JPS6326355A - 表面に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法 - Google Patents
表面に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法Info
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- JPS6326355A JPS6326355A JP17016086A JP17016086A JPS6326355A JP S6326355 A JPS6326355 A JP S6326355A JP 17016086 A JP17016086 A JP 17016086A JP 17016086 A JP17016086 A JP 17016086A JP S6326355 A JPS6326355 A JP S6326355A
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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。
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〕
本発明は金属材の製造方法、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。
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ィングが施される。従来、こ
の絶縁皮膜コーティ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。
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ィングが施される。従来、こ
の絶縁皮膜コーティ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。
ような問題がある。
１）塗布ムラによりコーティング膜厚が不均一になり易
い。
い。
ｉｔ）乾燥・焼付工程で銅帯を再加熱する必要がある。
ｉｉ）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
性に悪影蕃を与えるおそれがある。
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
性に悪影蕃を与えるおそれがある。
ｉｖ）コーティ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ってしまう（単位厚
み蟲りの積層数が少ない）。
使用する際、積層材厚さが大きくなってしまう（単位厚
み蟲りの積層数が少ない）。
Ｖ）コーティングが剥離し易い。
本発明はこのような問題に鑑みなされたもので、焼付処
理を要することなく、薄膜且つ均−な絶縁皮膜を有する
珪素鉄板を能率的に製造するこ表ができる方法を提供せ
んとするものである。
理を要することなく、薄膜且つ均−な絶縁皮膜を有する
珪素鉄板を能率的に製造するこ表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、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。
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、適当な方法で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。
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。
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。
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。
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ｓ 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。
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。
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０２濃度ｚ１ｖｏ１％以下、好ましくは５ ｖｏ
１％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ＳｉＯ雪、 ＭｇＯ、Ａｔ２Ｑ３
等の非常に薄くしかも緻密で高絶縁性を有する皮膜（酸
化物皮膜）が形成される。
例えば０２濃度ｚ１ｖｏ１％以下、好ましくは５ ｖｏ
１％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ＳｉＯ雪、 ＭｇＯ、Ａｔ２Ｑ３
等の非常に薄くしかも緻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−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。
、母材に対する密着性にも優れている。
本発明法の素材たる珪素鉄板としては、−般の電磁鋼板
（無方向性グレード）や方向性電磁鋼板を用いることが
できるが、さらに、これらの鋼板等に対し８珪処理して
Ｓｌを添加した鋼板等、適宜な珪素鋼板を用いることが
できる。
（無方向性グレード）や方向性電磁鋼板を用いることが
できるが、さらに、これらの鋼板等に対し８珪処理して
Ｓｌを添加した鋼板等、適宜な珪素鋼板を用いることが
できる。
なお、通常、一般の電磁鋼板は１０００〜１１００℃で
、また方向性珪素鋼板は１０００〜１２００℃でそれぞ
れ連続焼鈍されるものであり、本発明ではかかる連続焼
鈍の加熱状態を利用して上記蒸着処理−冷却処理を行う
ことができる。
、また方向性珪素鋼板は１０００〜１２００℃でそれぞ
れ連続焼鈍されるものであり、本発明ではかかる連続焼
鈍の加熱状態を利用して上記蒸着処理−冷却処理を行う
ことができる。
また、し珪処理により高珪素鉄板を得る方法としても、
ＣＶＤ法、イオンビーム照射法等を採ることができる。
ＣＶＤ法、イオンビーム照射法等を採ることができる。
このうち、ＣＶＤ法による鋼板の連続処理は、５ｉＣ４
をｍｏｂ分率で５〜３５多含んだ無酸化性ガス雰囲気中
において１０２３〜１２００℃の温度で連続的に行われ
る〇 ｓ ｉ ｃｔ、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、５ｉＣｔ４のキャリアガスとしては
Ａｒ 、 Ｎ２ ＋ Ｈｅ ＋ Ｎ２ ＋ Ｃ）１４等
を使用することができる。これらキャリアガスのうち、
排ガスの処理性を考慮した場合、Ｈ，、ＣＨ。
をｍｏｂ分率で５〜３５多含んだ無酸化性ガス雰囲気中
において１０２３〜１２００℃の温度で連続的に行われ
る〇 ｓ ｉ ｃｔ、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、５ｉＣｔ４のキャリアガスとしては
Ａｒ 、 Ｎ２ ＋ Ｈｅ ＋ Ｎ２ ＋ Ｃ）１４等
を使用することができる。これらキャリアガスのうち、
排ガスの処理性を考慮した場合、Ｈ，、ＣＨ。
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。
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。
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、Ｓ Ｆｅ ＋
５ｉＣｔ４ →Ｆｅ３ Ｓ ｉ ＋ ２ Ｆｅ（Ｊ４↑
である。Ｓｉ １原子が鋼板面に蒸着してＦｅ３８１層
を形成し、Ｆｅ ２原子がＦｅＣ４２となり、ＦｅＣｔ
！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。したがってＳｔ原子量が２８．０
８６、ｉｉ”ｅ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俤減少し
、板厚は約７，１チ減少する。
５ｉＣｔ４ →Ｆｅ３ Ｓ ｉ ＋ ２ Ｆｅ（Ｊ４↑
である。Ｓｉ １原子が鋼板面に蒸着してＦｅ３８１層
を形成し、Ｆｅ ２原子がＦｅＣ４２となり、ＦｅＣｔ
！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。したがってＳｔ原子量が２８．０
８６、ｉｉ”ｅ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俤減少し
、板厚は約７，１チ減少する。
従来、ＣＶＤ処理に時間がかかり過ぎるのは、そのＣＶ
Ｄ処理条件に十分な検討が加えられていなかったことに
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った。
Ｄ処理条件に十分な検討が加えられていなかったことに
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った。
■雰囲気ガス中の５ｉｃ４濃度の適正化。
■処理温度の適正化。
■５ｉｃｔ、の鋼板表面への拡散及びＦｅｃｚ、の鋼板
表面からの放散の促進。
表面からの放散の促進。
このためＣＶＤ処理における雰囲気ガス中の８１濃度及
び処理温度を規定することが好ましくｚ）ｅ まず、ＣＶＤ処理における無酸化性ガス雰囲気中のＳ
ｉ Ｃｔ、濃度をｍｏｔ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。
び処理温度を規定することが好ましくｚ）ｅ まず、ＣＶＤ処理における無酸化性ガス雰囲気中のＳ
ｉ Ｃｔ、濃度をｍｏｔ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５ｉＣ２４が５チ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。
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、５ｉｃｚ、を３５係を超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８１富化効果が期
待できなくなる。
おける反応が律速になり、それ以上の８１富化効果が期
待できなくなる。
またＣＶＤ処理では、Ｓ ｉ Ｃ４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５ｉｃｚ４濃度が１５％程度まではほ
とんど見られないが、１５チを超えると生成しはじめる
。しかし、５ｉＣ４濃度が３５％以下では、ボイド生成
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。
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５ｉｃｚ４濃度が１５％程度まではほ
とんど見られないが、１５チを超えると生成しはじめる
。しかし、５ｉＣ４濃度が３５％以下では、ボイド生成
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Ｓ ｉ Ｃｔ、濃度が３５％を超えるとボイ
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。
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１０２３〜１２ｏｏ℃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。
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ＦｅＣ１゜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。本発明者らが行った
基礎実験の結果では、このＦｅＣ４２の沸点を境に、単
位時間当りの８１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。
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。本発明者らが行った
基礎実験の結果では、このＦｅＣ４２の沸点を境に、単
位時間当りの８１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、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Ｓｔ濃度１４．５％以上にＳｔが蒸着
されているためであると推定される。
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、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Ｓｔ濃度１４．５％以上にＳｔが蒸着
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
は溶解は全く認められず、また、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、１２２
０℃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℃〜工２ｏｏ℃と規定する。
は溶解は全く認められず、また、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、１２２
０℃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℃〜工２ｏｏ℃と規定する。
また、Ｓｌ蒸着にプラズマＣＶＤやイオンビーム照射を
用いることができ、これらの場合には鋼板を比較的低い
温度で処理することができる。
用いることができ、これらの場合には鋼板を比較的低い
温度で処理することができる。
これらのうち前者の方法では、鋼板は２００〜８００℃
程度で処理がなされる。また後者の方法ではＳ１イオン
を鋼板面に照射することにより行われ、この場合の処理
は常温の状態でも行うことができる。
程度で処理がなされる。また後者の方法ではＳ１イオン
を鋼板面に照射することにより行われ、この場合の処理
は常温の状態でも行うことができる。
以上のようにしてＳｌ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Ｓｌ濃度が高く、中心部分では母材
Ｓ１濃度のままであり、これを均熱・拡散処理し均−Ｓ
ｔ濃度或いは所定の濃度分布とする必要がある。
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Ｓｌ濃度が高く、中心部分では母材
Ｓ１濃度のままであり、これを均熱・拡散処理し均−Ｓ
ｔ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。
、イオンビーム照射拡散法とがある。
均熱拡散法は、鋼板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。
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、一定温度で行ってもよいが、第２図の
Ｆｅ−３ｌ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Ｓｔ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％ＳＬ
鋼の場合、エツジ部の過加熱を考慮しても１４００℃ま
での昇温か可能である。
Ｆｅ−３ｌ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Ｓｔ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％ＳＬ
鋼の場合、エツジ部の過加熱を考慮しても１４００℃ま
での昇温か可能である。
また、後者のイオンビーム照射法では、高い運動エネル
ギーを持ったイオンを、固体表面に衝突させることによ
り、スパッタ現象（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。
ギーを持ったイオンを、固体表面に衝突させることによ
り、スパッタ現象（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。
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ｓＦｅイオンを用いることにより次
のような利点が得られる。
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ｓＦｅ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。
生じない。
（燗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、銅帯の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。
、わずかではあるがその消耗分を補うことができる。
に）イオン化するためには気体状のものが好ましく、Ｃ
ＶＤ過程で発生するＦｅＣ１４（沸点１０２３℃）が使
用できる。
ＶＤ過程で発生するＦｅＣ１４（沸点１０２３℃）が使
用できる。
なお以上の拡散処理は、ＳＬが鋼板に均一に拡散させる
まで行ってもよいが、場合によっては、その処理を表層
ｓｉｇ度が鋼板厚み方向中心部のＳｊ濃度よりも高い状
態にあるうちに打ち切り、Ｓｌ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。
まで行ってもよいが、場合によっては、その処理を表層
ｓｉｇ度が鋼板厚み方向中心部のＳｊ濃度よりも高い状
態にあるうちに打ち切り、Ｓｌ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。
以上述べたｓｉ蒸着処理−拡散処理を前提とし、本発明
による鋼板の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。
による鋼板の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。
（１）鋼板を、５ｉＣｚ、をｍｏｔ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、５
ｉｃｚ、を含まない無酸化性ガス雰囲気中で８１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。
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、５
ｉｃｚ、を含まない無酸化性ガス雰囲気中で８１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、ＳｉＣ／４をｍｏｂ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。
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。
（３）鋼板を、Ｓｔ＋イオンを用いたイオンビーム照射
法により処理して表面にＳＬを蒸着させ、次いで鋼板に
イオンビームを照射することによりＳｌを鋼材内部に拡
散させ、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。
法により処理して表面にＳＬを蒸着させ、次いで鋼板に
イオンビームを照射することによりＳｌを鋼材内部に拡
散させ、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。
なお、上記（１）の態様においては、絶縁皮膜用の蒸着
元素として８ｉ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。
元素として８ｉ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０２やＣｔ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、Ｏｘ ｓ 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（８１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５ＩＣ４４ガスが含まれ
ている（ Ｏｓ 、 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。
、炉に導入される処理用ガスへの０２やＣｔ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、Ｏｘ ｓ 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（８１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５ＩＣ４４ガスが含まれ
ている（ Ｏｓ 、 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処理に詔い
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８１Ｃ
ｔ、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５ｉＣｔ、拡散とＦｅＣ４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。
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８１Ｃ
ｔ、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５ｉＣｔ、拡散とＦｅＣ４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。
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スに行わ
れず、このため処理に長時間を要すること、さらにはガ
ス流動が抑えられるため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
が判った。
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スに行わ
れず、このため処理に長時間を要すること、さらにはガ
ス流動が抑えられるため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
が判った。
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、或いはファン等により雰囲気を強
制循環させることにより５ｉＣ４の鋼板表面への拡散及
び反応生成物たるＦｅＣＬＨ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った。
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、或いはファン等により雰囲気を強
制循環させることにより５ｉＣ４の鋼板表面への拡散及
び反応生成物たるＦｅＣＬＨ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った。
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。
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）内に銅帯（Ｓ）に面して吹付ノ
ズル（６）が配量され、鋼板表面に５ｉＣｔ４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、げ）に
示すように鋼板面に対して直角に、或いはや）に示すよ
うに斜め方向から吹付けることができる。
で、ＣＶＤ処理帯（２）内に銅帯（Ｓ）に面して吹付ノ
ズル（６）が配量され、鋼板表面に５ｉＣｔ４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、げ）に
示すように鋼板面に対して直角に、或いはや）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尚りの８１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）こお
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／ｓｅＱ以下の流速で十分
な効果が得られる。
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）こお
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／ｓｅＱ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５ｉｃ４濃
度及びＣＶＤ処理温度の影響を調べたものである。
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０．５７”／
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、母材尚初のｓｔ濃度に対するＣ
ＶＤ処理によるＳｔ増加分を示す。
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０．５７”／
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、母材尚初のｓｔ濃度に対するＣ
ＶＤ処理によるＳｔ増加分を示す。
これによれば、Ｓ ｉ Ｃｔ、濃度５チ以上、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（ＣＶ
Ｄ処理性）が得られていることが判る。
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（ＣＶ
Ｄ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Ｓｔ濃度（母材Ｓｉ量十蒸着ｓｉ量）との関係を、Ｓ
ｉ：３％、板厚０，５ｍの鋼板を５ｉｃ４濃度２１％、
処理温度１１５０℃でｃＶＤ処理した場合番こついて調
べたものである。なお、ノズル吹付法では、スリットノ
ズルにより鋼板に対し垂直方向から０．２ Ｎｍ／ｓｅ
ｅ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％Ｓｔ鋼相尚のＳｉ蒸着量を得るために雰囲気
法人では７分かかるのに対し、ノズル吹付法Ｂでは１．
５分２で処理することができた。
中Ｓｔ濃度（母材Ｓｉ量十蒸着ｓｉ量）との関係を、Ｓ
ｉ：３％、板厚０，５ｍの鋼板を５ｉｃ４濃度２１％、
処理温度１１５０℃でｃＶＤ処理した場合番こついて調
べたものである。なお、ノズル吹付法では、スリットノ
ズルにより鋼板に対し垂直方向から０．２ Ｎｍ／ｓｅ
ｅ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％Ｓｔ鋼相尚のＳｉ蒸着量を得るために雰囲気
法人では７分かかるのに対し、ノズル吹付法Ｂでは１．
５分２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８
１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８１富化割合が増大している。
１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８１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。
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％、５ｉＣ４： 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、銅帯は拡散処理帯（
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％Ｓｌ鉄板
が得られる。次いで、鉄板はＣＶＤ処理炉（４）に導か
れ、１２００℃で（ＳｉＣ４（ｓ％）＋Ａｒ：］雰囲気
中で１分間８珪処理し、引き続き冷却炉（５）において
０．５ ％を含むＮ、雰囲気中で冷却する。
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％、５ｉＣ４： 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、銅帯は拡散処理帯（
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％Ｓｌ鉄板
が得られる。次いで、鉄板はＣＶＤ処理炉（４）に導か
れ、１２００℃で（ＳｉＣ４（ｓ％）＋Ａｒ：］雰囲気
中で１分間８珪処理し、引き続き冷却炉（５）において
０．５ ％を含むＮ、雰囲気中で冷却する。
例えば、このような処理により高珪素鉄板の表面には約
１０μｍの安定な酸化層が形成される。
１０μｍの安定な酸化層が形成される。
以上述べた本発明（こよれば、焼付処理を必要とせず、
しかも均一で薄膜の絶縁皮膜を有する高珪素鋼板を能率
的に製造することができ、また焼付を必要としないため
高珪素鋼材の磁気特性が害されることがなく、高品質の
磁性体材料を得ることができる。
しかも均一で薄膜の絶縁皮膜を有する高珪素鋼板を能率
的に製造することができ、また焼付を必要としないため
高珪素鋼材の磁気特性が害されることがなく、高品質の
磁性体材料を得ることができる。
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−５ｔ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図ビ）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５ｉＣ４濃度と銅帯Ｓｋ富
化割合との関係、第６図はＣＶＤ処理温度と銅帯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Ｓ
ｉ蒸着時間と銅帯中８１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、雰囲気ガスの銅
帯に対する衝突ガス流速と鋼帯Ｓｌ富化割合との関係を
示すものである。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 阿 部 正 広間
岡 １） 和 入間
山 路 常 弘代理人弁理士
吉 原 省 玉量 弁理士 苫
木地 正 敏同 弁護士 吉 原
弘 子第 ５ 図 雰囲気ゲス中ＳｉＣ，ｇ４１贋１９ （ｍｏ１％）第
６図 ７Ｎ開口ａＧ３−２６３５５ （８） 第７図 第８図
説明図である。第２図はＦｅ−５ｔ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図ビ）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５ｉＣ４濃度と銅帯Ｓｋ富
化割合との関係、第６図はＣＶＤ処理温度と銅帯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Ｓ
ｉ蒸着時間と銅帯中８１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、雰囲気ガスの銅
帯に対する衝突ガス流速と鋼帯Ｓｌ富化割合との関係を
示すものである。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 阿 部 正 広間
岡 １） 和 入間
山 路 常 弘代理人弁理士
吉 原 省 玉量 弁理士 苫
木地 正 敏同 弁護士 吉 原
弘 子第 ５ 図 雰囲気ゲス中ＳｉＣ，ｇ４１贋１９ （ｍｏ１％）第
６図 ７Ｎ開口ａＧ３−２６３５５ （８） 第７図 第８図
Claims (1)
- 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金属材の
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 true JPS6326355A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH0465902B2 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) |
Cited By (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 |
| EP1712261A1 (en) | 2005-04-14 | 2006-10-18 | Steven Davis | Self-stabilizing rotary toy |
| US8113905B2 (en) | 2001-03-28 | 2012-02-14 | Steven Davis | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
| US8500507B2 (en) | 2001-03-28 | 2013-08-06 | Steven Davis | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (5)
| 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 |
| US8113905B2 (en) | 2001-03-28 | 2012-02-14 | Steven Davis | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
| US8272917B2 (en) | 2001-03-28 | 2012-09-25 | Steven Davis | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
| US8500507B2 (en) | 2001-03-28 | 2013-08-06 | Steven Davis | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
| EP1712261A1 (en) | 2005-04-14 | 2006-10-18 | Steven Davis | Self-stabilizing rotary toy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0465902B2 (ja) | 1992-10-21 |
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