[发明专利]方向性电磁钢板及其制造方法

说明书

本发明的方向性电磁钢板是不具有以镁橄榄石为主成分的无机物质系覆膜的方向性电磁钢板，其具备：具有规定化学成分的母材钢板；设置于所述母材钢板上的含二氧化硅的氧化物层；设置于所述含二氧化硅的氧化物层上的铁系氧化物层；以及设置于所述铁系氧化物层上、厚度为1～3μm、以磷酸盐及胶体二氧化硅为主成分的张力赋予性绝缘覆膜。从所述张力赋予性绝缘覆膜的表面，在板厚方向上进行利用辉光放电发射光谱分析法的元素分析时，Si发光强度的峰满足规定的要件。

技术领域

本发明涉及方向性电磁钢板及其制造方法。

本申请基于2019年1月16日在日本提出的日本特愿2019-5238号主张优先权，将其内容援引至此。

背景技术

一般来说，方向性电磁钢板作为变压器等的铁芯使用，由于方向性电磁钢板的磁特性对变压器的性能有很多的影响，因此进行了改善磁特性的各种研究开发。作为减少方向性电磁钢板的铁损的手段，例如在以下的专利文献1中公开了在最终退火后的钢板表面上涂布以胶体状二氧化硅和磷酸盐为主成分的溶液后进行烧结，从而形成张力赋予涂覆膜、减少铁损的技术。进而，以下的专利文献2中公开了对最终退火后的材料表面照射激光束，对钢板赋予局部变形，从而将磁畴细分化，减少铁损的技术。通过这些技术，方向性电磁钢板的铁损变得极为良好。

然而，近年来，变压器的小型化及高性能化的要求增高，为了变压器的小型化，需求即便是在磁通密度高的情况下，铁损也良好、高磁场铁损也优异的方向性电磁钢板。作为改善该高磁场铁损的手段，研究了使通常存在于方向性电磁钢板的无机物质系覆膜消失、进而赋予张力。由于之后形成张力赋予涂覆膜，因此有时将无机物质系覆膜称作1次覆膜、将张力赋予涂覆膜称作2次覆膜。

在方向性电磁钢板的表面上，以脱碳退火工序中生成的二氧化硅(SiO₂)为主成分的氧化层和为了防止烧结而涂布在表面上的氧化镁在最终退火中进行反应，从而生成以镁橄榄石(Mg₂SiO₄)为主成分的无机物质系覆膜。无机物质系覆膜具有若干的张力效果，具有改善方向性电磁钢板的铁损的效果。但是，之前的研究结果表明，由于无机物质系覆膜为非磁性层，因此会对磁特性(特别是高磁场铁损特性)造成不良影响。因此，研究了通过使用研磨等机械手段或酸洗等化学手段将无机物质系覆膜除去、或者防止高温最终退火中的无机物质系覆膜的生成，制造不具有无机物质系覆膜的方向性电磁钢板的技术或者使钢板表面变为镜面状态的技术(换而言之，带有磁性地对钢板表面进行平滑化的技术)。

作为这种防止无机物质系覆膜的生成或者钢板表面的平滑化技术，例如以下的专利文献3中公开了在通常的最终退火后进行酸洗将表面形成物除去后，利用化学研磨或电解研磨使钢板表面变为镜面状态的技术。近年来，例如有以下的专利文献4所公开的那样通过在最终退火时使用的退火分离剂中含有铋(Bi)或铋化合物，防止无机物质系覆膜的生成的技术等。对于通过这些公知的方法获得的、不具有无机物质系覆膜或磁平滑性优异的方向性电磁钢板的表面形成张力赋予涂覆膜，获得更为优异的铁损改善效果。

但是，无机物质系覆膜在表现绝缘性的效果的同时，在涂布张力赋予性绝缘覆膜时还具有作为确保密合性的中间层的效果，当在不具有无机物质系覆膜的方向性电磁钢板上形成张力赋予性的2次覆膜时，有必要代替作为无机物质系覆膜的中间层的作用。

即，利用通常的制造工序制造方向性电磁钢板时，在最终退火后的钢板表面上形成无机物质系覆膜，但该无机物质系覆膜由于以深深插入钢板中的状态形成，因此与作为金属的钢板的密合性优异。因而，能够在无机物质系覆膜的表面上形成以胶体状二氧化硅或磷酸盐等为主成分的张力赋予性绝缘覆膜。然而，一般来说，由于金属与氧化物的结合是困难的，因此当无机物质系覆膜不存在时，在张力赋予性绝缘覆膜与电磁钢板表面之间难以确保充分的密合性。