Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0465902B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0465902B2 - - Google Patents

Info

Publication number
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
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61170160A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6326355A (en
Inventor
Masahiro Abe
Kazuhisa Okada
Tsunehiro Yamaji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Priority to JP17016086A priority Critical patent/JPS6326355A/en
Publication of JPS6326355A publication Critical patent/JPS6326355A/en
Publication of JPH0465902B2 publication Critical patent/JPH0465902B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of manufacturing a silicon iron plate, and more particularly, to a method of manufacturing a silicon iron plate having an insulating film on its surface.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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。
Electrical steel sheets are usually used in a laminated state, and in this case, each of the laminated steel sheets needs to be insulated. For this reason, electrical steel sheets are coated with an insulating film. Conventionally, this insulating film coating has been performed by applying a liquid coating material, drying it, and baking it.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

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。
However, forming an insulating film by such coating has the following problems.

() 塗布ムラによりコーテイング膜厚が不均一
になり易い。
() Coating film thickness tends to be uneven due to uneven coating.

() 乾燥・焼付工程で鋼帯を再加熱する必要が
ある。
() It is necessary to reheat the steel strip during the drying and baking process.

() 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。
() If the coating material is inorganic, it is necessary to heat it to approximately 700-800℃ during the drying and baking process, which may cause crystal growth on the iron plate and adversely affect the magnetic properties of the final product. There is.

() 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)。
() Because the coated film is thick, when using laminated iron plates, the thickness of the laminated material becomes large (the number of laminated layers per unit thickness is small).

() コーテイングが剥離し易い。() The coating peels off easily.

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。
Furthermore, conventionally, a method is known in which a steel plate is enriched with Si (silicon treatment) using a chemical vapor deposition method (CVD method) to obtain a high-silicon steel plate. However, conventional CVD
The CVD method requires a long processing time due to the slow deposition rate of Si, and for this reason, it has been practically difficult to apply the CVD method to a continuous production line for high-silicon steel sheets.

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。
The present invention was made in view of these problems, and is based on the premise that silicon iron plates can be manufactured efficiently in a short period of time through silicon extrusion treatment. The purpose of this invention is to provide a method for efficiently manufacturing iron plates.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

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。
For this reason, the present invention provides steel plates with 1023
After heating to a temperature of ~1200℃, the steel plate at this temperature
In a non-oxidizing gas atmosphere containing 5 to 35% of SiCl 4 in terms of mol fraction, silica treatment is carried out by chemical vapor deposition method,
The basic feature is that an element capable of forming a stable oxide is deposited on the obtained silicon iron plate, and then the silicon iron plate is cooled in a weakly oxidizing atmosphere to form an insulating film.

以下、本発明を具体的に説明する。 The present invention will be explained in detail below.

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。
In the present invention, first, a steel plate is prepared in a non-oxidized state from 1023 to
After heating to a temperature of 1200℃, the steel plate at this temperature is
In a non-oxidizing gas atmosphere containing 5 to 35% of SiCl 4 by mole fraction, a silicon steel plate is obtained by carrying out a silicon exfoliation treatment by a chemical vapor deposition method (CVD method). This bleed silicon treatment is
This is usually done by continuous processing of steel plates.

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。
The non-oxidizing gas containing SiCl 4 means a neutral or reducing gas, and Ar, N 2 , He, H 2 , CH 4 , etc. can be used as a carrier gas for SiCl 4 . Among these carrier gases, when considering the processability of exhaust gas, H2 , CH4 , etc. have the disadvantage of generating HCl and needing to be disposed of, whereas Ar, He, and N2 , which do not cause such problems, are Preferably,
Furthermore, from the viewpoint of preventing nitridation of the material, Ar and He are particularly preferred among these.

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。
The main reaction on the steel plate surface during CVD treatment is 5Fe+SiCl 4 →Fe 3 Si+2FeCl 2 ↑. Sil atoms are deposited on the steel plate surface to form a Fe 3 Si layer, Fe2 atoms become FeCl 2 , and the boiling point of FeCl 2 is 1023
It is emitted from the steel sheet surface in a gaseous state at temperatures above ℃. Therefore, since the Si atomic weight is 28.086 and the Fe atomic weight is 55.847, the mass of the steel plate decreases,
Along with this, the plate thickness will also decrease. By the way, when a 6.5% Si steel plate is manufactured using CVD treatment using a 3% Si steel plate as a base material, the mass decreases by 8.7% and the plate thickness decreases by approximately
Decrease by 7.1%.

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。
Traditionally, CVD processing takes too long because
This is thought to be due to insufficient consideration being given to the CVD treatment conditions. The inventors of the present invention have studied the following and found that the following factors are necessary for performing CVD processing quickly.

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。
Optimizing the SiCl 4 concentration in the atmospheric gas Optimizing the processing temperature Promoting the diffusion of SiCl 4 to the steel sheet surface and the dissipation of FeCl 2 from the steel sheet surface Therefore, in the present invention, the Si concentration in the atmospheric gas in the CVD treatment is and specify the processing temperature.

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。
First, the concentration of SiCl 4 in the non-oxidizing gas atmosphere in the CVD process is defined as 5 to 35% in terms of mol fraction,
The steel plate is continuously subjected to CVD treatment in such an atmosphere.

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。
Expect less than 5% SiCl4 in the atmosphere
Si enrichment effect cannot be obtained, and for example, Si in steel plate
It takes more than 5 minutes to enrich 1.0%, etc.
Processing takes too much time, making it difficult to make it a continuous process.

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。
On the other hand, even if SiCl 4 is contained in excess of 35%, the reaction at the interface becomes rate-limiting, and no further Si enrichment effect can be expected.

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。
Furthermore, in the CVD process, the higher the SiCl 4 concentration, the more likely large voids called Kirkendahl voids are generated. These voids are hardly seen when the SiCl 4 concentration is around 15%, but begin to form when it exceeds 15%. However, when the SiCl4 concentration is below 35%,
Even if voids are generated, they can be almost completely eliminated by the diffusion process that is performed following the CVD process. In other words, when the SiCl 4 concentration exceeds 35%, voids are significantly generated and remain even after the diffusion treatment.

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。
The CVD treatment temperature is in the range of 1023 to 1200°C.
Since the CVD treatment reaction is a reaction on the steel sheet surface, the treatment temperature is strictly the steel sheet surface temperature.

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
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。
The boiling point of FeCl 2 , which is a reaction product from CVD processing, is 1023°C, and below this temperature, FeCl 2 is not dissipated from the steel plate surface in a gaseous state, but adheres to the steel plate surface in a liquid state and inhibits the vapor deposition reaction. Put it away. According to the results of basic experiments conducted by the present inventors, the enrichment rate of Si per unit time differs markedly at the boiling point of FeCl 2 , and the deposition rate is low below 1023°C, making it difficult to apply it to a continuous process. Have difficulty. Therefore, the lower limit of the processing temperature is set at 1023°C.

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。
On the other hand, the reason why the upper limit is specified as 1200°C is as follows. The melting point of Fe 3 Si is 1250°C, as is clear from the Fe-Si phase diagram shown in Figure 2. However, according to experiments conducted by the present inventors, the melting point of Fe 3 Si is 1250°C, even when processed at about 1230°C, which is lower than 1250°C. , the surface of the steel plate partially melts, and the edges of the steel plate melt due to overheating. The reason why the steel sheet melts even below 1250°C is presumed to be because Si is vapor deposited on the surface of the steel sheet at a Si concentration of 14.5% or more equivalent to Fe 3 Si.
On the other hand, if the processing temperature is below 1200℃, no melting of the steel plate surface will be observed, and overheating of the edges can still be suppressed to about 1220℃ by setting the average temperature at the center of the steel plate to 1200℃. It was experimentally confirmed that this is possible and requires only a small amount of dissolution. For the above reasons, the CVD treatment temperature is specified as 1023°C to 1200°C.

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。
The steel plate on which Si has been vapor-deposited as described above is subsequently subjected to a Si diffusion treatment. In other words, immediately after Si vapor deposition, the Si concentration is high near the surface of the steel plate, and the Si concentration in the center remains the same as the base metal.
It is necessary to carry out a diffusion treatment to obtain a uniform Si concentration or a predetermined concentration distribution.

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。
Methods for diffusing Si into the steel strip include a soaking diffusion method and an ion beam irradiation diffusion method.

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。
The soaking diffusion method diffuses Si by holding the steel strip at a predetermined temperature.It must be carried out in a non-oxidizing atmosphere to avoid oxidizing the steel plate surface, and the higher the temperature Less processing time is required.

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。
This diffusion treatment may be performed at a constant temperature, but
As can be seen from the Fe-Si phase diagram in Figure 2, as diffusion progresses, the Si concentration in the surface layer of the steel sheet decreases and its melting point rises, so as diffusion progresses, the temperature is gradually raised to an extent that does not melt the steel sheet. Diffusion can be promoted by increasing the temperature (for example, by increasing the temperature in multiple steps). For example, in the case of 6.5% Si steel, it is possible to raise the temperature to 1400°C even if overheating of the edges is taken into consideration.

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。
In addition, in the latter ion beam irradiation method, ions with high kinetic energy collide with the solid surface, resulting in the spatter phenomenon (the effect of hitting the solid surface at high speed) and the accelerated diffusion effect, as well as the effect of ion collisions. Si is diffused by increasing the solid temperature by converting kinetic energy into thermal energy.

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。
The ion species collided in this diffusion process include inert gas ions such as Ar + and He + ;
Fe + ions etc. can be used. Among these, inert gas ions can be said to be suitable when the surface reaction of the steel sheet is an issue. However, when these ions are used, Ar, He, etc. remain in the surface layer of the steel sheet. On the other hand, the following advantages can be obtained by using Fe + ions.

(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。
(a) Since it is the same element as the base material, there will be no problems due to residuals.

(ロ) イオンの質量が大きく、衝突効果が大きい。(b) The mass of the ions is large, and the collision effect is large.

(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。
(c) Fe in the steel strip is consumed in the CVD process, but this consumption can be compensated for, albeit slightly.

(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。
(d) For ionization, a gaseous substance is preferable, and FeCl 2 (boiling point 1023°C) generated during the CV process can be used.

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。
Note that the above diffusion treatment may be performed until Si is uniformly diffused into the steel sheet, but in some cases, the treatment may be performed while the surface layer Si concentration is higher than the Si concentration at the center of the steel sheet in the thickness direction. It is also possible to obtain a steel plate with non-uniform Si concentration in the thickness direction.

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。
In the present invention, the silicon iron plate thus obtained is heated, and an element capable of forming a stable oxide is vapor-deposited on its surface.

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。
As this vapor deposition element, a metal element such as Si, Cr, Mg, etc. is used. As a vapor deposition method, an appropriate method can be used, such as a chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) method or a PVD method including an ion beam irradiation method.

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。
In the CVD process, an iron plate is treated in a CVD processing furnace in an atmospheric gas containing a metal halide as a vapor deposition element, whereby a predetermined element (an element that can form a stable oxide) is vapor-deposited on the surface of the iron plate.

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。
In addition, in the ion beam irradiation method, Si, Cr, Mg
Irradiate the iron plate surface with a metal ion beam of elements such as
These elements are vapor-deposited.

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。
Ion beam irradiation is performed by ionizing atoms, accelerating them in a magnetic field, and causing them to collide with the surface of a steel plate, thereby depositing metal on the surface of the steel plate.

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。
After the above vapor deposition treatment, the silicon iron plate is placed in a weakly oxidizing atmosphere (e.g., O 2 concentration 21 vol% or less, preferably
5vol% or less). As a result, the above-mentioned vapor-deposited elements are oxidized, and SiO 2 , MgO,
A very thin film (oxide film) of Al 2 O 3 or the like is formed, which is strict and has high insulation properties.

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。
Since this oxide film is formed extremely uniformly and thinly, it also has excellent adhesion to the base material.

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。
In the present invention, a vapor deposition process for forming an insulating film can be performed using the heating conditions of the silicon extrusion process and the Si diffusion process.

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。
Typical embodiments of the continuous steel plate processing process according to the present invention described above are illustrated below.

(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。
(1) A steel plate was heated to 1023 by CVD method in a non-oxidizing gas atmosphere containing 5 to 35% SiCl 4 by mole fraction.
Continuous silica treatment at a temperature of ~1200℃, then in a non-oxidizing gas atmosphere without SiCl4
A diffusion process is performed to diffuse Si into the steel sheet in a predetermined state, and then an element capable of forming a stable oxide is deposited by CVD, followed by cooling in a weakly oxidizing atmosphere to form an insulating film.

(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。
(2) A steel plate was heated to 1023 by CVD method in a non-oxidizing gas atmosphere containing 5 to 35% SiCl 4 by mole fraction.
By continuously silica treatment at a temperature of ~1200℃ and then irradiating the steel plate with an ion beam.
Si is diffused into the steel sheet, and then an element capable of forming a stable oxide is deposited by CVD, followed by cooling in a weakly oxidizing atmosphere to form an insulating film.

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。
In the above embodiment, by selecting Si as the vapor deposition element for the insulating film, the process itself can be made more efficient and can be operated economically.

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
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。
In other words, CVD is generally used for the purpose of treating exuded silicon.
During processing, O 2 and other gases are added to the processing gas introduced into the furnace.
While it is necessary to avoid contamination of gas components such as Cl as much as possible, in CVD treatment for the purpose of forming an insulating film, a rough processing gas containing O 2 and Cl can be used. Therefore, the processing gas discharged from the CVD processing furnace for silica processing (Si addition processing) still contains a considerable amount of SiCl 4 gas (O 2 ,
This exhaust gas can be introduced into a CVD processing furnace for forming an insulating film to perform CVD processing.

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。
In addition, in the above-mentioned CVD treatment for the purpose of Si vapor deposition, in order to increase the CVD treatment speed to the point where continuous treatment of steel plates is possible, the concentration of SiCl 4 in the atmospheric gas and the treatment temperature must be optimized as described above. In addition to this, it is necessary to
By promoting SiCl 4 diffusion and FeCl 2 dissipation from the steel sheet surface, it is possible to further increase the CVD processing speed.

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。
Conventionally, it has been believed that large flow of reactant gas during CVD processing will cause voids to occur in the deposited layer and reduce the purity of the deposited layer, so the idea has been to keep the gas flow to the minimum necessary. However, in the research conducted by the present inventors, due to the gas flow being suppressed in this way, the diffusion movement of the reaction gas to the base material interface and the separation of reaction by-products from the interface surface layer do not occur smoothly. It was found that the process required a long time and that the gas flow was suppressed, resulting in a distribution of the reactant gas concentration within the CVD treatment zone, resulting in non-uniformity in the thickness of the deposited film.

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。
Based on these facts, we further investigated the results and found that by blowing atmospheric gas onto the treated material using a blowing nozzle in the CVD treatment zone, or by forcing the atmosphere to circulate using a fan, etc.
Diffusion of SiCl 4 onto the steel plate surface and reaction products
Significantly accelerates the dissipation of FeCl 2 from the steel plate surface, achieving a high evaporation rate while suppressing non-uniformity of the evaporated film.
It was found that CVD treatment was possible.

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。
A method in which atmospheric gas is sprayed onto the steel plate surface using a spray nozzle is particularly effective for improving CVD processability. FIG. 3 shows the implementation status of this nozzle spraying method, in which a spray nozzle 6 is arranged in the CVD treatment zone 2 facing the steel strip S, and atmospheric gas containing SiCl 4 is sprayed onto the steel plate surface. Fourth
Figures A and B show the spraying conditions by the spray nozzle 6, and the spray can be applied perpendicularly to the steel plate surface as shown in A, or obliquely as shown in B.

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。
Si per unit time by such nozzle spraying
The enrichment ratio increases in proportion to the increase in the flow velocity of gas colliding with the steel plate surface, but even if the flow velocity is increased excessively, the reaction rate at the interface becomes rate-limiting, so no further Si enrichment effect can be expected. In general,
A sufficient effect can be obtained with a flow rate of 5 Nm/sec or less.

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。
Figures 5 and 6 show the relationship between CVD processability and
The influence of SiCl 4 concentration and CVD treatment temperature was investigated.

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。
In the figure, A is the atmosphere method, that is, CVD treatment without nozzle spraying, and B is the nozzle spraying method, that is, spraying atmospheric gas onto the steel plate surface at a flow rate of 0.5 m/s as shown in Figure 3. Shows the case after CVD treatment. Note that the Si enrichment ratio indicates the Si increase due to the CVD treatment with respect to the initial Si concentration of the base material.

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。
According to this, a large Si enrichment effect is obtained when the SiCl 4 concentration is 5% or more and the CVD treatment temperature is 1023° C. or more. Also, even under the same conditions, the method of spraying atmospheric gas with a spray nozzle produces much better Si than the method of simply threading the steel plate in the atmosphere.
It can be seen that an enrichment effect (CVD processability) is obtained.

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。
Figure 7 shows the relationship between the deposition time and the Si concentration in the steel sheet (base metal Si amount + deposited Si amount) for atmosphere method A and nozzle spraying method B. twenty one
%, and was investigated using CVD treatment at a treatment temperature of 1150°C. In addition, in the nozzle spray method,
0.2N from the perpendicular direction to the steel plate using a slit nozzle
Atmospheric gas was blown at a flow rate of m/sec. As can be seen from the figure, it took 7 minutes with atmosphere method A to obtain the amount of Si vapor deposited equivalent to 6.5% Si steel, whereas with nozzle spraying method B, it took 1.5 minutes.

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。
Figure 8 shows the relationship between the collision gas flow rate and the Si enrichment ratio of the steel plate (same as Figures 5 and 6) in the nozzle blowing method. The Si enrichment ratio is increasing.

〔実施例〕〔Example〕

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。
Figure 1 shows an example of a thin plate production line in which Si vapor deposition and elemental vapor deposition for forming an insulating film are performed using the CVD method, where 1 is a heating zone and 2 is a heating zone.
A CVD treatment zone, 3 is a diffusion treatment zone, 4 is a CVD treatment zone, and 5 is a cooling zone.

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。
An example of a manufacturing process using such a line will be described. First, the steel strip S is heated in a heating zone 1 to 1150° C. without oxidation, and then guided to a CVD treatment zone 2.
Here, a reactive gas containing Ar: 80% and SiCl: 20% is blown onto the steel strip surface from a nozzle at a flow rate of 0.3 Nm/S to perform a silicon-etching treatment. Next, the steel strip is led to a diffusion treatment zone 3, where it is soaked and held at 1200°C in a non-oxidizing atmosphere to undergo a diffusion treatment, which results in a 6.5
%Si iron plate is obtained. Next, the iron plate is led to the CVD processing furnace 4, where it is subjected to a silicon etchant treatment at 1200°C in a [SiCl 4 (5%) + Ar] atmosphere for 1 minute, and then cooled in a cooling furnace 5 in an N 2 atmosphere containing 5% O 2 . do.

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。
For example, by such treatment, a stable oxide layer of about 1.0 μm is formed on the surface of a high-silicon iron plate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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。
According to the present invention described above, a silicon iron plate can be obtained efficiently in a short time by the CVD method, and a uniform and thin insulating film can be formed without baking treatment, and baking is not necessary. Therefore, the magnetic properties of the silicon iron plate are not impaired. Therefore, according to the present invention, a silicon iron plate having a uniform and thin insulating film and having excellent magnetic properties can be efficiently manufactured in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a continuous processing line for implementing the present invention. FIG. 2 is a phase diagram of the Fe-Si system. 3 and 4A and 4B show the CVD treatment situation using the nozzle spraying method. FIG. 3 is an overall explanatory diagram, and FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams showing the nozzle spraying method, respectively. FIG. 5 shows the relationship between the SiCl 4 concentration in the gas and the Si enrichment ratio in the steel strip in the CVD treatment, and FIG. 6 shows the relationship between the CVD treatment temperature and the Si enrichment ratio in the steel strip. Figure 7 is
The relationship between the Si vapor deposition time and the Si concentration in the steel strip is shown by comparing the atmospheric method and the nozzle spray method.
Figure 8 shows the results of CVD treatment using the nozzle spraying method.
Collision gas flow velocity of atmospheric gas against steel strip and steel strip Si
This shows the relationship with the enrichment ratio.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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。
1. After heating a steel plate to a temperature of 1023 to 1200°C in a non-oxidizing state, the steel plate at this temperature is subjected to chemical vapor deposition in a non-oxidizing gas atmosphere containing 5 to 35% SiCl 4 by mole fraction. The method is characterized in that an element capable of forming a stable oxide is vapor-deposited on the silicon iron plate obtained by silica treatment, and then an insulating film is formed by cooling the silicon iron plate in a weakly oxidizing atmosphere. A method for producing a silicon iron plate having an insulating film on its surface.
JP17016086A 1986-07-18 1986-07-18 Method for manufacturing a silicon iron plate having an insulating film on its surface Granted JPS6326355A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17016086A JPS6326355A (en) 1986-07-18 1986-07-18 Method for manufacturing a silicon iron plate having an insulating film on its surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17016086A JPS6326355A (en) 1986-07-18 1986-07-18 Method for manufacturing a silicon iron plate having an insulating film on its surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6326355A JPS6326355A (en) 1988-02-03
JPH0465902B2 true JPH0465902B2 (en) 1992-10-21

Family

ID=15899793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17016086A Granted JPS6326355A (en) 1986-07-18 1986-07-18 Method for manufacturing a silicon iron plate having an insulating film on its surface

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6326355A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6326355A (en) 1988-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1323291C (en) Method for producing high silicon steel strip in a continuously treating line
US4714632A (en) Method of producing silicon diffusion coatings on metal articles
JPH0465902B2 (en)
US3151000A (en) Method of applying highly heat resistant protective coatings to metallic surfaces
US3930905A (en) Method of manufacturing an object of silicon steel
JP2001140051A (en) Method for producing hot-dip coated steel strip and alloyed hot-dip coated steel strip and hot-dip plating apparatus
JPH048504B2 (en)
JPH0643608B2 (en) Method for producing high silicon steel strip in continuous line
JPS61113755A (en) Manufacture of metallic material with thermal sprayed ceramic film having high corrosion and heat resistance
JPS62227035A (en) Manufacture of high silicon steel strip in continuous line
JPS6324033A (en) Method for manufacturing metal materials using chemical vapor deposition processing
JPH07268605A (en) Production of alloyed zn-mg vapor deposition-coated steel sheet
JPS62227032A (en) Manufacturing method of high silicon steel strip in continuous line
JPS62227034A (en) Manufacture of high silicon steel strip in continuous line
JPS6326329A (en) Chemical vapor deposition processing method
JPS62227036A (en) Manufacturing method of high silicon steel strip in continuous line
JPS62227079A (en) Manufacturing method of high silicon steel strip in continuous line
JP4016756B2 (en) Method for producing grain-oriented electrical steel sheet
JPH0465899B2 (en)
JPS62227080A (en) Manufacture of high silicon steel strip in continuous line
JPS62227077A (en) Manufacture of high silicon steel material
JPH0549743B2 (en)
JPH0465898B2 (en)
JPH03294469A (en) Production of grain-oriented silicon steel sheet having small iron loss
JPH05263247A (en) Siliconizing treatment of steel sheet for continuous treatment line