ЛИСТ АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА
ANISOTROPIC ELECTRICAL STEEL SHEET AND ITS PRODUCTION METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к листу анизотропной электротехнической стали и способу его производства. Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2019-5239, поданной 16 января 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Обычно листы анизотропной электротехнической стали используются в качестве железных сердечников для трансформаторов и т.п., и магнитные характеристики листов анизотропной электротехнической стали оказывают значительное влияние на рабочие характеристики трансформаторов. Таким образом, были проведены различные исследования и разработки для улучшения магнитных характеристик. В качестве средства для уменьшения магнитных потерь в листах анизотропной электротехнической стали, например, патентный документ 1 описывает метод формирования прикладывающего натяжение покрытия нанесением раствора, содержащего коллоидный кремнезем и фосфат в качестве главных компонентов, на поверхность стального листа, который был подвергнут окончательному отжигу, и их прокаливанием для уменьшения магнитных потерь. Кроме того, патентный документ 2 описывает метод облучения поверхности материала, который был подвергнут окончательному отжигу, лучом лазера для создания локальных деформаций в стальном листе для разделения магнитных доменов и уменьшения магнитных потерь. С этими методами магнитные потери листов анизотропной электротехнической стали стали чрезвычайно хорошими.
[0003] В связи с этим в последние годы растет потребность в уменьшении размеров и улучшении характеристик трансформаторов. В дополнение, для уменьшения размеров трансформаторов требуются листы анизотропной электротехнической стали с превосходными магнитными потерями в сильном магнитном поле, чтобы превосходные магнитные потери обеспечивались даже при высокой магнитной индукции. В качестве средства для улучшения магнитных потерь в сильном магнитном поле были проведены исследования по устранению неорганического покрытия, имеющегося на обычном листе анизотропной электротехнической стали, для приложения большего натяжения. Поскольку прикладывающее натяжение покрытие формируется позже, в некоторых случаях неорганическое покрытие может упоминаться как «первичное покрытие», а прикладывающее натяжение покрытие может упоминаться как «вторичное покрытие».
2
4
2
[0004] Неорганические покрытия, содержащие форстерит (MgSiO) в качестве главного компонента, создают на поверхностях листов анизотропной электротехнической стали путем реагирования оксидных слоев, содержащих в качестве главного компонента кремнезем (SiO), образующийся в процессе обезуглероживающего отжига, с оксидами магния, наносимыми на поверхность для предотвращения слипания во время окончательного отжига. Неорганические покрытия имеют слабый эффект натяжения, а также имеют эффект улучшения магнитных потерь в листах анизотропной электротехнической стали. Однако в результате проведенных исследований стало ясно, что поскольку неорганические покрытия являются немагнитными слоями, они отрицательно влияют на магнитные характеристики (в частности, характеристики магнитных потерь в сильном магнитном поле). Поэтому были проведены исследования, касающиеся методов производства листов анизотропной электротехнической стали, в которых неорганические покрытия не предусмотрены, или методов обеспечения зеркальных поверхностей стальных листов (методов магнитного сглаживания поверхностей стальных листов) путем удаления неорганических покрытий с использованием механических средств, таких как полирование, или химических средств, таких как травление или предотвращение образования неорганических покрытий во время высокотемпературного окончательного отжига.
[0005] В качестве методов предотвращения образования таких неорганических покрытий или сглаживания поверхностей стальных листов, например, патентный документ 3 описывает метод проведения обычного окончательного отжига поверхности стального листа, травления для удаления поверхностных образований, а затем придания поверхности стального листа зеркального блеска посредством химического или электролитического полирования. В последние годы, например, был разработан описанный в патентном документе 4 и т.п. метод предотвращения образования неорганического покрытия путем введения висмута (Bi) или соединения висмута в сепаратор отжига, используемый во время окончательного отжига. Было обнаружено, что превосходный эффект снижения магнитных потерь может быть получен путем формирования прикладывающих натяжение покрытий на поверхностях листов анизотропной электротехнической стали, которые получаются с помощью этих известных способов и в которых не предусмотрены неорганические покрытия или которые имеют превосходную магнитную гладкость.
[0006] Однако неорганические покрытия должны обладать эффектом проявления изолирующих свойств, служить в качестве промежуточных слоев, предназначенных для обеспечения адгезии при нанесении изоляционных покрытий с натяжением, и служить в качестве промежуточных слоев неорганических покрытий, когда прикладывающие натяжение вторичные покрытия формируются на листах анизотропной электротехнической стали, в которых неорганические покрытия не предусмотрены.
[0007] То есть, хотя неорганическое покрытие формируется на поверхности стального листа, который был подвергнут окончательному отжигу при производстве листа анизотропной электротехнической стали посредством обычного производственного процесса, такое неорганическое покрытие формируется в состоянии глубокого проникновения в стальной лист. Таким образом, неорганическое покрытие имеет хорошую адгезию к металлическому стальному листу. По этой причине на поверхности неорганического покрытия можно формировать изоляционное покрытие с натяжением, содержащее коллоидный кремнезем, фосфат и т.п. в качестве главного компонента. При этом, в большинстве случаев металл плохо связывается с оксидами. Таким образом, при отсутствии неорганического покрытия нелегко обеспечить достаточную адгезию между изоляционным покрытием с натяжением и поверхностью листа электротехнической стали.
2
[0008] В качестве описанного выше способа улучшения адгезии между стальным листом и изоляционным покрытием с натяжением, например, патентный документ 5 описывает метод формирования оксида на основе железа отжигом листа анизотропной электротехнической стали, не содержащего неорганического покрытия, в кислой атмосфере, формированием покрытия из SiO на поверхности стального листа путем дополнительно отжига листа анизотропной электротехнической стали в слабо восстановительной атмосфере, а затем формированием изоляционного покрытия с натяжением.
[0009] Кроме того, в качестве способа уменьшения магнитных потерь в листе анизотропной электротехнической стали, не имеющем неорганического покрытия, например, патентный документ 6 описывает метод формирования слоя нитрида/оксида, который содержит Si, в качестве грунтового слоя для изоляционного покрытия с натяжением путем присоединения Si в активном состоянии к поверхности листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, а затем формирования изоляционного покрытия с натяжением.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0010] Патентный документ 1: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № S48-39338
Патентный документ 2: Японская рассмотренная патентная заявка, вторая публикация № S58-26405
Патентный документ 3: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № S49-96920
Патентный документ 4: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H7-54155
Патентный документ 5: Японский патент № 4041289
Патентный документ 6: Японский патент № 4300604
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0011] Однако, даже при использовании методов, раскрытых в вышеуказанных патентном документе 5 и патентном документе 6, остаются возможности для улучшения адгезии и магнитных потерь в листе анизотропной электротехнической стали, который не имеет неорганического покрытия.
[0012] Поэтому настоящее изобретение было создано с учетом вышеупомянутых проблем, и задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить лист анизотропной электротехнической стали, у которого адгезия изоляционного покрытия с натяжением может быть улучшена стабильным образом, и превосходные магнитные характеристики могут быть реализованы даже в случае листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, а также предложить способ его производства.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
[0013] Для того, чтобы решить вышеупомянутую задачу, авторы изобретения провели обширные исследования и в результате обнаружили, что после выполнения обработки травлением с использованием конкретной кислоты и термической обработки листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента, изоляционное покрытие с натяжением формируется при особых условиях, и таким образом между изоляционным покрытием с натяжением и основным стальным листом образуются оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой в особом состоянии, и можно стабильно улучшить адгезию изоляционного покрытия с натяжением и реализовать превосходные магнитные характеристики. Объем охраны настоящего изобретения, сделанного на основе вышеупомянутых обнаруженных фактов, является следующим.
[0014] [1] Лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения представляет собой лист анизотропной электротехнической стали, не имеющий неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента, включающий в себя:
основной стальной лист;
кремнийсодержащий оксидный слой, предусмотренный на основном стальном листе;
оксидный слой на основе железа, предусмотренный на кремнийсодержащем оксидном слое; и
изоляционное покрытие с натяжением, предусмотренное на оксидном слое на основе железа, имеющее толщину 1-3 мкм и содержащее фосфат и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов;
причем основной стальной лист содержит в качестве химических компонентов, в мас.%, 2,5-4,5% Si, 0,05-1,00% Mn, 0% или больше и меньше 0,05% Al, 0% или больше и меньше 0,1% C, 0% или больше и меньше 0,05% N, 0% или больше и меньше 0,1% S, 0% или больше и меньше 0,05% Se и 0% или больше и меньше 0,01% Bi, а остальное: Fe и примеси,
при этом, когда выполняется элементный анализ от поверхности изоляционного покрытия с натяжением в направлении по толщине листа оптической эмиссионной спектрометрией тлеющего разряда,
(a) на профиле интенсивности эмиссии Si имеются четыре или более точек перегиба;
(b) в направлении по толщине листа точка перегиба интенсивности эмиссии Si, самая близкая к стороне основного стального листа, присутствует в пределах диапазона 0,3-1,5 мкм в сторону поверхности изоляционного покрытия с натяжением от точки насыщения, в которой интенсивность эмиссии Fe является максимальной, и
(c) пик интенсивности эмиссии Si, самый близкий к стороне основного стального листа, имеет интенсивность эмиссии, которая равна умноженной на 1,3 или больше и 2,0 или меньше интенсивности эмиссии Si в основном стальном листе.
[2] Лист анизотропной электротехнической стали по пункту [1],
при этом кремнийсодержащий оксидный слой может содержать кремнезем и фаялит в качестве главных компонентов, и
при этом изоляционное покрытие с натяжением может содержать 25-45 мас.% коллоидного кремнезема, с остатком, содержащим один или более, выбранных из группы, состоящей из фосфата алюминия, фосфата магния, фосфата цинка, фосфата марганца, фосфата кобальта и фосфата железа, в качестве главных компонентов.
[3] Лист анизотропной электротехнической стали по пункту [1] или [2], при этом оксидный слой на основе железа может содержать магнетит, гематит и фаялит в качестве главных компонентов.
[4] Лист анизотропной электротехнической стали по любому из пунктов [1]-[3], при этом толщина основного стального листа может составлять 0,27 мм или меньше.
[5] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения является способом производства листа анизотропной электротехнической стали, который включает в себя основной стальной лист и изоляционное покрытие с натяжением и не имеет неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента, включающим:
процесс промывки с очисткой поверхности листа анизотропной электротехнической стали;
процесс поверхностной обработки с обработкой поверхности листа анизотропной электротехнической стали, который был подвергнут процессу промывки, с использованием жидкости для поверхностной обработки, которая содержит одну или более из серной кислоты, фосфорной кислоты и азотной кислоты и имеет общую концентрацию кислот 2-20% и температуру жидкости 70-90°C;
процесс термообработки с нагреванием листа анизотропной электротехнической стали, который был подвергнут процессу поверхностной обработки, при температуре 700-900°C в течение 10-60 секунд в атмосфере, имеющей концентрацию кислорода 1-21 об.% и точку росы от -20 до 30°C; и
процесс формирования изоляционного покрытия с натяжением с толщиной 1-3 мкм путем нанесения обрабатывающего раствора для формирования изоляционного покрытия с натяжением, содержащего фосфат и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов, на поверхность листа анизотропной электротехнической стали после процесса термообработки, и нагревание выполняют со средней скоростью нагрева 20-100°C/с в пределах 1,0-20 секунд после нанесения, а прокаливание выполняют при температуре 850-950°C в течение 10-60 секунд.
[6] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по пункту [5] может дополнительно включать в себя:
перед процессом промывки,
процесс горячей прокатки с подверганием горячей прокатке стальной заготовки, которая содержит в качестве химических компонентов, в мас.%, 2,5-4,5% Si, 0,05-1,00% Mn, меньше 0,05% Al, меньше 0,1% C, меньше 0,05% N, меньше 0,1% S, меньше 0,05% Se и меньше 0,01% Bi, а остальное - Fe и примеси;
необязательный процесс отжига;
процесс холодной прокатки с выполнением холодной прокатки один или два или более раз с выполняемым между ними промежуточным отжигом;
процесс обезуглероживающего отжига; и
2
3
2
3
процесс окончательного отжига с нанесением сепаратора отжига, полученного введением хлорида висмута в смесь MgO и AlO, или сепаратора отжига, полученного введением соединения висмута и соединения хлорида металла в смесь MgO и AlO, сушкой сепаратора отжига, а затем выполнением окончательного отжига.
ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0015] Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением, даже в листе анизотропной электротехнической стали, не имеющем неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента, можно стабильно улучшить адгезию изоляционного покрытия с натяжением и реализовать превосходные магнитные характеристики.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0016] Фиг. 1 - пояснительный рисунок, схематично показывающий пример структуры листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - пояснительный рисунок для пояснения листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с тем же самым вариантом осуществления.
Фиг. 3A - график, показывающий пример результатов анализа листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с тем же самым вариантом осуществления, полученных оптической эмиссионной спектрометрией тлеющего разряда.
Фиг. 3B - график, показывающий пример результатов анализа листа анизотропной электротехнической стали, имеющего плохую адгезию изоляционного покрытия с натяжением, полученных оптической эмиссионной спектрометрией тлеющего разряда.
Фиг. 4 - блок-схема, показывающая пример последовательности технологических операций способа производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с тем же самым вариантом осуществления.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] Далее предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылками на сопроводительные чертежи. В данном описании и на чертежах составляющие, имеющие по существу одинаковую функциональную конфигурацию, обозначаются одинаковыми ссылочными цифрами, и их повторное описание опускается.
(Относительно листа анизотропной электротехнической стали)
[0018] Сначала лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения будет подробно описан со ссылкой на Фиг. 1 и Фиг. 2. Фиг. 1 представляет собой пояснительный рисунок, схематично показывающий один пример структуры листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Фиг. 2 представляет собой пояснительный рисунок для объяснения листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
2
4
2
[0019] Авторы изобретения обнаружили, что (1), например, для магнитных потерь в сильном магнитном поле, таком как от 1,7 Тл до 1,9 Тл, магнитные потери значительно уменьшаются, когда неорганическое покрытие, содержащее форстерит (MgSiO) или т.п., удаляется, и что (2) для формирования изоляционного покрытия с натяжением, которое проявляет высокое натяжение в 1,0 кгс/мм или больше, на поверхности стального листа, не имеющего неорганического покрытия, с благоприятной адгезией, требуется формирование кремнийсодержащего оксидного слоя и оксидного слоя на основе железа в указанном порядке на поверхности стального листа, и хорошая адгезия изоляционного покрытия с натяжением и хорошие магнитные потери в сильном магнитном поле обеспечиваются при формировании таких кремнийсодержащего оксидного слоя и оксидного слоя на основе железа. Основываясь на вышеописанных обнаруженных фактах, авторы изобретения разработали лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с этим вариантом осуществления.
[0020] Лист анизотропной электротехнической стали 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления является листом анизотропной электротехнической стали, не имеющим неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента, и, как схематично проиллюстрировано на Фиг. 1, включает в себя:
основной стальной лист 11;
кремнийсодержащий оксидный слой 17, предусмотренный на основном стальном листе;
оксидный слой 15 на основе железа, предусмотренный на кремнийсодержащем оксидном слое; и
изоляционное покрытие 13 с натяжением, предусмотренное на оксидном слое на основе железа, имеющее толщину 1-3 мкм и содержащее фосфат и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов. Как схематично проиллюстрировано на Фиг. 1, кремнийсодержащий оксидный слой 17, оксидный слой 15 на основе железа и изоляционное покрытие 13 с натяжением предусмотрены на обеих поверхностях основного стального листа 11. Хотя Фиг. 1 иллюстрирует случай, в котором кремнийсодержащий оксидный слой 17, оксидный слой 15 на основе железа и изоляционное покрытие 13 с натяжением предусмотрены на обеих поверхностях основного стального листа 11, кремнийсодержащий оксидный слой 17, оксидный слой 15 на основе железа и изоляционное покрытие 13 с натяжением могут быть предусмотрены только на одной поверхности основного стального листа 11.
[0021] Далее будут подробно описаны основной стальной лист 11, изоляционное покрытие 13 с натяжением (которое в дальнейшем в некоторых случаях может упоминаться просто как «изоляционное покрытие»), оксидный слой 15 на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой 17 листа 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
<Относительно основного стального листа 11>
2
4
[0022] Обычно лист анизотропной электротехнической стали содержит кремний (Si) в качестве химического компонента, но кремний очень легко окисляется, и на поверхности стального листа после обезуглероживающего отжига образуется окисленное покрытие, содержащее кремний (более конкретно, окисленное покрытие, содержащее кремнезем в качестве главного компонента). на поверхность стального листа после обезуглероживающего отжига наносят сепаратор отжига, а затем стальной лист сматывают в рулон и выполняют окончательный отжиг. В обычном способе производства листа анизотропной электротехнической стали, когда используется сепаратор отжига, содержащий MgO в качестве главного компонента, MgO реагирует с окисленным покрытием на поверхности стального листа во время окончательного отжига, и формируется неорганическое покрытие, содержащее форстерит (MgSiO) в качестве главного компонента. Однако, в листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, в качестве основного стального листа 11 используется лист анизотропной электротехнической стали, не имеющий на своей поверхности неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента, вместо вышеупомянутого листа анизотропной электротехнической стали, имеющего на своей поверхности неорганическое покрытие, содержащее форстерит в качестве главного компонента.
[0023] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего на своей поверхности неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента, снова будет описан ниже.
[0024] В листе 1 анизотропной электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления лист анизотропной электротехнической стали, используемый в качестве основного стального листа 11, конкретно не ограничен, и может использоваться лист анизотропной электротехнической стали, содержащий известные химические компоненты. Примеры такого листа анизотропной электротехнической стали включают лист анизотропной электротехнической стали, содержащий в качестве химических компонентов, в мас.%, 2,5-4,5% Si, 0,05-1,00% Mn, 0% или больше и меньше 0,05% Al, 0% или больше и меньше 0,1% C, 0% или больше и меньше 0,05% N, 0% или больше и меньше 0,1% S, 0% или больше и меньше 0,05% Se, и 0% или больше и меньше 0,01% Bi, а остальное - Fe и примеси.
[0025] Когда содержание Si в основном стальном листе составляет 2,5 мас.% или больше, можно получить желаемые магнитные характеристики. С другой стороны, когда содержание Si в основном стальном листе превышает 4,5 мас.%, стальной лист становится хрупким, что затрудняет производство. Следовательно, содержание Si в основном стальном листе составляет 4,5 мас.% или меньше.
[0026] Когда содержание Mn в основном стальном листе составляет 0,05 мас.% или больше, возможно обеспечить абсолютное количество MnS, который является ингибитором, требуемое для протекания вторичной рекристаллизации. С другой стороны, когда содержание Mn в основном стальном листе превышает 1,00 мас.%, сталь претерпевает фазовое превращение во время отжига для вторичной рекристаллизации, достаточная вторичная рекристаллизация не происходит, и невозможно получить благоприятные характеристики магнитной индукции и магнитных потерь. Следовательно, содержание Mn в основном стальном листе составляет 1,00 мас.% или меньше.
[0027] Основной стальной лист может содержать в качестве химических компонентов меньше 0,005 мас.% каждого из Al, C, N, S, Se и Bi в дополнение к Si и Mn. Поскольку эти элементы не должны содержаться в обязательном порядке, нижний предел их содержания составляет 0 мас.%.
Когда содержание Al в основном стальном листе составляет более 0 мас.% и менее 0,05 мас.%, возможно минимизировать охрупчивание стального листа и улучшить характеристики магнитных потерь.
Когда содержание C в основном стальном листе составляет более 0 мас.% и менее 0,1 мас.%, возможно реализовать благоприятные характеристики магнитной индукции и магнитных потерь.
Когда содержание N в основном стальном листе составляет более 0 мас.% и менее 0,05 мас.%, возможно минимизировать уменьшение проходимости во время производства.
Когда содержание S в основном стальном листе составляет более 0 мас.% и 0,1 мас.% или меньше, возможно минимизировать охрупчивание стального листа.
Когда содержание Se в основном стальном листе составляет 0 мас.% или больше и 0,05 мас.% или меньше, возможно реализовать эффект магнитного улучшения.
Когда содержание Bi в основном стальном листе составляет 0 мас.% или больше и 0,01 мас.% или меньше, возможно реализовать благоприятные характеристики магнитной индукции и магнитных потерь.
[0028] Как схематично показано на Фиг. 2, на поверхности основного стального листа 11 в соответствии с настоящим вариантом осуществления обеспечена микроструктура 21, также называемая ямкой травления. В способе производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, который будет подробно описан ниже, микроструктура 21 формируется, когда жидкость для поверхностной обработки, использующая конкретную кислоту, наносится на поверхность листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, и подвергается окончательному отжигу. Когда на поверхности основного стального листа 11 обеспечена микроструктура 21, схематично проиллюстрированная на Фиг. 2, кремнийсодержащий оксидный слой 17 и оксидный слой 15 на основе железа, сформированные на поверхности основного стального листа 11, дополнительно улучшают адгезию к основному стальному листу 11 благодаря так называемому якорному эффекту.
<Относительно изоляционного покрытия 13 с натяжением>
[0029] Изоляционное покрытие 13 с натяжением предусмотрено на поверхности листа 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Изоляционное покрытие 13 с натяжением придает электрическую изоляцию листу анизотропной электротехнической стали, и таким образом уменьшаются потери на вихревые токи и уменьшаются магнитные потери в листе анизотропной электротехнической стали. В дополнение, изоляционное покрытие 13 с натяжением придает различные характеристики, такие как коррозионная стойкость, термостойкость и скользкость, в дополнение к вышеупомянутой электрической изоляции.
[0030] В дополнение, изоляционное покрытие 13 с натяжением имеет функцию приложения натяжения к листу анизотропной электротехнической стали. Изоляционное покрытие с натяжением прикладывает натяжение к листу анизотропной электротехнической стали, способствует движению доменной стенки в листе анизотропной электротехнической стали, и таким образом может уменьшать магнитные потери в листе анизотропной электротехнической стали.
[0031] Изоляционное покрытие 13 с натяжением является изоляционным покрытием с натяжением смешанной фосфатно-кремнеземной системы, содержащей фосфат и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов. Изоляционное покрытие с натяжением такой смешанной фосфатно-кремнеземной системы содержит, например, 25-45 мас.% коллоидного кремнезема, с остатком, предпочтительно содержащим один или более, выбранных из группы, состоящей из фосфата алюминия, фосфата магния, фосфата цинка, фосфата марганца, фосфата кобальта и фосфата железа, в качестве главных компонентов.
1
1
2
[0032] Толщина (толщина d на Фиг. 1) изоляционного покрытия 13 с натяжением смешанной фосфатно-кремнеземной системы находится в диапазоне 1-3 мкм. Когда толщина изоляционного покрытия 13 с натяжением составляет менее 1 мкм, невозможно в достаточной степени улучшить различные характеристики, такие как электрическая изоляция, коррозионная стойкость, термостойкость, скользкость и свойства приложения натяжения, как описано выше. С другой стороны, когда толщина изоляционного покрытия 13 с натяжением превышает 3 мкм, это является нежелательным, так как коэффициент заполнения пространства основным стальным листом 11 уменьшается. Когда толщина изоляционного покрытия 13 с натяжением находится в пределах диапазона 1-3 мкм, можно реализовать высокое натяжение, равное 1,0 кгс/мм или больше. Толщина d изоляционного покрытия 13 с натяжением предпочтительно находится в пределах диапазона 2,5-3,0 мкм.
<Относительно оксидного слоя 15 на основе железа>
3
4
2
3
2
4
[0033] Оксидный слой 15 на основе железа в листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления функционирует как промежуточный слой между основным стальным листом 11 и изоляционным покрытием 13 с натяжением вместе с кремнийсодержащим оксидным слоем 17, описываемым ниже. Оксидный слой 15 на основе железа содержит, например, оксид на основе железа, такой как магнетит (FeO), гематит (FeO) или фаялит (FeSiO), в качестве главного компонента.
[0034] Поскольку оксид на основе железа, который является главным компонентом оксидного слоя 15 на основе железа, формируется тогда, когда поверхность основного стального листа 11 реагирует с кислородом, адгезия между оксидным слоем 15 на основе железа и основным стальным листом 11 является благоприятной. В дополнение, как описано выше и как схематично показано на Фиг. 2, на поверхности основного стального листа 11 обеспечена микроструктура 21, также называемая ямкой травления. Поэтому оксидный слой 15 на основе железа, формируемый на микроструктуре 21, может дополнительно улучшить адгезию к основному стальному листу 11 благодаря так называемому якорному эффекту вместе с кремнийсодержащим оксидным слоем 17, описываемым позже.
[0035] В общем случае, трудно улучшить адгезию между металлом и керамикой. С другой стороны, в листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, поскольку оксидный слой 15 на основе железа предусмотрен между основным стальным листом 11 и изоляционным покрытием 13 с натяжением, которое является своего рода керамикой, можно улучшить адгезию изоляционного покрытия 13 с натяжением, даже если неорганическое покрытие не образуется на поверхности основного стального листа 11.
2
2
2
2
[0036] В листе 1 анизотропной электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления толщина (толщина d на Фиг. 1) оксидного слоя 15 на основе железа предпочтительно находится в пределах диапазона 100-500 нм. Когда толщина d оксидного слоя 15 на основе железа составляет менее 100 нм, оксидный слой 15 на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой 17 могут растворяться кислым обрабатывающим раствором, используемым при формировании изоляционного покрытия 13 с натяжением, и есть высокая вероятность неполучения достаточной адгезии. С другой стороны, когда толщина d оксидного слоя 15 на основе железа превышает 500 нм, оксидный слой 15 на основе железа становится слишком толстым, и вероятность частичного отслаивания увеличивается. В листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления толщина d оксидного слоя 15 на основе железа предпочтительно находится в диапазоне 150-400 нм, а более предпочтительно в диапазоне 170-250 нм.
2
[0037] Толщина d оксидного слоя 15 на основе железа может быть определена путем наблюдения распределения связей железо-кислород в сечении листа 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). То есть, при XPS, фокусируясь на интенсивности пиков Fe-O, появляющихся при 712 эВ, и интенсивности пиков металлического Fe, появляющихся при 708 эВ, выполняют распыление со стороны поверхности листа 1 анизотропной электротехнической стали, с которого удалено изоляционное покрытие 13 с натяжением, к основному стальному листу 11, расстояние от внешнего слоя, где начинается измерение, до положения в направлении по глубине, в котором интенсивность появляющихся при 712 эВ пиков Fe-O и интенсивность появляющихся при 708 эВ пиков металлического Fe меняются местами, может использоваться в качестве толщины оксидного слоя 15 на основе железа.
[0038] Главный компонент оксидного слоя 15 на основе железа может быть определен путем выполнения метода рентгеновского анализа кристаллической структуры или XPS-анализа. На основании результатов измерений авторами изобретения обнаружено, что оксидный слой 15 на основе железа в основном содержит оксид на основе железа в качестве главного компонента и небольшое количество кремнезема.
<Относительно кремнийсодержащего оксидного слоя 17>
2
4
[0039] Кремнийсодержащий оксидный слой 17 является слоем, функционирующим как промежуточный слой между основным стальным листом 11 и изоляционным покрытием 13 с натяжением вместе с вышеупомянутым оксидным слоем 15 на основе железа в листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Кремнийсодержащий оксидный слой 17 содержит кремнезем и фаялит (FeSiO) в качестве главных компонентов.
[0040] Как будет описано ниже, когда поверхность листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, обрабатывают с использованием обрабатывающего раствора, содержащего по меньшей мере одну из серной кислоты, азотной кислоты и фосфорной кислоты, на поверхности основного стального листа 11 формируется микроструктура 21, также называемая ямкой травления, как показано на Фиг. 2, и обеспечивается адгезия изоляционного покрытия 13 с натяжением. При этом авторы изобретения провели более подробную проверку адгезии изоляционного покрытия с натяжением в листе анизотропной электротехнической стали, в котором такая микроструктура сформирована на поверхности основного стального листа, и обнаружили, что при определенных условиях производства имеются некоторые части с хорошей адгезией и некоторые части с плохой адгезией.
2
4
[0041] В результате проверки вышеописанного явления было найдено, что в частях с хорошей адгезией кремнийсодержащий оксидный слой, содержащий кремнезем, получающийся из Si, продиффундировавшего из основного стального листа, и фаялит (FeSiO) в качестве главных компонентов, образовался на стороне слоя (на стороне основного стального листа) ниже оксидного слоя на основе железа, а в частях с плохой адгезией оксидный слой на основе железа или кремнийсодержащий оксидный слой отсутствуют. Считается, что одной из причин, по которой образуется часть, в которой отсутствует оксидный слой на основе железа или кремнийсодержащий оксидный слой, является то, что присутствующее количество оксидного слоя на основе железа и кремнийсодержащего оксидного слоя мало (другими словами, мала их толщина). Предполагается, что поскольку обрабатывающий раствор, используемый для формирования изоляционного покрытия с натяжением, является кислым, тонкий оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой растворяются при формировании изоляционного покрытия с натяжением, и эффект улучшения адгезии уменьшается. Кроме того, в качестве другой возможности, рассматривается возможность чрезмерного образования оксидного слоя на основе железа. Предполагается, что когда образуется чрезмерное количество оксидного слоя на основе железа, поскольку образуется выделившийся из поверхности оксид на основе железа (пятно), обрабатывающий раствор для формирования изоляционного покрытия с натяжением не прилипает к поверхности стального листа.
[0042] Из приведенных выше обнаруженных фактов стало ясно, что для реализации превосходной адгезии изоляционного покрытия с натяжением важно формировать оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой в подходящем состоянии.
[0043] Из приведенных выше обнаруженных фактов стало ясно, что когда лист анизотропной электротехнической стали с благоприятной адгезией анализируют оптической эмиссионной спектрометрией тлеющего разряда (GDS), на полученной диаграмме GDS наблюдается характерный пик. Фиг. 3A иллюстрирует пример результатов, полученных при проведении анализа методом GDS листа анизотропной электротехнической стали с хорошей адгезией, а Фиг. 3B иллюстрирует пример результатов, полученных при проведении анализа методом GDS листа анизотропной электротехнической стали с плохой адгезией. Для каждого листа анизотропной электротехнической стали изоляционное покрытие с натяжением сформировано с использованием обрабатывающего раствора, содержащего коллоидный кремнезем и фосфат алюминия. На Фиг. 3A и Фиг. 3B горизонтальная ось означает время [секунд], истекшее с начала анализа, а вертикальная ось означает относительную интенсивность GDS [пр.ед.]. Поскольку GDS является методом анализа поверхности образца вглубь в направлении по толщине листа при выполнении распыления, большее истекшее время указывает на то, что анализируется более глубокая часть образца. В дополнение, на Фиг. 3A и Фиг. 3B для иных элементов, кроме Fe, полученные результаты увеличены в три раза и отложены на фигурах.
[0044] Обращаясь к Фиг. 3A и Фиг. 3B, пик эмиссии, происходящей от Al, и пик эмиссии, происходящей от Si, наблюдаются в области, в которой истекшее время составляет от примерно 0 секунд до примерно 50 секунд. В дополнение, можно заметить, что относительная интенсивность GDS, происходящая от P, также немного увеличивается около 5 секунд, а затем постепенно уменьшается, и есть плавный и широко распространяющийся пик эмиссии, происходящей от Р. Поскольку эти пики содержат Al, Si и P, они происходят из изоляционного покрытия 13 с натяжением. Кроме того, можно понять, что поскольку число пиков эмиссии, происходящей от Fe, увеличивается по мере увеличения истекшего времени, формируется оксидный слой на основе железа.
2
4
[0045] Сосредоточившись на результатах GDS-анализа листа анизотропной электротехнической стали с превосходной адгезией, показанных на Фиг. 3A, можно понять, что пик эмиссии, происходящей от Al, и пик эмиссии, происходящей от P, монотонно уменьшаются, но наблюдается второй пик эмиссии, происходящей от Si, в области А, окруженный пунктирной линией на Фиг. 3A, и в общей сложности на профиле интенсивности эмиссии Si имеются четыре точки перегиба. Эти четыре точки перегиба наблюдаются во всех листах анизотропной электротехнической стали с благоприятной адгезией, хотя истекшее время, соответствующее этим точкам перегиба, различается. Следовательно, можно понять, что второй пик эмиссии Si, присутствующий между третьей точкой перегиба и четвертой точкой перегиба, расположенный на стороне основного стального листа, происходит от кремнийсодержащего оксидного слоя, содержащего кремнезем и фаялит (FeSiO) в качестве главных компонентов.
[0046] В частности, сосредоточившись на положении точки перегиба (в дальнейшем иногда именуемой точкой перегиба B), расположенной ближе всего к стороне основного стального листа, станет ясно, что в любом из листов анизотропной электротехнической стали с благоприятной адгезией положение точки перегиба B находится в пределах диапазона 0,3-1,5 мкм к поверхности листа анизотропной электротехнической стали (то есть со стороны изоляционного покрытия с натяжением) относительно точки, в которой интенсивность пика эмиссии Fe является максимальной (на Фиг. 3A это положение, в котором истекшее время составляет примерно 80 секунд; в дальнейшем иногда будет упоминаться как точка насыщения). Расстояние в направлении по толщине листа от точки насыщения интенсивности эмиссии Fe до точки перегиба (точки перегиба B), расположенной ближе всего к стороне основного стального листа, соответствует расстоянию D на Фиг. 3A, и составляет D=0,8 мкм на Фиг. 3A. В дополнение, стало ясно, что в любом из листов анизотропной электротехнической стали с благоприятной адгезией интенсивность пика эмиссии Si (иногда именуемого в дальнейшем как пик B), расположенного ближе всего к стороне основного стального листа, равна умноженной на 1,3 или больше и 2,0 или меньше интенсивности эмиссии Si в основном стальном листе (то есть интенсивность эмиссии той части, в которой распыление происходит до части основного стального листа, и интенсивность пика эмиссии, происходящей от Si, становится постоянной). На Фиг. 3A интенсивность эмиссии Si пика B составляет 1,8 больше интенсивности эмиссии Si в основном стальном листе. С другой стороны, стало ясно, что, когда положение точки перегиба B не находится в пределах диапазона 0,3-1,5 мкм относительно точки насыщения, или когда интенсивность эмиссии Si пика B составляет менее умноженной на 1,5 или более умноженной на 3,5 интенсивности эмиссии Si в основном стальном листе, изоляционное покрытие с натяжением имеет плохую адгезию.
[0047] Здесь описанное выше положение точки перегиба на профиле интенсивности эмиссии Si может быть определено путем двойного дифференцирования профиля интенсивности эмиссии Si с помощью любого известного приложения для численных расчетов и определения положения, в котором интенсивность становится равной нулю, на профиле второй производной.
[0048] Таким образом, стало ясно, что когда часть, в которой элемент Si сегрегируется в некотором положении по глубине листа анизотропной электротехнической стали, является кремнийсодержащим оксидным слоем 17 в настоящем варианте осуществления, и элемент Si в части (области А на Фиг. 3A), соответствующей кремнийсодержащему оксидному слою 17, имеет конкретную концентрацию (равную умноженной на 1,3 или больше и 2,0 или меньше интенсивности эмиссии Si в стали), проявляется благоприятная адгезия. Поскольку часть с сегрегированным элементом Si получается из Si, продиффундировавшего из основного стального листа, эта часть с сегрегированным элементом Si присутствует в положении, близком к основному стальному листу.
[0049] С другой стороны, как показано на Фиг. 3B, в результатах GDS-анализа листов анизотропной электротехнической стали с плохой адгезией, хотя второй пик, происходящий от Si, как описано выше, слегка наблюдается, положение (расстояние D на Фиг. 3B) точки перегиба, расположенной ближе всего к стороне основного стального листа, составляет 0,4 мкм, что выходит за пределы указанного выше диапазона, и интенсивность эмиссии Si составляет 1,2 от интенсивности эмиссии Si в стали, что также выходит за пределы указанного выше диапазона. В дополнение, стало ясно, что когда другие листы анизотропной электротехнической стали с плохой адгезией анализируют с помощью GDS, происходящий от Si второй пик не наблюдается, и в результате нет четырех точек перегиба.
[0050] При этом, поскольку GDS является методом анализа при распылении зоны с диаметром примерно 5 мм, можно считать, что в результатах GDS-анализа, показанных на Фиг. 3A, наблюдается среднее поведение каждого элемента в образце в зоне, имеющей диаметр примерно 5 мм. Следовательно, считается, что в рулоне, в который смотан лист анизотропной электротехнической стали, когда результат GDS-анализа необязательной зоны в положении, удаленном от головной части рулона на произвольное расстояние, показывает поведение, изображенное на Фиг. 3A, части рулона, находящиеся на таком же расстоянии от его головной части, показывают такие же результаты GDS-анализа, что и на Фиг. 3A. В дополнение, можно считать, что, если результаты GDS-анализа демонстрируют показанное на Фиг. 3A поведение и в головной части, и в хвостовой части рулона, то результаты GDS-анализа демонстрируют показанное на Фиг. 3A поведение во всем рулоне.
[0051] Как описано выше, в листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, когда выполняется элементный анализ от поверхности листа 1 анизотропной электротехнической стали в направлении по толщине листа 1 анизотропной электротехнической стали оптической эмиссионной спектрометрией тлеющего разряда (GDS), присутствует кремнийсодержащий оксидный слой 17, который удовлетворяет всем следующим условиям (a)-(c).
[0052] (a) На профиле интенсивности эмиссии Si имеются четыре или более точек перегиба.
(b) В направлении по толщине листа точка перегиба интенсивности эмиссии Si, самая близкая к стороне основного стального листа, присутствует в пределах диапазона 0,3-1,5 мкм в сторону поверхности изоляционного покрытия с натяжением от точки насыщения, в которой интенсивность эмиссии Fe является максимальной.
(c) Пик интенсивности эмиссии Si, самый близкий к стороне основного стального листа, имеет интенсивность эмиссии, которая равна умноженной на 1,3 или больше и 2,0 меньше интенсивности эмиссии Si в основном стальном листе.
[0053] В вышеприведенном условии (a) причина, по которой число точек перегиба на профиле интенсивности эмиссии Si составляет четыре или больше, заключается в следующем. Когда лист анизотропной электротехнической стали анализируют с помощью GDS, в зависимости от состояния изоляционного покрытия с натяжением, возникают плечи (перекрывающиеся пики) на пике эмиссии Si, происходящем от изоляционного покрытия с натяжением, и на Фиг. 3A могут наблюдаться два или более пиков эмиссии, выглядящих как один пик. В дополнение, в листе анизотропной электротехнической стали для приложения более сильного натяжения изоляционное покрытие с натяжением может формироваться многократно при изменении концентрации Si в обрабатывающем растворе. В этом случае, в левой концевой части показанных на Фиг. 3A результатов GDS-анализа (короткое истекшее время=сторона поверхностного слоя листа анизотропной электротехнической стали) наблюдается множество пиков эмиссии, происходящих от изоляционного покрытия с натяжением. В результате на профиле интенсивности эмиссии Si могут наблюдаться четыре или более точек перегиба. Однако, когда число точек перегиба интенсивности эмиссии Si составляет пять или больше, поскольку часть с сегрегированным Si, на которой следует сосредоточиться, получается из Si, продиффундировавшего из основного стального листа, среди множества наблюдаемых точек перегиба можно сосредоточиться на точке перегиба B, находящейся ближе всего к стороне основного стального листа.
[0054] В вышеупомянутом условии (b) положение точки перегиба B интенсивности эмиссии Si, самой близкой к стороне основного стального листа, может быть вычислено с использованием разницы во времени между точкой насыщения и точкой перегиба B и скорости распыления при GDS.
[0055] Кремнийсодержащий оксидный слой 17 формируется, когда выполняют обработку травлением для формирования микроструктуры 21 на поверхности основного стального листа 11 с использованием жидкости для поверхностной обработки, а затем выполняют термическую обработку при заданной температуре.
[0056] Условия для выполнения анализа в направлении по глубине с помощью GDS от поверхности листа анизотропной электротехнической стали являются следующими. Когда анализ в направлении по глубине выполняется с помощью GDS при следующих условиях, в листе анизотропной электротехнической стали с превосходной адгезией могут быть получены результаты GDS-анализа, показанные на Фиг. 3A. То есть в высокочастотном режиме обычного оптического эмиссионного спектрометра тлеющего разряда (например, GDA 750 производства компании Rigaku Corporation), выполняют измерение при условиях: выходная мощность: 30 Вт, давление Ar: 3 гПа, площадь измерения: 4 мм в диаметре, время измерения: 100 секунд, и таким образом можно получить результаты GDS-анализа, показанные на Фиг. 3A.
3
[0057] Толщина (толщина d на Фиг. 1) кремнийсодержащего оксидного слоя 17 во многих случаях составляет 100 нм или меньше и может составлять примерно 20-30 нм. При этом толщина кремнийсодержащего оксидного слоя 17 может быть вычислена по скорости распыления при GDS и истекшем времени, при котором наблюдается происходящий от Si второй пик, как показано в области А на Фиг. 3A.
[0058] Главный компонент кремнийсодержащего оксидного слоя 17 может быть определен с использованием метода рентгеновского анализа кристаллической структуры или XPS-анализа.
<Относительно толщины основного стального листа 11>
[0059] В листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления толщина (толщина d на Фиг. 1) основного стального листа 11 конкретно не ограничена, и может составлять, например, 0,27 мм или меньше. Обычно в листе анизотропной электротехнической стали по мере уменьшения толщины стального листа адгезия изоляционного покрытия с натяжением во многих случаях уменьшается. Однако, в листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, когда обеспечиваются оксидный слой 15 на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой 17, может быть получена превосходная адгезия изоляционного покрытия 13 с натяжением, даже если толщина d составляет 0,27 мм или меньше.
[0060] В настоящем варианте осуществления, даже когда толщина d основного стального листа 11 столь мала, как 0,23 мм или меньше, может быть получена превосходная адгезия изоляционного покрытия 13 с натяжением. В листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления толщина d основного стального листа 11 более предпочтительно находится в диапазоне 0,17-0,23 мм. При этом в листе 1 анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления толщина d основного стального листа 11 не ограничена вышеупомянутым диапазоном.
[0061] Лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления не имеет неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента. То состояние, при котором «неорганическое покрытие, содержащее форстерит в качестве главного компонента, не образуется», определяется с помощью следующего анализа.
[0062] Для того, чтобы описать каждый слой в структуре сечения, используя энергодисперсионный рентгеновский спектроскоп (EDS), присоединенный к сканирующему электронному микроскопу (SEM) или просвечивающему электронному микроскопу (TEM), выполняют линейный анализ в направлении по толщине листа и выполняют количественный анализ химических компонентов каждого слоя. Элементами, подлежащими количественному анализу, являются 6 элементов: Fe, P, Si, O, Mg и Al.
[0063] Та область слоистой структуры, которая находится в самом глубоком положении в направлении по толщине листа и которая представляет собой область, имеющую содержание Fe 80 ат.% или более и содержание O менее 30 ат.%, исключая шум измерения, определяется как основной стальной лист.
[0064] Что касается области, исключающей определенный выше основной стальной лист, та область, в которой содержание Fe составляет менее 80 ат.%, содержание P составляет 5 ат.% или больше, а содержание O составляет 30 ат.% или больше, исключая шум измерения, определяется как изоляционное покрытие с натяжением.
[0065] Область, исключающая определенные выше основной стальной лист и изоляционное покрытие с натяжением, определяется как промежуточный слой, состоящий из кремнийсодержащего оксидного слоя и оксидного слоя на основе железа. Промежуточный слой может удовлетворять, по общему среднему, содержанию Fe менее 80 ат.% в среднем, содержанию P менее 5 ат.% в среднем, содержанию Si 20 ат.% или больше в среднем, и содержанию O 30 ат.% или больше в среднем. В дополнение, в настоящем варианте осуществления, поскольку промежуточный слой не является форстеритовым покрытием, промежуточный слой может удовлетворять содержанию Mg менее 20 ат.% в среднем. Содержание Mg в промежуточном слое предпочтительно составляет 10 ат.% или меньше, более предпочтительно 5 ат.% или меньше, а еще более предпочтительно 3 ат.% или меньше.
[0066] Как описано выше, когда лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя оксидный слой 15 на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой 17, которые предусмотрены между основным стальным листом 11 и изоляционным покрытием 13 с натяжением, можно дополнительно улучшить адгезию изоляционного покрытия 13 с натяжением, а также можно значительно уменьшить магнитные потери в сильном магнитном поле, например, от 1,7 Тл до 1,9 Тл.
[0067] Различные магнитные характеристики листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, такие как магнитная индукция и магнитные потери, могут быть измерены согласно методу Эпштейна, охарактеризованному в стандарте JIS C 2550, или методу измерения магнитных характеристик одиночного листа (однолистовой тестер: SST), охарактеризованному в стандарте JIS C 2556.
[0068] Выше был подробно описан лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
(Относительно способа производства листа анизотропной электротехнической стали)
[0069] Далее со ссылкой на Фиг. 4 будет подробно описан способ производства листа анизотропной электротехнической стали соответствии с настоящим вариантом осуществления. Фиг. 4 представляет собой блок-схему, показывающую один пример последовательности технологических операций способа производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
[0070] В способе производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, как описано выше, лист анизотропной электротехнической стали, не имеющий на своей поверхности неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента (более конкретно, окончательно отожженный лист анизотропной электротехнической стали, не имеющий на своей поверхности неорганического покрытия, содержащего форстерит в качестве главного компонента), используют в качестве основного стального листа 11.
[0071] Способ получения листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, конкретно не ограничен. Например, в качестве примера можно привести способ, включающий процесс горячей прокатки, в котором подвергают горячей прокатке стальную заготовку, содержащую в качестве химических компонентов, в мас.%, 2,5-4,5% Si, 0,05-1,00% Mn, меньше 0,05% Al, меньше 0,1% C, меньше 0,05% N, меньше 0,1% S, меньше 0,05% Se и меньше 0,01% Bi, а остальное - Fe и примеси, необязательный процесс отжига, процесс холодной прокатки, в котором выполняют один проход холодной прокатки или два или более проходов холодной прокатки с промежуточным отжигом между ними, процесс обезуглероживающего отжига и процесс окончательного отжига. При этом для того, чтобы предотвратить образование неорганического покрытия, в качестве примера можно привести, например, способ, в котором наносят сепаратор отжига, который не формирует неорганического покрытия, и выполняют окончательный отжиг, и способ, в котором окончательный отжиг выполняют с применением обычно используемого сепаратора отжига, а затем удаляют образовавшееся неорганическое покрытие известным методом, таким как шлифовка или травление.
2
3
2
3
[0072] Среди вышеупомянутых способов предпочтительным является способ, в котором выполняют окончательный отжиг с использованием сепаратора отжига, который не формирует неорганического покрытия, потому что им легче управлять, а также обеспечивается благоприятное состояние поверхности стального листа. В качестве такого сепаратора отжига, например, предпочтительно использовать сепаратор отжига с введением хлорида висмута в смесь с MgO и AlO, или сепаратор отжига с введением соединения висмута и соединение хлорида металла в смесь с MgO и AlO.
3
2
3
[0073] Примеры хлоридов висмута включают оксихлорид висмута (BiOCl) и трихлорид висмута (BiCl). Примеры соединений висмута включают оксид висмута, гидроксид висмута, сульфид висмута, сульфат висмута, фосфат висмута, карбонат висмута, нитрат висмута, соль висмута и органической кислоты и галогенид висмута. Примеры соединений хлорида металла включают хлорид железа, хлорид кобальта и хлорид никеля. Количество хлорида висмута или соединения висмута и продукта хлорида металла конкретно не ограничено, но предпочтительно составляет примерно 3-15 массовых частей на 100 массовых частей смеси MgO и AlO.
[0074] Обычно, при производстве листа анизотропной электротехнической стали, оставшийся после окончательного отжига избыточный сепаратор отжига удаляют путем очистки, а затем выполняют выравнивающий отжиг. С другой стороны, как показано на Фиг. 4, в способе производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, использующем окончательно отожженный лист анизотропной электротехнической стали, не имеющий неорганического покрытия, избыточный сепаратор отжига удаляют путем очистки (этап S101, процесс промывки), а затем кислоту с конкретной концентрацией (жидкость для поверхностной обработки) наносят на поверхность стального листа для выполнения обработки поверхности (этап S103, процесс поверхностной обработки), выполняют термообработку при конкретной температуре в окислительной атмосфере (этап S105, процесс термообработки) и формируют изоляционное покрытие с натяжением с благоприятной адгезией при конкретных условиях (этап S107, процесс формирования изоляционного покрытия с натяжением). Тем самым на поверхности окончательно отожженного листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, можно сформировать промежуточный слой, состоящий главным образом из оксидного слоя на основе железа и кремнийсодержащего оксидного слоя, описанных выше, а также можно улучшить адгезию изоляционного покрытия с натяжением.
<Относительно процесса поверхностной обработки>
[0075] Жидкость для поверхностной обработки, используемая в процессе поверхностной обработки этапа S103, содержит одну или две или более из серной кислоты, азотной кислоты и фосфорной кислоты, и имеет суммарную концентрацию кислот 2-20 мас.% и температуру жидкости 70-90°C. Когда поверхность стального листа травят с использованием жидкости для поверхностной обработки, на поверхности стального листа образуются ямки травления, и дополнительно возможно сформировать активное состояние поверхности, которое обычно не может получаться. Ямки травления, сформированные на поверхности стального листа, схематично показаны как микроструктура 21 на Фиг. 2.
[0076] Когда температура жидкости для поверхностной обработки составляет менее 70°C, растворимость в жидкости для поверхностной обработки уменьшается, и не только может увеличиться вероятность образования осадка, но и эффективные ямки травления не могут быть получены. С другой стороны, когда температура жидкости для поверхностной обработки превышает 90°C, это не является предпочтительным, поскольку реакционная способность жидкости для поверхностной обработки становится слишком высокой, и поверхность стального листа чрезмерно протравливается во время процесса поверхностной обработки. Температура жидкости для поверхностной обработки предпочтительно находится в диапазоне 75-87°C, а более предпочтительно в диапазоне 80-85°C.
[0077] Когда суммарная концентрация кислот в жидкости для поверхностной обработки составляет менее 2 мас.%, это невыгодно в промышленном отношении, потому что ямки травления не могут быть подходящим образом сформированы на поверхности стального листа и время обработки становится длительным. Когда суммарная концентрация кислот в жидкости для поверхностной обработки превышает 20 мас.%, это не является предпочтительным, потому что поверхность стального листа чрезмерно протравливается во время процесса поверхностной обработки. Суммарная концентрация кислот в жидкости для поверхностной обработки предпочтительно находится в диапазоне 2-17 мас.%, а еще более предпочтительно в диапазоне 2-10 мас.%.
[0078] Продолжительность процесса поверхностной обработки конкретно не ограничена. Процесс поверхностной обработки во многих случаях выполняют путем непрерывного погружения стальных листов в обрабатывающую ванну, в которой содержится жидкость для поверхностной обработки. Когда используется этот способ, время, за которое стальной лист проходит через обрабатывающую ванну, является временем обработки в процессе поверхностной обработки. Когда стальные листы погружают обрабатывающую ванну и пропускаются через нее с обычной скоростью прохождения листа, можно реализовать вышеописанное активное состояние поверхности.
<Относительно процесса термообработки>
[0079] Для того, чтобы сформировать оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой на листе анизотропной электротехнической стали после процесса поверхностной обработки, выполняют нагревание в атмосфере, имеющей концентрацию кислорода 1-21 об.% и точку росы от -20 до 30°C, в течение 10-60 секунд так, чтобы температура стального листа достигла 700-900°C (процесс термообработки).
[0080] Когда концентрация кислорода в атмосфере составляет менее 1 об.%, требуется слишком много времени для формирования оксидного слоя на основе железа, и производительность понижается. С другой стороны, когда концентрация кислорода в атмосфере превышает 21 об.%, это не является предпочтительным, потому что сформированный оксидный слой на основе железа имеет тенденцию быть неравномерным. Концентрация кислорода в атмосфере предпочтительно находится в диапазоне 2-21 об.%, а более предпочтительно в диапазоне 15-21 об.%.
[0081] Когда точка росы в атмосфере составляет менее -20°C, требуется слишком много времени для формирования оксидного слоя на основе железа, и производительность понижается. С другой стороны, когда точка росы в атмосфере превышает 30°C, это не является предпочтительным, потому что сформированный оксидный слой на основе железа имеет тенденцию быть неравномерным. Точка росы в атмосфере предпочтительно находится в диапазоне от -10 до 25°C, а более предпочтительно в диапазоне от -10 до 20°C.
[0082] Когда температура нагрева стального листа в процессе термообработки составляет менее 700°C, это не является предпочтительным, потому что трудно сформировать оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой в подходящем состоянии, даже если время нагрева составляет 60 секунд. С другой стороны, когда температура нагрева стального листа превышает 900°C, это не является предпочтительным, потому что оксидный слой на основе железа имеет тенденцию быть неравномерным, и кремнийсодержащий оксидный слой в желаемом состоянии не может быть сформирован. Температура нагрева стального листа в процессе термообработки предпочтительно находится в диапазоне 750-800°C.
[0083] Когда время нагрева составляет менее 10 секунд, это не является предпочтительным, потому что полученные оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой имеют тенденцию быть неравномерными. С другой стороны, когда время нагрева превышает 60 секунд, это не является предпочтительным, потому что требуются высокие затраты в производственном производстве. Время нагрева предпочтительно находится в диапазоне 20-30 секунд.
[0084] Когда процесс термообработки выполняют после процесса поверхностной обработки, активированная поверхность листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего неорганического покрытия, окисляется, образуется оксидный слой на основе железа, коэффициент теплового расширения которого является промежуточным между коэффициентами теплового расширения металла и изоляционного покрытия, и образуется кремнийсодержащий оксидный слой с Si, продиффундировавшим из основного стального листа. На поверхности листа анизотропной электротехнической стали формируются ямки травления, и формируются оксидный слой на основе железа, имеющий предпочтительный коэффициент теплового расширения, и кремнийсодержащий оксидный слой в предпочтительном состоянии сегрегации, снимая напряжение, и таким образом может быть реализовано дополнительное улучшение адгезии изоляционного покрытия с натяжением, и может проявляться эффект улучшения магнитных потерь в сильном магнитном поле.
<Относительно процесса формирования изоляционного покрытия с натяжением>
[0085] В способе производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, в процессе формирования изоляционного покрытия с натяжением, используя следующий обрабатывающий раствор для формирования изоляционного покрытия с натяжением смешанной фосфатно-кремнеземной системы, обрабатывающий раствор наносят и сушат при следующих условиях. Когда изоляционное покрытие с натяжением формируется на поверхности стального листа, можно дополнительно улучшить магнитные характеристики листа анизотропной электротехнической стали.
[0086] Перед нанесением обрабатывающего раствора для формирования изоляционного покрытия с натяжением поверхность стального листа, на котором формируется изоляционное покрытие с натяжением, может быть подвергнута необязательной предварительной обработке, такой как обезжиривающая обработка щелочью или т.п., или же поверхность может остаться без такой предварительной обработки.
[0087] Изоляционное покрытие с натяжением, формируемое на поверхности стального листа, конкретно не ограничено, если только оно используется в качестве изоляционного покрытия с натяжением смешанной фосфатно-кремнеземной системы листа анизотропной электротехнической стали, и можно использовать изоляционное покрытие с натяжением известной смешанной фосфатно-кремнеземной системы. Примеры такого изоляционного покрытия с натяжением включают покрытие, содержащее фосфат и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов. В качестве другого примера можно привести композитное изоляционное покрытие, содержащее фосфат и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов и имеющее диспергированные в нем мелкодисперсные частицы органической смолы. В способе производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления обрабатывающий раствор для формирования изоляционного покрытия с натяжением наносят на поверхность листа анизотропной электротехнической стали после процесса термообработки, и в течение 1,0-20 секунд после нанесения лист анизотропной электротехнической стали нагревают со средней скоростью нагрева 20-100°C/с и прокаливают при температуре стального листа 850-950°C в течение 10-60 секунд.
[0088] При реальной работе, поскольку часто трудно установить время до начала нагрева после нанесения обрабатывающего раствора для формирования изоляционного покрытия с натяжением меньшим, чем 1,0 секунды, время до начала нагрева составляет 1,0 секунды или больше после нанесения. С другой стороны, когда время до начала нагрева превышает 20 секунд, реакция между поверхностью листа анизотропной электротехнической стали, подвергнутого процессу термической обработки, и обрабатывающим раствором для формирования изоляционного покрытия с натяжением, протекает слишком долго, и оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой, сформированные в процессе термической обработки, могут с высокой вероятностью раствориться. Следовательно, время до начала нагрева после нанесения обрабатывающего раствора составляет от 1,0 секунды до 20 секунд. Чем короче это время до начала нагрева, тем лучше.
[0089] Когда средняя скорость нагрева составляет менее 20°C/с, реакция между поверхностью листа анизотропной электротехнической стали, подвергнутого процессу термической обработки, и обрабатывающим раствором для формирования изоляционного покрытия с натяжением, протекает слишком долго, и оксидный слой на основе железа и кремнийсодержащий оксидный слой, сформированные в процессе термической обработки, могут с высокой вероятностью раствориться. С другой стороны, когда средняя скорость нагрева превышает 100°C/с, это не является предпочтительным, потому что желательная температура стального листа во время прокаливания будет с высокой вероятностью превышена. Следовательно, в настоящем варианте осуществления средняя скорость нагрева находится в диапазоне 20-100°C/с. Средняя скорость нагрева предпочтительно находится в диапазоне 25-50°C/с.
[0090] В процессе формирования изоляционного покрытия с натяжением обрабатывающий раствор прокаливают при температуре стального листа 850-950°C в течение 10-60 секунд. Когда температура стального листа составляет менее 850°C, даже если время выдержки составляет 60 секунд, сформированное изоляционное покрытие с натяжением не может достичь желаемых характеристик. С другой стороны, когда температура стального листа превышает 950°C, даже если время выдержки составляет 10 секунд, изоляционное покрытие с натяжением чрезмерно прокаливается, и сформированное изоляционное покрытие с натяжением не может достичь желаемых характеристик. В дополнение, когда время выдержки составляет менее 10 секунд, обрабатывающий раствор для формирования изоляционного покрытия с натяжением не может быть в достаточной степени высушен, а когда время выдержки превышает 60 секунд, сформированное изоляционное покрытие с натяжением не может достичь желаемых характеристик. Температура стального листа предпочтительно находится в диапазоне 870-900°C, а время выдержки предпочтительно находится в диапазоне 25-45 секунд.
[0091] Тем самым на поверхности оксидного слоя на основе железа формируется изоляционное покрытие с натяжением с толщиной 1-3 мкм.
[0092] Время между процессом поверхностной обработки и процессом термической обработки предпочтительно является как можно более коротким, и, например, предпочтительно составляет несколько минут.
[0093] После процесса формирования изоляционного покрытия с натяжением может быть выполнен выравнивающий отжиг для исправления формы. Когда выполняется выравнивающий отжиг стального листа, можно дополнительно уменьшить магнитные потери.
[0094] Выше был подробно описан способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Примеры
[0095] Далее со ссылкой на примеры и сравнительные примеры будут подробно описаны лист анизотропной электротехнической стали и способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим изобретением. При этом следующие примеры являются всего лишь примерами листа анизотропной электротехнической стали и способа производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим изобретением. Лист анизотропной электротехнической стали и способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим изобретением не ограничиваются следующими примерами.
(Экспериментальный пример)
2
3
[0096] Отлили стальную заготовку (сляб кремнистой стали), содержащую, в мас.%, C: 0,08%, Si: 3,24%, Mn: 0,08%, Al: 0,028%, N: 0,008%, S: 0,03%, Se: 0,01% и Bi: 0,004%, а остальное - Fe и примеси, и полученную стальную заготовку нагрели, а затем подвергли горячей прокатке для получения горячекатаной полосы с толщиной 2,2 мм. После отжига при температуре стального листа 1100°C в течение 60 секунд выполняли холодную прокатку до тех пор, пока толщина листа не стала равной 0,22 мм, и выполняли обезуглероживающий отжиг при температуре стального листа 830°C. Затем наносили и сушили сепаратор отжига, содержащий MgO и AlO в качестве главных компонентов и 10 мас.% BiOCl, который является хлоридом висмута, и выполняли окончательный отжиг при температуре стального листа 1200°C в течение 20 часов (окончательный отжиг при таких условиях также называют как «рафинирующим отжигом»). Когда избыточный сепаратор отжига был удален посредством промывки водой после окончательного отжига, никакого неорганического покрытия не было сформировано на поверхности стального листа. В дополнение, в результате такого окончательного отжига содержание Al составило 0% или больше и меньше 0,05%, содержание C составило 0% или больше и меньше 0,1%, содержание N составило 0% или больше и меньше 0,05%, содержание S составило 0% или больше и меньше 0,1%, содержание Se составило 0% или больше и меньше 0,05%, и содержание Bi составило 0% или больше и меньше 0,01%.
[0097] Приготовили водный раствор, содержащий фосфат алюминия и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов, показанный в Таблице 1. При этом в качестве различных фосфатов, показанных в Таблице 1, использовался коммерчески доступный особо чистый реагент, а в качестве коллоидного кремнезема использовался коммерчески доступный особо чистый реагент. Здесь все средние размеры частиц коллоидного кремнезема, показанные в Таблице 1, являются каталожными значениями.
[0098] После того, как были выполнены процесс поверхностной обработки и процесс термообработки стального листа после окончательного отжига при условиях, показанных в Таблице 2-1, нанесли и прокалили водный раствор, содержащий фосфат алюминия и коллоидный кремнезем в качестве главных компонентов, показанные в Таблице 1, и на поверхности стального листа было сформировано изоляционное покрытие с натяжением толщиной 2,5 мкм.
2
[0099] У листов анизотропной электротехнической стали, произведенных таким образом, используя XPS (прибор PHI 5600 производства компании ULVAC-PHI), измеряли толщину d оксидного слоя на основе железа в соответствии с вышеупомянутым способом, а главные компоненты оксидного слоя на основе железа определяли методом рентгеновского анализа кристаллической структуры. В дополнение, полученный лист анизотропной электротехнической стали проанализировали с помощью GDS (оптический эмиссионный спектрометр тлеющего разряда GDA 750 производства компании Rigaku Corporation) в соответствии со следующими условиями анализа.
[0100] Условия измерения XPS
Рентгеновский источник: MgKα
Аналитическая область: примерно 800 мкм в диаметре
2
Анализ в направлении по глубине (скорость распыления: 2 нм/мин в пересчете на SiO)
Измеряемые элементы: C, O, Al, Si, Fe
Поверхность измерения: самая внешняя поверхность, после распыления в течение 0,1, 0,5, 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 минут
[0101] Условия измерения GDS
Высокочастотный режим
Выходная мощность: 30 Вт
Давление Ar: 3 гПа
Область измерения: 4 мм в диаметре
Время измерения: 100 секунд
Измеряемые элементы: O, Al, Si, P, Fe
[0102] В дополнение, магнитные потери в сильном магнитном поле (магнитные потери при частоте 50 Гц, когда максимальная магнитная индукция составляла 1,7 Тл или 1,9 Тл) после облучения лазером и выполнения обработки для измельчения магнитных доменов были измерены методом измерения магнитных характеристик одиночного листа (однолистовой тестер: SST) в соответствии со стандартом JIS C 2556. В дополнение, адгезию и натяжение изоляционного покрытия с натяжением оценивали в соответствии со следующим способом оценки. Полученные результаты сведены в Таблице 2-2.
[0103] Число точек перегиба профиля интенсивности эмиссии Si в результатах GDS-анализа было подсчитано на графике второй производной, полученном путем двойного дифференцирования профиля интенсивности эмиссии Si с помощью коммерчески доступного приложения для численных расчетов. В дополнение, в следующей Таблице 2-2 столбец «Расстояние от точки насыщения» в графе «Интенсивность эмиссии Si при GDS» показывает расстояние между положением точки перегиба, самой близкой к стороне основного стального листа, и точкой насыщения, в которой интенсивность эмиссии Fe была максимальна.
<Оценка адгезии изоляционного покрытия с натяжением>
[0104] Адгезию изоляционного покрытия с натяжением оценивали следующим образом. Сначала взяли образец с шириной 30 мм и длиной 300 мм из каждого из листов анизотропной электротехнической стали и подвергли его отжигу для снятия напряжений при 800°C в потоке азота в течение 2 часов, а затем подвергли испытанию на адгезию при изгибе с использованием цилиндра диаметром ∅10 мм, и адгезия была оценена в соответствии со степенью отслаивания изоляционного покрытия с натяжением. Оценочные критерии были следующими, а оценка A и оценка B были удовлетворительными.
Оценка A: отслаивание отсутствует
B: отслаивание почти отсутствует
C: наблюдается несколько мм отслаивания
D: наблюдается отслаивание 1/3-1/2 поверхности
E: вся поверхность отслоилась
<Оценка натяжения изоляционного покрытия с натяжением>
[0105] В дополнение, натяжение изоляционного покрытия с натяжением было вычислено обратным расчетом из состояния изгиба, когда одна сторона изоляционного покрытия с натяжением отслаивалась. То есть натяжение покрытия σ было вычислено с использованием следующей Формулы (1).
2
2
[0106] σ≈{E/(1-µ)}×(T/3t)×(2H/L) ... Формула (1)
где
σ: натяжение покрытия [Па]
E: модуль Юнга [Па]
µ: коэффициент Пуассона [-]
T: толщина [м] образца
t: толщина [м] стального листа
H: изгиб [м] образца
L: длина [м] образца.
[0107] Затем полученное натяжение покрытия было оценено согласно следующим оценочным критериям. Оценочные критерии были следующими, а оценки от А до C считались удовлетворительными.
Оценка А: 8 МПа или больше
B: 7 МПа или больше и меньше 8 МПа
C: 6 МПа или больше и меньше 7 МПа
D: 5 МПа или больше и меньше 6 МПа
E: меньше 5 МПа
[0108] [Таблица 1]
№
Фосфат
Концентрация твердого содержимого (мас.%)
Коллоидный кремнезем
Концентрация твердого содержимого (мас.%)
1
Фосфат алюминия
65
Средний размер частиц 15 нм, щелочной тип
35
2
Фосфат алюминия + фосфат магния
60
Средний размер частиц 8 нм, покрытый алюминием тип
40
3
Фосфат алюминия + фосфат цинка
70
Средний размер частиц 30 нм, щелочной тип
30
4
Фосфат алюминия
58
Средний размер частиц 8 нм, щелочной тип
42
5
Фосфат марганца
34
Средний размер частиц 15 нм, кислотный тип
66
6
Фосфат кобальта
72
Средний размер частиц 15 нм, щелочной тип
28
7
Фосфат алюминия + фосфат цинка + фосфат железа
72
Средний размер частиц 15 нм, щелочной тип
28
[0109] [Таблица 2-1]
№
Процесс поверхностной обработки
Процесс термообработки
Процесс формирования изоляционного покрытия с натяжением
Кислота
Температура жидкости (°C)
Время обработки (секунд)
Атмосфера (об.%)
Точка росы (°C)
Температура стального листа (°C)
Время обработки (секунд)
Обрабатывающий раствор
Время до нагрева (секунд)
Скорость нагрева (°C/с)
Температура стального листа (°C)
Время выдержки (секунд)
1
10% серная кислота
80
10
20% O<sub>2</sub>
28
800
10
1
4
50
900
30
2
5% серная кислота
80
12
20% O<sub>2</sub>
-18
800
20
2
8
50
900
30
3
5% серная кислота
80
12
1% O<sub>2</sub>
28
850
10
3
8
25
860
60
4
7% азотная кислота
70
20
20% O<sub>2</sub>
20
800
10
4
16
85
950
12
5
15% фосфорная кислота
85
14
20% O<sub>2</sub>
5
800
10
5
16
50
900
20
6
5% серная кислота
80
12
20% O<sub>2</sub>
-18
850
10
6
4
50
900
20
7
5% серная кислота
80
12
20% O<sub>2</sub>
-18
850
10
7
4
50
900
20
8
<u>25% серная кислота</u>
60
10
20% O<sub>2</sub>
5
850
10
1
4
25
830
55
9
<u>1% серная кислота</u>
80
60
20% O<sub>2</sub>
0
800
10
1
4
50
900
20
10
10% серная кислота
<u>60</u>
10
20% O<sub>2</sub>
0
800
30
2
8
50
900
20
11
5% серная кислота
<u>95</u>
10
20% O<sub>2</sub>
0
800
10
2
8
50
900
20
12
10% серная кислота
75
10
20% O<sub>2</sub>
5
<u>600</u>
30
3
8
50
900
20
13
15% фосфорная кислота
80
14
20% O<sub>2</sub>
0
<u>1,000</u>
10
3
4
50
900
20
14
10% серная кислота
80
10
3% O<sub>2</sub>
25
800
<u>4</u>
1
8
50
900
20
15
10% серная кислота
80
10
20% O<sub>2</sub>
-15
800
<u>80</u>
1
4
50
900
20
16
10% серная кислота
80
10
20% O<sub>2</sub>
25
750
10
2
<u>0,5</u>
50
900
20
17
10% серная кислота
80
10
20% O<sub>2</sub>
5
880
30
2
<u>30</u>
50
900
20
18
10% серная кислота
80
10
20% O<sub>2</sub>
25
800
10
3
4
<u>13</u>
830
60
19
10% серная кислота
80
10
20% O<sub>2</sub>
5
800
30
3
4
<u>160</u>
950
12
20
10% серная кислота
80
15
20% O<sub>2</sub>
25
800
10
1
8
50
<u>800</u>
60
21
10% серная кислота
80
12
20% O<sub>2</sub>
5
800
30
2
8
85
<u>980</u>
12
22
10% серная кислота
80
12
20% O<sub>2</sub>
25
800
10
3
8
85
950
<u>6</u>
23
10% серная кислота
80
12
20% O<sub>2</sub>
5
800
30
4
8
25
<u>830</u>
<u>90</u>
24
10% серная кислота
80
12
<u>Без термообработки</u>
4
4
<u>160</u>
<u>830</u>
<u>6</u>
[0110] [Таблица 2-2]
№
Оксидный слой на основе железа
Интенсивность эмиссии Si при GDS
Адгезия
Натяжение покрытия
Магнитные потери в сильном магнитном поле (Вт/кг)
Примечание
Толщина (нм)
Число точек перегиба
Расстояние от точки насыщения (мкм)
Доля Si в стали
W17/50
W19/50
1
240
4
1,5
1,4
A
A
0,64
1,01
Пример
2
140
4
1,2
1,8
A
A
0,62
0,93
Пример
3
140
4
0,6
1,8
B
C
0,68
1,03
Пример
4
340
4
1,0
1,7
B
A
0,65
0,97
Пример
5
260
4
1,0
1,6
A
A
0,61
0,89
Пример
6
120
4
0,7
1,8
A
A
0,61
0,87
Пример
7
120
4
0,9
1,6
B
A
0,66
0,99
Пример
8
220
4
1,5
<u>2,3</u>
B
B
0,71
1,21
Сравнительный пример
9
40
<u>3</u>
<u>-</u>
<u>-</u>
D
A
0,68
1,18
Сравнительный пример
10
420
4
<u>0,2</u>
<u>1,2</u>
D
B
0,67
1,08
Сравнительный пример
11
80
4
0,4
<u>1,2</u>
D
A
0,65
1,10
Сравнительный пример
12
60
<u>3</u>
<u>-</u>
<u>-</u>
E
B
0,69
1,17
Сравнительный пример
13
560
4
1,5
<u>2,1</u>
C
A
0,73
1,21
Сравнительный пример
14
80
4
0,3
<u>0,8</u>
E
A
0,71
1,15
Сравнительный пример
15
460
4
<u>2,1</u>
<u>3,3</u>
B
B
0,70
1,18
Сравнительный пример
16
100
<u>3</u>
<u>-</u>
<u>-</u>
C
B
0,66
1,14
Сравнительный пример
17
300
4
0,4
<u>0,4</u>
D
A
0,69
1,13
Сравнительный пример
18
140
4
0,3
<u>0,8</u>
D
B
0,69
1,08
Сравнительный пример
19
240
4
0,4
<u>0,5</u>
B
D
0,66
1,08
Сравнительный пример
20
140
4
0,5
<u>0,7</u>
B
E
0,71
1,17
Сравнительный пример
21
220
4
<u>1,8</u>
1,9
C
B
0,72
1,17
Сравнительный пример
22
160
4
<u>2,3</u>
1,5
C
D
0,69
1,09
Сравнительный пример
23
240
4
<u>2,4</u>
<u>2,1</u>
B
E
0,68
1,09
Сравнительный пример
24
160
4
0,6
<u>0,9</u>
D
D
0,70
1,09
Сравнительный пример
[0111] По результатам метода рентгеновского анализа кристаллической структуры в образцах, соответствующих примерам настоящего изобретения, оксидный слой на основе железа содержал магнетит, гематит и фаялит в качестве главных компонентов, а кремнийсодержащий оксидный слой содержал кремнезем и фаялит в качестве главных компонентов. С другой стороны, в сравнительных примерах, не подпадающим под объем охраны настоящего изобретения, был сформирован оксидный слой на основе железа, содержащий магнетит, гематит и фаялит в качестве главных компонентов, но не был сформирован кремнийсодержащий оксидный слой, имеющий заданные число точек перегиба и расстояние от точки насыщения и проявляющий заданную интенсивность эмиссии Si.
[0112] Как можно ясно видеть из Таблицы 2-2, понятно, что образцы, соответствующие примерам настоящего изобретения, имели превосходную адгезию, и магнитные потери в сильном магнитном поле был улучшены. С другой стороны, можно заметить, что образцы, соответствующие сравнительным примерам настоящего изобретения, уступали по меньшей мере либо в адгезии, либо в магнитных потерях в сильном магнитном поле.
[0113] Хотя выше были подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, настоящее изобретение не ограничено этими примерами. Совершенно понятно, что специалисты в данной области техники смогут реализовать различные изменения или модификации в рамках технических идей, описанных в объеме формулы изобретения, и, конечно же, все они принадлежат техническому объему настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
[0114] 1 - Лист анизотропной электротехнической стали
11 - Основной стальной лист
13 - Изоляционное покрытие с натяжением
15 - Оксидный слой на основе железа
17 - Кремнийсодержащий оксидный слой
21 - Микроструктура (ямка травления)