方向性电磁钢板及方向性电磁钢板的制造方法技术

提供被膜密合性及磁特性优异的方向性电磁钢板、及其制造方法。上述方向性电磁钢板是具备钢板、配置于上述钢板上的陶瓷被膜、和配置于上述陶瓷被膜上的绝缘张力氧化物被膜的方向性电磁钢板，上述陶瓷被膜含有氮化物及氧化物，上述氮化物含有选自由Cr、Ti、Zr、Mo、Nb、Si、Al、Ta、Hf、W及Y组成的组中的至少1种元素，上述氧化物具有刚玉型的晶体结构，上述陶瓷被膜的利用纳米压痕法测得的杨氏模量为230GPa以上，上述陶瓷被膜的平均膜厚为0.01μm以上且0.30μm以下，上述绝缘张力氧化物被膜的张力为10MPa以上。

Manufacturing Method of Directional Electromagnetic Steel Plate and Directional Electromagnetic Steel Plate

Provides directional electromagnetic steel plate with excellent film tightness and magnetic properties, and its manufacturing method. The directional electromagnetic steel plate is a directional electromagnetic steel plate with steel plate, ceramic film disposed on the steel plate, and insulating tension oxide film disposed on the ceramic film. The ceramic film contains nitrides and oxides. The nitrides contain at least one element in the group composed of selected free Cr, Ti, Zr, Mo, Nb, Si, Al, Ta, Hf, W and Y. The oxide has a corundum-like crystal structure. The Young's modulus measured by nanoindentation is over 230 GPa. The average thickness of the ceramic film is above 0.01 and below 0.30 um. The tension of the oxide film is above 10 MPa.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】方向性电磁钢板及方向性电磁钢板的制造方法
本专利技术涉及方向性电磁钢板及方向性电磁钢板的制造方法。
技术介绍
方向性电磁钢板主要被用作变压器内部的铁芯用材料，为了提高变压器的能量使用效率，要求其具有低铁损。为了实现方向性电磁钢板的低铁损化，除了使晶粒朝向高斯取向尖锐化、增大被膜张力、薄化等方法以外，基于钢板的表面加工的方法也是已知的。另外，例如专利文献1中，描述了通过将钢板表面平滑化从而能够得到优异的磁特性。关于详细的机理仍然多有不明之处，但认为通过降低钢板粗糙度，磁壁的移动导致的能量损失被抑制，磁滞损耗减少，磁导率增大。例如，磁通密度B8能够达到1.96T左右的值。然而，利用该方法的情况下，虽然可降低作为总铁损的一部分的磁滞损耗，但并未充分地降低涡流损耗。但是，发现通过向钢板施加拉伸应力，即使在相同拉伸应力的情况下，也能够以超出粗糙度高时所确认到的涡流损耗降低程度以上来降低涡流损耗。另外，若施加更高的拉伸应力，则能够实现较之以往而言极低的铁损。因此，为了向将表面平滑化后的钢板赋予高张力，进行了高张力被膜的开发。一直以来，对无机物的处理液进行烘烤而形成的磷酸盐系的高张力被膜是已知的。但是，即使想要在将表面平滑化后的钢板上形成这样的高张力被膜，也存在未良好密合的情况。推定其原因如下：由于磷酸盐系的高张力被膜的热膨胀系数与钢板相比较低，因此，即使于高温进行烘烤并成膜，也会在冷却中无法追随钢板的收缩从而剥离。因此，作为在平滑化后的钢板上形成高张力被膜的技术，发现了形成TiN等陶瓷被膜的技术，作为其方法，描述了可利用PVD(物理气相沉积，PhysicalVaporDeposition)法或CVD(化学气相沉积，ChemicalVaporDeposition)法等的内容(例如，参见专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公昭52-24499号公报专利文献2：日本专利第4192818号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在陶瓷被膜的形成中存在以下这样的问题。问题之一是成膜所耗费的制造成本高。利用PVD法或CVD法成膜的情况下，作为蒸发源的金属元素(例如形成TiN被膜时为Ti)的成本高，并且成膜良品率也低，因此，成膜量越多，则制造成本越增大。因此，期望尽可能薄地形成陶瓷被膜。但这样一来，将不易得到低铁损。其他问题则涉及加工性。上述那样的陶瓷被膜通常硬度较高，因此，在从片状的钢板切出变压器铁芯用斜角材料时的剪切加工中，剪切机的磨损严重，成为损害生产率的主要因素。另外，在使用磨损的剪切机进行加工时，在铁芯材料上产生毛刺等，成为妨碍变压器特性的主要因素。但是，根据本申请专利技术人的实验结果，确认到在降低了陶瓷被膜的硬度的情况下、杨氏模量也同时降低的趋势。陶瓷被膜的硬度被认为可能受到其内在缺损等的存在频率的影响，可容易地推定缺损多的材料的硬度低，且杨氏模量也降低。被膜的杨氏模量被认为与赋予钢板的张力的大小成比例，因此，原理上，低杨氏模量化在铁损方面是不期望的。针对上述问题，本申请专利技术人想到尽可能地薄化陶瓷被膜，并且在钢板中同时实现高张力赋予效果和高耐热性。若陶瓷被膜较薄，则在剪切加工时待破坏的陶瓷被膜的量变少，因此也能够提高加工性。具体而言，本申请专利技术人研究了新型被膜结构。即，使钢板上的陶瓷被膜变薄至最小限度，由此，由陶瓷被膜带来的向钢板赋予张力的效果减少，但为了对此进行弥补，可在陶瓷被膜上进一步形成其他张力绝缘被膜。此处，张力绝缘被膜是较之陶瓷被膜而言成膜成本较低的、对无机物的处理液进行烘烤而形成的磷酸盐系的绝缘张力氧化物被膜。本申请专利技术人反复进行了潜心研究，结果发现，上述的被膜结构中存在以下问题。首先，在已知的条件下即使使绝缘张力氧化物被膜形成于极薄的陶瓷被膜上，也仍然存在未在钢板上形成高被膜张力的情况。这种情况下，无法得到低铁损等优异的磁特性。另外，实施去应力退火等退火后，存在陶瓷被膜剥离的情况。即，存在退火后的被膜密合性差的情况。这种情况在陶瓷被膜为薄膜时尤其显著。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供被膜密合性及磁特性优异的方向性电磁钢板、及其制造方法。用于解决课题的手段本申请专利技术人进行了潜心研究，结果发现，通过采用下述构成可达成上述目的，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供以下的[1]～[7]。[1]方向性电磁钢板，其是具备钢板、配置于上述钢板上的陶瓷被膜、和配置于上述陶瓷被膜上的绝缘张力氧化物被膜的方向性电磁钢板，上述陶瓷被膜含有氮化物及氧化物，上述氮化物含有选自由Cr、Ti、Zr、Mo、Nb、Si、Al、Ta、Hf、W及Y组成的组中的至少1种元素，上述氧化物具有刚玉型的晶体结构，上述陶瓷被膜的利用纳米压痕法测得的杨氏模量为230GPa以上，上述陶瓷被膜的平均膜厚为0.01μm以上且0.30μm以下，上述绝缘张力氧化物被膜的张力为10MPa以上。[2]如上述[1]所述的方向性电磁钢板，其中，上述陶瓷被膜在上述绝缘张力氧化物被膜侧的表层中含有上述氧化物。[3]如上述[1]或[2]所述的方向性电磁钢板，其中，上述氮化物具有立方晶系的晶体结构。[4]如上述[1]～[3]中任一项所述的方向性电磁钢板，其中，上述氮化物含有2种以上的上述元素。[5]如上述[1]～[4]中任一项所述的方向性电磁钢板，其中，上述氮化物的晶体取向集中于{111}、{100}及{110}中的任一个方向。[6]方向性电磁钢板的制造方法，其为制造上述[1]～[5]中任一项所述的方向性电磁钢板的方法，其中，利用AIP法形成上述陶瓷被膜。[7]如上述[6]所述的方向性电磁钢板的制造方法，其中，在形成上述绝缘张力氧化物被膜时使用辊涂机。专利技术效果根据本专利技术，可提供被膜密合性及磁特性优异的方向性电磁钢板、及其制造方法。附图说明[图1]为表示绝缘张力氧化物被膜的成膜前后的铁损的变化量的图。[图2]为表示利用圆棒卷绕法评价陶瓷被膜的被膜密合性而得的结果的图。[图3]为表示陶瓷被膜的氧侵入深度的图。[图4]为表示实施成膜及退火(1小时或6小时)之前和之后的铁损的图。[图5]为表示形成陶瓷被膜的情况下的铁损降低量的图。[图6]为表示陶瓷被膜的杨氏模量与铁损降低量的关系的图。[图7]为表示作为被膜密合性的指标的最小弯曲直径与通过X射线衍射法测得的陶瓷被膜的衍射强度比(Ipeak1/Ipeak2)的关系的图。具体实施方式[本申请专利技术人得到的见解]图1为表示绝缘张力氧化物被膜的成膜前后的铁损的变化量的图。更详细而言，将处理液辊涂于利用作为PVD法之一的离子镀HCD(空心阴极放电，HollowCathodeDischarge)法在平滑化后的钢板上形成0.20μm的TiN被膜而得到的材料、以及在钢板上形成镁橄榄石被膜而得到的材料(其是以往的方向性电磁钢板的中间工序材料)上并于820℃烘烤，由此形成磷酸盐系的绝缘张力氧化物被膜。将从成膜后的铁损W17/50减去成膜前的铁损W17/50后的值作为铁损的变化量ΔW17/50(单位：W/kg)。如图1的图所示，在镁橄榄石被膜上形成绝缘张力氧化物被膜时，铁损降低0.15W/kg左右，在TiN上成膜时，不具有铁损降低效果，铁损反而增大。由铁损(总铁损)中的涡流损耗和磁滞损耗的详情可见，在TiN上成膜时，磁滞损耗及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.方向性电磁钢板，其是具备钢板、配置于所述钢板上的陶瓷被膜、和配置于所述陶瓷被膜上的绝缘张力氧化物被膜的方向性电磁钢板，所述陶瓷被膜含有氮化物及氧化物，所述氮化物含有选自由Cr、Ti、Zr、Mo、Nb、Si、Al、Ta、Hf、W及Y组成的组中的至少1种元素，所述氧化物具有刚玉型的晶体结构，所述陶瓷被膜的利用纳米压痕法测得的杨氏模量为230GPa以上，所述陶瓷被膜的平均膜厚为0.01μm以上且0.30μm以下，所述绝缘张力氧化物被膜的张力为10MPa以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.18 JP 2016-2042441.方向性电磁钢板，其是具备钢板、配置于所述钢板上的陶瓷被膜、和配置于所述陶瓷被膜上的绝缘张力氧化物被膜的方向性电磁钢板，所述陶瓷被膜含有氮化物及氧化物，所述氮化物含有选自由Cr、Ti、Zr、Mo、Nb、Si、Al、Ta、Hf、W及Y组成的组中的至少1种元素，所述氧化物具有刚玉型的晶体结构，所述陶瓷被膜的利用纳米压痕法测得的杨氏模量为230GPa以上，所述陶瓷被膜的平均膜厚为0.01μm以上且0.30μm以下，所述绝缘张力氧化物被膜的张力为10MPa以上。2.如权利要求1所述的方向性电磁钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：高城重宏，马田拓实，寺岛敬，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP