[发明专利]方向性电磁钢板及其制造方法

说明书

一种方向性电磁钢板，其是不具有以镁橄榄石为主成分的无机质系被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；和设置于所述铁系氧化物层上的厚度为1～3μm且以磷酸盐及胶体二氧化硅为主成分的张力赋予性绝缘被膜。从所述张力赋予性绝缘被膜的表面沿板厚方向上进行利用辉光放电发射光谱分析法实施的元素分析时，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日在日本申请的日本特愿2019-5239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，因此进行了用于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中公开了下述技术：在成品退火(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接(烧结)，从而形成张力赋予涂层来减少铁损。进而，以下的专利文献2中公开了下述技术：对成品退火后的材料表面照射激光束，对钢板赋予局部变形，从而将磁畴细化，减少铁损。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，方向性电磁钢板要求即便是在磁通密度高的情况下铁损也良好这样的高磁场铁损优异。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质系被膜消除、进而赋予张力。由于之后会形成张力赋予涂层，因此有时将无机质系被膜称作1次被膜、将张力赋予涂层称作2次被膜。

在方向性电磁钢板的表面上，通过脱碳退火工序中生成的以二氧化硅(SiO₂)为主成分的氧化层与为了防止烧粘而涂布在表面上的氧化镁在成品退火中进行反应，从而生成以镁橄榄石(Mg₂SiO₄)为主成分的无机质系被膜。无机质系被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，迄今为止的研究结果弄清楚了：由于无机质系被膜为非磁性层，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，研究了下述的技术：通过使用研磨等机械手段或酸洗等化学手段将无机质系被膜除去、或者防止高温成品退火中的无机质系被膜的生成，由此制造不具有无机质系被膜的方向性电磁钢板；或者使钢板表面变为镜面状态的技术(换言之，将钢板表面磁性地平滑化的技术)。

作为这样的防止无机质系被膜生成或者钢板表面的平滑化技术，例如以下的专利文献3中公开了下述技术：在通常的成品退火后进行酸洗来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。近年来，例如以下的专利文献4所公开的那样，有下述技术等：对于在成品退火时使用的退火分离剂，通过含有铋(Bi)或铋化合物，从而防止无机质系被膜的生成。对于通过这些公知的方法得到的不具有无机质系被膜或磁性的平滑性优异的方向性电磁钢板的表面，通过形成张力赋予涂层，从而得到更为优异的铁损改善效果。

但是，无机质系被膜在显现出绝缘性的效果的同时，在涂布张力赋予性绝缘被膜时还具有作为确保密合性(粘附性)的中间层的效果，当在不具有无机质系被膜的方向性电磁钢板上形成张力赋予性的2次被膜时，有必要代替作为无机质系被膜的中间层的作用。

即，在利用通常的制造工序制造方向性电磁钢板的情况下，在成品退火后的钢板表面上形成无机质系被膜，但该无机质系被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，能够在无机质系被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被膜。然而，一般来说，由于金属与氧化物的结合是困难的，因此在无机质系被膜不存在的情况下，在张力赋予性绝缘被膜与电磁钢板表面之间难以确保充分的密合性。