JPS6237367A - 方向性けい素鋼板の鉄損低減装置 - 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】 （産業上の利用分野） 一方向性けい素鋼板の超低鉄損化処理に関し、この明細
書にはイオンプレーティング装置の上記処理への適合に
ついての開発研究の成果を述べる。

一方向性けい素鋼板の電気・磁気的特性の改善、なかで
も、鉄損の低減に係わる極限的な要請を満だそうとする
近年来の目覚ましい開発努力は、逐次その実を挙げつつ
あるが、その実施に伴う重大な弊害として、一方向性け
い素鋼板の使用に当だっての゛加工、組立てを経たのち
いわゆるいずみ取り焼鈍がほどこされた場合に、特性劣
化の随伴を不可避に生じて、使途についての制限を受け
る不利が指摘される。

そこでひずみ取り焼鈍のような高温の熱履歴を経ると否
とに拘わらず、上記要請を有利に充足し得る新たな方途
を拓くための超低鉄損化処理に適合する装置をここに提
案しようとするものである。

さて一方向性けい素鋼板は、よく知られているとおり製
品の２次再結晶粒を（１１０）　［００１）　、すなわ
ちゴス方位に、高度に集積させ、主として変圧器その他
の電気機器の鉄心として使用される際における電気・磁
気的特性として製品の磁束密度（Ｂｏｏで代表される）
を高め、かつ鉄損（Ｗｌ／Ｓ。値で代表される）を低く
することが重要である。

この一方向性けい素鋼板は複雑多岐にわたる工程を経て
製造されるが、今までにおびただしい発明・改善が加え
られ、今日では板厚０．３０ｍｍの製品の磁気特性がＢ
、Ｑｌ、９０Ｔ以上、Ｌｔ／ｓｏ１．０５Ｗ／ｋｇ以下
また板厚０．２３ｍの製品の磁気特性がＢＩＯｌ、８９
Ｔ以上、１１ｒ＋７ｓｏ０．９０Ｗ／ｋｇ以下の超低鉄
損一方向性けい素鋼板が製造されるようになって来てい
る。

特に最近では省エネの見地から電力損失の低減を特徴と
する請が著しく強まり、欧米では損失の少ない変圧器を
作る場合に鉄損の減少分を金額に換算して変圧器価格に
上積みする「ロス・エバリユエーション」　（鉄損評価
）制度が普及している。

（従来の技術） このような状況下において最近、一方向性けい素鋼板の
仕上焼鈍後の鋼板表面に圧延方向にほぼ直角方向でのレ
ーザ照射により局部微少ひずみを導入して磁区を細分化
し、もって鉄損を低下させることが提案されたく特公昭
５７−２２５２号、特公昭５７−５３４１９号、特公昭
５８−２６４０５号及び特公昭５８−２６４０６号公報
参照）。

この磁区細分化技術はひずみ取り焼鈍を施さない、積鉄
心向はトランス材料として効果的であるが、ひずみ取り
焼鈍を施す、主として巻鉄心トランス材料にあたっては
、レーザー照射によって折角、導入された局部微少ひず
みが焼鈍処理により解放されて磁区幅が広くなるため、
レーザー照射効果がなくなるという欠点がある。

一方これより先に特公昭５２−２４４９９号公報におい
ては、一方向性けい素鋼板の仕上げ焼鈍後の鋼板表面を
鏡面仕上げするか又はその鏡面仕上げ面上に金属めっき
やさらにその上に絶縁被膜を塗布焼付けすることによる
、超低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法が提案されて
いる。

しかしながらこの鏡面仕上げによる鉄損向上手法は、工
程的に採用するには、著しいコストアップになる割りに
鉄損低減への寄与が充分でない上、とくに鏡面仕上後に
不可欠な絶縁被膜を塗布焼付した後の密着性に問題があ
るため、現在の製造工程においては採用されるに至って
いない。また特公昭５６−４１５０号公報においても鋼
板表面を鏡面仕上げした後、酸化物系セラミックス薄膜
を蒸着する方法が提案されている。しかしながらこの方
法も６００℃以上の高温焼鈍を施すと鋼板とセラミック
ス層とが剥離するため、実際の製造工程では採用し難い
。

（発明が解決しようとする問題点） そこで発明者らは上記した鏡面仕上による鉄損向上の実
効をより有利に引き出すことにより、とくに今日の省エ
ネ材料開発の観点では上記のごときコストアップの不利
を凌駕する特性、とくに高温処理でも特性劣化を伴うこ
となくして絶縁層の密着性、耐久性の問題の克服こそが
肝要と考え、この基本認識に立脚して、鏡面仕上機鋼板
処理に根本的な再検討を加えたところ、中心線平均粗さ
０．４μｍ以下の鏡面状態に仕上げた一方向性けい素鋼
板にイオンプレーティングを施して鋼板表面上に Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｒ、　Ｍｏ
、　Ｃｏ、　Ｎｉ、　Ｍｎ、八１．Ｂ及びＳｉの窒化物
及び／又は炭化物並びに ＡＩ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｗ、　Ｓｉおよび２ｎの酸化
物のうちから選ばれる少なくとも１種以上から成り、そ
れらの地鉄との混合相を介し仕上げ表面と強固に被着し
た、張力被膜を形成させると一方向性けい素鋼板の鉄損
低減を有利に達成し得ることを見出した。

発明者らは上記の張力被膜の被着挙動について研究を進
め一層の超低鉄損を得るための模索研究を行った結果、 ■鏡面仕上げした鋼板を３００℃〜１１００℃の高温状
態下でイオンプレーティング処理すると弾性張力を有効
に利用でき、さらに超低鉄損が得られること、 ■■の状態にして、さらに鋼板に０．１０〜５．０Ｋｇ
　／　ｎｕｎ’の引張り張力を加えると、さらに超低鉄
損かえられること、 ■熱膨張係数の異なる窒化物及び／又は炭化物並びに酸
化物のうち２種以上の張力被膜を形成させることによっ
てさらに超低鉄損が得られること、 が明らかとなり、これらを複合して方向性けい素鋼板の
超低鉄損化が可能になることを見出した。

この発明は上記の新しい実験結果に基づいて超低鉄損け
い素鋼板を製造するためのイオンプレーティング処理に
適合する装置を提案するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明は仕上焼鈍後表面酸化物を除去しさらに鏡面状
態とした方向性けい素鋼板を連続的にイオンプレーティ
ング処理する、２以上の異なる物質の蒸発源とサブスト
レイトの高温加熱装置及び張力付加装置とから成ること
を特徴とする方向性けい素鋼板の鉄損低減装置である。

第１図にはイオンプレーティング装置を模式図で示す。

図中１は真空処理室、２は真空排気口、３はＡ、蒸発源
、４はＢ１蒸発源、５はＡ１の金属源、６はＢ１の金属
源、７はイオン化電極、８はガス導入口、９はシャッタ
ー、１０はサブストレイト（仕上焼鈍後、表面酸化物を
除去した後鏡面化した一方向性けい素鋼板）、１１は加
熱用ヒーター、１２はコイル状に巻き取ることもでき鋼
板に張力附加が可能な張力付与装置である。

（作　用） 次にイオンプレーティング処理は次の順序で行われる。

まず仕上焼鈍した一方向性けい素鋼板をその表面酸化物
を除去しついで化学研磨あるいは電解研磨により鏡面状
態に仕上げた後、第１図の真空処理室１内でサブストレ
イト１０の位置を通して通板用ガイドロール１３の誘導
下に通板し得るように、張力付与装置１２に取りつける
。この装置はサブストレイトに引張り張力を附加できる
のが特徴で鋼板への張力附加は高温加熱部で０．１〜５
．０ｋｇ／ｆｆ１Ｉ！１２の範囲内で調整可能である。

このようなセットが終了した後、真空ポンプの”使用に
より真空排気口２から１０−２〜ｔｏ−’）−ルに、ロ
ータリ一式真空ポンプで排気を行い、さらに拡散ポンプ
の使用により１０−４乃至１０−’トールの高真空に排
気する。

このようにして充分な真空度が達成されたのち、まず、
酷薄発源３中のＡ１金属５を溶融させる。この金属の溶
融には電子ビーム、ホーローカソード、電極加熱などが
あるが、この発明ではいずれを用いてもよい。

一方サブストレイトはヒーター１１を用いて３００〜１
０００℃の目的の温度に加熱して、熱膨張させた状態に
する。

Ａ、金属５を溶融させてＡｔ金属蒸気を作り出した後、
ガス導入口８から微量のガス（例えばＮ２．　ＣＨ４，
０２およびＮＨ３ガス等）を導入しつつ、イオン化電極
７をプラスの高電位、サブストレイト１０はマイナスの
電位とし、その後、シャッター９を開けてサブストレイ
ト１０に種々の窒化物、炭化物又は酸化物のイオンプレ
ーティングを行う。この際張力附加を行う。

＾１蒸発源３の使用によるイオンプレーティングが終了
した後、この発明ではＢ、蒸発源４の中の８゜金属６の
使用によりＢ、のイオンプレーティング処理を加えるこ
とができる。

（発明の効果） この発明の装置では少な（とも２種の従って熱膨張係数
が異なる窒化物、炭化物あるいは酸化物の積層極薄張力
被膜を効果的に形成させることが可能となり一方向性け
い素鋼板の低鉄損化を実現することができる。

（実施例） 一方向性けい素鋼板（０，２０ｍｍ厚）の仕上焼鈍板を
酸洗して表面酸化物を除去後、鋼板表面を電解研磨によ
り鏡面状態にした。

その後第１図のイオンプレーティング装置を使用してＴ
ｉＮ被膜上にＡｌ２Ｏ３の二重の張力被膜を形成した。

この場合、ＡＩ金属源５にはＴｉ、　Ｂ、金属源６とし
てＡＩを使用し、張力付加装置１２により約１．５Ｋｇ
／ｍｍ”の張力をかけ、またヒーター１１により、Ｔｉ
Ｎ　（０，４μｍ厚）の薄膜形成の場合、７００℃に、
サブストレイトを加熱しその上のＡｌ２Ｏ３（０，３μ
ｍ厚）の積層薄膜形成の場合、８５０℃にサブストレイ
トを加熱した。このようにイオンプレーティング処理し
た製品の磁気特性は次のようであった。

Ｂ＋ｏ’１．９２Ｔ　、　　　Ｌｔ７ｓｏ：０．６４　
Ｗ　／　ｋｇ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオンプレーティング装置の模式図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、仕上焼鈍後表面酸化物を除去しさらに鏡面状態とし
   た方向性けい素鋼板を連続的にイオンプレーティング処
   理する、２以上の異なる物質の蒸発源とサブストレイト
   の高温加熱装置及び張力付加装置とから成ることを特徴
   とする方向性けい素鋼板の鉄損低減装置。