JPH01281708A - コアロス減少のため電気用鋼における磁区を細分化する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は、電気用のシート状又はストリップ状製品の表
面を加工して、コアウス性を減少させるように磁区の大
きさを変える方法に関するものである。特に本発明は、
電子ビーム処理によって電気用鋼の表面に局部歪を付与
し、表面皮膜に損傷を与えずに又は形状に変化を与えず
にコアロスを改善する方法に関するものである。

（２）従来の技術及び発明が解決しようとする課題 結晶粒配向珪素鋼の製造において、ミラー指数（１１０
）［００１］のゴス二次再結晶組織によって、磁気特性
特に透磁率及びコアロスが非配向珪素鋼よりも改善され
ることが知られている。ゴス組織とは結晶粒又は結晶が
キューブオンエツジ位置に配された体心立方格子をいう
、この種の組織又は結晶粒の方位は、立方格子の１稜が
圧延方向と平行でかつ圧延面内にあり、（１１０）面が
シート面内にある。よく知られたように、この配位を有
する鋼は圧延方向には比較的高い透磁率を持ち、圧延と
直角方向には比較的低い透磁率を持つ特性がある。

結晶粒配向珪素鋼の製造は通常法のような工程で行われ
る＝２〜４．５１Ｓ　ｉの組成の湯を用意し、これを鋳
造し、鋼を熱間圧延し、２段以上の冷間圧延を行うとき
は中間焼鈍を行って通常最終寸法７又は９ミルにそして
１４ミル以下に冷間圧延し、鋼を脱炭し、鋼にたとえば
酸化マグネシウム皮膜のような耐火性酸化物を主成分と
する皮膜を付し、そして望ましく二次再結晶させかつ窒
素や硫黄などの不純物を除去するため高温で最終組織焼
鈍を行う、キューブオンエツジ配向の形成はこの二次再
結晶過程で行われるもので、キューブオンエツジに配向
した二次結晶粒は、種々の望ましくない方位を持った一
次結晶粒から選択的に成長する。

結晶粒配向珪素鋼は、一般に電カドランス、配電トラン
ス、発電機などの電気機器に用いられている。この種の
用途における珪素鋼はその磁区構造及び抵抗によって、
与えられる交番磁界に対してｒコアロス」と呼ばれるあ
る程度のエネルギー損失を生じる。従って、このような
用途に用いられる鋼はコアロス値の小さいことが望まれ
る。

ここで用いる「シート」及び「ストリップ」の語は、特
に断わりのない限り同義とする。

過去の多くの研究者によって、キューブオンエツジ結晶
粒配向珪素鋼は通常基本的に二つに分類されることが明
らかにされている。一つは普通形結晶粒配向珪素鋼で、
もう一つは高透磁串形結晶粒配向珪素鋼である。普通形
結晶粒配向珪素鋼は、公称９ミルの材料で、磁界強度１
０エルステツド（Ｏｅ）において透磁率１８５０未満、
磁束密度１．５テスラ（Ｔ）、周波数６０ヘルツ（Ｈｚ
）においてコアロス０．４００ワツト／ボンド（ＷＰＰ
）を超えるのが一般的特性である。高透磁串形結晶粒配
向珪素鋼は、より高い透磁率とより低いコアロスを持ち
、この形の珪素鋼は、成分の変更によって、又は工程の
変更と組み合わせて得ることが出来る。

たとえば、高透磁串形珪素鋼は窒化物、硫化物及び／又
はほう化物を含有することがあり、これらは最終鋼製品
の特性を左右するインヒビターである析出物及び介在物
として寄与する。更に、このような高透磁串形珪素鋼は
通常最終寸法までの冷間加工を受け、結晶粒配向を好適
に行うために８０％を超えるような高い液面率の冷間加
工が行われる。

非晶質材料や特に結晶粒配向珪素鋼のような電気用鋼の
磁区サイズすなわちコアロス値は、表面に局部歪を与え
るような何らかの工程を経ることによって小さくなるこ
とが知られている。このような工程は一般に「ケガキ（
ｓｃｒｉｂｉｎｇ）Ｊ又は「磁区微細化Ｊ（ｄｏｓ＋ａ
ｉｎ　　ｒｅｆｉｎｉｎｇ）と呼ばれることがあり、最
終の高温焼鈍工程の後に行われる。＃ｌが最終組織焼鈍
の後にケガキが行われると、最終組織焼鈍されたシート
内に磁壁間隔が減少するような局部歪み状態が誘起され
る。この乱れは一般的には比較的狭い直線状、すなわち
ケガキ線状を呈し、通常一定間隔に形成される。このケ
ガキ線は、圧延方向を実質的に横切る方向であり、一般
的には鋼の１表面にだけ形成される。

非晶質及び結晶粒配向珪素鋼の使用に際しては、最終用
途や製造工程によってケガキを付した後に応力除去焼鈍
（ＳＲＡ）に酎えることを要求されることもある。しか
し、たとえばコア積層式トランスの製造において、特に
米国における出カドランスでは、磁区細分化珪素鋼板が
求められているが、これはＳＲＡを受けない、いいかえ
れば、ケガキを付された鋼に対して耐熱性のある磁区細
分化は必ずしも必要でない。

米国で広く用いられている他のトランスの製造において
は、鋼は切断され、各種の曲げ加工や成形処理が行われ
るが、その結果鋼内に応力が生じる。この場合には、応
力を解放するためにＳＲＡを行うことが必要であり、ま
た一般的である。

ＳＲＡを行うと、熱ケガキのような方法によって得られ
たコアロスに対する効果が失われることが見いだされて
いる。この種の最終用途に対しては、ケガキによって得
られたコアロス値の改良を維持するために、製品が耐熱
性のある磁区細分化（ＨＲＤＲ）のものであることが要
求され、要望される。

先行特許において、電子ビーム技術は珪素鋼のケガキに
有効であることが示されている。

Ｔａｋａｓｈｉｎａらによる米国特許３，９９０，９２
３（１９７６゜１１、９＞によれば、電子ビームは一次
再結晶珪素鋼の二次再結晶粒成長を抑制又は阻止するの
に用いられる。　Ｓ　ｅｈｏｅｎらによる米国特許４．
５５４．０２９（１９８５，１１，１９）では、絶縁皮
膜の損傷が問題にならなければ、電子ビーム抵抗加熱は
、最終焼鈍を受ける電気用鋼に適用できることが示され
ている。

この場合、絶縁皮膜の損傷や真空の必要性が主な欠点と
されているが、電気用鋼のケガキに電子ビームを現実に
適用することについては何も示唆されていない。

本発明の出願人による並行出願において、耐熱性の磁区
細分化のための電子ビーム処理方法及びその装置につい
て開示している。

いま必要とされているのは、電気用シート製品の磁区細
分化処理を、シート上の絶縁皮膜やミルガラスのような
皮膜を破壊せず、かつシートの形状を実質的に変化させ
ずに行うための方法及び装置である。更にその方法及び
装置は、高透磁率形及び普通彩画結晶配向珪素鋼、並び
に非晶質タイプの電気用材料のいずれの処理に対しても
適するものでなければならない。

（３）課題を解決するための手段 ａ、総論 本発明では、最終焼鈍された磁区構造を持つ電気用シー
ト又はストリップのコアロスを改善する方法が提供され
る。その方法は、当該シートの少なくとも一表面を電子
ビームにて処理し、シート製造方向を実質的に横切る方
向の非処理域によって隔てられる、処理領域としての狭
く実質的に平行な帯を形成するものである。また当該電
子ビーム処理は、シートの形状変化やシート皮膜の損傷
を生じることなく磁壁間隔を細分化するに足りる線エネ
ルギー密度を持つものである。

ｂ、詳論 本発明において、広義には、普通形及び高透磁串形結晶
粒配向珪素鋼並びに非晶質材料の磁気特性を改善する方
法を提供した。好適には、本方法はコアロス改善の目的
で磁壁間隔を細分化することが有効な種類の鋼の処理に
対して有用である。

ケガキ線の幅及び処理域間の幅あるいは処理方向を、珪
素鋼ストリップの圧延方向や非晶質材料の鋳造方向を実
質的に横切る方向とすることは、従来の技術である。し
かし、本発明における従来技術に無い特徴は、磁壁間隔
を変化させる処理の条件にある。その条件によれば、処
理された鋼の磁気的性質は改善され、珪素鋼におけるミ
ルガラスや非晶質金属における酸化皮膜のような表面皮
膜を損傷することなく適用され、再被覆工程を不必要と
するものである。

溶接や切断に用いられる電子ビーム発生装置では、加工
材上に焦点を結ぶビーム及びスポットの大きさや幅を制
御するために、少なくとも部分真空内で発生され使用さ
れなければならない９本発明の開発に当たっては、この
ような市販装置を改良して使用した。特に、電気用シー
ト上に必要なパターンを形成できるように、高周波電子
ビーム偏向コイルに改良を加えた。開発研究過程では、
電子ビームが鋼シート上を走査する速度は、電子ビーム
偏向コイルを駆動する波形発生装置（ウェーブチクで市
販）を用いて走査周波数を設定することによって制御し
た。

本発明で有効に活用される電子ビームは、連続ビームエ
ネルギーを得るためには直流電流（ＤＣ）、パルス状又
は非連続ビームエネルギーを得るためには変調電流が用
いられる。特に注記しなければ、以下の例ではＤＣ電子
ビームを用いている。また、単一電子ビームによって例
が示されているが、単一処理域形成に複数電子ビームを
用いることも、同時に複数の処理域を形成するために複
数電子ビームを用いることも可能である。

電子ビームの他の条件についても、磁区細分化のために
適正な範囲に調整する必要がある。電子ビーム電流は０
．５〜１００ミリアンペア（ｍＡ）の範囲を取り得るが
、ここで適用した装置及び条件に対してはより狭い適正
範囲が選ばれる０発生電子ビームの電圧は２０〜２００
キロボルト（ｋＶ）の範囲、好ましくは６０〜１５０ｋ
Ｖの範囲がよい。

これらの電流電圧範囲に対して、鋼ストリップに歪み過
剰や損傷を与えることなく、またストリップ上の皮膜を
何ら傷つけることなく望まれる磁区細分化を行うために
、ストリップ上の電子ビーム走査速度も適正に選定せね
ばならない、走査速度は、毎秒５０インチ（ｉｐｓ）の
ように低いところから１０，０ＯＯｉｐｓのように高い
値までを取り得ることが見いだされた。しかし、電流、
電圧、走査速度、及びストリップ速度は、望まれるケガ
キ効果を得るためには相互に関係することを理解してお
くべきで、これら条件の適正値は装置の仕様や製造上の
要求事項によって決められるべきものである。

たとえば、電子ビーム電流はストリップ速度や電子ビー
ム走査速度を補償するように調整される。

実用上は、ストリップ速度に基づいて、与えられたスト
リップ幅に対する走査速度が決定され、これから、本発
明による満足なストリップ処理のために適正な電気的諸
条件が設定されることになる。

ストリップ上の電子ビーム焦点の大きさ及び付与エネル
ギーも、磁区細分化の効果を決める重要な要素である。

市販の電子ビーム発生装置では、通常的１０−’Ｔｏｒ
ｒ以下の高真空下で径４〜１６ミルのビームを発生でき
る０通常の電子ビームは楕円形又は円形のスポット焦点
を結ぶが、他の焦点形状の方が適切なことも期待できる
。ビーム焦点のスポットサイズによって、狭い照射又は
処理領域の幅が決まる。特に注記しない限り、この開発
研究で用いた電子ビーム焦点のスボ・ントサイズは、直
径又は幅において５ミルである。

本発明における重要な電子ビーム処理条件は、電気用材
料に与えられるエネルギーである。特に、シート材料の
処理の程度を決めるのはビーム力ではなく、エネルギー
密度であることが見いだされた。エネルギー密度は、電
子電流、電圧、走査速度、スポットサイズ、及び処理域
に用いられるビーム数の関数である。エネルギー密度は
、単位面積当りのエネルギーと定義され、単位はジュー
ル／平方インチ（Ｊ／ｉｎ”）で表される０面エネルギ
ー密度は約６０Ｊ／ｉｎ’であればよいが、６０〜２６
０　Ｊ　／　ｉｎ”（９，：１（−４０，３Ｊ　／　ａ
ｍ”）の範囲が好ましい６本発明の開発においては、電
子ビームスポットサイズは５ミルで一定とした。線エネ
ルギー密度は、ビーム力（単位Ｊ／５ｅｅ）をビーム走
査速度（単位１ｐｓ）で割ることによって単純に計算さ
れる。０．５〜１０−＾のように低いビーム電流と、１
５０ｋＶと比較的高い電圧では、線エネルギー密度は上
記単位で０．３Ｊ／ｉｎ以上、０．３〜１．３Ｊ／１ｎ
（０，１〜０．５Ｊ　／　ｃｓ）、好ましくは０．４〜
ｌ；ＯＪ　／　１ｎ（０，２〜０．４Ｊ　／　ａｍ）の
範囲がとられる。広義には、エネルギー密度の上限は表
面又は皮膜の損傷が起こり得る値である。

各条件の範囲内で採用される値は、磁区細分化電気用鋼
の種類と最終用途に依存する０本発明における電子ビー
ム処理条件は、普通形結晶粒配向珪素鋼と高透磁率形と
で、また非晶質金属との間で若干異なる。これら磁気材
料は、製造過程で表面に形成される酸化皮膜、フォルス
テライト皮膜、絶縁皮膜、ミルガラス、塗布された皮膜
、又はこれらの組み合わされた皮膜を有する。ここで用
いられる「皮膜」とは、これらの皮膜を指す、電子ビー
ム処理条件を決めるために考慮すべきもう一つの要因は
、最終焼鈍された電気用鋼の皮膜が処理の結果損傷を受
けるか否かである。一般に、歪み発生範囲において材料
表面や皮膜が損傷を受けると、表面が粗くなったり再被
覆工程を必要としたりするため不利であり望ましくない
、したがって、電子ビーム処理条件選択に当たっては、
金属表面及びその皮膜が何らかの損傷を受ける可能性に
ついて考慮せねばならない。

以下に詳細を記す本発明は電気用鋼一般に対して有効で
あるが、本発明の開発過程では代表して、次に例示する
組成の３種類の鋼試料を用いた。２種類は結晶粒配向珪
素鋼、１種類は非晶質鋼であり、次の初期公称成分を持
つ。

鋼　　ＣＮ　　　　　　Ｍｎ５ＳｉＣｕＢＦｅ１　．０
３０　５０ＰＰＭ　　　、０７　．０２２３．１５．２
２−−　　　Ｂａｌ。

２　．０３０　５０ＰＰＭ未満　、０３８．０１７３．
１５．３０１１０ＰＰ　Ｂｍｌ。

３−−−−　　　　−−　−−　３．０−３．０　　Ｂ
ｍｌ。

鋼１は普通形結晶粒配向珪素鋼、鋼２は高透磁串形結晶
粒配向珪素鋼、ｗＩ３は磁性非晶質鋼である　（９通、
非晶質材料はその組成を原子パーセントで表す、鋼３の
公称組成は７７〜８０Ｆｅ。

１３〜１６Ｓｉ、５〜７Ｂ原子パーセントである。）以
下特に示さない限り、組成範囲はすべて重量パーセント
である。

鋼１及び２の製造においては、鋳造し、熱間圧延し、焼
ならし、２段以上の冷間圧延をするときは中間焼鈍を付
して最終寸法まで冷間圧延し、脱炭し、ＭｇＯで被覆し
、そしてキューブオンエツジ配向の望ましい二次最結晶
を得るために最終組織焼鈍された。脱炭工程と高温の最
終組織焼鈍との間に、酸化マグネシウムを初期成分とす
る耐火性酸化物皮膜が施され、この皮膜は焼鈍によって
鋼表面にフォルステライト皮膜を形成する。鋼１及び２
は、初めは上記の公称成分を持っているが、最終組織焼
鈍の後はＣ，Ｎ及びＳは約０．ＯＯ１＄以下のトレース
まで減少する。鋼３は、この種の材料で知られているよ
うに、急速凝固することで連続ストリップ状につくられ
、そして磁界中で焼鈍された。

本発明の理解を容易にするため、次に実施例を示す。

実施例１ 本発明における磁区細分化の効果を明示するため、鋼２
と同様の組成を持つ珪素鋼が溶解され、鋳造され、熱間
圧延され、必要に応じ中間焼鈍を付して最終寸法９ミル
まで冷間圧延され、脱炭され、ＭｇＯ焼鈍分離皮膜を施
して最終組織焼鈍され、加熱平坦化され、そして応力付
与被覆が付された。試料は、磁区細分化のための電子ビ
ーム処理の前に受は入れ状態（ａｓｒｅｃｅｉｖｅｄ）
で磁気的試験に供され、その結果が基準値とされた。鋼
の一つの面に第１表に示す速度で、狭くかつ実質的に平
行な帯状に電子ビームを照射し、圧延方向を実質、的に
横切る方向の非処理域で隔てられる処理域を形成した。

試料は一つを除いてすべて固定し、電子ビームがストリ
ップを横切る方向に走査することで処理された。工１ス
タインパック４Ｏ−３３Ａに対しては、固定電子ビーム
の下でストリップを２００　ｉｐｍの速度で移動させた
。パック４〇−３３Ａのみがベース皮膜を有するストリ
ップで、他は張力皮膜の付されたものであった。全試料
は幅１．２インチであった。

電子ビームはレイボルドヘレウス製の装置で発生させた
。この装置は、鋼を１０−’Ｔｏｒｒより高度の真空に
おいて処理できるよう約５ミルの焦点スポットサイズの
ビームを発生するものであった。

処理域の平行帯の間隔は約６ｆｉＩｌｌであった。

周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３，１．５及び１．７Ｔ
におけるコアロス、磁界強度１００ｅにおける透磁率、
並びに磁束密度２００ガウスにおける磁気誘導の各磁気
特性を、既知の方法でエプスタインバック試料について
測定した。

第１表に上記の電子ビーム、線エネルギー密度、電流、
電圧、及び走査速度の実験条件による、鋼２の組成を持
つ結晶粒配向珪素鋼における磁気特性に及ぼす磁区細分
化の効果を示す、各試料の磁区イメージをマグネタイト
懸濁液及び可視性永久磁石を用いる既知の方法で求め、
磁区細分化の状態を測定した。

バック４Ｏ−３３Ａでは、磁区細分化は得られたが、電
子ビーム条件が厳しかったためストリップは曲げられ、
皮膜を通して深い涌が形成された。

この溝は手ざわりが粗いほどで、満足な最終製品とする
には追加加工が必要だろう、他の各試料については皮膜
の損傷はなく、ストリップの曲がりも無い状態で磁区細
分化が得られている。第１図は、＃１２の処理域断面を
ナイタル腐食した顕微鏡写真で、パック４Ｏ−３３Ａの
処理域を示すものである。

いくつかのエプスタインパックについては、電子ビーム
磁区細分化は皮膜損傷なしに行われた。

パック４０−３は、第１表の条件に従って処理されたが
、皮膜には肉眼で判別できる損傷もなく、ストリップは
僅かしか歪まず、満足な磁区細分化が得られた。電子ビ
ーム処理は１．７丁で約８．！ｄ、１．５７で約８．９
ｇ、１３．７テ約１０．６ｇノ：７７０　Ｘを減少させ
た。しかし、走査時間は正確に測定していないので、エ
ネルギー線密度は求められていない。

エプスタインパック４０−５に対する３ｍＡ使用の電子
ビーム条件は厳しすぎ、ストリップに僅かな曲がりを与
え、コアロス磁気特性を増加させた。しかし、ストリッ
プ上の皮膜はほとんどの部分で蒸発しておらず、皮膜は
完全で損傷は観察されなかったことは興味ある事実であ
る。

エプスタインパック４０−７は、２ｍＡで４０−３と同
じ処理によって磁区細分化が行われた。

第１表に示すように、この試料では１．７丁で４．１ｚ
、１．５７テ３．４＄、１．３７テ３．８ｇノ：７７０
ス減少を示した。

皮膜に可視的損傷はないが、磁区細分化処理の結果スト
リップにやや変形が生じたようである。

試料４０−３及び４０−７のデータによれば、電子ビー
ム処理によって有効な磁区細分化製品の製作が可能であ
り、追加工程の必要はなく、出カドランス用に有用な材
料を提供出来ることが明らかである。皮膜の可視的損傷
がなく、変形が最小のパック４０−３及び４０−７につ
いて測定されたコアロス減少は、３．５〜１０．５ｇで
あった。゛実施例２ 他の例として、エネルギー線密度、電流、電圧及び走査
速度の異なる電子ビーム条件で非破壊磁区細分化処理を
する試験を行った。供試試料はすべて、鋼２の代表的組
成を持つ公称９ミルの珪素鋼の、異なったヒートから採
取した。各試料は実施例１と同様の方法で採取したが、
処理は第■表に示す条件で行った。磁区細分化は、すべ
て電圧１５０ｋＶ、装置の最小電流０．７５ｍＡの電子
ビームで行った。磁気的性質は、４×２２インチのパネ
ルから採取した単一試料の値である。

−１ビーム−基準値に対する 単シート　電流　電圧　速度　コ　ロス　　・・２匠扛
−−２１Ｌ　葎Σ−」　Ｌ旺　Ｌ創６５＾ＢＣ ６６八ＢＣ ６７＾ＢＣ ６８＾ＢＣ 第」」！ ′　　上記実験条件下において、実施例１よりも低電流
、高電圧では広範囲の走査速度にわたって好結果が得ら
れた。試料の変形や曲がりは無視できる程度で、皮膜の
破壊や損傷はどの試料でも観察されなかった。全試料と
もコアロスの減少は１．５Ｔで６．１〜１１．ｌＨの範
囲であった。この試験から、５ミル幅の処理域に対して
は線エネルギー密度り、２Ｊ／１ｎ（６０〜２４０Ｊ／
ｉｎ’）となるように条件を選べば、皮膜に可視的損傷
を与えずに磁区細分化の出来ることが明らかとなった。

１５０ｋＶでは、約０．４５Ｊ　／　１ｎ（０，２Ｊ／
ａｍ）で最良の結果が得られた。

実験の過程で、０．７５糟＾の電子ビームによってスト
リップ上を過小速度（約５０ｉｐｓ以下）で走査すると
、表面皮膜の破壊やくぼみが明確に観察されることを見
いだした。電子ビーム走査速度が５０ｉｐｓより大きけ
れば皮膜の破壊は観察されず、約２５０ｉｐｓまでは好
結果が得られる。電子ビーム走査速度が遠いほど工業上
実用的であり、速度が速ければ、圧延方向を実質的に横
切る非処理領域によって隔てられる、処理領域としての
狭く実質的に平行な帯によって磁区を狭小化するのに必
要な電子ビームの数を減らすことができよう。

第２図は、鋼２の断面をナイタルで腐食ｆ＆（ｔＲスペ
ーサ使用）４００ｘで光学顕微鏡観察したもので、磁区
細分化試料の処理域で皮膜の損傷が生じていないこと、
また再凝固した溶融域の無いことが示されている。第２
図の試料は０．５Ｊ／ｉｎ、１５０ｋＶ、１＠＾、及び
３００ｉｐｓで電子ヒーム処Ｆｌｌしたものである。

第３図は、鋼２の断面をナイタルで腐食ｔ＊＜ｆＲスペ
ーサ使用）６００ｘでＳＥＭ観察した写真で、皮膜の損
傷と狭い再凝固した溶融部が約１２ミクロンの処理域に
見られる。第３図の試料は、２．２５Ｊ／ｉｎ、１５０
ｋＶ　、０．７５−＾及び５０ｉｐｓにて電子ビーム処
理されたもので、皮膜は若干のきすが見られる。

実施例３ 更に別の例として、ｍｌの代表的組成を持つ普通形結晶
粒配向珪素鋼に対する磁区細分化の実験を行った。各試
料は、公称寸法７ミル又は９ミルの普通形結晶粒配向珪
素鋼製作に必要な変更以外は実施例１と同様の方法で調
製され、第■表に示した実験条件で処理し、３１間隔の
平行な処理帯域を形成した。磁気特性はすべてエプスタ
インバックによる結果である。磁区の構造は第４図の６
ｘｌｌ微鏡写真に示されており、典型的な磁区細分化と
処理域の平行な帯が観察される。

第■表のデータは、普通形結晶粒配向珪素鋼の電子ビー
ム磁区細分化によって、７ミル材料のコアロスが１，５
丁で約５％から１．７丁で約１０％まで減少できること
を示している。９ミル材料のコアロスは、１．５７で約
６％から１．７丁で、約９％まで減少した。磁区細分化
処理の結果、全試料とも変形や曲がりは無視できる程度
で、いずれも皮膜の破壊や損傷は観察されなかった。

第■表の結果を得る前に、鋼１の９ミルストリツプにつ
いて、ビーム条件１５０ｋＶ、０．７５ｍ＾で磁区細分
化に及ぼす走査速度の影響を調査した。

線エネルギー密度０．２２〜０．７５Ｊ／ｉｎの範囲の
処理でストリップの磁区イメージを比較した結果、この
条件下で有効な磁区細分化の限界は０．３Ｊ／ｉｎであ
るらしいことが示された。磁区イメージによれば、この
条件で電子ビーム処理を行うと約３ｍｍ間隔の磁区細分
化の得られることが示された。

第１１Ｌ Ｄ７−８８７０９−〇 （基準値）　　　　７　　−−　　−−　　−−（処理
後”Ｊ　　　　　　　、７５　１５０　２５０　　２．
７　４．４　８．２Ｄ７−８８７４３ （基準値）　　　　７　　−−　　−−　　−−（処理
後）　　　　　　　、７５　１５０　２５０　　２．４
　５．１　１０．２Ｄ７−８６８３９ （基準値＞　　　　９　　−−　　−−　　−−（処理
後）　　　　　　　、７５　１５０　２５０　　５．８
　６．７　８．６６０Ｈｚ時のコアロス　　　　　　　
　　　　　線エネルギー２９２　４０９　６２５　　１
８４９　　１１．３６０２８４　３９１　５７４　　１
８４０　　１１．９００　　　０．４５２９６　４１５
　６３７　　１８４６　　１１．６３０２８９　３９４
　５７３　　１８３９　　１２．２７０　　　０．４５
３１１　４３０　６３０　　１８５６　　１１．９８０
岨３　リ１　υ旦　　１８５１　　１４，３９０　　　
０．４５実方拒例４ 更に異なった電子ビーム条件と、製造速度を上げるのに
好適な速い走査速度における磁区細分化効果について実
験な行った。全試料は、鋼２の代表的成分を持つ公称９
ミルの珪素鋼の各種ヒートから採取した。各試料は実施
例２と同様の方法で調製したが、処理は第■表の実験条
件で行った。

全磁気的性質は４×２２インチのパネルから採取した単
一シートによる結果である。

予備実験を、電子ビーム電流範囲２〜１０ｍＡ、走査速
度１０００及び２０００ｉｐｓ、線エネルギー密度０．
１４〜１．４７Ｊ／ｉｎで行った。比較により１５０ｋ
Ｖビーム電圧、ビームスポットサイズ５ミルにおける限
界エネルギー密度は約０．３Ｊ／ｉｎであることが確認
された。皮膜の損傷は１．２〜１．４Ｊ／ｉｎの間で始
まるようである。

今回の条件下では、実施例２より高電流、高走査速度の
場合、僅か低めの線エネルギー密度で優れた結果が得ら
れた。どの試料も皮膜の破壊や損傷は観察されず、スト
リップの僅かな曲がり又は変形があっただけである。全
試料とも１．５１で３〜８％の範囲のコアロス減少を示
した。比較的大きい結晶粒を持った試料のように、すで
に高い透磁率、たとえば１００ｅで１８８０のような材
料で、初期コアロスが高い場合には、電子ビーム処理は
より効果的のようである。初期に比較的低いコアロスを
持つ材料では、この処理によって大幅な改善はされない
ようである。

実施例１〜４のデータは、コアロスの低められた磁区細
分化材料を製造するのが可能なことを示す、電子ビーム
処理前後における全試料の磁気的性質を比較すると、磁
区細分化によるコアロスの利点に反して他の磁気的性質
に若干の低下のあることがわかる。たとえば、１００ｅ
における透磁率は、電子ビーム処理後には線エネルギー
密度に比例して低下する傾向がある。しかし一方、２０
０ガウスにおける透磁率は、電子ビーム処理後は磁壁間
隔の減少の結果増加している。

−電ｊシ≦二１９に作−線エネルギー 単シート　電流　電圧　速度　密度 り社−ｍＡ　　ｋＶ−迦ユ　（Ｊ／１ｎ−）　　。

６９＾Ｂｅ （基準値１−　−−　　−− −（処理後）　４　　１５０　２０８０　　０．２９６
４＾ＢＣ （基準値）−−−−−− （処理後）　５　　１５０　２０８０　　０．３６７５
＾ＢＣ （基準値＞−−−−−− （処理後）　６　　１５０　２０８０　　０．４３５０
＾ＢＣ （基準値１−　−−　　−− （処理後）　５　　１５０　２０８０　　０．３６５４
＾ＢＣ （基準値）−−−−−− （処理後）　５　　１５０　２０８０　　０．３６第」
〕１ ６０Ｆｌｚ時のコアロス ３００　４１２　５８９　　１８９５　　１２．４２０
２８８　　　４００　　　５フ８　　　　　１８９１　
　　　　１３，１６０３０１　４１８　５８９　　１８
９８　　１１．６３０２９０　４００　５６６　　１８
９３　　１２．５００３０２　４２０　６００　　１８
８２　　１２．３５０２９０　４００　５６３　　１８
８１　　１３．１６０３０４　４３２　６１５　　１９
０９　　１０．３６０２９３　４１１　５８１　　１９
０８　　１１．１１０３２６　４５３　６４０　　１９
００　　１０．１００実施例５ ｊｆ１３の代表組成を持つ非晶質電気用シート材料への
磁区細分化法の適用性を示すために追加試験を行った。

ストリップ試料は、急速凝固法によって４．８インチ幅
の連続ストリップを製作した後、約１００８の磁界内で
約７２０＠Ｆ（３８０℃）×４ｈｒ焼鈍し、調製した。

　３ｃｍＸ３０．５ｃｍのストリップ片１０８個を用い
て各２００ｇのエプスタインバックを作成した。各試料
の１表面に電子ビーム処理を行い、鋳造方向に対し実質
的に直角に６１間隔の平行な処理域を形成した。電子ビ
ーム処理条件は、走査速度１８０　ｉｐｓ、電圧１５０
ｋＶ、電流１．１輪Ｖ、線エネルギー密度０．９０Ｊ／
ｉｎであった。

１．０　　　　．０４８０．０４６０　　　　４．２１
．１　　　　．０５６２．０５３７　　　　４．４１．
２　　　　．０６５７　．０６２９　　　　４．３１．
３　　　　．０７７２．０７３２　　　　５．２１．４
　　　　．０９８９．０８３２　　　１５．９１．５　
　　　．１２８　　．１０９　　　　１４．８試験した
磁束密度の全範囲で、非晶質磁性材料に対しても電子ビ
ーム処理がコアロス特性の改善に有効であることが立証
された。特に磁束密度１．４Ｔ以上で改善が票著である
。その上、どの試料にも皮膜の損傷は観察されず、変形
や曲がりも無かった。

本発明の目的に示した通り、本発明は電子ビーム処理に
よって電気用鋼の磁区細分化を得る方法を提供するもの
であり、特に結晶粒配向珪素鋼を用いてコアロス値改善
の例を示した０本発明によれば、通常低いコアロス値を
持つ非晶質材料に対しても、電子ビーム条件を適切に選
択することによって磁区細分化を行い、特性を一層改善
することが可能である。

好ましくかつ選択した具体例について説明したが、当該
技術分野に精通した者であれば、本発明の目的の範囲内
で変更をなし得ることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１におけるパック４Ｏ−３３Ａの鋼２
の断面の金属組織を示す顕微鏡写真である。 第２図は、本発明の処理を行った鋼２の断面の金属組織
を示す顕微鏡写真である。 第３図は、鋼２の皮膜損傷及び再凝固した溶融域の金属
組織を示す顕微鏡写真である。 第４図は、実施例３において本発明の処理を行った鋼１
の、磁区構造に係る金属組織を示す顕微鏡写真である。 （外４名） 奉１図 Ｉ２２閲 Ｉ３　図

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．電気用シート製品のコアロス特性を改善するための
   、以下の内容を有する方法： シートの形状を実質的に変化させずに、ストリップの製
   造方向を実質的に横切る非処理領域によって隔てられた
   、狭く実質的に平行な処理領域の帯をつくるために、シ
   ートの少なくとも一つの面が電子ビーム処理され； この電子ビーム処理は、前記面を損うことなく磁区壁の
   間隔を微細化（ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）し、かつコアロ
   スを減少するのに十分なエネルギー密度を与えるもので
   ある。
2. ２．エネルギー密度が約６０ジュール毎平方インチから
   表面損傷を与え得る大きさまでの範囲にある、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。
3. ３．エネルギー密度が６０〜２４０ジュール毎平方イン
   チである、特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．線エネルギー密度が、約５ミル径の電子ビームスポ
   ットサイズにおいて０．３ジュール毎インチから表面損
   傷を与え得る大きさまでの範囲にある、特許請求の範囲
   第２項記載の方法。
5. ５．線エネルギー密度が０．３〜１．２ジュール毎イン
   チである、特許請求の範囲第４項記載の方法。
6. ６．電子ビームが０．５〜１００ミリアンペアの電流、
   及び２０〜２００キロボルトの電圧で発生させられる、
   特許請求の範囲第２項記載の方法。
7. ７．シートが、普通形キューブオンエッジ結晶粒配向珪
   素鋼、高透磁率形キューブオンエッジ結晶粒配向珪素鋼
   及び非晶質磁性鋼より成る群から選ばれる鋼である、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
8. ８．結晶粒配向珪素鋼に最終組織焼鈍を施し、次いでこ
   の鋼に電子ビーム処理を施す、特許請求の範囲第７項記
   載の方法。
9. ９．磁気的特性を得るために電気用鋼に焼鈍を施し、次
   いでこの鋼に電子ビーム処理を施す、特許請求の範囲第
   ７項記載の方法。
10. １０．表面酸化物、フォルステライトのベース皮膜、ミ
    ルガラス、塗布された皮膜、及び絶縁皮膜より成る群か
    ら選ばれる少なくとも一つの皮膜を有する電気用シート
    製品に、皮膜に損傷を与えることなく電子ビーム処理を
    施す、特許請求の範囲第１項記載の方法。
11. １１．鋼の最終寸法が約１４ミル以下である、特許請求
    の範囲第１項記載の方法。
12. １２．電子ビーム処理の行われるシートの近辺において
    少なくとも部分真空を与える工程を含む、特許請求の範
    囲第１項記載の方法。
13. １３．電子ビームの焦点におけるスポットサイズが直径
    約４〜１６ミルである、特許請求の範囲第１２項記載の
    方法。
14. １４．電子ビームを圧延方向と実質的に横切る方向に毎
    秒１０，０００インチ迄の速度で偏向させる工程を含む
    、特許請求の範囲第１項記載の方法。
15. １５．被覆された電気用シート製品のコアロス特性を改
    善するための、以下の内容を有する方法： 磁気特性を得るためにシートが焼鈍され； シートの形状を実質的に変化させずにシートの製造方向
    を実質的に横切る非処理領域によって隔てられた狭い処
    理領域の帯をつくるために、焼鈍されたシートの少なく
    とも一つの面が少なくとも部分真空付近で電子ビーム処
    理され； この電子ビーム処理は、６０ジュール毎平方インチ以上
    の充分なエネルギー密度を与え、そして被覆を損うこと
    なく磁区壁の間隔を狭め、かつコアロスを減少するため
    に、シートの圧延方向を実質的に横切る方向に電子ビー
    ムとシートとの間に１０，０００インチ毎秒迄の相対運
    動を与えるものである。
16. １６．特許請求の範囲第１５項記載の方法によって製作
    された電気用シート製品。