JPH0465902B2 - - Google Patents
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- JPH0465902B2 JPH0465902B2 JP61170160A JP17016086A JPH0465902B2 JP H0465902 B2 JPH0465902 B2 JP H0465902B2 JP 61170160 A JP61170160 A JP 61170160A JP 17016086 A JP17016086 A JP 17016086A JP H0465902 B2 JPH0465902 B2 JP H0465902B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cvd
- treatment
- steel plate
- steel
- temperature
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は珪素鉄板の製造方法、詳細には、表面
に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法に関す
る。
に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法に関す
る。
電磁鋼板は通常積層状態で使用され、この場合
積層される各鋼板はそれぞれ絶縁される必要があ
る。このため電磁鋼板には絶縁皮膜コーテイング
が施される。従来、この絶縁皮膜コーテイングは
液状のコーテイング材を塗布し、乾燥、焼付けを
行うことにより行われている。
積層される各鋼板はそれぞれ絶縁される必要があ
る。このため電磁鋼板には絶縁皮膜コーテイング
が施される。従来、この絶縁皮膜コーテイングは
液状のコーテイング材を塗布し、乾燥、焼付けを
行うことにより行われている。
しかし、このような塗布による絶縁皮膜の形成
には次のような問題がある。
には次のような問題がある。
() 塗布ムラによりコーテイング膜厚が不均一
になり易い。
になり易い。
() 乾燥・焼付工程で鋼帯を再加熱する必要が
ある。
ある。
() コーテイング材が無機系である場合、乾
燥・焼付工程で約700〜800℃にも加熱する必要
があり、このため、鉄板の結晶成長が起こる
等、最終製品の磁気特性に悪影響を与えるおそ
れがある。
燥・焼付工程で約700〜800℃にも加熱する必要
があり、このため、鉄板の結晶成長が起こる
等、最終製品の磁気特性に悪影響を与えるおそ
れがある。
() コーテイングされた膜厚が厚いため、鉄板
を積層使用する際、積層材厚さが大きくなつて
しまう（単位厚み当りの積層数が少ない）。
を積層使用する際、積層材厚さが大きくなつて
しまう（単位厚み当りの積層数が少ない）。
() コーテイングが剥離し易い。
また、従来、化学気相蒸着法（CVD法）によ
り鋼板にSiを富化（滲珪処理）し、高珪素鋼板を
得る方法が知られている。しかし、従来のCVD
法はSiの蒸着速度が小さいため処理時間がかか
り、このためCVD法を高珪素鉄板の連続製造ラ
インに適用することは事実上困難であつた。
り鋼板にSiを富化（滲珪処理）し、高珪素鋼板を
得る方法が知られている。しかし、従来のCVD
法はSiの蒸着速度が小さいため処理時間がかか
り、このためCVD法を高珪素鉄板の連続製造ラ
インに適用することは事実上困難であつた。
本発明はこのような問題に鑑みなされたもの
で、滲珪処理により珪素鉄板を短時間で効率的に
製造することを前提とし、焼付処理を要すること
なく、薄膜且つ均一な絶縁皮膜を有する珪素鉄板
を能率的に製造することができる方法を提供せん
とするものである。
で、滲珪処理により珪素鉄板を短時間で効率的に
製造することを前提とし、焼付処理を要すること
なく、薄膜且つ均一な絶縁皮膜を有する珪素鉄板
を能率的に製造することができる方法を提供せん
とするものである。
このため本発明は、鋼板を、無酸化状態で1023
〜1200℃の温度に加熱した後、この温度の鋼板を
SiCl4をmol分率で５〜35％含んだ無酸化性ガス
雰囲気中で、化学気相蒸着法により滲珪処理し、
得られた珪素鉄板に安定酸化物を形成し得る元素
を蒸着させ、次いで該珪素鉄板を弱酸化性雰囲気
中で冷却することにより絶縁皮膜を形成させるこ
とをその基本的特徴とする。
〜1200℃の温度に加熱した後、この温度の鋼板を
SiCl4をmol分率で５〜35％含んだ無酸化性ガス
雰囲気中で、化学気相蒸着法により滲珪処理し、
得られた珪素鉄板に安定酸化物を形成し得る元素
を蒸着させ、次いで該珪素鉄板を弱酸化性雰囲気
中で冷却することにより絶縁皮膜を形成させるこ
とをその基本的特徴とする。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明では、まず、鋼板を無酸化状態で1023〜
1200℃の温度に加熱した後、この温度の鋼板を
SiCl4をmol分率で５〜35％含んだ無酸化性ガス
雰囲気中で、化学気相蒸着法（CVD法）により
滲珪処理し、珪素鋼板を得る。この滲珪処理は、
通常鋼板の連続処理により行う。
1200℃の温度に加熱した後、この温度の鋼板を
SiCl4をmol分率で５〜35％含んだ無酸化性ガス
雰囲気中で、化学気相蒸着法（CVD法）により
滲珪処理し、珪素鋼板を得る。この滲珪処理は、
通常鋼板の連続処理により行う。
SiCl4を含む無酸化性ガスとは、中性或いは還
元性ガスを意味し、SiCl4のキヤリアガスとして
はAr，N2，He，H2，CH4等を使用することが
できる。これらキヤリアガスのうち、排ガスの処
理性を考慮した場合、H2，CH4等はHClを発生
させその処理の必要性が生じる難点があり、この
ような問題を生じないAr，He，N2が望ましく、
さらに材料の窒化を防止するという観点からすれ
ば、これらのうちでも特にAr，Heが最も好まし
い。
元性ガスを意味し、SiCl4のキヤリアガスとして
はAr，N2，He，H2，CH4等を使用することが
できる。これらキヤリアガスのうち、排ガスの処
理性を考慮した場合、H2，CH4等はHClを発生
させその処理の必要性が生じる難点があり、この
ような問題を生じないAr，He，N2が望ましく、
さらに材料の窒化を防止するという観点からすれ
ば、これらのうちでも特にAr，Heが最も好まし
い。
CVD処理における鋼板表面の主反応は、
5Fe＋SiCl4→Fe3Si＋2FeCl2↑
である。Sil原子が鋼板面に蒸着してFe3Si層を形
成し、Fe2原子がFeCl2となり、FeCl2の沸点1023
℃以上の温度において気体状態で鋼板表面から放
散される。したがつてSi原子量が28.086、Fe原子
量が55.847であることから、鋼板は質量減少し、
これに伴い板厚も減少することになる。ちなみ
に、Si3％鋼板を母材とし、CVD処理でSi6.5％鋼
板を製造すると、質量は8.7％減少し、板厚は約
7.1％減少する。
成し、Fe2原子がFeCl2となり、FeCl2の沸点1023
℃以上の温度において気体状態で鋼板表面から放
散される。したがつてSi原子量が28.086、Fe原子
量が55.847であることから、鋼板は質量減少し、
これに伴い板厚も減少することになる。ちなみ
に、Si3％鋼板を母材とし、CVD処理でSi6.5％鋼
板を製造すると、質量は8.7％減少し、板厚は約
7.1％減少する。
従来、CVD処理に時間がかかり過ぎるのは、
そのCVD処理条件に十分な検討が加えられてい
なかつたことによるものと考えられる。本発明者
等が検討したところでは、CVD処理を迅速に行
うための要素には次のようなものがあることが判
つた。
そのCVD処理条件に十分な検討が加えられてい
なかつたことによるものと考えられる。本発明者
等が検討したところでは、CVD処理を迅速に行
うための要素には次のようなものがあることが判
つた。
雰囲気ガス中のSiCl4濃度の適性化
処理温度の適性化
SiCl4の鋼板表面への拡散及びFeCl2の鋼板表
面からの放散の促進 したがつて、本発明ではCVD処理における雰
囲気ガス中のSi濃度及び処理温度を規定する。
面からの放散の促進 したがつて、本発明ではCVD処理における雰
囲気ガス中のSi濃度及び処理温度を規定する。
まず、CVD処理における無酸化性ガス雰囲気
中のSiCl4濃度をmol分率で５〜35％に規定し、
このような雰囲気中で鋼板を連続的にCVD処理
する。
中のSiCl4濃度をmol分率で５〜35％に規定し、
このような雰囲気中で鋼板を連続的にCVD処理
する。
雰囲気中のSiCl4が５％未満であると期待する
Si富化効果が得られず、また、例えば鋼板のSiを
1.0％富化するために５分以上も必要となる等、
処理に時間がかかり過ぎ、連続プロセス化するこ
とが困難となる。
Si富化効果が得られず、また、例えば鋼板のSiを
1.0％富化するために５分以上も必要となる等、
処理に時間がかかり過ぎ、連続プロセス化するこ
とが困難となる。
一方、SiCl4を35％を越えて含有させても界面
における反応が律速になり、それ以上のSi富化効
果が期待できなくなる。
における反応が律速になり、それ以上のSi富化効
果が期待できなくなる。
またCVD処理では、SiCl4濃度が高いほど所謂
カーケンダールボイドと称する大きなボイドが生
成し易い。このボイドはSiCl4濃度が15％程度ま
ではほとんど見られないが、15％を越えると生成
しはじめる。しかし、SiCl4濃度が35％以下では、
ボイドが生成してもCVD処理に引き続き行われ
る拡散処理によりほぼ完全に消失させることがで
きる。換言すればSiCl4濃度が35％を越えるとボ
イドの生成が著しく、拡散処理後でもボイドが残
留してしまう。
カーケンダールボイドと称する大きなボイドが生
成し易い。このボイドはSiCl4濃度が15％程度ま
ではほとんど見られないが、15％を越えると生成
しはじめる。しかし、SiCl4濃度が35％以下では、
ボイドが生成してもCVD処理に引き続き行われ
る拡散処理によりほぼ完全に消失させることがで
きる。換言すればSiCl4濃度が35％を越えるとボ
イドの生成が著しく、拡散処理後でもボイドが残
留してしまう。
CVD処理温度は1023〜1200℃の範囲とする。
CVD処理反応は鋼板表面における反応であるか
ら、この処理温度は厳密には鋼板表面温度であ
る。
CVD処理反応は鋼板表面における反応であるか
ら、この処理温度は厳密には鋼板表面温度であ
る。
CVD処理による反応生成物であるFeCl2の沸点
は1023℃であり、この温度以下ではFeCl2が鋼板
表面から気体状態で放散されず、鋼板表面に液体
状に付着して蒸着反応を阻害してしまう。本発明
者らが行つた基礎実験の結果では、このFeCl2の
沸点を境に、単位時間当りのSiの富化割合が著し
く異なり、1023℃以下では蒸着速度が小さいため
連続プロセスへの適用は困難である。このため処
理温度の下限は1023℃とする。
は1023℃であり、この温度以下ではFeCl2が鋼板
表面から気体状態で放散されず、鋼板表面に液体
状に付着して蒸着反応を阻害してしまう。本発明
者らが行つた基礎実験の結果では、このFeCl2の
沸点を境に、単位時間当りのSiの富化割合が著し
く異なり、1023℃以下では蒸着速度が小さいため
連続プロセスへの適用は困難である。このため処
理温度の下限は1023℃とする。
一方、上限を1200℃と規定する理由は次の通り
である。Fe3Siの融点は、第２図に示すFe−Si状
態図から明らかなように1250℃であるが、本発明
者等の実験によれば、1250℃より低い1230℃程度
で処理した場合でも、鋼板表面が部分的に溶解
し、また、鋼板エツジ部分が過加熱のため溶解す
る。このように1250℃以下でも鋼板が溶解するの
は、鋼板表面ではFe3Si相当のSi濃度14.5％以上
にSi蒸着がされているためであると推定される。
これに対し処理温度が1200℃以下であれば鋼板表
面の溶解は全く認められず、まだ、エツジの過加
熱も、鋼板中心部の平均温度を1200℃とすること
で、1220℃程度におさえることが可能であり、微
量な溶解で済むことが実験的に確認できた。以上
の理由から、CVD処理温度は1023℃〜1200℃と
規定する。
である。Fe3Siの融点は、第２図に示すFe−Si状
態図から明らかなように1250℃であるが、本発明
者等の実験によれば、1250℃より低い1230℃程度
で処理した場合でも、鋼板表面が部分的に溶解
し、また、鋼板エツジ部分が過加熱のため溶解す
る。このように1250℃以下でも鋼板が溶解するの
は、鋼板表面ではFe3Si相当のSi濃度14.5％以上
にSi蒸着がされているためであると推定される。
これに対し処理温度が1200℃以下であれば鋼板表
面の溶解は全く認められず、まだ、エツジの過加
熱も、鋼板中心部の平均温度を1200℃とすること
で、1220℃程度におさえることが可能であり、微
量な溶解で済むことが実験的に確認できた。以上
の理由から、CVD処理温度は1023℃〜1200℃と
規定する。
以上のようにしてSiが蒸着された鋼板は引き続
きSiの拡散処理がなされる。すなわち、Si蒸着処
理直後では、鋼板表面近くはSi濃度が高く、中心
部分では母材Si濃度のままであり、これを均熱・
拡散処理し均一Si濃度或いは所定の濃度分布とす
る必要がある。
きSiの拡散処理がなされる。すなわち、Si蒸着処
理直後では、鋼板表面近くはSi濃度が高く、中心
部分では母材Si濃度のままであり、これを均熱・
拡散処理し均一Si濃度或いは所定の濃度分布とす
る必要がある。
Siを鋼帯内部に拡散させる方法としては均熱拡
散法と、イオンビーム照射拡散法とがある。
散法と、イオンビーム照射拡散法とがある。
均熱拡散法は、鋼帯を所定の温度に均熱保持す
ることによりSiを拡散させるもので、鋼板表面を
酸化させないようにするため無酸化雰囲気中で行
う必要があり、また高温で行うほど処理時間が少
なくて済む。
ることによりSiを拡散させるもので、鋼板表面を
酸化させないようにするため無酸化雰囲気中で行
う必要があり、また高温で行うほど処理時間が少
なくて済む。
この拡散処理は、一定温度で行つてもよいが、
第２図のFe−Si状態図から判るように、拡散の
進行とともに鋼板表層部のSi濃度が減少しその融
点が上がることから、拡散の進行に伴い鋼板を溶
解させない程度に徐々に昇温させる（例えば複数
段階で昇温させる）ことにより、拡散を促進させ
ることができる。例えば6.5％Si鋼の場合、エツ
ジ部の過加熱を考慮しても1400℃までの昇温が可
能である。
第２図のFe−Si状態図から判るように、拡散の
進行とともに鋼板表層部のSi濃度が減少しその融
点が上がることから、拡散の進行に伴い鋼板を溶
解させない程度に徐々に昇温させる（例えば複数
段階で昇温させる）ことにより、拡散を促進させ
ることができる。例えば6.5％Si鋼の場合、エツ
ジ部の過加熱を考慮しても1400℃までの昇温が可
能である。
また、後者のイオンビーム照射法では、高い運
動エネルギーを持つたイオンを、固体表面に衝突
させることにより、スパツタ現象（固体表面を高
速でたたく効果）及び増速拡散効果、さらにはイ
オン衝突時の運動エネルギーの熱エネルギーへの
変換による固体温度の上昇効果により、Siの拡散
を行うものである。
動エネルギーを持つたイオンを、固体表面に衝突
させることにより、スパツタ現象（固体表面を高
速でたたく効果）及び増速拡散効果、さらにはイ
オン衝突時の運動エネルギーの熱エネルギーへの
変換による固体温度の上昇効果により、Siの拡散
を行うものである。
このような拡散処理において衝突させるイオン
種としては、Ar+，He+等の不活性ガスイオン、
Fe+イオン等を用いることができる。このうち不
活性ガスイオンは鋼板表面反応を問題とする場合
には適していると言える。しかし、このイオンを
用いた場合、鋼板表面層内にAr，He等が残留し
てしまう。これに対し、Fe+イオンを用いること
により次のような利点が得られる。
種としては、Ar+，He+等の不活性ガスイオン、
Fe+イオン等を用いることができる。このうち不
活性ガスイオンは鋼板表面反応を問題とする場合
には適していると言える。しかし、このイオンを
用いた場合、鋼板表面層内にAr，He等が残留し
てしまう。これに対し、Fe+イオンを用いること
により次のような利点が得られる。
(イ) 母材と同一の元素であるため、残留による問
題を生じない。
題を生じない。
(ロ) イオンの質量が大きく、衝突効果が大きい。
(ハ) CVD処理において、鋼帯のFeが消耗される
が、わずかではあるがその消耗分を補うことが
できる。
が、わずかではあるがその消耗分を補うことが
できる。
(ニ) イオン化するためには気体状のものが好まし
く、CV過程で発生するFeCl2（沸点1023℃）が
使用できる。
く、CV過程で発生するFeCl2（沸点1023℃）が
使用できる。
なお、以上の拡散処理はSiが鋼板に均一に拡散
させるまで行つてもよいが、場合によつては、そ
の処理を表層Si濃度が鋼板厚み方向中心部のSi濃
度よりも高い状態にあるうちに打ち切り、Si濃度
が厚み方向で不均一な鋼板を得るようにしてもよ
い。
させるまで行つてもよいが、場合によつては、そ
の処理を表層Si濃度が鋼板厚み方向中心部のSi濃
度よりも高い状態にあるうちに打ち切り、Si濃度
が厚み方向で不均一な鋼板を得るようにしてもよ
い。
そして本発明では、このようにして得られた珪
素鉄板を加熱状態とし、その表面に安定酸化物を
形成し得る元素を蒸着させる。
素鉄板を加熱状態とし、その表面に安定酸化物を
形成し得る元素を蒸着させる。
この蒸着元素としては、Si、Cr、Mg等の金属
元素が用いられる。蒸着の方法としては、化学気
相蒸着（以下、CVDと称す）法や、イオンビー
ム照射法をはじめとするPVD法等、適宜な方法
を採ることができる。
元素が用いられる。蒸着の方法としては、化学気
相蒸着（以下、CVDと称す）法や、イオンビー
ム照射法をはじめとするPVD法等、適宜な方法
を採ることができる。
CVD処理では、鉄板はCVD処理炉内で蒸着元
素のハロゲン化金属を含有する雰囲気ガス中で処
理され、これにより鉄板表面には所定の元素（安
定酸化物を形成し得る元素）が蒸着する。
素のハロゲン化金属を含有する雰囲気ガス中で処
理され、これにより鉄板表面には所定の元素（安
定酸化物を形成し得る元素）が蒸着する。
また、イオンビーム照射法では、Si，Cr，Mg
等の元素の金属イオンビームを鉄板面に照射し、
これらの元素の蒸着を行うものである。
等の元素の金属イオンビームを鉄板面に照射し、
これらの元素の蒸着を行うものである。
イオンビーム照射は原子をイオン化し、これを
磁界中で加速して鋼板面に衝突させることにより
行われるもので、これにより金属は鋼板面に蒸着
される。
磁界中で加速して鋼板面に衝突させることにより
行われるもので、これにより金属は鋼板面に蒸着
される。
以上のような蒸着処理後、珪素鉄板は弱酸化性
雰囲気（例えばO2濃度21vol％以下、好ましくは
5vol％以下）中で冷却される。これにより、上記
蒸着元素が酸化され、鋼板面にSiO2、MgO、
Al2O3等の非常に薄くしかも厳密で高絶縁性を有
する皮膜（酸化物皮膜）が形成される。
雰囲気（例えばO2濃度21vol％以下、好ましくは
5vol％以下）中で冷却される。これにより、上記
蒸着元素が酸化され、鋼板面にSiO2、MgO、
Al2O3等の非常に薄くしかも厳密で高絶縁性を有
する皮膜（酸化物皮膜）が形成される。
この酸化物皮膜は、極めて均一且つ薄く形成さ
れるため、母材に対する密着性にも優れている。
れるため、母材に対する密着性にも優れている。
本発明では滲珪処理−Si拡散処理の加熱状態を
利用して絶縁皮膜形成のための蒸着処理を行うこ
とができる。
利用して絶縁皮膜形成のための蒸着処理を行うこ
とができる。
以上述べた本発明による鋼板連続処理プロセス
の代表的な実施態様を以下に例示する。
の代表的な実施態様を以下に例示する。
(1) 鋼板を、SiCl4をmol分率で５〜35％含んだ
無酸化性ガス雰囲気中で、CVD法により1023
〜1200℃の温度で連続的に滲珪処理し、次い
で、SiCl4を含まない無酸化性ガス雰囲気中で
Siを鋼板内部に所定の状態に拡散させる拡散処
理を施し、次いでCVD法により安定酸化物を
形成し得る元素を蒸着させ、引き続き弱酸化性
雰囲気中で冷却し、絶縁皮膜を形成させる。
無酸化性ガス雰囲気中で、CVD法により1023
〜1200℃の温度で連続的に滲珪処理し、次い
で、SiCl4を含まない無酸化性ガス雰囲気中で
Siを鋼板内部に所定の状態に拡散させる拡散処
理を施し、次いでCVD法により安定酸化物を
形成し得る元素を蒸着させ、引き続き弱酸化性
雰囲気中で冷却し、絶縁皮膜を形成させる。
(2) 鋼板を、SiCl4をmol分率で５〜35％含んだ
無酸化性ガス雰囲気中で、CVD法により1023
〜1200℃の温度で連続的に滲珪処理し、次い
で、鋼板にイオンビームを照射することにより
Siを鋼板内部に拡散させ、しかる後、CVD法
により安定酸化物を形成し得る元素を蒸着さ
せ、引き続き弱酸化性雰囲気中で冷却し、絶縁
皮膜を形成させる。
無酸化性ガス雰囲気中で、CVD法により1023
〜1200℃の温度で連続的に滲珪処理し、次い
で、鋼板にイオンビームを照射することにより
Siを鋼板内部に拡散させ、しかる後、CVD法
により安定酸化物を形成し得る元素を蒸着さ
せ、引き続き弱酸化性雰囲気中で冷却し、絶縁
皮膜を形成させる。
なお、上記の態様においては、絶縁皮膜用の蒸
着元素としてSiを選択することにより、プロセス
自体の効率化及び経済的操業が可能となる。
着元素としてSiを選択することにより、プロセス
自体の効率化及び経済的操業が可能となる。
すなわち、一般に滲珪処理を目的としたCVD
処理では、炉に導入される処理用ガスへのO2や
Cl等のガス成分の混入は極力避ける必要があるの
に対し、絶縁皮膜形成を目的としたCVD処理で
は、O2、Clが混入したラフな処理用ガスを用い
ることができる。そこで、滲珪処理（Si添加処
理）用のCVD処理炉から排出される処理用ガス
には未だ相当のSiCl4ガスが含まれている（O2，
Cl等も含まれている）ことから、この排ガスを絶
縁皮膜形成用のCVD処理炉に導入し、CVD処理
を行うようにすることができる。
処理では、炉に導入される処理用ガスへのO2や
Cl等のガス成分の混入は極力避ける必要があるの
に対し、絶縁皮膜形成を目的としたCVD処理で
は、O2、Clが混入したラフな処理用ガスを用い
ることができる。そこで、滲珪処理（Si添加処
理）用のCVD処理炉から排出される処理用ガス
には未だ相当のSiCl4ガスが含まれている（O2，
Cl等も含まれている）ことから、この排ガスを絶
縁皮膜形成用のCVD処理炉に導入し、CVD処理
を行うようにすることができる。
なお、上述したSi蒸着を目的としたCVD処理
において、CVD処理速度を鋼板の連続処理を可
能ならしめるまで高めるには、上述したように雰
囲気ガス中のSiCl4濃度と処理温度の適正化を図
ることが必要であるが、これに加え鋼板表面への
SiCl4拡散とFeCl2の鋼板表面からの放散とを促進
することによりCVD処理速度をより高めること
が可能となる。
において、CVD処理速度を鋼板の連続処理を可
能ならしめるまで高めるには、上述したように雰
囲気ガス中のSiCl4濃度と処理温度の適正化を図
ることが必要であるが、これに加え鋼板表面への
SiCl4拡散とFeCl2の鋼板表面からの放散とを促進
することによりCVD処理速度をより高めること
が可能となる。
従来では、CVD処理で反応ガスを大きく流動
させると、蒸着層にボイドが発生し、また蒸着層
の純度も低下するとされ、このためガス流動は必
要最小限にとどめるという考え方が定着してい
た。しかし本発明者等の研究では、このようにガ
ス流動が抑えられることにより、反応ガスの母材
界面への拡散移動、及び反応副生成物の界面表層
からの離脱がスムーズに行われず、このため処理
に長時間を要すること、さらにはガス流動が抑え
らえるためCVD処理帯内の反応ガス濃度に分布
を生じ、この結果蒸着膜厚の不均一化を招くこと
が判つた。
させると、蒸着層にボイドが発生し、また蒸着層
の純度も低下するとされ、このためガス流動は必
要最小限にとどめるという考え方が定着してい
た。しかし本発明者等の研究では、このようにガ
ス流動が抑えられることにより、反応ガスの母材
界面への拡散移動、及び反応副生成物の界面表層
からの離脱がスムーズに行われず、このため処理
に長時間を要すること、さらにはガス流動が抑え
らえるためCVD処理帯内の反応ガス濃度に分布
を生じ、この結果蒸着膜厚の不均一化を招くこと
が判つた。
そして、このような事実に基づきさらに検討を
加えた結果、CVD処理帯において吹込ノズルに
より雰囲気ガスを被処理材に吹付け、或いはフア
ン等により雰囲気を強制循環させることにより
SiCl4の鋼板表面への拡散及び反応生成物たる
FeCl2の鋼板表面からの放散を著しく促進し、高
い蒸着速度でしかも蒸着膜の不均一化を抑えつつ
CVD処理できることが判つた。
加えた結果、CVD処理帯において吹込ノズルに
より雰囲気ガスを被処理材に吹付け、或いはフア
ン等により雰囲気を強制循環させることにより
SiCl4の鋼板表面への拡散及び反応生成物たる
FeCl2の鋼板表面からの放散を著しく促進し、高
い蒸着速度でしかも蒸着膜の不均一化を抑えつつ
CVD処理できることが判つた。
このようなCVD処理性の向上は、吹付ノズル
により雰囲気ガスを鋼板表面に吹付ける方法が特
に有効である。第３図はこのノズル吹付方式によ
る実施状況を示すもので、CVD処理帯２内に鋼
帯Ｓに面して吹付ノズル６が配置され、鋼板表面
にSiCl4を含む雰囲気ガスが吹付けられる。第４
図イ及びロは、吹付ノズル６による吹付状況を示
すもので、イに示すように鋼板面に対して直角
に、或いはロに示すように斜め方向から吹付ける
ことができる。
により雰囲気ガスを鋼板表面に吹付ける方法が特
に有効である。第３図はこのノズル吹付方式によ
る実施状況を示すもので、CVD処理帯２内に鋼
帯Ｓに面して吹付ノズル６が配置され、鋼板表面
にSiCl4を含む雰囲気ガスが吹付けられる。第４
図イ及びロは、吹付ノズル６による吹付状況を示
すもので、イに示すように鋼板面に対して直角
に、或いはロに示すように斜め方向から吹付ける
ことができる。
このようなノズル吹付による単位時間当りのSi
富化割合は、ガスの鋼板表面に対する衝突流速の
増大に比例して大きくなるが、流速を過剰に大き
くしても界面における反応律速となるためそれ以
上のSi富化効果は期待できない。一般には、
5Nm／sec以下の流速で十分な効果が得られる。
富化割合は、ガスの鋼板表面に対する衝突流速の
増大に比例して大きくなるが、流速を過剰に大き
くしても界面における反応律速となるためそれ以
上のSi富化効果は期待できない。一般には、
5Nm／sec以下の流速で十分な効果が得られる。
第５図及び第６図は、CVD処理性に対する
SiCl4濃度及びCVD処理温度の影響を調べたもの
である。
SiCl4濃度及びCVD処理温度の影響を調べたもの
である。
図中、Ａが雰囲気法、すなわちノズル吹付を行
わないでCVD処理した場合、またＢがノズル吹
付法、すなわち第３図に示すように雰囲気ガスを
鋼板面に0.5ｍ／Ｓの流速で吹き付けつつCVD処
理した場合を示す。なお、Si富化割合とは、母材
当初のSi濃度に対するCVD処理によるSi増加分
を示す。
わないでCVD処理した場合、またＢがノズル吹
付法、すなわち第３図に示すように雰囲気ガスを
鋼板面に0.5ｍ／Ｓの流速で吹き付けつつCVD処
理した場合を示す。なお、Si富化割合とは、母材
当初のSi濃度に対するCVD処理によるSi増加分
を示す。
これによれば、SiCl4濃度５％以上、CVD処理
温度1023℃以上において大きなSi富化効果が得ら
れている。また同じ条件でも、吹付ノズルにより
雰囲気ガスを吹付ける方法の場合、単に雰囲気中
で鋼板を通板せしめる場合に較べ格段に優れたSi
富化効果（CVD処理性）が得られていることが
判る。
温度1023℃以上において大きなSi富化効果が得ら
れている。また同じ条件でも、吹付ノズルにより
雰囲気ガスを吹付ける方法の場合、単に雰囲気中
で鋼板を通板せしめる場合に較べ格段に優れたSi
富化効果（CVD処理性）が得られていることが
判る。
第７図は雰囲気法Ａとノズル吹付法Ｂの蒸着時
間と鋼板中Si濃度（母材Si量＋蒸着Si量）との関
係を、Si：３％、板厚0.5mmの鋼板をSiCl4濃度21
％、処理温度1150℃でCVD処理した場合につい
て調べたものである。なお、ノズル吹付法では、
スリツトノズルにより鋼板に垂直方向から0.2N
ｍ／secの流速で雰囲気ガスを吹付けた。同図か
ら判るように、6.5％Si鋼相当のSi蒸着量を得る
ためには雰囲気法Ａでは７分かかるのに対し、ノ
ズル吹付法Ｂでは1.5分で処理することができた。
間と鋼板中Si濃度（母材Si量＋蒸着Si量）との関
係を、Si：３％、板厚0.5mmの鋼板をSiCl4濃度21
％、処理温度1150℃でCVD処理した場合につい
て調べたものである。なお、ノズル吹付法では、
スリツトノズルにより鋼板に垂直方向から0.2N
ｍ／secの流速で雰囲気ガスを吹付けた。同図か
ら判るように、6.5％Si鋼相当のSi蒸着量を得る
ためには雰囲気法Ａでは７分かかるのに対し、ノ
ズル吹付法Ｂでは1.5分で処理することができた。
第８図はノズル吹付法における衝突ガス流速と
鋼板のSi富化割合（第５図及び第６図と同様）と
の関係を示すものであり、所定レベルまでは衝突
ガス流速に比例して鋼板のSi富化割合が増大して
いる。
鋼板のSi富化割合（第５図及び第６図と同様）と
の関係を示すものであり、所定レベルまでは衝突
ガス流速に比例して鋼板のSi富化割合が増大して
いる。
第１図はSi蒸着処理及び絶縁皮膜形成のための
元素蒸着処理をCVD法により行う場合の薄板製
造ラインの一例を示すもので、１は加熱帯、２は
CVD処理帯、３は拡散処理帯、４はCVD処理
帯、５は冷却帯である。
元素蒸着処理をCVD法により行う場合の薄板製
造ラインの一例を示すもので、１は加熱帯、２は
CVD処理帯、３は拡散処理帯、４はCVD処理
帯、５は冷却帯である。
このようなラインによる製造プロセスの一例を
説明すると、まず鋼帯Ｓは加熱帯１で1150℃まで
無酸化加熱された後、CVD処理帯２に導かれる。
ここでは、Ar：80％、SiCl：20％の反応ガスが
ノズルから0.3Nｍ／Ｓの流速で鋼帯面に吹き付
けられ滲珪処理がなされる。次いで、鋼帯は拡散
処理帯３に導かれ、無酸化雰囲気中で1200℃で均
熱保持され、拡散処理がなされ、これにより6.5
％Si鉄板が得られる。次いで、鉄板はCVD処理
炉４に導かれ、1200℃で〔SiCl4（５％）＋Ar〕雰
囲気中で１分間滲珪処理し、引き続き冷却炉５に
おいてO25％を含むN2雰囲気で冷却する。
説明すると、まず鋼帯Ｓは加熱帯１で1150℃まで
無酸化加熱された後、CVD処理帯２に導かれる。
ここでは、Ar：80％、SiCl：20％の反応ガスが
ノズルから0.3Nｍ／Ｓの流速で鋼帯面に吹き付
けられ滲珪処理がなされる。次いで、鋼帯は拡散
処理帯３に導かれ、無酸化雰囲気中で1200℃で均
熱保持され、拡散処理がなされ、これにより6.5
％Si鉄板が得られる。次いで、鉄板はCVD処理
炉４に導かれ、1200℃で〔SiCl4（５％）＋Ar〕雰
囲気中で１分間滲珪処理し、引き続き冷却炉５に
おいてO25％を含むN2雰囲気で冷却する。
例えば、このような処理により高珪素鉄板の表
面には約1.0μｍの安定な酸化層が形成される。
面には約1.0μｍの安定な酸化層が形成される。
以上述べた本発明によれば、CVD法により珪
素鉄板を短時間で効率的に得ることができるとと
もに、均一で薄膜の絶縁皮膜を焼付処理すること
なく形成させることができ、また焼付を必要とし
ないため珪素鉄板の磁気特性が害されることがな
い。したがつて、本発明によれば、均一で薄膜の
絶縁皮膜を有し、且つ磁気特性にも優れた珪素鉄
板を短時間で能率的に製造することができる。
素鉄板を短時間で効率的に得ることができるとと
もに、均一で薄膜の絶縁皮膜を焼付処理すること
なく形成させることができ、また焼付を必要とし
ないため珪素鉄板の磁気特性が害されることがな
い。したがつて、本発明によれば、均一で薄膜の
絶縁皮膜を有し、且つ磁気特性にも優れた珪素鉄
板を短時間で能率的に製造することができる。
第１図は本発明を実施するための連続処理ライ
ンを示す説明図である。第２図はFe−Si系状態
図である。第３図及び第４図イ，ロはノズル吹付
方式によるCVD処理状況を示すもので、第３図
は全体説明図、第４図イ及びロはそれぞれノズル
吹付方法を示す説明図である。第５図はCVD処
理におけるガス中SiCl4濃度と鋼帯Si富化割合と
の関係、第６図はCVD処理温度と鋼帯Si富化割
合との関係をそれぞれ示すものである。第７図は
Si蒸着時間と鋼帯中Si濃度との関係を、雰囲気法
及びノズル吹付法で比較して示したものである。
第８図はノズル吹付法によるCVD処理において、
雰囲気ガスの鋼帯に対する衝突ガス流速と鋼帯Si
富化割合との関係を示すものである。
ンを示す説明図である。第２図はFe−Si系状態
図である。第３図及び第４図イ，ロはノズル吹付
方式によるCVD処理状況を示すもので、第３図
は全体説明図、第４図イ及びロはそれぞれノズル
吹付方法を示す説明図である。第５図はCVD処
理におけるガス中SiCl4濃度と鋼帯Si富化割合と
の関係、第６図はCVD処理温度と鋼帯Si富化割
合との関係をそれぞれ示すものである。第７図は
Si蒸着時間と鋼帯中Si濃度との関係を、雰囲気法
及びノズル吹付法で比較して示したものである。
第８図はノズル吹付法によるCVD処理において、
雰囲気ガスの鋼帯に対する衝突ガス流速と鋼帯Si
富化割合との関係を示すものである。
Claims (1)
- １ 鋼板を、無酸化状態で1023〜1200℃の温度に
加熱した後、この温度の鋼板をSiCl4をmol分率
で５〜35％含んだ無酸化性ガス雰囲気中で、化学
気相蒸着法により滲珪処理し、得られた珪素鉄板
に、安定酸化物を形成し得る元素を蒸着させ、次
いで該珪素鉄板を弱酸化性雰囲気中で冷却するこ
とにより絶縁皮膜を形成させることを特徴とする
表面に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17016086A JPS6326355A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 表面に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17016086A JPS6326355A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 表面に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6326355A JPS6326355A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH0465902B2 true JPH0465902B2 (ja) | 1992-10-21 |
Family
ID=15899793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17016086A Granted JPS6326355A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 表面に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6326355A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5376458A (en) * | 1992-11-30 | 1994-12-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Structural alloy with a protective coating containing silicon or silicon-oxide |
| US7255623B2 (en) | 2001-03-28 | 2007-08-14 | Steven Davis | Self-stabilizing rotating toy |
| US8500507B2 (en) | 2001-03-28 | 2013-08-06 | Steven Davis | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
| US8113905B2 (en) | 2001-03-28 | 2012-02-14 | Steven Davis | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564150A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-17 | Minolta Camera Co Ltd | Electrophotographic receptor |
| JPS5644147A (en) * | 1979-09-19 | 1981-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic recording and reproducing device |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP17016086A patent/JPS6326355A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6326355A (ja) | 1988-02-03 |
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