JPH032380A - 焼鈍分離剤 - Google Patents

焼鈍分離剤

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JPH032380A
JPH032380A JP13255989A JP13255989A JPH032380A JP H032380 A JPH032380 A JP H032380A JP 13255989 A JP13255989 A JP 13255989A JP 13255989 A JP13255989 A JP 13255989A JP H032380 A JPH032380 A JP H032380A
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JP
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annealing
compound
oxide
powder
steel sheet
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JP13255989A
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Hirotake Ishitobi
石飛 宏威
Yasuo Yokoyama
横山 靖雄
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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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】 (産業上の利用分野) この発明は方向性けい素鋼板の最終箱焼鈍において用い
る焼鈍分離剤に関する。
方向性けい素鋼板はSi:4wt%(以下単に%と示す
)以下と少量のMnS、 MnSe或はAfNなどの2
次再結晶インヒビターとを含有するけい素鋼素材を熱間
圧延し、焼鈍と1回または2回の冷間圧延工程により最
終製品厚の冷延板とし、次に脱炭を兼ねた1次再結晶焼
鈍を施して、5i02を主成分とするサブスケールを生
成させた後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を水スラ
リーの形で塗布して乾燥させ、ついでコイル状に巻取っ
てから最終箱焼鈍を施しく110) (001)方位の
2次再結晶粒を発達させ、同時に再結晶インヒビターと
しての役割を終えた鋼中のS、 Seなどの有害不純物
を除去するとともに、上記SiO□とMgOを反応させ
て2〜5μm厚のフォルステライト(MgzS+04)
被膜を形成し、ときにはさらにリン酸塩系処理剤の上塗
りによって絶縁コーティングを焼付は形成する、一連の
製造工程を経て製品にされるのが通例である。
このようにして得られた方向性けい素鋼板は、主として
変圧器その他の電気機器の鉄芯として使用し、磁気特性
として磁束密度(Bl。値で代表される)が高く、鉄損
(Lt/s。値で代表される)が低いことが要求される
。とくに省エネルギーの見地から鉄芯内部で電力が熱と
なって無駄なエネルギーとして消費されることを極力避
けるために、鉄損の低減がより重要視されてきている。
大幅な鉄損低減を達成する方策として、特公昭52−2
4499号公報には最終箱焼鈍後、酸洗により表面生成
物(フォルステライトなどの酸化物)を除去し、次いで
化学研磨又は電解研磨により鏡面状態に仕上げ、又はそ
の鏡面仕上げ面上に金属薄メツキやさらにその上に絶縁
被膜を塗布焼付けする方法、特公昭56−4150号公
報には鏡面仕上げした後酸化物系セラミックス薄膜を蒸
着法等により被成する方法、特開昭61−201732
号公報には鏡面仕上げした後Tiを含むガス雰囲気中で
熱処理してTiNやTiCの極薄張力被膜を形成する方
法及び特開昭61−235514号公報にはさらにTi
NやTic被膜をイオンブレーティング法やイオンイン
プランテーション法で形成する方法、がそれぞれ開示さ
れている。
上記した各方法は地鉄表面を極力平滑化(鏡面状態)す
ることによって磁化過程における磁壁移動を容易にしヒ
ステリシス損失低減を意図したもので、通常最終焼鈍の
際に鋼板表面に生成されるフォルステライト被膜などの
酸化物は不要でこれを酸洗で除去する際、地鉄表面は必
然的に荒れるため化学研磨又は電解研磨において10数
μ111厚にも及ぶ深い研磨を施さなければ必要な平滑
面が得られず、よって鋼板の歩留り低下と薬品消耗量の
増大によって著るしいコストの上昇を招き工業化の大き
な障害となっている。
従って最終箱焼鈍時にフォルステライトなどの除去が困
難な酸化物の形成を十分に抑制して平滑な金属光沢面を
容易に現出させ得るならば、平滑面化処理が始めて工業
的規模で可能となり優れた超低鉄損方向性けい素鋼板の
製造が現実のものとなるため、該要請を満足する焼鈍分
離剤を開発することの意義は大きい。
(従来の技術) さて最終箱焼鈍時にフォルステライト被膜を形成させな
いか或は酸洗で容易に除去できる状態にするために焼鈍
分離剤としてAfzO3粉末を用いることは例えば米国
特許第3785882号明細書等で公知であり、又磁性
にを害な鋼中不純物S、 Seなどを表面に吸い上げて
鋼の純化を強化するために、A Q zo3に蛇紋岩、
滑石などの含水珪酸塩鉱物粉末とSr又はBa化合物及
びCaO又はCa (OH) zを含有する焼鈍分離剤
を用いる方法が特公昭58−44152号公報に及びA
 ffi zosに不活性MgOを配合した焼鈍分離剤
が特開昭59−96278号公報にそれぞれ開示されて
いる。
これらの技術を仔細に検討したところ.Al2O3のみ
ではS、 Seなどの純化能力はほとんどなく、近年の
厳しい磁性改善要求に適合することは難しく、一方上記
した特公昭58−44152号公報に記載の方法では純
化性能は優れているが、最終箱焼鈍時とくにコイル状鋼
板の比較的急加熱される部分の表面には数μI11〜1
0μm程度の局部的な酸化物の焼付きがしばしば観察さ
れ軽酸洗では除去し切れないことがある。この理由は該
分離剤が含水塩やCa(OH)z (CaOも水スラリ
ー中では直ちにCa (OH) zとなる) 、5r(
OH)zなど8.0に冨んだ成分を含んでいるために、
最終箱焼鈍時におけるコイル層間の露点を上昇させ、脱
炭焼鈍時に形成された酸化物層(サブスケール)のSi
O□の浮上を妨げる結果、表面付近に多数の酸化物を残
留させることになるものと考えられる。
発明者等が先に提案した特開昭59−96278号公報
に記載の技術は上記の点の改善を意図してA 1 zo
i100重量部に対し1300°C以上で焼成された比
表面積0.5〜10m”/gの不活性MgOを15〜7
0重量部添加するものであって、このMgOは事実上水
和しないので、分離剤からの820持込みの問題は回避
される。しかしこの技術を実コイルに適用すると、コイ
ルの状態や焼鈍条件によっては鋼中のSやSeの純化が
十分に行われず磁気特性の劣化をまねき易く、一定の品
質を維持することが難しかった。さらに鋼板表面の平滑
化が不十分で、すなわちミクロ的には微細な凹凸や酸化
物のくい込みが問題となる。
(発明が解決しようとする課題) この発明は、最終箱焼鈍後に被膜形成のない、さらにミ
クロ的に微細な凹凸や酸化物のくい込みのきわめて少な
い、金属光沢を有する平滑表面を容易に得ることができ
、かつ磁気特性に有害な鋼中不純物の純化能力に優れる
とともに、優れた磁気特性をも発揮させ得るところの新
規な組成からなる焼鈍分離剤を提供することが目的であ
る。
(課題を解決するための手段) 発明者らは従来技術の持つ上記難点を解決するため、鋼
板と反応して被膜を形成しないこと、鋼中の不純物であ
るS、 Seなどの吸収・純化能力が優れていること、
焼鈍中に鋼板表面を荒らさないことおよび磁気特性を向
上させる作用をそなえることを必要条件とする分離剤成
分について種々検討した結果、A I!、zoi粉末と
MgOおよび■化合物とからなる混合組成物を主成分と
する焼鈍分離剤が上記条件を満足することを見出しこの
発明を導いた。
すなわちこの発明は、方向性けい素鋼板の最終箱焼鈍に
用いる焼鈍分離剤であって、A1.t03粉末100重
量部に対して、MgO粉末10〜80重量部およびV化
合物を■換算で0.1〜5重量部含有してなる混合組成
物を主成分とする焼鈍分離剤である。
また実施に当り、A ffi gos粉末の平均粒径を
1μm以下にすることが有利である。
この発明において■化合物とは、■の酸化物、水酸化物
または加熱して酸化物となる化合物のほか、硫化物等も
適用できる。
例えば、VzOs+VzOs ・n!IzO,V2O3
,VO2,VO,V(Oll)3゜NH4VO5,VS
、 V2S:l、 V2S5等である。
この発明に従う焼鈍分離剤は、とくに最終板厚に圧延さ
れた方向性けい素鋼板に脱炭焼鈍を施し、ついで焼鈍分
離剤を塗布した後、2次再結晶焼鈍および純化焼鈍を含
む最終箱焼鈍を施し、その後研磨により鋼板表面を平滑
面化し、該平滑面上にCVD法、イオンブレーティング
法又はイオンインプランテーション法によりTi、 5
4等の窒化物および/または炭化物やA!等の酸化物な
どからなる極薄張力被膜を被成する一連の工程に有利に
適合する。
すなわちこの発明に従う焼鈍分離剤を用いることにより
、鋼板表面での酸化物の生成または残留が効果的に防止
され美麗な金属光沢面が得られるので、引続く平滑面化
処理の負荷が大幅に軽減されるとともに、SやSeの純
化が十分に達成され、磁気特性は大幅に向上する。
又他の利用分野においても、この発明の焼鈍分離剤を用
いると最終箱焼鈍後の表面に被膜や酸化物がほとんど生
成していないので、得られた鋼板をそのまま或はクロム
酸塩系、クロム酸塩+有機樹脂系及びリン酸塩系などの
コーティングを施した後打抜加工して用いる場合に打抜
工具の摩耗が大幅に軽減されること、及び最終箱焼鈍後
に更に圧延して高周波用変圧器などの用途に適合する極
薄方向性けい素鋼板を製造する場合にも表面性状の優れ
た製品が得られることなどの利点がある。
以下この発明を由来するに至った実験結果につき説明す
る。
C: 0.044%、 Si : 3.32%、 Mn
 : 0.06%、S;0.004%、 Se : 0
.020%及びSb : 0.02%を含有する熱延板
を900°Cで3分間の均一化焼鈍後、950°Cの中
間焼鈍をはさんで2回の冷間圧延を行って最終板厚0.
23mmの冷延板とし、次いで、湿水素雰囲気中で82
0℃2分間の脱炭焼鈍を施した。この鋼板から試片を多
数枚切出し、A l zo:+ : 100重量部に対
して、第1図に示す割合のMgOおよびv20.を配合
した焼鈍分離剤をそれぞれ塗布し、最終箱焼鈍に供した
。焼鈍条件はN2中850’C150時間の2次再結晶
過程とそれに続<(I2中1180°C15時間の純化
過程とした。そして焼鈍後の試片の外観、残留酸化物量
(酸素目付量で表わす)および残留Se量につき調べた
結果を、第1図に示す。
同図から、v20.はわずかな添加量で強い純化促進力
を示すこと、その作用はMgOの添加とともに増加する
が、MgOが多くなると酸素目付量も増加し表面酸化物
量が増えることがわかる。
また表1に、同様にして得られた試片の磁気特性、地鉄
分析値およびSEM による表面観察結果について示す
同表から、純化促進剤としてv20.を添加したNO1
2〜6はSeが完全に純化され、また磁気特性が向上す
ることがわかる。すなわちB、。値が向上することから
、v20.は2次再結晶におけるゴス方位の集積度を高
める作用を有することも確かめられた。
一方純化促進剤としてCa5iOzを添加したNo、 
7は、Seの純化が完全であるにもかかわらず、v20
5添加剤に比し磁気特性が劣っている。そして両者のS
EHによる表面観察結果を比較すると、ミクロ的な凹凸
やピンホール状欠陥はV、OS添加剤が格段に少なく平
滑であった。なおり20.添加剤のうち■が5重量部と
比較的多いNα6は、鋼中のVが増加し磁性かや々劣化
し、表面の点状付着物も若干多めであった。
さらに同表におけるNα2(純化促進剤:VzOs)お
よびNα7(純化促進剤: Ca5iO,)の試片に、
800°Cでの歪取り焼鈍を施し、次いで10%の塩酸
にて室温で15秒の軽酸洗を行ってから、85%H3P
O411+Cr05250gの浴中で70^/dm”の
電流密度で電解研磨を施した後の鉄損について、電解研
磨中に間けつ的に試片を引き出して鉄損を測定した結果
を、研磨深さと対応させて、第2図に示す。また同図に
は、それぞれの測定時の表面観察結果についても併記し
た。
同図から、純化促進剤としてVzOsを添加した焼鈍分
離剤を用いた試片は、同様にCa5iO,を添加した焼
鈍分離剤を用いた試片に比べ、少ない研磨量で平滑化が
達成され、容易に大幅な鉄損低減が実現することがわか
る。
以上の実験結果から、A l zoi  MgOV2O
5の組成になる焼鈍分離剤は純化能力が高く、酸化物の
少ない平滑面が得られ、磁気特性は向上し、したがって
電解研磨や化学研磨による鉄損低減効果を期待できる材
料を得る上で好適な焼鈍分離剤であることがわかる。
(作 用) 次にこの発明に従う焼鈍分離剤における各成分の役割り
とその配合割合の限定理由について説明する。
AfzOsは被膜形成を阻止する主成分で、平均粒径が
10μm以下の粉末として用いるが、とくに1μm以下
の微粒を用いれば酸化物形成の抑制および表面平滑化に
有利である。なぜなら最終箱焼鈍において鋼板表面の被
覆効率が高(表面の酸化が抑えられ、さらにへ2□03
粒子が鋼板表面に押しつけられて生じる表面の凹凸が小
さくなるためである。
またMgOはSやSeの純化に必要で、A l 203
100重量部に対して10重量部未満であると純化が不
十分になるたや■化合物の添加量を多くしなくてはなら
ず、すると鋼中への■侵入量が増加し磁気特性および表
面性状の劣化をまねくことから、10重量部以上は必要
である。一方80重量部をこえると表面の酸化物やフォ
ルステライト被膜の形成が無視出来なくなり、この発明
の目的を達しない。使用するMgOの性質としては高温
焼成で製造された不活性MgOでかつ水スラリー中で事
実上水和しないものが、鋼板表面の酸化物や被膜の形成
を防止する上で望ましい。
■化合物は上述のとおり、SやSeの純化促進剤として
添加するもので、その働きは現在のところ不明であるが
、鋼板と焼鈍分離剤との界面において何らかの触媒作用
を発揮するものと考えられる。
さらに■は、高温においても鋼板に対する腐食因子とな
らないことおよび純化が表面での被膜形成を介すること
なく発揮されること等から、平滑な表面が実現される。
またCa化合物などの従来の純化促進剤を用いた場合よ
りも磁気特性が向上するのは、欠陥の少ない平滑面が得
られ、さらに■が2次再結晶においてゴス方位の集積度
を上げる作用を発揮するためと考えられる。
そして■がA f zo3too重量部に対して0.1
重量部未満であると純化が不十分になって良好な磁気特
性が得られず、一方5重量部をこえると鋼中への■侵入
量が多くなって磁気特性が低下する傾向があられれる上
、表面付着物が増加して表面性状が劣化する。したがっ
てV化合物は■換算で、0.1〜5重量部に限定する。
ここでこの発明の焼鈍分離剤を塗布する脱炭焼鈍後の鋼
板の表面におけるサブスケール量は、最終箱焼鈍後に酸
化物の残留や焼付きを極力残さず優れた金属光沢面を得
るために、脱炭を阻害しない範囲においてできるだけ少
なくすることが好ましい。
また最終箱焼鈍時の2次再結晶をより完全に行なわしめ
磁気特性を改善するために必要に応じ、焼鈍分離剤にS
、 Se、 Sb、  Vなどの単体またはそれらの化
合物を添加することはこの発明の焼鈍分剤剤に対しても
応用可能である。
なおこの発明を適用して得られたTi、 Si等の窒化
物および/または炭化物やへ!等の酸化物などからなる
極薄張力被膜を被成した鋼板に、その商品化に際し、表
面に公知の絶縁コーティング、例えばリン酸塩とコロイ
ダルシリカを主成分とするものなどを塗布・焼付けして
電気絶縁性を付与することは勿論可能である。
なお方向性けい素鋼板の焼鈍分離剤において■化合物を
添加する例が、例えば特開昭48−8611号および特
公昭49−3740号各公報に記載されている。
しかしながらいずれも酸化物被膜を有する鋼板を対象と
し、Seの純化、表面平滑化およびゴス方位の集積化に
ついて触れるところはない。
(実施例) 裏立旌上 C: 0.041%、 Si : 3.34%、 Mn
 : 0.07%1MO:0.012%、  S : 
0.003%、 Se : 0.020%及びSb:0
.026%を含有する熱延板を900°C3分間の均−
化焼鈍後、950°Cの中間焼鈍をはさむ2回の冷間圧
延により最終板厚0.23mmの冷延板とした後コイル
に巻き取ることによって、計4つのコイルを作成した0
次いで湿水素雰囲気中で820°C2分間の脱炭焼鈍を
施し、それぞれのコイルに表2に示す配合割合から成る
焼鈍分離剤を水スラリーの状態で塗布し乾燥させた。な
お乾燥後の塗布量は片面当り8g/s+”であった。
表2 次いでN2中860″C50時間の2次再結晶過程とそ
れに続<H2中1180″CIO時間の純化過程とを含
む最終箱焼鈍を施した。焼鈍後に焼鈍分離剤を水洗除去
し、さらにN、+H,中820°C1分間の連続平坦化
焼鈍(コイルの巻きぐせ除去)を施し、その後コイルの
外巻き、中巻きおよび内巻きの各3箇所から試料を切り
出し、5%HCj2浴40°C15秒の軽酸洗を施した
のち、リン酸にCr03を250g/41!添加した電
解研磨浴中で70°C1100A/dm”の条件で電解
研磨による平滑面化処理を行った。研磨程度は片面当り
3μ醜と一定にした。
ついでこの平滑面化された鋼板をイオンブレーティング
装面にセットし、l0KVのイオン化電圧で3分間のイ
オンブレーティング処理を施し、膜厚0.5μmのTi
Nからなる張力被膜を被成した。
各段階、即ち平坦化焼鈍後、電解研磨処理後及びイオン
ブレーティング後に採取した試料につき行った、磁気特
性及び他の調査結果を表3にまとめて示す。
平坦化焼鈍後の特性に見られるように、この発明に従う
焼鈍分離剤を用いて得られた2コイルは、いずれも全長
にわたり残留酸化物(酸素目付量で表わす)は極めて少
なく均一な金属光沢を示し、純化も完全で、磁気特性も
良好であった。すなわち上記の処理のまま、またはさら
に任意の絶縁コーティングを施せば、打ち抜き加工性お
よび磁気特性の優れた方向性けい素鋼板が得られるわけ
である。
とくに粒径が0゜4μIと微粒のA j2 zo*を用
いたコイルNα2は、酸素目付量がより少なく、磁気特
性も良好で、電解研磨処理後には研磨量が片面当り3μ
mと従来に比し大幅に少ないにもかかわらず、0.17
〜0.20W/kgの大きな鉄損低減が達成され、さら
にTiNのイオンブレーティングを施すと、極薄張力被
膜を被成した場合に期待される、極低鉄損領域であるM
1ff/S。値が0.714/kg以下に到達する。
一方線化促進剤を添加しない、コイル阻3は地鉄中のS
やSeの残留量が多いため磁気特性は低く、酸素目付量
も多かった。また純化促進剤として蛇紋岩およびSr 
(OH) z 、Ca (Oll) 2を添加したコイ
ルNα4は純化は完全であったが、表面酸化物が多いた
め3μm深さの電解研磨では平滑面かえられず、したが
ってイオンブレーティングにて均一な被膜が形成されな
いことから、磁気特性の改善は不十分であった。
尖詣尉主 C: 0.063%、 Si : 3.35%、 Mn
 : 0.078%、S: 0.018  %、Se 
: 0.0020%、sol、  八ffi  : 0
.026  %及びN : 0.0072%を含有する
熱延板に1100″Cで3分間の均−化焼鈍後急冷処理
を施し、その後、1回の冷間圧延で0.23++on厚
の冷延板とした後コイルに巻き取ることによって、計3
つのコイルを作成した。次いで湿水素雰囲気中で840
°c2分間の脱炭焼鈍を施し、それぞれのコイルに表4
に示す配合割合から成る焼鈍分離剤を水スラリーの状態
で塗布し乾燥させた。なお乾燥後の塗布量は片面当り9
g/m”であった。
表4 次いで、112中20°C/hの速度で1180”Cま
で昇温し10時間保持する最終箱焼鈍を行った。
焼鈍後コイルをほどいて焼鈍分解剤を水洗除去し、その
後実施例1と同様の処理を施し、得られ。
た製品について実施例1と同様の評価を行った。
各段階のサンプルにつき調査結果を表5に示す。
同表から、この発明に従う焼鈍分離剤を用いて得られた
2コイルは、いずれも全長にわたり残留酸化物(酸素目
付量で表わす)は極めて少なく均一な金属光沢を示し、
純化も完全で、磁気特性も良好であった。
一方純化促進剤として蛇紋岩およびSr (OH) !
、 Ca(Oll)2を添加したコイルNα3は純化は
完全であったが、表面酸化物が多く磁気特性も相対的に
劣り、そして平滑面かえられずにイオンブレーティング
にて均一な被膜が形成されないことから、磁気特性の改
善は不十分であった。
(発明の効果) この発明の焼鈍分離剤を用いれば、最終箱焼鈍後に被膜
形成のない、すなわち酸化物の少ない清浄かつ平滑な表
面を得ることができ、さらに鋼中不純物の純化能力に優
れているため、最終箱焼鈍後の方向性けい素鋼板の磁気
特性を高水準に到達させることが可能で、後工程の処理
によって超低鉄損の方向性けい素鋼板を提供することが
できる。
また、表面酸化物が少ないため、打抜き加工用の方向性
けい素鋼板の製造を容易にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は焼鈍分離剤におけるv20.およびMgOの添
加量と鋼中Se分析値との関係および、鋼板表面外観に
ついて示したグラフ、 第2図は電解研磨による研磨深さと鉄損−1,7,。 との関係及び、各研磨段階での外観をこの発明を用いた
場合と従来の例とについて示したグラフ、である。 Vと(Taヲ寸ト力ロ!(11@巨) 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.方向性けい素鋼板の最終箱焼鈍に用いる焼鈍分離剤
    であって、Al_2O_3粉末100重量部に対して、
    MgO粉末10〜80重量部およびV化合物をV換算で
    0.1〜5重量部含有してなる混合組成物を主成分とす
    る焼鈍分離剤。
  2. 2.Al_2O_3粉末は平均粒径が1μm以下である
    請求項1に記載の焼鈍分離剤。
JP13255989A 1989-05-29 1989-05-29 焼鈍分離剤 Pending JPH032380A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007051314A (ja) * 2005-08-16 2007-03-01 Nippon Steel Corp 皮膜密着性の極めて優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007051314A (ja) * 2005-08-16 2007-03-01 Nippon Steel Corp 皮膜密着性の極めて優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法

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