ТЕКСТУРИРОВАННАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЛИСТОВАЯ СТАЛЬ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕКСТУРИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
TEXTURED ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET AND METHOD OF PRODUCING TEXTURED ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к текстурированной электротехнической листовой стали и способу производства текстурированной электротехнической листовой стали.
Уровень техники
Текстурированная электротехническая листовая сталь представляет собой магнитно-мягкий материал, использующийся в качестве материалов железных сердечников трансформаторов, генераторов и тому подобного. Текстурированные электротехнические листовые стали характеризуются наличием кристаллической структуры, в которой ориентация <001>, которая соответствует оси легкого намагничивания железа, является в высокой степени выровненной в соответствии с направлением прокатки листовой стали. Текстура, соответствующая описанной выше, образуется в результате чистового отжига технологического процесса изготовления текстурированной электротехнической листовой стали, где данный чистовой отжиг делает возможным предпочтительный рост до гигантского размера кристаллических зерен при ориентации {110}<001>, имеющей обозначение так называемой «ориентации Госса». От текстурированных электротехнических листовых сталей в качестве продукции требуется наличие таких магнитных свойств, как высокая магнитная индукция и низкие потери в сердечнике.
Магнитные свойства текстурированных электротехнических листовых сталей улучшаются в результате приложения к поверхности листовой стали напряжения растяжения (натяжения). В качестве одной широко известной методики приложения к листовой стали напряжения растяжения обычно используют методику, в которой на поверхности листовой стали формируют покрытие из форстерита, имеющее толщину, составляющую приблизительно 2 мкм, а на покрытии из форстерита формируют еще одно покрытие, имеющее толщину, составляющую приблизительно 2 мкм, и образованное, в первую очередь, из силикофосфата.
Говоря более конкретно, покрытие из силикофосфата, характеризующееся меньшим коэффициентом термического расширения, чем соответствующий коэффициент для листовой стали, формируют при высокой температуре и охлаждают до комнатной температуры, в результате чего при использовании разницы коэффициентов термического расширения между листовой сталью и покрытием из силикофосфата к листовой стали прикладывают напряжение растяжения.
Данное покрытие из силикофосфата также исполняет функцию и изолирующего покрытия, без которого невозможно обойтись для текстурированной электротехнической листовой стали. Вследствие наличия изоляции в листовой стали предотвращается образование локальных вихревых токов.
Поверхность текстурированной электротехнической листовой стали, подвергнутой чистовому отжигу, сглаживают в результате химического полирования или электролитического полирования, а после этого при использовании покрытия поверх листовой стали прикладывают напряжение растяжения, в результате чего ощутимо могут быть уменьшены потери в сердечнике.
Между тем, покрытие из форстерита между листовой сталью и покрытием из силикофосфата совместно с листовой сталью образует слой диффундирования. Поэтому гладкость поверхности листовой стали неизбежно ухудшается. Адгезия между силикофосфатом и металлом является настолько низкой, что покрытие из силикофосфата не может быть сформировано непосредственно на отделанной до зеркального блеска поверхности листовой стали. Таким образом, в структуре покрытия обычной текстурированной электротехнической листовой стали (листовой стали/покрытия из форстерита/покрытия из силикофосфата) поверхность листовой стали не может быть сглажена.
В источнике патентной литературы 1 в целях сохранения гладкости поверхности листовой стали, а также приложения к листовой стали большого напряжения растяжения на листовой стали при использовании способа CVD (химического осаждения из паровой фазы) или способа PVD (физического осаждения из паровой фазы) формируют керамическое покрытие, образованное, например, из TiN. В данный момент времени вследствие пропорциональности напряжения растяжения, прикладываемого к листовой стали, толщине керамического покрытия керамическое покрытие формируют имеющим толщину, составляющую, по меньшей мере, 1 мкм.
Однако способы CVD и способы PVD приводят к получению высоких издержек на изготовление, и, в соответствии с этим, желательными являются покрытия, имеющие маленькую толщину в наибольшей степени, что, в свою очередь, в результате приводит к уменьшению напряжения растяжения, прикладываемого к листовой стали.
В источнике патентной литературы 2 для компенсирования уменьшения натяжения вследствие такой маленькой толщины покрытия или для приложения к листовой стали намного большего натяжения на керамическом покрытии, имеющем толщину, составляющую 1 мкм и менее, формируют изоляционное придающее натяжение покрытие, образованное из силикофосфата.
Перечень цитирования
Источники патентной литературы:
Источник патентной литературы 1: JP 01-176034 A
Источник патентной литературы 2: JP 64-068425 A
Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема
Изобретатели настоящего изобретения исследовали текстурированную электротехническую листовую сталь, у которой на керамическом покрытии формировали изоляционное придающее натяжение покрытие. В результате, как это было установлено, в случае проведения потребителем и так далее для текстурированной электротехнической листовой стали отжига для снятия напряжений это иногда будет вызывать отслаивание керамического покрытия от соответствующей листовой стали или приводить в результате к получению неудовлетворительных магнитных свойств текстурированной электротехнической листовой стали.
Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеизложенного и имеет своей целью предложение текстурированной электротехнической листовой стали, характеризующейся превосходными адгезионной способностью покрытия и магнитными свойствами после отжига для снятия напряжений, а также способа ее производства.
Решение проблемы.
Изобретатели настоящего изобретения провели интенсивное исследование для достижения вышеизложенных целей и в результате установили то, что в случае формирования керамического покрытия и изоляционного придающего натяжение покрытия, обладающих конкретными структурами, адгезионная способность покрытия и магнитные свойства будут превосходными даже после отжига для снятия напряжений. Таким образом, было совершено данное изобретение.
Говоря конкретно, в настоящем изобретении предлагаются следующие далее позиции от [1] до [9].
[1] Текстурированная электротехническая листовая сталь, включающая:
листовую сталь;
слой покрытия А, которым является керамическое покрытие, содержащее оксид в количестве, составляющем менее чем 30% (масс.), и расположенное на листовой стали; и
слой покрытия В, которым является изоляционное придающее натяжение покрытие, содержащее оксид и расположенное на слое покрытия А,
где энергия связи 1s-орбитали атома кислорода в слое покрытия В составляет более, чем 530 эВ, и
где натяжение, прикладываемое слоем покрытия В к листовой стали при расчете на толщину слоя покрытия В в 1,0 мкм, составляет не менее, чем 4,0 МПа/мкм.
[2] Текстурированная электротехническая листовая сталь, соответствующая представленной выше позиции [1],
где слой покрытия А имеет толщину, составляющую не менее, чем 0,01 мкм.
[3] Текстурированная электротехническая листовая сталь, соответствующая представленным выше позициям [1] или [2],
где слой покрытия А имеет толщину, составляющую не более, чем 0,30 мкм.
[4] Текстурированная электротехническая листовая сталь, соответствующая любой одной из представленных выше позиций от [1] до [3],
где слой покрытия В имеет толщину, составляющую не менее, чем 1,0 мкм.
[5] Текстурированная электротехническая листовая сталь, соответствующая любой одной из представленных выше позиций от [1] до [4],
где слой покрытия В имеет толщину, составляющую не более, чем 10,0 мкм.
[6] Текстурированная электротехническая листовая сталь, соответствующая любой одной из представленных выше позиций от [1] до [5],
где в слое покрытия В
2
5
РО содержится в количестве в диапазоне от 25 до 55% (масс.),
2
SiO содержится в количестве в диапазоне от 42 до 58% (масс.), и
оксид атома, характеризующегося электроотрицательностью, составляющей более, чем 1,5, и отличного от Р и Si, содержится в количестве в диапазоне от 2 до 18% (масс.).
[7] Текстурированная электротехническая листовая сталь, соответствующая любой одной из представленных выше позиций от [1] до [6],
где слой покрытия А содержит нитрид или карбонитрид.
[8] Способ производства текстурированной электротехнической листовой стали для производства текстурированной электротехнической листовой стали, соответствующей любой одной из представленных выше позиций от [1] до [7],
где слой покрытия А формируют при использовании способа химического осаждения из паровой фазы или способа физического осаждения из паровой фазы.
[9] Способ производства текстурированной электротехнической листовой стали, соответствующий представленной выше позиции [8],
где слой покрытия В формируют в результате нанесения химического раствора для нанесения покрытия на слой покрытия А при использовании валика для нанесения покрытия со следующим далее спеканием в азотной атмосфере.
Технический результат
В настоящем изобретении могут быть предложены текстурированная электротехническая листовая сталь, характеризующаяся превосходными адгезионной способностью покрытия и магнитными свойствами после отжига для снятия напряжений, а также способ ее производства.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой вид в поперечном сечении, схематически демонстрирующий один предпочтительный вариант осуществления текстурированной электротехнической листовой стали изобретения.
Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном сечении, схематически демонстрирующий обычную текстурированную электротехническую листовую сталь.
Фиг. 3 представляет собой график, демонстрирующий взаимосвязь между толщиной изоляционного придающего натяжение покрытия, изготовленного из силикофосфата, и натяжением, которое изоляционное придающее натяжение покрытие, имеющее данную толщину, прикладывает к соответствующей листовой стали.
Фиг. 4 представляет собой график, демонстрирующий энергию связи 1s-орбитали атома кислорода согласно измерению при использовании метода РФЭС.
Осуществление изобретения
Результаты, полученные изобретателями
На листовой стали формировали керамическое покрытие, имеющее толщину, составляющую не более, чем 1,00 мкм, а на нем формировали изоляционное придающее натяжение покрытие, изготовленное из силикофосфата; в случае проведения для получающейся в результате листовой стали отжига для снятия напряжений керамическое покрытие в некоторых случаях от листовой стали отслаивалось (то есть, адгезионная способность покрытия ухудшалась). Изобретатели настоящего изобретения провели множество экспериментов для выяснения того, как это происходило, и теперь имеют следующие далее идеи.
Использование в качестве материала изоляционного придающего натяжение покрытия силикофосфата, характеризующегося низким коэффициентом термического расширения, является эффективным в отношении увеличения напряжения растяжения, прикладываемого при использовании изоляционного придающего натяжение покрытия к соответствующей листовой стали, и, тем самым, улучшения магнитных свойств, в то время как компоненты в изоляционном придающем натяжение покрытии окисляют керамическое покрытие в высокотемпературной среде, приводя, таким образом, к образованию продуктов реакции.
Впоследствии продукты реакции во время отжига для снятия напряжений при 800°С на протяжении 3 часов диффундируют в керамическое покрытие с поверхности раздела между изоляционным придающим натяжение покрытием и керамическим покрытием в направлении листовой стали; при дальнейшем диффундировании продуктов реакции и достижении ими поверхности раздела между керамическим покрытием и листовой сталью они вступают в реакцию с Fe листовой стали и образуют выделения.
После этого во время технологического процесса охлаждения при отжиге для снятия напряжений, то есть, в начале приложения напряжения к поверхности раздела между листовой сталью и керамическим покрытием вследствие разницы коэффициентов термического расширения, выделения не могут полностью воспринимать напряжение и, следовательно, отслаиваются от листовой стали. Таким образом, керамическое покрытие отслаивается от листовой стали. Говоря другими словами, адгезионная способность покрытия ухудшается.
Для устранения данной проблемы изобретатели настоящего изобретения рассмотрели подстраивание компонента (оксида) в изоляционном придающем натяжение покрытии в целях подавления прохождения реакции окисления для керамического покрытия, обусловленной изоляционным придающим натяжение покрытием.
Реакционная способность оксида коррелирует с энергией связи 1s-орбитали атома кислорода (О), измеренной при использовании метода РФЭС. Говоря более конкретно, более значительная энергия связи 1s-состояния атома кислорода означает то, что атом кислорода связан с соседним элементом более прочной ковалентной связью, так что реакция окисления едва ли произойдет.
Прежде всего, изобретатели настоящего изобретения сформировали после чистового отжига керамическое покрытие, изготовленное из нитрида и других компонентов и имеющее толщину, составляющую не более, чем 1,00 мкм, на листовой стали, с которой удалили форстерит в результате травления. После этого при использовании валика для нанесения покрытия на керамическое покрытие наносили химический раствор для нанесения покрытия, который спекали в азотной атмосфере, получая, тем самым, изоляционное придающее натяжение покрытие, характеризующееся энергией связи 1s-орбитали атома кислорода, составляющей более, чем 530 эВ. После этого проводили отжиг для снятия напряжений при 800°С на протяжении 3 часов в азотной атмосфере.
При большей толщине керамического покрытия более эффективно может быть предотвращено возникновение явления, заключающегося в том, что «продукты реакции диффундируют в керамическое покрытие с поверхности раздела между изоляционным придающим натяжение покрытием и керамическим покрытием в направлении листовой стали, и при дальнейшем диффундировании продуктов реакции и достижении ими поверхности раздела между керамическим покрытием и листовой сталью они вступают в реакцию с Fe листовой стали и образуют выделения». Таким образом, по мере утончения керамического покрытия становится более затруднительным обеспечение получения адгезионной способности покрытия.
Однако, как это было установлено, при использовании представленного выше варианта осуществления даже несмотря на наличие у керамического покрытия толщины, составляющей не более, чем 0,30 мкм, что отвечает чрезвычайно маленькой толщине, превосходная адгезионная способность покрытия может быть сохранена даже после отжига для снятия напряжений.
Фиг. 1 представляет собой вид в поперечном сечении, схематически демонстрирующий один предпочтительный вариант осуществления текстурированной электротехнической листовой стали изобретения. Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном сечении, схематически демонстрирующий обычную текстурированную электротехническую листовую сталь.
2
3
Прежде всего, как это продемонстрировано на фиг. 2, обычную текстурированную электротехническую листовую сталь обычно конфигурируют таким образом, чтобы покрытие из форстерита 2 было бы расположено на листовой стали 1, а изоляционное придающее натяжение покрытие 3 было бы сформировано на покрытии из форстерита. На фиг. 2 толщина Т покрытия из форстерита 2 составляет приблизительно 2 мкм, и толщина Т изоляционного придающего натяжение покрытия 3 составляет приблизительно 2 мкм.
3
С другой стороны, на фиг. 1 покрытие из форстерита 2 в обычном случае (см. фиг. 2) заменяют на керамическое покрытие 4. Говоря более конкретно, керамическое покрытие 4 формируют при использовании способа CVD или способа PVD на поверхности листовой стали 1, сглаженной при использовании способа, такого как химическое полирование или электролитическое полирование. Поскольку на фиг. 1 толщина Т4 керамического покрытия 4 составляет не более, чем, например, 1,00 мкм, даже в случае увеличения толщины Т изоляционного придающего натяжение покрытия 3 до толщины, составляющей 2,0 мкм и более, эффективный объем листовой стали (коэффициент заполнения пакета сердечника) для текстурированной электротехнической листовой стали при использовании в качестве трансформатора не уменьшится.
Вследствие наличия обычно пропорциональности натяжения, прикладываемого при использовании покрытия к листовой стали, толщине покрытия увеличение толщины изоляционного придающего натяжение покрытия должно быть эффективным в отношении улучшения магнитных свойств.
Как это установили изобретатели настоящего изобретения, в результате подстраивания скорости вращения валика для нанесения покрытия, относительной плотности химического раствора для нанесения покрытия и других факторов и, тем самым, увеличения толщины получающегося в результате изоляционного придающего натяжение покрытия увеличивается натяжение, прикладываемое к соответствующей листовой стали, и, таким образом, получающаяся в результате текстурированная электротехническая листовая сталь может приобрести улучшенные магнитные свойства.
Текстурированная электротехническая листовая сталь и способ ее производства.
Ниже еще раз описывается текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения.
Текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения является текстурированной электротехнической листовой сталью, включающей листовую сталь, слой покрытия А, который представляет собой керамическое покрытие, содержащее оксид в количестве, составляющем менее, чем 30% (масс.), и расположенное на листовой стали, и слой покрытия В, который представляет собой изоляционное придающее натяжение покрытие, содержащее оксид и расположенное на слое покрытия А, где энергия связи 1s-орбитали атома кислорода в слое покрытия В составляет более, чем 530 эВ, и натяжение, прикладываемое при использовании слоя покрытия В к листовой стали при расчете на толщину слоя покрытия В в 1,0 мкм, составляет не менее, чем 4,0 МПа/мкм.
Текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения является превосходной в отношении адгезионной способности покрытия после отжига для снятия напряжений (ниже в настоящем документе также просто называемой «адгезионной способностью покрытия»), а также в отношении магнитных свойств после отжига для снятия напряжений (ниже в настоящем документе также просто называемых «магнитными свойствами»).
Текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения ниже описывается более подробно. Следующее далее описание изобретения также охватывает способ производства текстурированной электротехнической листовой стали, соответствующей настоящему изобретению.
Листовая сталь
На тип листовой стали конкретных ограничений не накладывают, и листовая сталь, описанная ниже, представляет собой один пример.
В качестве слитка, который формирует листовую сталь, ради магнитных свойств предпочтительно используют слиток, содержащий в качестве компонентов в стали при выражении через уровни массового процентного содержания С в количестве в диапазоне от 0,002% до 0,10%, Si в количестве в диапазоне от 2,5% до 4,0% и Mn в количестве в диапазоне от 0,005% до 0,50%, а также содержащий Al в количестве в диапазоне от 0,010% до 0,050% и N в количестве в диапазоне от 0,003% до 0,020% или Al в количестве в диапазоне от 0,010% до 0,050%, N в количестве в диапазоне от 0,003% до 0,020%, Se в количестве в диапазоне от 0,003% до 0,030% и/или S в количестве в диапазоне от 0,002% до 0,03%, при этом остаток представляет собой неизбежные примеси и Fe. Однако на слиток для данного использования этим ограничения не накладывают.
Такой слиток подвергают горячей прокатке, а после этого несколько раз холодной прокатке при проведении нескольких раз отжига в промежутке между ними для получения, тем самым, конечной холоднокатаной листовой стали, которую, в свою очередь, подвергают обезуглероживающему отжигу и чистовому отжигу для обеспечения развития подвергнутых вторичной рекристаллизации зерен, характеризующихся ориентацией Госса. Таким образом, получают листовую сталь. В данном технологическом процессе количество раз холодной прокатки предпочтительно доходит вплоть до двух раз в целях достижения баланса между магнитными свойствами и издержками.
В числе вышеупомянутых компонентов в стали С удаляют в результате обезуглероживающего отжига, а очищение от Al, N, Se и S проводят в результате чистового отжига, таким образом, данные компоненты должны содержаться в листовой стали, подвергнутой чистовому отжигу, в маленьких количествах, эквивалентных количеству неизбежных примесей.
После этого покрытие из форстерита на поверхности листовой стали удаляют в результате травления или при использовании другого способа.
Таким образом, исходя из аспекта изготовления в соответствии с обычным проведением предпочитается покрытие из форстерита формировать на поверхности листовой стали, а после этого его удалять в результате травления. Несмотря на благоприятность формирования покрытия из форстерита для обезуглероживания листовой стали в случае использования другого способа обезуглероживания формирование покрытия из форстерита не является обязательным.
После удаления покрытия из форстерита с поверхности листовой стали поверхность листовой стали сглаживают при использовании такого способа, как химическое полирование или электролитическое полирование.
Обычно по мере увеличения шероховатости состояния поверхности листовой стали адгезионная способность покрытия улучшается вследствие анкерного эффекта. В противоположность этому, по мере увеличения гладкости состояния поверхности листовой стали магнитный домен легче перемещается, и, в соответствии с этим, возрастает величина улучшения магнитных свойств при приложении напряжения натяжения.
В настоящем изобретении даже при использовании листовой стали, подвергнутой химическому полированию, которое в наибольшей степени может сглаживать поверхность листовой стали, слой покрытия А (керамическое покрытие) после отжига для снятия напряжений не отслаивается, и, таким образом, сохраняется превосходная адгезионная способность покрытия. Поэтому предпочтительным является сглаживание поверхности листовой стали в степени, возможной при использовании химического полирования или электролитического полирования, в целях достижения среднеарифметической шероховатости Ra, составляющей не более, чем 0,4 мкм.
Слой покрытия А: Керамическое покрытие.
Текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения включает слой покрытия А, которое представляет собой керамическое покрытие, расположенное на поверхности листовой стали, соответствующей вышеизложенному.
Состав
Оксид
Количество оксида в слое покрытия А (керамическом покрытии) составляет менее, чем 30% (масс.), предпочтительно не более, чем 15% (масс.), более предпочтительно не более, чем 5% (масс.), а еще более предпочтительно не более, чем 2% (масс.), поскольку в случае согласования кристаллической решетки керамического покрытия с объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой листовой стали может быть достигнуто в большей степени превосходная адгезионная способность покрытия.
Количество оксида в керамическом покрытии может быть измерено при использовании рентгеновской флуоресценции при использовании стандартного листа, характеризующегося известной композицией.
Примеры элементов в оксиде, отличных от атома кислорода (О), включают соответствующие элементы перечисленные в качестве элементов в не являющемся оксидом компоненте, отличных от С и N, что описывается ниже.
Не являющийся оксидом компонент
Компонентом (компонентом, отличным от оксида), содержащимся в слое покрытия А (керамическом покрытии), является, по меньшей мере, компонент, выбираемый из группы, состоящей, например, из карбида, нитрида и карбонитрида.
В случае содержания в керамическом покрытии нитрида или карбонитрида адгезионная способность покрытия дополнительно улучшится.
В случае не являющегося оксидом компонента, выбираемого по меньшей мере из группы, состоящей из карбида, нитрида и карбонитрида, одним примером элемента в не являющемся оксидом компоненте, отличным от С и N, является, по меньшей мере, элемент, выбираемый из группы, состоящей из Cr, Ti, Al, Si, Zr, Mo, Y, Nb, W, Fe, Mn, Ta, Ge и Hf, и в их числе предпочтительным является, по меньшей мере, элемент, выбираемый из группы, состоящей из Cr, Ti, Al, Si, Zr, Mo, Y, Nb и W.
В качестве не являющегося оксидом компонента предпочтительными являются нитрид или карбонитрид, обладающие структурой каменной соли, по причинам того, что они легко согласовываются с объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой листовой стали.
Не являющийся оксидом компонент предпочтительно представляет собой компонент, вносящий свой вклад в улучшение стойкости к окислению керамического покрытия. В соответствии с графиком Аррениуса, составленным авторами Р. Panjan et al. (P. Panjan et al. Thin Solid Films, 281-282, (1996), 298) добавление Ti и тому подобного к Cr-содержащему нитриду может приводить к получению увеличенной стойкости к окислению. В соответствии с этим, в благоприятном случае также может быть использован и не являющийся оксидом компонент, содержащий три и более элементов, такие как TiCrN и AlCrN.
Количество не являющегося оксидом компонента в керамическом покрытии предпочтительно составляет не менее, чем 70% (масс.). Предпочтительным является керамическое покрытие, по существу образованное из не являющегося оксидом компонента.
В настоящем изобретении в качестве количества не являющегося оксидом компонента в керамическом покрытии может быть рассмотрена величина, полученная в результате вычитания количества не являющегося оксидом компонента из совокупной массы керамического покрытия.
Толщина
Ради подавления увеличения издержек толщина слоя покрытия А (керамического покрытия) предпочтительно составляет не более, чем 1,00 мкм, а более предпочтительно не более, чем 0,30 мкм.
С другой стороны, толщина керамического покрытия предпочтительно составляет не менее, чем 0,01 мкм, поскольку адгезионная способность покрытия становится в большей степени превосходной.
Способ формирования покрытия
Способом формирования слоя покрытия А (керамического покрытия) предпочтительно являются способ CVD (химического осаждения из паровой фазы) или способ PVD (физического осаждения из паровой фазы).
Одним предпочтительным способом CVD является термический способ CVD. Температура формирования покрытия предпочтительно находится в диапазоне от 900°С до 1100°С. Несмотря на возможность формирования покрытия при атмосферном давлении предпочтительным будет уменьшение давления для формирования однородного покрытия, и таким образом, по причинам изготовления давление во время формирования покрытия более предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 1000 Па.
Одним предпочтительным способом PVD является способ ионного осаждения. По причинам изготовления температура формирования покрытия предпочтительно находится в диапазоне от 300°С до 600°С. Давление во время формирования покрытия предпочтительно является уменьшенным, а более предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 100 Па. Во время формирования покрытия предпочтительно прикладывают напряжение смещения в диапазоне от -10 до -100 В при исполнении листовой сталью функции катода. Для ионизирования материала исходного сырья предпочтительно используют плазму, поскольку это в результате приводит к получению увеличенной скорости формирования покрытия.
В случае формирования керамического покрытия, содержащей три и более элементов, такого как TiAlN или TiCrN, предпочтительным способом формирования покрытия будет любой способ PVD, при этом более предпочтительным является способ ионного осаждения. В случае использования способа CVD, использующего для формирования покрытия термодинамическую реакцию, получение желательной композиции иногда будет затруднительным; поскольку в способе PVD обеспечивают ионизирование легирующего материала и получение когерентных выделений данного материала желательная состав может быть получена легко.
Слой покрытия В: Изоляционное придающее натяжение покрытие.
Текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения включает слой покрытия В, который представляет собой изоляционное придающее натяжение покрытие, содержащее оксид и расположенное на слое покрытия А (керамическом покрытии).
Энергия связи 1s-орбитали атома кислорода.
Энергия связи 1s-орбитали атома кислорода в слое покрытия В (изоляционном придающем натяжение покрытии) составляет более, чем 530 эВ. При использовании данной конфигурации прохождение реакции окисления для керамического покрытия, обусловленное изоляционным придающим натяжение покрытием, может быть подавлено в соответствии с представленным выше описанием изобретения, и, таким образом, текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения может характеризоваться превосходной адгезионной способностью покрытия.
Вышеупомянутая энергия связи предпочтительно составляет не менее, чем 532 эВ, более предпочтительно не менее, чем 533 эВ, а еще более предпочтительно не менее, чем 536 эВ, поскольку адгезионная способность покрытия становится в большей степени превосходной.
На верхнее предельное значение энергии связи конкретных ограничений не накладывают, и оно, например, составляет не более, чем 545 эВ.
Выражение «энергия связи 1s-орбитали атома кислорода составляет более, чем 530 эВ» имеет значение фразы «энергия связи 1s-орбитали атома кислорода (О), определенная при использовании рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), демонстрирует свой пик в пределах диапазона, составляющего более, чем 530 эВ» (см. фиг. 4).
Состав
Слой покрытия В (изоляционное придающее натяжение покрытие) содержит оксид.
В целях увеличения энергии связи 1s-орбитали атома кислорода в изоляционном придающем натяжение покрытии и уменьшения окисляющей способности изоляционного придающего натяжение покрытия предпочтительным является увеличение в изоляционном придающем натяжение покрытии доли атомов, связанных с атомом кислорода (О) при использовании прочной ковалентной связи. Говоря другими словами, предпочтительным является добавление атома, характеризующегося высокой электроотрицательностью.
Например, поскольку электроотрицательности атома кремния (Si) и атома фосфора (Р) составляют приблизительно 2 и, таким образом, являются высокими, в случае увеличения доли данных атомов энергия связи 1s-орбитали атома кислорода в изоляционном придающем натяжение покрытии увеличится.
Атом фосфора (Р) предпочтительно содержится в целях получения энергии связи 1s-орбитали атома кислорода в изоляционном придающем натяжение покрытии, составляющей более, чем 530 эВ.
Однако оксид фосфора (фосфат) характеризуется относительно большим коэффициентом термического расширения; поэтому в случае содержания в изоляционном придающем натяжение покрытии чрезмерно большого количества оксида фосфора (фосфата) это может оказаться невыгодным применительно к натяжению, прикладываемому к листовой стали.
Между тем, в случае содержания в изоляционном придающем натяжение покрытии оксида кремния (диоксида кремния) в увеличенном количестве, поскольку оксид кремния (диоксида кремния) характеризуется ослабленным эффектом увеличения энергии связи 1s-орбитали атома кислорода в сопоставлении с атомом фосфора, несмотря на улучшение натяжения может оказаться затруднительным достижение как улучшенного натяжения, так и уменьшенной окисляющей способности.
Поэтому предпочтительным является содержание оксида атома, характеризующегося электроотрицательностью, составляющей более, чем 1,5, и отличного от Р и Si. Ионизированный атом характеризуется увеличенной валентностью, атом может быть ковалентно связан с увеличенным количеством атомов углерода, так что адгезионная способность покрытия может быть улучшена даже при маленьком количестве атома, и, в дополнение к этому, увеличивается плотность упаковки изоляционного придающего натяжение покрытия, и увеличивается модуль Юнга, что в результате приведет к увеличению натяжения, прикладываемого к листовой стали.
Предпочтительные конкретные примеры атомов, характеризующихся электроотрицательностью, составляющей более, чем 1,5, (за исключением Р и Si) включают Ti, Mn, Ni, Nb, V и W.
2
5
С учетом вышеизложенного количество оксида фосфора (РО) в изоляционном придающем натяжение покрытии предпочтительно находится в диапазоне от 25 до 55% (масс.), а более предпочтительно от 35 до 45% (масс.), поскольку адгезионная способность покрытия и магнитные свойства становятся в большей степени превосходными.
2
Количество оксида кремния (SiO) в изоляционном придающем натяжение покрытии предпочтительно находится в диапазоне от 42 до 58% (масс.), а более предпочтительно от 48 до 58% (масс.).
2
2
2
2
5
2
5
3
Количество оксида атома, характеризующегося электроотрицательностью, составляющей более, чем 1,5, (за исключением Р и Si) (например, TiO, MnO, NiO, NbO, VO, WO) в изоляционном придающем натяжение покрытии предпочтительно находится в диапазоне от 2 до 18% (масс.), а более предпочтительно от 2 до 12% (масс.).
Между тем, в случае содержания в изоляционном придающем натяжение покрытии атома, характеризующегося низкой электроотрицательностью, (например, Na или К) энергия связи 1s-орбитали атома кислорода уменьшится, в результате чего окисляющая способность изоляционного придающего натяжение покрытия будет иметь тенденцию к увеличению. Таким образом, это может оказаться неблагоприятным.
Количество вышеупомянутого оксида в изоляционном придающем натяжение покрытии может быть измерено при использовании рентгеновской флуоресцентной спектрометрии при использовании стандартного листа для известной композиции, включенной в изоляционное придающее натяжение покрытие.
В настоящем описании изобретения оксиды, соответствующие вышеупомянутым, в изоляционном придающем натяжение покрытии иногда коллективно называют «силикофосфат».
Натяжение
Натяжение, прикладываемое при использовании слоя покрытия В (изоляционного придающего натяжение покрытия) к листовой стали при расчете на толщину слоя покрытия В (изоляционного придающего натяжение покрытия) в 1,0 мкм, составляет не менее, чем 4,0 МПа/мкм. При наличии данной конфигурации текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения может обладать превосходными магнитными свойствами.
На верхнее предельное значение натяжения конкретных ограничений не накладывают, и оно составляет, например, не более, чем 10,0 МПа.
Метод оценки (метод измерения) вышеупомянутого натяжения представляет собой нижеследующее:
Прежде всего, на каждой стороне листовой стали (не имеющей покрытия из форстерита) формируют керамическое покрытие и изоляционное придающее натяжение покрытие в данном порядке, получая, таким образом, образец (в направлении прокатки 280 мм; в направлении, перпендикулярном направлению прокатки, 30 мм) при отсутствии прогиба. Поверх всей поверхности одной стороны полученного образца прикрепляют липкую ленту для защиты от коррозии. Впоследствии образец, имеющий прикрепленную на себе липкую ленту для защиты от коррозии, погружают в водный раствор гидроксида натрия при приблизительно 110°С на протяжении приблизительно 10 минут. При использовании данного технологического процесса удаляют изоляционное придающее натяжение покрытие на стороне, не имеющей на себе липкой ленты для защиты от коррозии. Вследствие отсутствия у листовой стали изоляционного придающего натяжение покрытия на одной стороне в плоскости направление толщины листа – направление прокатки появляется кривизна (прогиб) листовой стали. Липкую ленту для защиты от коррозии удаляют и определяют радиус кривизны R для листовой стали. Натяжение σ для изоляционного придающего натяжение покрытия получают при использовании формулы «σ = Ed/3R», где Е представляет собой модуль Юнга для листовой стали в направлении прокатки, а d представляет собой толщину покрытия на одной стороне.
После этого полученное значение натяжения σ разделяют на толщину изоляционного придающего натяжение покрытия для определения описанного выше натяжения (единица измерения: МПа/мкм).
Толщина
Фиг. 3 представляет собой график, демонстрирующий взаимосвязь между толщиной изоляционного придающего натяжение покрытия и натяжением, которое изоляционное придающее натяжение покрытие, имеющее данную толщину, прикладывает к соответствующей листовой стали. Как это продемонстрировано на фиг. 3, при увеличении толщины изоляционного придающего натяжение покрытия увеличивается натяжение (напряжение натяжения), прикладываемое к листовой стали, и это, вероятно, представляет собой причину получения превосходных магнитных свойств (уменьшенных потерь в сердечнике) текстурированной электротехнической листовой стали.
Толщина изоляционного придающего натяжение покрытия предпочтительно составляет не менее, чем 1,0 мкм, поскольку текстурированная электротехническая листовая сталь может обладать в большей степени превосходными магнитными свойствами.
Однако в случае чрезмерно толстого изоляционного придающего натяжение покрытия это приведет к уменьшению эффективного объема листовой стали для текстурированной электротехнической листовой стали при использовании в качестве трансформатора, а также насытится эффект уменьшения потерь в сердечнике, создаваемый напряжением натяжения, таким образом, что свойства трансформатора могут до некоторой степени ухудшиться. Таким образом, верхнее предельное значение толщины изоляционного придающего натяжение покрытия предпочтительно составляет не более, чем 10,0 мкм.
Способ формирования покрытия
На способ формирования изоляционного придающего натяжение покрытия конкретных ограничений не накладывают, и его предпочтительные примеры включают способ, включающий нанесение на керамическое покрытие химического раствора для нанесения покрытия со следующими далее высушиванием и после этого спеканием в азотной атмосфере. Данный способ берется в качестве примера и описывается ниже.
Химический раствор для нанесения покрытия
Химический раствор для нанесения покрытия предпочтительно содержит фосфорную кислоту и/или фосфат и коллоидальный диоксид кремния. Примеры типов металлов в фосфате включают Mn и Ni.
Химический раствор для нанесения покрытия может, кроме того, содержать соединение М в дополнение к фосфорной кислоте и/или фосфату и коллоидальному диоксиду кремния. В представленном выше изложении М представляет собой, например, элемент (атом), характеризующийся электроотрицательностью, составляющей более, чем 1,5, и его примеры включают Ti, Mn, Ni, Nb, V и W.
2
2
3
Примеры соединения Ti включают TiO и TiO.
3
2
4
3
Примеры соединения Mn включают Mn(NO), MnSO и MnCO.
3
2
4
Примеры соединения Ni включают Ni(NO) и NiSO.
2
5
Примеры соединения Nb включают NbO.
4
3
2
5
Примеры соединения V включают NHVO и VO.
2
4
3
Примеры соединения W включают KWO и WO.
На количества соответствующих компонентов в химическом растворе для нанесения покрытия конкретных ограничений не накладывают, и их подходящим для использования образом подстраивают для обеспечения демонстрации получающимся в результате изоляционным придающим натяжение покрытием композиции, соответствующей представленному выше описанию изобретения.
Например, количество фосфорной кислоты и/или фосфата в химическом растворе для нанесения покрытия предпочтительно составляет не менее, чем 20% (масс.) по отношению к совокупному твердому веществу химического раствора для нанесения покрытия. Однако, на данное количество этим ограничений не накладывают.
Условия формирования покрытия
На способ нанесения химического раствора для нанесения покрытия, соответствующего представленному выше изложению, на слой покрытия А (керамическое покрытие) конкретных ограничений не накладывают, и по причинам издержек на изготовление предпочтительно в нем используют валик для нанесения покрытия.
Температура спекания и время спекания, соответственно, предпочтительно находятся в диапазонах от 700°С до 900°С и от 10 до 30 секунд по следующим далее причинам.
При использовании температуры спекания, доходящей вплоть до 900°С, и/или времени спекания, доходящего вплоть до 30 секунд, может быть дополнительно подавлено прохождение реакции, при которой образуются выделения, которые вызывают получение неудовлетворительной адгезионной способности покрытия между керамическим покрытием и изоляционным придающим натяжение покрытием, что в результате приводит к получению еще в большей степени превосходной адгезионной способности покрытия.
На первой стадии формирования изоляционного придающего натяжение покрытия химический раствор для нанесения покрытия высушивают. При использовании температуры спекания, составляющей не менее, чем 700°С, и/или времени спекания, составляющего не менее, чем 10 секунд, высушивание химического раствора для нанесения покрытия протекает в достаточной степени таким образом, что влага, включенная в химический раствор для нанесения покрытия, может быть надлежащим образом удалена, что, тем самым, дополнительно улучшает напряжение натяжения, прикладываемое при использовании изоляционного придающего натяжение покрытия к листовой стали. В дополнение к этому, во время отжига для снятия напряжений может быть подавлено окисление керамического покрытия, обусловленное присутствием влаги.
Атмосфера спекания предпочтительно является азотной атмосферой.
В случае атмосферы спекания, являющейся воздушной атмосферой, керамическое покрытие легко будет окисляться вследствие присутствия, например, влаги и/или кислорода, содержащихся в воздухе; однако, в азотной атмосфере окисление керамического покрытия подавляется, что в результате приводит к получению в еще большей степени превосходной адгезионной способности покрытия.
Отжиг для снятия напряжений
Текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения потребителем и так далее иногда может быть подвергнута отжигу для снятия напряжений. На условия проведения отжига для снятия напряжений конкретных ограничений не накладывают и, например, отжиг проводят в азотной или другой атмосфере при температуре в диапазоне от 700°С до 900°С на протяжении от 2 до 4 часов.
Еще одна позиция
Для дополнительного улучшения магнитных свойств текстурированной электротехнической листовой стали изобретения может быть использована методика измельчения магнитных доменов текстурированной электротехнической листовой стали в результате формирования канавки поблизости от поверхности листовой стали таким образом, чтобы канавка простиралась бы поперек направления прокатки текстурированной электротехнической листовой стали, или введения деформации в результате лазерного облучения или облучения при использовании пучка электронов.
В то время, как эффект измельчения магнитных доменов, придаваемый в результате формирования канавок, сохраняется даже после отжига, степень деформации, введенная в результате лазерного облучения или облучения при использовании пучка электронов, уменьшается вследствие отжига для снятия напряжений, проводимого потребителем и так далее, таким образом, что получающаяся в результате текстурированная электротехническая листовая сталь иногда является ненадлежащей для области применения спирального ленточного сердечника.
Однако текстурированная электротехническая листовая сталь изобретения является превосходной в отношении адгезионной способности покрытия и магнитных свойств даже и без проведения какого-либо отжига для снятия напряжений (например, в случае текстурированной электротехнической листовой стали, предназначенной для пакетных железных сердечников). Поэтому в настоящем изобретении без проведения какого-либо отжига для снятия напряжений магнитные свойства могут быть дополнительно улучшены при использовании методики измельчения магнитных доменов в результате введения деформации.
Примеры
Настоящее изобретение будет конкретно описываться ниже при обращении к примерам. Однако, настоящее изобретение не должно восприниматься как ограниченное следующими далее примерами.
Тестовый пример 1
Производство текстурированной электротехнической листовой стали
На листовой стали формировали слой покрытия А (керамическое покрытие) и слой покрытия В (изоляционное придающее натяжение покрытие) в данном порядке в соответствии с представленным ниже описанием изобретения для получения, тем самым, текстурированной электротехнической листовой стали.
Листовая сталь
Использовали слиток, содержащий в качестве компонентов в стали при выражении через уровни массового процентного содержания С в количестве 0,05%, Si в количестве 3,2%, Mn в количестве 0,05%, Al в количестве 0,03%, N в количестве 0,005% и Se в количестве 0,01%, при этом остаток представляют собой неизбежные примеси и Fe.
Слиток подвергали горячей прокатке, отжигу горячей полосы и два раза холодной прокатке при проведении промежуточного отжига в промежутке между ними для получения, тем самым, конечной холоднокатаной листовой стали, имеющей толщину 0,23 мм, которую, в свою очередь, подвергали обезуглероживающему отжигу и чистовому отжигу для обеспечения развития подвергнутых вторичной рекристаллизации зерен, характеризующихся ориентацией Госса. Таким образом, получали листовую сталь, имеющую покрытие из форстерита.
Впоследствии с листовой стали, имеющей покрытие из форстерита, в результате травления удаляли покрытие из форстерита на поверхности листовой стали, после чего поверхность сглаживали в результате химического полирования при использовании фтористо-водородной кислоты. Таким образом, получали листовую сталь. Толщина листовой стали после химического полирования составляла 0,22 мм.
Слой покрытия А: Керамическое покрытие
После этого на листовой стали при использовании способа CVD формировали керамическое покрытие из TiN, имеющее толщину 0,20 мкм. Количество оксида в керамическом покрытии составляло не более, чем 2% (масс.) в каждом случае. В качестве способа CVD использовали термический способ CVD и формирование покрытия проводили в условиях при 1050°С и 1000 Па.
Слой покрытия В: Изоляционное придающее натяжение покрытие
После этого при использовании валика для нанесения покрытия на керамическое покрытие, сформированное на листовой стали, наносили химический раствор для нанесения покрытия, который высушивали, а после этого спекали в азотной атмосфере при 850°С на протяжении 15 секунд. Таким образом, формировали изоляционное придающее натяжение покрытие, имеющее толщину 2,0 мкм.
Химический раствор для нанесения покрытия получали в результате выбора одного или нескольких представителей из числа фосфата, коллоидального диоксида кремния (АТ-30, производства компании ADEKA Corporation; средний размер частиц 10 нм) и соединения М, и смешивания выбранного компонента (компонентов) таким образом, чтобы получающееся в результате изоляционное придающее натяжение покрытие могло бы характеризоваться композицией в соответствии с представлением изобретения в представленной ниже таблице 1.
В качестве соединения М использовали следующие далее соединения.
- Li: LiOH
- Na: NaOH
- K: KOH
2
2
7
2
5
- Mg: MgPO (его количество рассчитывали в виде совокупного количества MgO и РО)
2
2
7
2
5
- Са: СаPO (его количество рассчитывали в виде совокупного количества СаO и РО)
2
2
7
2
5
- Sr: SrPO (его количество рассчитывали в виде совокупного количества SrO и РО)
2
2
7
2
5
- Ba: BaPO (его количество рассчитывали в виде совокупного количества BaO и РО)
4
2
3
2
5
- Y: YPO (его количество рассчитывали в виде совокупного количества YO и РО)
2
- Ti: TiO
2
- Zr: ZrO
3
2
2
- Mn: Mn(NO) (его количество рассчитывали в виде количества MnО)
3
2
2
- Ni: Ni(NO) (его количество рассчитывали в виде количества NiО)
2
5
- Nb: NbO
4
3
2
5
- V: NHVO (его количество рассчитывали в виде количества VО)
3
- W: WO
2
5
2
3
2
5
2
3
Что касается композиций, продемонстрированных в таблице 1, то в случае представления композиции в виде, например, «40PO-55SiO-5WO» это означает то, что количество РО составляет «40% (масс.)», количество SiО составляет «55% (масс.)», и количество WО составляет «5% (масс.)».
Энергия связи (единица измерения: эВ) 1s-орбитали атома кислорода в изоляционном придающем натяжение покрытии определяли при использовании метода РФЭС. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 1. Измерение при использовании метода РФЭС проводили при использовании прибора SSX-100, производства компании Surface Science Instruments.
Фиг. 4 представляет собой график, демонстрирующий энергию связи 1s-орбитали атома кислорода согласно измерению при использовании метода РФЭС. Фиг. 4 демонстрирует кривую из одного примера изобретения (№ 17 в представленной ниже таблице 1) и кривую из одного сравнительного примера (№ 9 в представленной ниже таблице 1) в качестве типичных примеров. Как это продемонстрировано на фиг. 4, кривая из примера изобретения демонстрирует наличие своего пика в пределах диапазона, составляющего более чем 530 эВ, в то время как кривая из сравнительного примера демонстрирует наличие своего пика в пределах диапазона, составляющего менее чем 530 эВ.
В случае каждой из получающихся в результате текстурированных электротехнических листовых сталей при использовании метода, описанного выше, определяли натяжение (единица измерения: МПа/мкм), прикладываемое при использовании изоляционного придающего натяжение покрытия к листовой стали при расчете на толщину изоляционного придающего натяжение покрытия в 1,0 мкм. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 1.
Оценка
Каждую из полученных текстурированных электротехнических листовых сталей подвергали отжигу для снятия напряжений в азотной атмосфере при 800°С на протяжении 3 часов. После этого проводили оценку следующим далее образом.
Адгезионная способность покрытия
Текстурированную электротехническую листовую сталь, подвергнутую отжигу для снятия напряжений, наматывали вокруг круглых прутков, имеющих различные диаметры, кратные 5 миллиметрам, то есть, диаметры 5 мм, 10 мм, ... (но при включении круглого прутка, имеющего диаметр 3 мм) для определения минимального диаметра (единица измерения: мм) из числа диаметров, в случае которых керамическое покрытие не отслаивалось. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 1. По мере уменьшения минимального диаметра из числа диаметров, в случае которых покрытие не отслаивалось, (то есть, диаметра отсутствия отслаивания) адгезионная способность покрытия после отжига для снятия напряжений может быть классифицирована как в большей степени превосходная, и благоприятным является диаметр отсутствия отслаивания, составляющий менее, чем 30 мм.
17/50
Потери в сердечнике W
17/50
17/50
17/50
Для текстурированной электротехнической листовой стали, подвергнутой отжигу для снятия напряжений, измеряли потери в сердечнике W. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 1. Для случаев, в которых потери в сердечнике W не измеряли, в представленной ниже таблице 1 ставили знак «-». В случае потерь в сердечнике W (единица измерения: Вт/кг), составляющих менее, чем 0,80, магнитные свойства после отжига для снятия напряжений могут быть классифицированы как превосходные.
Пр. Из.: Пример изобретения
Ср. Пр.: Сравнительный пример
17/50
Как это можно видеть в представленной выше таблице 1, при использовании текстурированных электротехнических листовых сталей из примеров изобретения, у которых энергия связи 1s-орбитали атома кислорода в изоляционном придающем натяжение покрытии составляет более, чем 530 эВ, и натяжение для изоляционного придающего натяжение покрытия составляет не менее, чем 4,0 МПа/мкм, диаметр отсутствия отслаивания находится всего лишь в диапазоне от 5 до 15 мм, что означает превосходную адгезионную способность покрытия, и потери в сердечнике W составляют менее, чем 0,80, что означает превосходные магнитные свойства.
Тестовый пример 2
Производство текстурированной электротехнической листовой стали.
На листовой стали формировали слой покрытия А (керамическое покрытие) и слой покрытия В (изоляционное придающее натяжение покрытие) в данном порядке в соответствии с представленным ниже описанием изобретения для получения, тем самым, текстурированной электротехнической листовой стали.
Листовая сталь
Использовали слиток, содержащий в качестве компонентов в стали при выражении через уровни массового процентного содержания С в количестве 0,05%, Si в количестве 3,2%, Mn в количестве 0,05%, Al в количестве 0,03%, N в количестве 0,005% и Se в количестве 0,01%, при этом остаток представляют собой неизбежные примеси и Fe.
Слиток подвергали горячей прокатке, отжигу горячей полосы и два раза холодной прокатке при проведении промежуточного отжига в промежутке между ними для получения, тем самым, конечной холоднокатаной листовой стали, имеющей толщину 0,23 мм, которую, в свою очередь, подвергали обезуглероживающему отжигу и чистовому отжигу для обеспечения развития подвергнутых вторичной рекристаллизации зерен, характеризующихся ориентацией Госса. Таким образом, получали листовую сталь, имеющую покрытие из форстерита.
Впоследствии с листовой стали, имеющей покрытие из форстерита, в результате травления удаляли покрытие из форстерита на поверхности листовой стали, после чего поверхность сглаживали в результате химического полирования при использовании фтористо-водородной кислоты. Таким образом, получали листовую сталь. Толщина листовой стали после химического полирования составляла 0,22 мм.
Слой покрытия А: Керамическое покрытие
На листовой стали при использовании способа CVD или способа PVD формировали каждое из керамических покрытий, характеризующихся составами №№ от 1 до 26, продемонстрированными в представленной ниже таблице 2, до получения толщины, продемонстрированной в представленной ниже таблице 2. Количество оксида в керамическом покрытии в каждом случае составляло не более, чем 2% (масс.).
В качестве способа CVD использовали термический способ CVD и формирование покрытия проводили в условиях при 1050°С и 1000 Па. В качестве способа PVD использовали способ ионного осаждения и формирование покрытия проводили в условиях при 450°С, 3 Па и напряжении смещения -20 В.
В целях рассмотрения воздействия оксида в керамическом покрытии, которое может варьироваться при изменении количества оксида, формировали керамические покрытия, характеризующиеся составами №№ 27 и 28, продемонстрированными в представленной ниже таблице 2, до получения толщины, продемонстрированной в представленной ниже таблице 2. Количество оксида в керамическом покрытии контролируемо выдерживали в результате добавления следового количества кислорода при варьировании его парциального давления в атмосферу, использующуюся для формирования покрытия при использовании способа PVD.
Слой покрытия В: Изоляционное придающее натяжение покрытие
После этого при использовании валика для нанесения покрытия на керамическое покрытие, сформированное на листовой стали, наносили химический раствор для нанесения покрытия, который высушивали, а после этого спекали в азотной атмосфере при 850°С на протяжении 15 секунд. Таким образом, формировали изоляционное придающее натяжение покрытие, имеющее толщину 2,0 мкм.
В качестве химического раствора для нанесения покрытия использовали тот же самый химический раствор для нанесения покрытия, что соответствующий раствор № 20 в тестовом примере 1.
2
5
2
3
Сформированное изоляционное придающее натяжение покрытие характеризовалось композицией 40РО-55SiO-5WO, энергией связи 1s-орбитали атома кислорода 544 эВ и натяжением 4,5 МПа/мкм.
Оценка
Каждую из полученных текстурированных электротехнических листовых сталей подвергали отжигу для снятия напряжений в азотной атмосфере при 800°С на протяжении 3 часов, а после этого оценивали на предмет адгезионной способности покрытия и магнитных свойств после отжига для снятия напряжений тем же самым образом, как и в тестовом примере 1. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 2.
Пр. Из.: Пример изобретения
Ср. Пр.: Сравнительный пример
17/50
Как это можно видеть в представленной выше таблице 2, при использовании текстурированных электротехнических листовых сталей из примеров изобретения диаметр отсутствия отслаивания составляет менее, чем 30 мм, что означает превосходную адгезионную способность покрытия, и потери в сердечнике W составляют менее, чем 0,80, что означает превосходные магнитные свойства.
В представленной выше таблице 2 при сопоставлении примеров изобретения, характеризующихся керамическими покрытиями, имеющими толщину 0,10 мкм, те примеры изобретения, у которых керамические покрытия характеризуются любой из композиций TiCrN и AlCrN, демонстрируют в еще большей степени превосходные адгезионную способность покрытия и магнитные свойства.
Пример 3
Производство текстурированной электротехнической листовой стали
На листовой стали формировали слой покрытия А (керамическое покрытие) и слой покрытия В (изоляционное придающее натяжение покрытие) в данном порядке в соответствии с представленным ниже описанием изобретения для получения, тем самым, текстурированной электротехнической листовой стали.
Листовая сталь
Использовали слиток, содержащий в качестве компонентов в стали при выражении через уровни массового процентного содержания С в количестве 0,05%, Si в количестве 3,2%, Mn в количестве 0,05%, Al в количестве 0,03%, N в количестве 0,005% и Se в количестве 0,01%, при этом остаток представляют собой неизбежные примеси и Fe.
Слиток подвергали горячей прокатке, отжигу горячей полосы и два раза холодной прокатке при проведении промежуточного отжига в промежутке между ними для получения, тем самым, конечной холоднокатаной листовой стали, имеющей толщину 0,23 мм, которую, в свою очередь, подвергали обезуглероживающему отжигу и чистовому отжигу для обеспечения развития подвергнутых вторичной рекристаллизации зерен, характеризующихся ориентацией Госса. Таким образом, получали листовую сталь, имеющую покрытие из форстерита.
Впоследствии с листовой стали, имеющей покрытие из форстерита, в результате травления удаляли покрытие из форстерита на поверхности листовой стали, после чего поверхность сглаживали в результате химического полирования при использовании фтористо-водородной кислоты. Таким образом, получали листовую сталь. Толщина листовой стали после химического полирования составляла 0,20 мм.
Слой покрытия А: Керамическое покрытие
После этого при использовании способа PVD на листовой стали формировали керамическое покрытие из AlCrN, имеющее толщину 0,10 мкм. Количество оксида в керамическом покрытии составляло не более, чем 2% (масс.) в каждом случае. В качестве способа PVD использовали способ ионного осаждения и проводили формирование покрытия в условиях при 450°С, 3 Па и напряжении смещения -20 В.
Слой покрытия В: Изоляционное придающее натяжение покрытие
После этого при использовании валика для нанесения покрытия на керамическое покрытие наносили химический раствор для нанесения покрытия, который высушивали, а после этого спекали в азотной атмосфере при 850°С на протяжении 15 секунд. Таким образом, формировали изоляционное придающее натяжение покрытие, имеющее толщину, продемонстрированную в представленной ниже таблице 3.
В качестве химического раствора для нанесения покрытия использовали тот же самый химический раствор для нанесения покрытия, что соответствующий раствор № 20 в тестовом примере 1.
2
5
2
3
Сформированное изоляционное придающее натяжение покрытие характеризовалось композицией 40РО-55SiO-5WO, энергией связи 1s-орбитали атома кислорода 544 эВ и натяжением 4,5 МПа/мкм.
Оценка
Каждую из полученных текстурированных электротехнических листовых сталей подвергали отжигу для снятия напряжений в азотной атмосфере при 800°С на протяжении 3 часов, а после этого оценивали на предмет адгезионной способности покрытия и магнитных свойств после отжига для снятия напряжений тем же самым образом, как и в тестовом примере 1. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 3.
Таблица 3
Пр. Из.: Пример изобретения
17/50
Как это можно видеть в представленной выше таблице 3, при использовании текстурированных электротехнических листовых сталей из примеров изобретения диаметр отсутствия отслаивания составляет менее, чем 30 мм, что означает превосходную адгезионную способность покрытия, и потери в сердечнике W составляют менее, чем 0,80, что означает превосходные магнитные свойства.
Как это выявляет сопоставление между примерами изобретения в представленной выше таблице 3, имеет место тенденция, заключающаяся в том, что чем большей будет толщина изоляционного придающего натяжение покрытия, тем в большей степени превосходными будут магнитные свойства.
Перечень ссылочных позиций
1: листовая сталь
2: покрытие из форстерита
3: изоляционное придающее натяжение покрытие
4: керамическое покрытие
2
Т: толщина покрытия из форстерита
3
Т: толщина изоляционного придающего натяжение покрытия
4
Т: толщина керамического покрытия