の鉄損を低下させる。また、Ｓｉを高濃度で含有することで、酸化珪素を主体とする中間層と母鋼板の間に強い化学親和力が発現し、中間層と母鋼板とはより強固に密着する。しかし、Ｓｉ含有量が７．００％を超えると、冷間圧延が極めて困難となり、冷間圧延時に割れが生じやすくなる。このため、Ｓｉ含有量は７．００％以下とすることが好ましい。より好ましくは４．５０％以下であり、より一層好ましくは４．００％以下である。一方、Ｓｉ含有量が０．８０％未満であると、仕上げ焼鈍時にγ変態が生じ、方向性電磁鋼板の結晶方位が損なわれてしまう。このため、Ｓｉ含有量は０．８０％以上とすることが好ましい。より好ましくは２．００％以上であり、より一層好ましくは２．５０％以上である。
【０１７３】
ＳｎおよびＳｂ：合計で０．００５％〜１．００％
ＳｎまたはＳｂは必須成分であり、金属Ｆｅ相の形態を制御するのに有効な成分である。ＳｎまたはＳｂを含有させることによって金属Ｆｅ相の形態を好ましく制御できる理由は定かではないが、ＳｎおよびＳｂは表面偏析によって、表面酸化挙動に影響を及ぼす成分である。そのため、金属Ｆｅ相の元となるＦｅ系酸化物の形態を変化させることで、間接的に金属Ｆｅ相の形態を好ましく制御できると考えられる。ＳｎおよびＳｂの含有量の合計が０．００５％以下であると金属Ｆｅ相の形態を好ましく制御できる効果が発揮されない。そのため、ＳｎおよびＳｂの含有量の合計は０．００５％以上とする。好ましくは、０．１０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。一方、ＳｎおよびＳｂの含有量の合計が１．００％を超えると金属Ｆｅ相が形成されなくなる。そのため、ＳｎおよびＳｂの含有量の合計は１．００％以下とする。好ましくは０．８０％以下、より好ましくは０．７０％以下である。
【０１７４】
ここで、「ＳｎおよびＳｂの含有量が合計で０．００５％〜１．００％である」とは、スラブがＳｎまたはＳｂのいずれか一方のみを含有し、ＳｎまたはＳｂのいずれか一方の含有量が０．００５％〜１．００％であってもよく、スラブがＳｎおよびＳｂの両方を含有し、ＳｎおよびＳｂの含有量が合計で０．００５％〜１．００％であってもよい。
【０１７５】
Ｃ：０．０８５％以下
Ｃは、一次再結晶組織の制御に有効な元素であるが、方向性電磁鋼板の磁気特性に悪影響を及ぼす。このため、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、仕上げ焼鈍前に脱炭焼鈍を施す。Ｃ含有量が０．０８５％超であると、脱炭焼鈍時間が長くなり、工業生産における生産性が損なわれてしまう。そのため、Ｃ含有量は０．０８５％以下とすることが好ましい。Ｃ含有量の下限は特に限定されないが、Ｃ含有量は０．０２０％以上であることがより好ましく、０．０５０％以上であることがより一層好ましい。
Ｃは後述の脱炭焼鈍工程及び仕上げ焼鈍工程で純化され、仕上げ焼鈍工程後にはＣ含有量が０．００５％以下となる。脱炭焼鈍工程及び仕上げ焼鈍の条件によっては、仕上げ焼鈍後の鋼板は、Ｃを含有しないことがある。
【０１７６】
酸可溶性Ａｌ：０．０１０％〜０．０６５％
酸可溶性Ａｌは、Ｎと結合して（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎとして析出する。この析出物は、インヒビターとして機能する。酸可溶性Ａｌの含有量が０．０１０％〜０．０６５％である場合に二次再結晶が安定する。このため、酸可溶性Ａｌの含有量は０．０１０％〜０．０６５％とすることが好ましい。酸可溶性Ａｌの含有量は０．０２０％以上であることがより好ましく、０．０２５％以上であることがより一層好ましい。また、二次再結晶の安定性の観点から、酸可溶性Ａｌの含有量は０．０４０％以下であることがより好ましく、０．０３０％以下であることがより一層好ましい。
酸可溶性Ａｌは仕上げ焼鈍工程で純化されるため、仕上げ焼鈍の条件によっては、仕上げ焼鈍後の鋼板は、酸可溶性Ａｌを含有しないことがある。
【０１７７】
Ｎ：０．００４％〜０．０１２％
Ｎは、Ａｌと結合してインヒビターとして機能する。Ｎ含有量が０．００４％未満であると、十分な量のインヒビターを得ることができない。このため、Ｎ含有量は０．００４％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００６％以上であり、より一層好ましくは０．００７％以上である。一方、Ｎ含有量が０．０１２％超であると、鋼板中にブリスターとよばれる欠陥が生じ易くなる。このため、Ｎ含有量は０．０１２％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０１０％以下であり、より一層好ましくは０．００９％以下である。Ｎは仕上げ焼鈍工程で純化されるため、仕上げ焼鈍の条件によっては、仕上げ焼鈍後の鋼板は、Ｎを含有しないことがある。
【０１７８】
Ｍｎ：０．０５％〜１．００％
ＳおよびＳｅ：合計で０．００３％〜０．０１５％
Ｍｎは、ＳおよびＳｅと共に、ＭｎＳおよびＭｎＳｅを生成する。これらの複合化合物はインヒビターとして機能する。Ｍｎ含有量が０．０５％〜１．００％である場合に、二次再結晶が安定する。このため、Ｍｎ含有量は、０．０５％〜１．００％とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は、０．０８％以上であることがより好ましく、０．０９％以上であることがより一層好ましい。また、Ｍｎの含有量は０．５０％以下であることがより好ましく、０．２０％以下であることがより一層好ましい。
【０１７９】
ＳおよびＳｅの含有量が合計で０．００３％〜０．０１５％である場合に、二次再結晶が安定する。このため、ＳおよびＳｅの含有量は合計で０．００３％〜０．０１５％とすることが好ましい。
【０１８０】
ここで、「ＳおよびＳｅの含有量が合計で０．００３％〜０．０１５％である」とは、スラブがＳまたはＳｅのいずれか一方のみを含有し、ＳまたはＳｅのいずれか一方の含有量が０．００３％〜０．０１５％であってもよく、スラブがＳおよびＳｅの両方を含有し、ＳおよびＳｅの含有量が合計で０．００３％〜０．０１５％であってもよい。
【０１８１】
残部
残部はＦｅおよび不純物からなる。なお、「不純物」とは、スラブを工業的に製造する際に、原材料に含まれる成分、または製造の過程で混入する成分から混入する元素を意味する。
【０１８２】
任意元素
化合物形成によるインヒビター機能の強化や磁気特性への影響を考慮して、残部のＦｅの一部に代えて様々な種類の任意元素を公知文献に従って含有させることができる。Ｆｅの一部に代えて含有させる任意元素としては、例えば、次の元素が挙げられる。これらの元素は任意元素であり、含有させなくてもよいので、その下限は０％である。
Ｂｉ：０．０１０％以下、
Ｂ：０．０８０％以下、
Ｔｉ：０．０１５％以下、
Ｎｂ：０．２０％以下、
Ｖ：０．１５％以下、
Ｃｒ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｐ：０．５０％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、および
Ｍｏ：０．１０％以下。
【０１８３】
以下、第１の例に係る製造方法と第２の例に係る製造方法とに分けて、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法における各工程について説明する。
以下では、上述した特に特徴となる工程（中間層を形成する工程（第１の例に係る製造方法では中間層形成工程、第２の例に係る製造方法では中間層および絶縁皮膜形成工程）および仕上げ焼鈍工程）以外の工程の条件は、一般的な条件を例として示したものである。そのため、一般的な条件を充足しなかったとしても、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の効果を得ることは可能である。
【０１８４】
第１の例に係る製造方法では、仕上げ焼鈍工程と、中間層形成工程とを好ましく制御することによって、絶縁皮膜と中間層との界面に微細な金属Ｆｅ相を好ましい形態で形成させることができる。
第２の例に係る製造方法では、仕上げ焼鈍工程と、中間層および絶縁皮膜形成工程とを好ましく制御することで、絶縁皮膜と中間層との界面に微細な金属Ｆｅ相を好ましい形態で形成させることができる。
【０１８５】
第１の例に係る製造方法
熱間圧延工程
熱間圧延工程においては、通常、スラブを８００℃〜１３００℃の温度域で加熱した後、熱間圧延を施して熱間圧延鋼板を得る。スラブの化学組成としては、例えば、上述したスラブの化学組成が挙げられる。
【０１８６】
スラブは、例えば、上述した化学組成を有する鋼を転炉または電気炉等により溶製して、必要に応じて真空脱ガス処理し、次いで連続鋳造または造塊後分塊圧延することによって得られる。スラブの厚さは、特に限定されないが、例えば、１５０ｍｍ〜３５０ｍｍであることが好ましく、２２０ｍｍ〜２８０ｍｍであることがより好ましい。また、厚さが、１０ｍｍ〜７０ｍｍ程度であるスラブ（いわゆる「薄スラブ」）であってもよい。薄スラブを用いる場合は、熱間圧延工程において、仕上げ圧延前の粗圧延を省略できる。
【０１８７】
スラブの加熱温度を１２００℃以下とすることで、例えば、１２００℃よりも高い温度で加熱した場合の諸問題（専用の加熱炉が必要なこと、および溶融スケール量が多いこと等）を回避することができるため好ましい。
スラブの加熱温度が低すぎる場合、熱間圧延が困難になって、生産性が低下することがある。そのため、スラブの加熱温度は９５０℃以上とすることが好ましい。また、スラブ加熱工程そのものを省略して、鋳造後、スラブの温度が下がるまでに熱間圧延を開始することも可能である。
スラブの加熱時間は、４０分〜１２０分とすればよい。
【０１８８】
熱間圧延工程では、加熱後のスラブに粗圧延を施し、さらに仕上げ圧延を施すことによって、所定の厚さの熱間圧延鋼板とする。仕上げ圧延完了後、熱間圧延鋼板を所定の温度で巻き取る。
また、熱間圧延鋼板の板厚は、特に限定されないが、例えば、３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【０１８９】
熱延板焼鈍工程
熱延板焼鈍工程においては、熱間圧延鋼板に熱延板焼鈍を施して焼鈍鋼板を得る。熱延板焼鈍条件は、一般的な条件であればよいが、例えば、焼鈍温度（熱延板焼鈍炉の炉温）：７５０℃〜１２００℃、焼鈍時間（熱延板焼鈍炉での滞在時間）：３０秒〜６００秒の条件とすることが好ましい。上記条件で保持した後は、急冷するとよい。
【０１９０】
冷間圧延工程
冷間圧延工程においては、焼鈍鋼板に一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷間圧延鋼板を得る。なお、焼鈍鋼板に対して冷間圧延を実施する前に、焼鈍鋼板に対して酸洗処理を実施してもよい。
【０１９１】
中間焼鈍工程を実施することなく、複数の冷間圧延工程を実施する場合、製造された方向性電磁鋼板において、均一な特性が得られにくい場合がある。一方、複数回の冷間圧延工程を実施し、かつ、各冷間圧延工程の間に中間焼鈍工程を実施する場合、製造された方向性電磁鋼板において、磁束密度が低くなる場合がある。したがって、冷間圧延工程の回数、及び、中間焼鈍工程の有無は、最終的に製造される方向性電磁鋼板に要求される特性及び製造コストに応じて決定される。
【０１９２】
一回または二回以上の冷間圧延における、最終の冷間圧延での冷間圧延率（最終冷延率）は、特に限定されないが、結晶方位制御の観点から、８０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることがより好ましい。
【０１９３】
冷間圧延工程によって得られた冷間圧延鋼板は、コイル状に巻き取られる。冷間圧延鋼板の板厚は、特に限定されないが、方向性電磁鋼板の鉄損をより低下させるためには、０．３５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．３０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【０１９４】
脱炭焼鈍工程
脱炭焼鈍工程においては、冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を施して脱炭焼鈍鋼板を得ることが好ましい。具体的には、脱炭焼鈍を施すことで、冷間圧延鋼板に一次再結晶を生じさせ、冷間圧延鋼板中に含まれるＣを除去する。脱炭焼鈍は、Ｃを除去するために、水素および窒素を含有する湿潤雰囲気中で施すことが好ましい。脱炭焼鈍条件は、例えば、脱炭焼鈍温度（脱炭焼鈍を行う炉の温度）：８００℃〜９５０℃、脱炭焼鈍時間：３０秒〜１８０秒とすることが好ましい。
【０１９５】
仕上げ焼鈍工程
仕上げ焼鈍工程においては、脱炭焼鈍鋼板に焼鈍分離剤を塗布した状態で加熱する、仕上げ焼鈍を施す。これにより、脱炭焼鈍鋼板において二次再結晶を生じさせる。
【０１９６】
一般的な方向性電磁鋼板の製造方法では、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を主成分とする仕上げ焼鈍皮膜を形成させるためには、一般的に脱炭焼鈍鋼板の表面にマグネシア濃度の高い（例えば、ＭｇＯ≧９０％）焼鈍分離材を塗布して仕上げ焼鈍工程を行う。なお、一般的に、焼鈍分離剤とは、仕上げ焼鈍後の鋼板同士の焼きつきを防止するほか、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）からなる仕上げ焼鈍皮膜を形成するために塗布するものである。
【０１９７】
これに対し、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法の仕上げ焼純工程においては、脱炭焼鈍鋼板の表面に、マグネシア濃度が低く、酸化アルミニウムを含有する焼鈍分離剤（例えば、ＭｇＯ：１０質量％〜５０質量％、Ａｌ２Ｏ３：５０質量％〜９０質量％）を塗布した状態で加熱する、仕上げ焼鈍を施す。その後、焼鈍分離剤を除去して仕上げ焼鈍鋼板を得る。これにより、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）からなる仕上げ焼鈍皮膜を実質的に形成させずに、中間層を形成することができる。焼鈍分離剤中のＭｇＯ含有量は、好ましくは１５質量％以上であり、より好ましくは２０質量％以上である。また、焼鈍分離剤中のＭｇＯ含有量は、好ましくは４５質量％以下であり、より好ましくは４０質量％以下である。
【０１９８】
仕上げ焼鈍の加熱条件は、一般的な条件であればよく、例えば、仕上げ焼鈍温度までの加熱速度：５℃／ｈ〜１００℃／ｈ、仕上げ焼鈍温度（仕上げ焼鈍を行う炉の温度）：１０００℃〜１３００℃、仕上げ焼鈍時間（仕上げ焼鈍温度での保持時間）：１０時間〜５０時間の条件とすればよい。
【０１９９】
後述する中間層形成工程（第２の例に係る製造方法では中間層および絶縁皮膜形成工程）で、中間層の表面に金属Ｆｅ相が残存しにくくなるように、１０００℃〜１３００℃の仕上げ焼鈍温度で１０時間〜５０時間保持した後の冷却過程において、所定の温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を０．３〜１０００００に制御する。雰囲気の酸化度を制御する温度域は、仕上げ焼鈍温度が１１００℃以上の場合はＴ１を１１００℃とし、仕上げ焼鈍温度が１１００℃未満の場合はＴ１を仕上げ焼鈍温度としたとき、Ｔ１〜５００℃の温度域とする。
【０２００】
上記条件で冷却した後に、焼鈍分離剤を除去した仕上げ焼鈍鋼板では、表面にＦｅ系酸化物を有し、このＦｅ系酸化物が、後述する中間層形成工程（第２の例では中間層および絶縁皮膜形成工程）を経ることで、中間層となる。
【０２０１】
仕上げ焼鈍鋼板の表面に形成されるＦｅ系酸化物が厚くなりすぎると、最終的に得られる方向性電磁鋼板の中間層と絶縁皮膜との界面に粗大な金属Ｆｅ相が形成される場合、または、中間層と母鋼板との界面にＦｅ系酸化物が残存する場合がある。そのため、Ｆｅ系酸化物の厚さを好ましい厚さ（１０ｎｍ〜１００ｎｍ）に制御できるように、冷却過程におけるＴ１〜５００℃の温度域の冷却を、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００００の雰囲気下で行うことが好ましく、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００の雰囲気下で行うことがより好ましい。
【０２０２】
上記条件で冷却する時間（Ｔ１〜５００℃における冷却時間）に、特に制限はないが、５時間〜３０時間とすることが好ましい。なお、焼鈍分離材の除去方法についても、特に制限はないが、仕上げ焼鈍鋼板の表面ブラシでこすること等が挙げられる。
【０２０３】
中間層形成工程
中間層形成工程においては、仕上げ焼鈍鋼板を、６００℃超、上限温度以下の温度域まで加熱した後、この温度域において、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．２の雰囲気下で１０秒〜９０秒間保持する、熱酸化焼鈍を行う。これにより、仕上げ焼鈍鋼板の表面に酸化珪素を主成分とする中間層を形成する。上限温度は、例えば１１５０℃とすればよい。
中間層は、２ｎｍ〜４００ｎｍの厚さに形成することが好ましい。
【０２０４】
中間層形成工程では、上記の条件で熱酸化焼鈍を行うことで、Ｆｅ系酸化物中のＦｅを還元し、ＦｅをＳｉに置換して、Ｆｅ系酸化物を酸化珪素に変換する。この熱処理によって、仕上げ焼鈍鋼板の表面に存在していたＦｅ系酸化物の大部分が消失し、その代わりに酸化珪素を主成分とする中間層が形成され、更に、中間層の表面に還元されたＦｅの一部が存残し、金属Ｆｅ相となる。
【０２０５】
熱酸化焼鈍の後、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０００５〜０．２の雰囲気下で、６００℃以下の温度域まで冷却することにより、母鋼板の表面に、酸化珪素を主成分とする中間層が、熱酸化焼鈍から引き続いて形成される。
【０２０６】
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、図５に示すように、Ｆｅ系酸化物層２Ｃ２が表面側から還元され、Ｓｉに置き換わるように中間層２Ｂ２が形成される。そのため、母鋼板１２との密着性に優れた中間層２Ｂ２が形成されると同時に、中間層２Ｂ２の表面側での金属Ｆｅ相の形成が抑制されると考えられる。Ｆｅ系酸化物層２Ｃ２が過剰に形成される場合は、Ｆｅ系酸化物層２Ｃ２の還元速度が場所によって不均一になり、粗大な金属Ｆｅ相が形成されると考えられる。
【０２０７】
中間層形成工程における、熱酸化焼鈍の条件は、特に制限はないが、例えば、７００℃〜１１５０℃の温度域で１０秒〜９０秒間保持する条件とすることが好ましい。反応速度の観点から、熱酸化焼鈍時の上限温度が１１５０℃よりも高温になると、中間層が均一に形成されにくくなり、中間層と母鋼板との界面凹凸が大きくなり、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化することがある場合、および方向性電磁鋼板の強度が低下し、連続焼鈍炉での処理が困難となり、生産性が低下する場合がある。
【０２０８】
熱酸化焼鈍時の保持時間は、中間層を好ましく形成する観点からは１０秒以上とすることが好ましい。生産性および中間層の厚さが厚くなることによる占積率の低下を回避するための観点から、上記保持時間は６０秒以下とすることが好ましい。
【０２０９】
中間層を２ｎｍ〜４００ｎｍの厚さに成膜する観点から、熱酸化焼鈍では、６５０℃〜１０００℃の温度域で１５秒〜９０秒間保持することが好ましく、７００℃〜９００℃の温度域で２５秒〜６０秒保持することがより好ましい。
【０２１０】
絶縁皮膜形成工程
絶縁皮膜形成工程においては、公知の条件を適用すればよく、例えば、中間層表面にコーティング溶液を塗布した後、水素、水蒸気及び窒素からなり、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．００１〜１．０の雰囲気下で、３５０℃〜１１５０℃の温度域で５〜３００秒間焼き付けることにより中間層の表面に絶縁皮膜を形成する。
絶縁皮膜は、０．１μｍ〜１０μｍの厚さに成膜することが好ましい。
【０２１１】
コ−ティング溶液に特に制限はないが、用途に応じて、コロイド状シリカを含むコーティング溶液と、コロイド状シリカを含まないコーティング溶液とを使い分けることができる。コロイド状シリカを含むコーティング溶液を用いて絶縁皮膜３を形成した場合には、Ｓｉを含有する絶縁皮膜を形成することができる。また、コロイド状シリカを含まないコーティング溶液を用いて絶縁皮膜を形成した場合には、Ｓｉを含有しない絶縁皮膜を形成することができる。
【０２１２】
コロイド状シリカを含まないコーティング溶液としては、例えばアルミナ及びホウ酸を含むコ−ティング溶液があげられる。
また、コロイド状シリカを含むコーティング溶液としては、例えば、燐酸または燐酸塩、コロイド状シリカ、および無水クロム酸またはクロム酸塩を含むコ−ティング溶液があげられる。燐酸塩としては、たとえば、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｒ等の燐酸塩が挙げられる。クロム酸塩としては、例えば、Ｎａ、Ｋ、ＣａおよびＳｒ等のクロム酸塩が挙げられる。コロイド状シリカは特に限定はなく、その粒子サイズも適宜使用することができる。
【０２１３】
コ−ティング溶液には、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の効果が失われなければ、各種の特性を改善するために様々な元素や化合物をさらに添加してもよい。
【０２１４】
絶縁皮膜形成工程における、１１５０℃以上の温度域に加熱した後の冷却過程では、焼き付け後に絶縁皮膜および中間層が変化（分解等）しないように、６００℃〜１１５０℃の温度域において、以下の条件で冷却することが好ましい、
雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０１〜０．１
滞在時間：１０秒〜３０秒間
【０２１５】
雰囲気のガスとしては、一般的に使用されるガスであればよいが、例えば、水素：２５体積％、並びに、残部：窒素および不純物からなるガスを使用することができる。
【０２１６】
絶縁皮膜形成工程の冷却過程において、６００℃〜１１５０℃の温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．０１未満であると、絶縁皮膜が分解される場合がある。また、上記温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．１を超えると、母鋼板を著しく酸化させ、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する場合がある。上記温度域における雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）は０．０２〜０．０５であることが好ましく、０．０３〜０．０８であることがより好ましい。
【０２１７】
冷却を制御する温度は６５０〜１０５０℃であることが好ましく、６５０〜９５０℃であることがより好ましい。
【０２１８】
６００℃〜１１５０℃の温度域における滞在時間が１０秒間未満であると、冷却むらにより鋼板形状が悪くなる場合がある。上記温度域における滞在時間が３０秒間を超えると、鋼板が酸化し、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する場合がある。上記温度域における滞在時間は１０秒〜２５秒間であることが好ましく、１０秒〜２０秒間であることがより好ましい。
【０２１９】
その他の工程
第１の例に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、一般的に方向性電磁鋼板の製造方法において行われる工程をさらに有するものでもよい。脱炭焼鈍の開始から仕上げ焼鈍における二次再結晶の発現までの間に、脱炭焼鈍鋼板のＮ含有量を増加させる窒化処理を施す窒化処理工程をさらに有してもよい。窒化によりＡｌＮなどのインヒビターが増加することにより磁束密度を安定して向上させることができるからである。窒化処理としては、一般的な処理であればよいが、例えば、アンモニア等の窒化能のあるガスを含有する雰囲気中で焼鈍する処理、ＭｎＮ等の窒化能のある粉末を含む焼鈍分離剤を塗布した脱炭焼鈍鋼板を仕上げ焼鈍する処理等が挙げられる。
【０２２０】
第２の例に係る製造方法
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法における、第２の例に係る製造方法は、第１の例に係る製造方法における、中間層を形成する工程と絶縁皮膜を形成する工程とを、一工程で行うものである。中間層および絶縁皮膜を一工程で形成すること以外に、第１の例に係る製造方法と違いは無い。そのため、以下、中間層および絶縁皮膜を一工程で形成する、中間層および絶縁皮膜形成工程についてのみ説明する。
【０２２１】
中間層および絶縁皮膜形成工程
仕上げ焼鈍工程を経て得られた仕上げ焼鈍鋼板の表面に、コーティング溶液を塗布して、例えば、６００℃超、１１５０℃以下の温度域で、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．０１〜０．３の雰囲気で焼鈍することにより、仕上げ焼鈍鋼板の表面に酸化珪素を主成分とする中間層および絶縁皮膜を同時に形成する。
コーティング溶液、雰囲気中のガスは、第一実施形態の製造方法と同様とすればよい。
【０２２２】
仕上げ焼鈍鋼板の表面にコーティング溶液を塗布して上記のような焼鈍を行うことにより、Ｆｅ系酸化物中のＦｅを還元することによって、仕上げ焼鈍鋼板の表面に中間層および金属Ｆｅ相が形成されるのと同時に、コーティング溶液が焼き付けられることによって中間層の表面に絶縁皮膜が形成される。
【０２２３】
熱酸化による中間層の形成と、コーティング溶液の焼き付けによる絶縁皮膜の形成とを同時に進行させるために、雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）は０．０５〜０．２５とすることが好ましく、０．１〜０．２とすることがより好ましい。
【０２２４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０２２５】
以下、実施例および比較例を例示して、本発明を具体的に説明する。以下において、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。【０２２６】
また、実施例および比較例の評価方法は、一般的な方法であればよく、特別なものである必要はないが、以下の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の実施例および第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の実施例では、例えば、以下の評価方法を用いる。【０２２７】
［皮膜構造］
方向性電磁鋼板の皮膜構造については、電子線の径を１０ｎｍとしたＳＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）で皮膜の断面を観察して、中間層の厚さを測定することにより、評価した。【０２２８】
具体的には、中間層の厚さは、ＳＴＥＭ観察用に試料を板厚方向と平行且つ圧延方向に垂直な観察断面を有するように切り出して、該試料の観察断面において、母鋼板表面に平行な方向に０．１μｍの間隔にて１００箇所で線分析を行った。この際、電子線の径を１０ｎｍとしたエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）により、板厚方向に１ｎｍ間隔で、Ｆｅ、Ｐ、Ｓｉ、ＯおよびＭｇの５元素について定量分析を行って、各層の種類の特定および厚さの測定を行った。具体的な各層の種類の特定方法は、上述の通りとした。また、上述の方法により、中間層の厚さの平均値Ｔ及び中間層の厚さの標準偏差σを算出した。得られた中間層の厚さの標準偏差σを中間層の厚さの平均値Ｔで除することで、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）を得た。【０２２９】
［化学組成］
母鋼板の化学組成は、スパーク放電発光分析法：Ｓｐａｒｋ−ＯＥＳ（Ｓｐａｒｋ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定した。また、含有量が微量の場合には必要に応じてＩＣＰ−ＭＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定した。なお、酸可溶性Ａｌは、試料を酸で加熱分解した後の濾液を用いてＩＣＰ−ＭＳによって測定した。また、ＣおよびＳは燃焼−赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定した。【０２３０】
［密着性］
絶縁皮膜の密着性については、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−１（１９９９）の耐屈曲性試験に準じて、密着性試験を実施することで評価した。方向性電磁鋼板から、圧延方向に８０ｍｍ、圧延垂直方向に４０ｍｍの試験片を採取した。採取した試験片を直径１６ｍｍの丸棒に巻きつけた。密着性試験には、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−１（１９９９）の耐屈曲性試験に記載のタイプ１の試験装置を用いて、１８０°曲げを行った。曲げた後の試験片について、絶縁皮膜が剥離した部分の面積率を測定した。絶縁皮膜の剥離率が３０％以下の場合を、絶縁皮膜の密着性に優れるとして合格と判定した。絶縁皮膜の剥離率が３０％超の場合を、絶縁皮膜の密着性に劣るとして不合格と判定した。【０２３１】
［鉄損］
鉄損は、ＪＩＳ  Ｃ  ２５５０−１に基づき、エプスタイン試験により励磁磁束密度１．７Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）を測定した。鉄損Ｗ１７／５０が１．００以下の場合を、鉄損が良好であると判断した。一方、鉄損Ｗ１７／５０が１．００超の場合を、鉄損に劣ると判断した。【０２３２】
＜第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の実施例＞
（実施例１）
表１のＡ鋼の化学組成を有するスラブ（残部：Ｆｅおよび不純物）を１１５０℃で６０分均熱した後、加熱後のスラブに熱間圧延を施して板厚が２．８ｍｍの熱間圧延鋼板を得た。次に、この熱間圧延鋼板を、９００℃で１２０秒保持した後、急冷する熱延板焼鈍を施して、焼鈍鋼板を得た。次に、焼鈍鋼板を酸洗し、酸洗後の焼鈍鋼板に冷間圧延を施して、最終板厚が０．２３ｍｍの冷間圧延鋼板を得た。なお、表１の数値の単位は全て質量％である。【０２３３】
【表１】
2020149349.tif 000003
【０２３４】
得られた冷間圧延鋼板に、水素：７５体積％、残部：窒素および不純物からなる雰囲気中にて８５０℃で９０秒保持する脱炭焼鈍を施して、脱炭焼鈍鋼板を得た。【０２３５】
得られた脱炭焼鈍鋼板に、アルミナ：６０質量％、マグネシア：４０質量％の組成を有する焼鈍分離剤を塗布した。次に、水素−窒素混合雰囲気にて１５℃／ｈの昇温速度で１２００℃まで加熱した後に、水素雰囲気にて１２００℃で２０時間保持する仕上げ焼純を施した。
その後、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：９００００の雰囲気下で、１１００℃から５００℃まで１０時間かけて冷却した。冷却後、ブラシを用いて表面から焼鈍分離剤を除去することによって二次再結晶が完了した仕上げ焼鈍鋼板を得た。【０２３６】
得られた仕上げ焼鈍鋼板を酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．００１の雰囲気下で３００℃〜７５０℃の温度域を平均加熱速度１００℃／秒で加熱した。次に、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．００５の雰囲気下で、７５０℃〜１１５０℃の温度域で６０秒間保持することで中間層を形成した。【０２３７】
中間層形成後の鋼板表面に、燐酸塩およびコロイド状シリカを含むコーティング溶液を塗布し、水素、水蒸気及び窒素からなり、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．１の雰囲気下で、８００℃まで加熱した後６０秒間保持することで、絶縁皮膜を焼き付けた。
以上の方法により、実施例１の方向性電磁鋼板を得た。【０２３８】
なお、このように得られた実施例１の方向性電磁鋼板では、中間層と母鋼板の界面に凹凸が形成されなかった。具体的には、仕上げ焼純鋼板の表面のＲａが０．３μｍであった。なお、仕上げ焼鈍鋼板の表面粗さＲａは、上述の母鋼板の表面粗さＲａの測定方法と同様の測定方法により測定した。仕上げ焼鈍鋼板の表面に中間層および絶縁皮膜を形成しても表面粗さＲａは変化しないため、仕上げ焼鈍鋼板の表面粗さＲａは、方向性電磁鋼板の母鋼板の表面粗さＲａとみなすことができる。【０２３９】
表２に、製造条件、中間層の厚さの標準偏差σ、中間層の厚さの平均値Ｔ、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）、仕上げ焼鈍鋼板の表面粗さＲａ、Φ１６ｍｍ曲げ試験を行った後の絶縁皮膜の剥離率（％）および鉄損Ｗ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）の測定結果を示す。【０２４０】
【表２】
2020149349.tif 000004
【０２４１】
（実施例２〜実施例６）
仕上げ焼鈍工程の冷却過程の雰囲気の酸化度、中間層形成工程の加熱過程における雰囲気の酸化度および昇温速度、並びに、中間層形成工程における保持温度および酸化度を表２に示す条件に変更したこと以外は、実施例１と同様の製造条件で、実施例２〜６の方向性電磁鋼板を得た。【０２４２】
（比較例１〜１１）
表２に示す製造条件で、比較例１〜比較例１１の方向性電磁鋼板を製造した。表２に記載の条件以外の条件は、実施例１と同様とした。【０２４３】
次に、表１に示すＡ鋼、Ｂ鋼、Ｃ鋼およびＤ鋼を用いて、表３に示す製造条件で、実施例７〜１０および比較例８〜１５の方向性電磁鋼板を製造した。表２に記載の条件以外の条件は、実施例１と同様とした。【０２４４】
【表３】
2020149349.tif 000005
【０２４５】
（評価結果）
評価結果を表２および表３に示す。なお、表２および表３においては、好ましくない製造条件および好ましくない特性に下線を付した。
なお、実施例１〜１０の母鋼板は、質量％で、Ｓｉ：３．００％〜３．５０％、Ｃ：０．００５％以下、酸可溶性Ａｌ：０．００５％以下、Ｎ：０．００４０％以下、Ｍｎ：０．０５％〜０．２５％、並びに、ＳおよびＳｅ：合計で０．００５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるものであった。【０２４６】
表２に示すように、母鋼板表面に酸化珪素を主成分とする中間層を有し、中間層表面に絶縁皮膜を有する方向性電磁鋼板であるものの、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）が０．５００を超える比較例１〜７の方向性電磁鋼板は、絶縁皮膜の剥離率が５１％以上と高く、絶縁皮膜の密着性が十分ではなかった。【０２４７】
表２に示すように、比較例４〜７の方向性電磁鋼板では、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．１以下と低かった。そのため、中間層の厚さが不均一になり、方向性電磁鋼板に曲げ加工を加えた場合に、一部に応力が集中し、絶縁皮膜の剥離が生じやすくなったと考えられる。【０２４８】
また、表２に示すように、比較例１〜３の方向性電磁鋼板では、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が１１００００以上と高かった。そのため、中間層の厚さが不均一になり、方向性電磁鋼板に曲げ加工を加えた場合に、一部に応力が集中し、絶縁皮膜の剥離が生じやすくなったと考えられる。【０２４９】
表２に示すように、比較例８および比較例９の方向性電磁鋼板では、中間層形成工程の加熱過程で過度に反応が進行し、中間層の厚さが不均一になった。そのため、方向性電磁鋼板に曲げ加工を加えた場合に、一部に応力が集中し、絶縁皮膜の剥離が生じやすくなったと考えられる。【０２５０】
表２に示すように、比較例１０の方向性電磁鋼板では、中間層形成工程の加熱過程の加熱速度が速く、反応が十分に進行しないまま、反応速度が速い温度域に到達した。そのため、中間層の厚さが不均一になり、方向性電磁鋼板に曲げ加工を加えた場合に、一部に応力が集中し、絶縁皮膜の剥離が生じやすくなったと考えられる。【０２５１】
表２に示すように、比較例１１の方向性電磁鋼板では、中間層形成工程の加熱過程の雰囲気の酸化度が０．００００１と低すぎた。そのため、中間層形成工程の加熱過程で反応が十分に進行しないまま、反応速度が速い温度域に到達した。その結果、中間層の厚さが不均一になり、方向性電磁鋼板に曲げ加工を加えた場合に、一部に応力が集中し、剥離が生じやすくなったと考えられる。【０２５２】
これに対し、母鋼板表面に酸化珪素を主成分とする中間層を有し、中間層表面に絶縁皮膜を有する方向性電磁鋼板であって、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）が０．５００以下である実施例１〜６の電磁鋼板は、皮膜剥離率が２７％以下となり、絶縁皮膜の密着性が極めて良好であった。
実施例１〜６の方向性電磁鋼板では、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の雰囲気の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）が０．３〜１０００００であった。そのため、中間層の厚さが均一になり、方向性電磁鋼板に曲げ加工を加えた場合に、一部に応力が集中することが抑制され、剥離が生じにくくなったと考えられる。【０２５３】
実施例１〜４を比較すると、実施例３における中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）と絶縁皮膜の剥離率が最も小さかった。実施例３の値を最低値として、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の雰囲気の酸化度が増加するか減少するにつれ、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）および絶縁皮膜の剥離率が大きくなる傾向を示した。中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）が小さい程絶縁皮膜の剥離率が低下するため、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）は０．４００以下が好ましく、０．３５０以下がより好ましいと思われる。【０２５４】
表２に示す結果から、実施例１〜６の方向性電磁鋼板は、仕上げ焼鈍鋼板の表面粗さＲａを０．３０μｍ以下に抑えることができ、かつ、鉄損も低い範囲に抑えられることが分かった。【０２５５】
更に、仕上げ焼鈍鋼板の表面粗さＲａをより低く抑え、かつ、より低い鉄損を得るためには、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の雰囲気の酸化度を０．３〜１０００とし、中間層形成工程の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を０．００１〜０．１とすることが好ましいことが分かった。【０２５６】
以上の結果より、表面に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない母鋼板と、前記母鋼板の表面上に配され、酸化珪素を主成分とする中間層と、前記中間層の表面上に配された絶縁皮膜と、を有する方向性電磁鋼板であって、前記中間層は、前記中間層の厚さの標準偏差σを、前記中間層の前記厚さの平均値Ｔで除した値が０．５００以下である方向性電磁鋼板は、低鉄損であり、且つ絶縁皮膜の密着性に優れることが明らかとなった。【０２５７】
表３について、化学組成の異なるＡ鋼、Ｂ鋼、Ｃ鋼およびＤ鋼であっても、仕上げ焼鈍工程の冷却過程の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を適正範囲とし、中間層形成工程の製造条件を適正条件とすれば、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）が０．５００以下である方向性電磁鋼板を得られることが分かる。【０２５８】
表３に示すように、中間層の平均厚さＴが２０．０μｍ〜５０．０μｍであり、仕上げ焼鈍鋼板の表面粗さＲａが０．２０μｍ〜０．３０μｍであれば、鉄損が小さく、中間層の厚さの変動係数（σ／ｔ）がより低く、φ１６ｍｍ曲げ試験後の絶縁皮膜の剥離率が低い方向性電磁鋼板が得られることが分かる。【０２５９】
また、表２および表３に示す結果から、絶縁皮膜の剥離率、仕上げ焼鈍鋼板の表面粗さＲａおよび鉄損をより小さくするためには、中間層の厚さの変動係数（σ／Ｔ）は、０．４００以下が好ましく、０．３５０以下とすることがより好ましく、０．３００以下とすることがより一層好ましいことが分かる。【０２６０】
＜第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の実施例＞
第２実施形態に係る方向性電磁鋼板の実施例では、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板の実施例で評価した項目に加えて（あるいは代えて）、以下の項目を評価した。【０２６１】
［密着性］
絶縁皮膜の密着性については、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−１（１９９９）の耐屈曲性試験に準じて、密着性試験を実施することで評価した。方向性電磁鋼板から、圧延方向に８０ｍｍ、圧延垂直方向に４０ｍｍの試験片を採取した。採取した試験片を直径１６ｍｍの丸棒に巻きつけた。密着性試験には、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−１（１９９９）の耐屈曲性試験に記載のタイプ１の試験装置を用いて、１８０°曲げを行った。曲げた後の試験片について、絶縁皮膜が剥離せずに残存している部分の面積率を測定した。絶縁皮膜の残存率が５０％以上の場合を、絶縁皮膜の密着性に優れるとして合格と判定した。絶縁皮膜の残存率が５０％未満の場合を、絶縁皮膜の密着性に劣るとして不合格と判定した。【０２６２】
［金属Ｆｅ相の長さの測定］
金属Ｆｅ相の長さは、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）で観察して測定した。圧延方向に垂直な断面において、ＳＥＭにより板幅方向に１０００μｍ以上の領域かつ１０個以上の金属Ｆｅ相について長さを測定した。金属Ｆｅ相は、方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面をＳＥＭにより観察して得られる、反射電子像を用いて判別することができる。反射電子像を２５６階調のモノクロ画像に変換し、母鋼板の平均階調数の±２０％の階調数を持つ領域を金属Ｆｅであると判断した。金属Ｆｅと判断された領域のうち、母鋼板と連続していない領域を金属Ｆｅ相と定義した。中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相を測定対象とするためである。なお、白色側から３０％の階調を閾値として二値化画像に変換し、白色領域を母鋼板とみなした。
得られた金属Ｆｅ相の長さの合計を算出することで、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さの合計を得た。得られた金属Ｆｅ相の長さの合計を、観察領域の板幅方向の長さで除することで、圧延方向に垂直な断面における、中間層と絶縁皮膜との界面の長さに対する、金属Ｆｅ相の長さの合計の割合を得た。なお、金属Ｆｅ相の長さは、母鋼板と中間層との界面と平行な方向の最大長さとした。
また、金属Ｆｅ相の長さ２５ｎｍ毎に度数を求めて、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さと、度数および累積相対度数との関係を示すグラフ（累積度数分布）を得た。これにより、累積相対度数が０．９５であるときの金属Ｆｅ相の長さを得た。【０２６３】
［Ｆｅ系酸化物の厚さ測定］
厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物は、ＴＥＭによる電子線回折を用いて同定した。方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面において、電子線の径を１０ｎｍにして、母鋼板の内部から、方向性電磁鋼板の表面に垂直な方向に向かって電子線回折像を取得して、厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物の有無を確認した。母鋼板と中間層との界面にＦｅ系酸化物が存在する場合、母鋼板の電子線回折像が得られる領域に連続してＦｅ系酸化物の電子線回折像が得られる領域が存在する。Ｆｅ系酸化物が上記界面に存在しない場合、母鋼板の電子線回折像が得られる領域から、明確な点状の電子線回折図形が得られない非晶質特有の電子線回折図形、一般的にハローパターンと呼ばれる電子線回折図形が得られる領域が現れる。Ｆｅ系酸化物の電子線回折像が出現した点から消失した点までの距離（母鋼板の表面（母鋼板と中間層との界面）に対して垂直な方向の長さ）をＦｅ系酸化物の厚さとした。Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＯおよびＦｅ２ＳｉＯ４をＦｅ系酸化物と判断した。３０か所において、上記の方法で厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物の有無を確認し、厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物の個数を測定した。【０２６４】
（実施例１）
表４の鋼種Ａ〜Ｉに示す化学組成を有するスラブ（残部：Ｆｅおよび不純物）を１１５０℃で６０分均熱した後、加熱後のスラブに熱間圧延を施して、板厚が２．８ｍｍの熱間圧延鋼板を得た。次に、これらの熱間圧延鋼板を、９００℃で１２０秒保持した後、急冷する熱延板焼鈍を施して、焼鈍鋼板を得た。次に、これらの焼鈍鋼板を酸洗し、酸洗後の焼鈍鋼板に冷間圧延を施して、最終板厚が０．２３ｍｍの複数の冷間圧延鋼板を得た。なお、表４の数値の単位は全て質量％である。【０２６５】
【表４】
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【０２６６】
得られた冷間圧延鋼板に、水素：７５体積％、残部：窒素および不可避不純物からなる雰囲気中にて８５０℃で９０秒保持する脱炭焼鈍を施して、脱炭焼鈍鋼板を得た。【０２６７】
鋼種Ｂのスラブを用いて得られた脱炭焼鈍鋼板に、アルミナ：６０質量％、マグネシア：４０質量％の組成を有する焼鈍分離剤を塗布した。次に、水素−窒素混合雰囲気にて１５℃／時間の昇温速度で１２００℃まで加熱した後に、水素雰囲気にて１２００℃で２０時間保持する仕上げ焼純を施した。
その後、表５に示す酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）の雰囲気下で、１１００℃から５００℃まで１０時間かけて冷却した。冷却後、ブラシを用いて表面から焼鈍分離剤を除去することによって二次再結晶が完了した仕上げ焼鈍鋼板を得た。【０２６８】
得られた仕上げ焼鈍鋼板に対し、８００℃、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．１の雰囲気下で６０秒間保持する、熱酸化焼鈍を施した後、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．１の雰囲気下で、６００℃以下の温度域まで冷却することで、中間層を形成した。次に、中間層を形成した仕上げ焼鈍鋼板の表面に、燐酸塩、コロイド状シリカおよびクロム酸塩を含むコーティング溶液を塗布し、水素、水蒸気及び窒素からなり、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．１の雰囲気下で、８００℃まで加熱した後６０秒間保持することで、絶縁皮膜を焼き付けた。
以上の方法により、実施例１の方向性電磁鋼板を得た。【０２６９】
【表５】
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【０２７０】
（実施例２〜７、比較例１〜７）
表５に示す製造条件で、実験例２〜７および比較例１〜７の方向性電磁鋼板を得た。表５に記載の条件以外の条件は、実施例１と同様とした。
なお、表５に示す実施例６および７、並びに、比較例６および７は、第２の例に係る製造方法（中間層および絶縁皮膜を１工程で形成する製造方法）に従って、製造した。実施例６および７、並びに、比較例６および７では、仕上げ焼鈍鋼板の表面に、燐酸塩、コロイド状シリカおよびクロム酸塩を含むコーティング溶液を塗布し、表５に示す酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）の雰囲気下および温度で焼鈍することにより、仕上げ焼鈍鋼板の表面に中間層および絶縁皮膜を同時に形成した。なお、第２の例に係る製造方法により製造した例については、表中の「中間層形成工程の保持における雰囲気の酸化度」および「中間層形成工程の保持温度」はそれぞれ、「中間層および絶縁皮膜形成工程の保持における雰囲気の酸化度」および「中間層および絶縁皮膜形成工程の保持温度」を示す。【０２７１】
（実施例８〜１０および比較例１０〜２２）
表６に示す製造条件で、実施例８〜１０および比較例１０〜２２の方向性電磁鋼板を得た。表６に記載の条件以外の条件は、実施例１と同様とした。なお、実施例８〜１０および比較例１０〜２２の方向性電磁鋼板は、第２の例に係る製造方法（中間層および絶縁皮膜を１工程で形成する製造方法）に従って、製造した。実施例８〜１０および比較例１０〜２２では、仕上げ焼鈍鋼板の表面に、燐酸塩、コロイド状シリカおよびクロム酸塩を含むコーティング溶液を塗布し、表５に示す酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）の雰囲気下および温度で焼鈍することにより、仕上げ焼鈍鋼板の表面に中間層および絶縁皮膜を同時に形成した。【０２７２】
（評価結果）
評価結果を表５および６に示す。なお、表５および６においては、好ましくない製造条件および好ましくない特性に下線を付した。なお、実施例１〜１０の母鋼板は、質量％で、Ｓｉ：３．００％〜３．６５％、Ｃ：０．００５％以下、ＳｎおよびＳｂ：合計で０．０３％〜０．１５％、酸可溶性Ａｌ：０．００５％以下、Ｎ：０．００４０％以下、Ｍｎ：０．０５％〜０．２０％、並びに、ＳおよびＳｅ：合計で０．００５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるものであった。【０２７３】
【表６】
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【０２７４】
表５および６に示すように、実施例１〜実施例１０の方向性電磁鋼板は、絶縁皮膜の残存率が高く、比較例１〜２２の方向性電磁鋼板より絶縁皮膜の密着性に優れていた。【０２７５】
即ち、中間層と絶縁皮膜との界面に金属Ｆｅ相が存在し、圧延方向に垂直な断面において、前記界面の長さに対する、前記金属Ｆｅ相の長さの合計の割合が５〜５０％である方向性電磁鋼板は十分な絶縁皮膜の密着性を有していた。【０２７６】
実施例１〜実施例１０においては、仕上げ焼鈍を施した後に、酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）：０．３〜１０００００の雰囲気下で１１００℃から５００℃まで冷却した。そのため、金属Ｆｅ相の線分率を５％〜５０％とすることができた。【０２７７】
また、実施例の中でも、下記いずれかの条件をさらに満たすものは、絶縁皮膜の残存率がより高くなり、全ての条件を満たすものは特に絶縁皮膜の残存率が高かった。
（１）圧延方向に垂直な前記断面で、中間層と絶縁皮膜との界面に存在する金属Ｆｅ相の長さの累積度数分布において、累積相対度数が０．９５であるときの前記金属Ｆｅ相の長さが、５００ｎｍ以下である。
（２）母鋼板と中間層との界面において、厚さが２ｎｍ超であるＦｅ系酸化物の個数が０である。【０２７８】
これに対し、中間層と絶縁皮膜との界面に金属Ｆｅ相が存在し、圧延方向に垂直な断面において、前記界面の長さに対する、前記金属Ｆｅ相の長さの合計の割合が５％未満、又は、５０％超である方向性電磁鋼板（すなわち、比較例１〜２２の方向性電磁鋼板）は、絶縁皮膜の密着性が十分ではなかった。
【産業上の利用可能性】
【０２７９】
本発明に係る上記態様によれば、低鉄損であり、且つ絶縁皮膜の密着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ができる。
【符号の説明】
【０２８０】
Ａ、Ａ２      方向性電磁鋼板
１、１２      母鋼板
２Ａ          仕上げ焼鈍皮膜
２Ｂ、２Ｂ２  中間層
３、３２      絶縁皮膜
４２          金属Ｆｅ相
５２          Ｆｅ系酸化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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