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JPH0472920B2 - - Google Patents
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JPH0472920B2 - - Google Patents

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JPH0472920B2
JPH0472920B2 JP16487388A JP16487388A JPH0472920B2 JP H0472920 B2 JPH0472920 B2 JP H0472920B2 JP 16487388 A JP16487388 A JP 16487388A JP 16487388 A JP16487388 A JP 16487388A JP H0472920 B2 JPH0472920 B2 JP H0472920B2
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iron loss
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silicon steel
aqueous solution
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Hirotake Ishitobi
Ujihiro Nishiike
Shigeko Sujita
Tsutomu Kami
Yasuhiro Kobayashi
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  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) この発明は、低鉄損方向性けい素鋼板の製造方
法に関し、特にその表面を工業的に低コストの手
法によつて効果的に平滑な状態に仕上げることに
よつて鉄損特性の有利な改善を図ろうとするもの
である。 一方向性けい素鋼板は、製品の2次再結晶粒を
(110)〔001〕すなわちゴス方位に集積させたもの
で、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。このため一方向性けい素鋼板の特
性としては、磁束密度(B10値で代表される)が
高いこと、ならびに鉄損(W17/50値で代表され
る)が低いことが要求される。特に最近では省エ
ネルギーの見地から、変圧器等の電力損失を少な
くするためよりいつそうの鉄損の低減が望まれて
いる。 従来の一方向性けい素鋼板の製造方法は、例え
ばSiを2.0〜4.0重量%(以下単に%で示す)含有
した素材を、熱間圧延したのち、1回又は中間焼
鈍を含む2回の冷間圧延により最終板厚とし、脱
炭焼鈍後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗
布してからコイルに巻き取り、ついで2次再結晶
焼鈍及び純化焼鈍を行ない、しかるのち必要に応
じてりん酸塩系絶縁コーテイングを施す方法が通
常行なわれている。 なお上記の純化焼鈍の際には、脱炭焼鈍後の鋼
板表面に生成したSiO2を主成分とする酸化層と
焼鈍分離剤中のMgOとが反応してフオルステラ
イト(Mg2SiO4)被膜が形成される。 (従来の技術) ところで一方向性けい素鋼板の鉄損特性改善に
ついては、純化焼鈍時に鋼板表面に形成されるガ
ラス質被膜を除去し、次いで地鉄とガラス質被膜
の界面付近にある窒化物や硫化物等の不純物を含
む層を除去し、表面を平滑に仕上げることによつ
て著しい鉄損の低減を図り得ることが報告されて
いる(例えば特公昭52−24499号、同56−4150号
各公報)。 鋼板表面を鏡面化する一般的な方法としては、
バフ、ブラシ等による機械研磨、化学的に表面を
溶解させる化学研磨および電気化学的に溶解させ
る電解研磨がある。このうち、機械研磨による場
合、鋼板に歪を与えずに研磨することは難しく、
またこの加工歪は歪取り焼鈍によつても完全には
除去できないため、鉄損は上昇する。したがつて
鉄損の低減を安定して実現するには、化学研磨又
は電解研磨による鏡面化が必要となるわけである
が、化学研磨の場合、研磨浴の劣化により、研磨
量と研磨面の所定条件からのずれが大きくなり易
いのに対し、電解研磨の場合は、電気化学的処理
であるため、研磨量や研磨面の制御が化学研磨に
比べると極めて容易である。従つて、工業的観点
からみると鏡面化処理としては電解研磨の方が有
利であると言える。 (発明が解決しようとする課題) しかしながらこれらの技術はいずれも鉄損低減
効果は非常に明確であるにもかかわらず、今日工
業的に実施されるまでには至つていない。 その理由は、化学研磨液として用いられるHF
+H2O2やH3PO4+H2O2などは高価なためコスト
高になるからである。同じく電解研磨液として通
常用いられるりん酸系浴、硫酸系浴、りん酸−硫
酸系浴および過塩素酸系浴などもいずれも高濃度
の酸を主成分とし、しかも添加物としてクロム酸
塩、沸酸、有機化合物等を使用するためコスト高
となり、しかも大量に鋼板を処理するには、均質
性、生産性および液の早期劣化など未解決の問題
も多く、工業的規模で実施されるには至つていな
い。 さらにもう一つの工業化を妨げる重要な欠点
に、鏡面研磨された表面には絶縁コートがのりに
くいことがある。すなわち従来知られているりん
酸塩系コートやセラミツクコートは鏡面故に密着
性が悪く現実の使用には耐え得ない。 この発明は、上記の問題を有利に解決するもの
で、電解研磨または化学研磨による鏡面化処理に
代わる工業化の容易な表面処理手段について提案
することを目的とする。 (課題を解決するための手段) さて発明者らは、表面状態が鉄損に及ぼす影響
について再検討した結果、以下に述べる知見を得
た。 すなわちその第1は、ヒステリシス損に対して
大きく影響を与えているのは、主として表面酸化
物であり、表面の凹凸に関しては必ずしも鏡面状
態とする必要はないことである。ここに鏡面状態
とは光学的な概念であり、定量的に定義づけられ
ていないが表面粗さが中心線平均粗さで0.4μm以
下望むらくは0.1μm以下のことを指す。 第2図に、酸化物が表面に存在する方向性けい
素鋼板、鏡面化処理を施した方向性けい素鋼板お
よびその後さらに酸洗を施して表面が荒れた方向
性けい素鋼板の各鉄損を比較して示したが、同図
から明らかなように酸洗によつて鏡面が失われて
も鉄損はさほど劣化していない。 このように低ヒステリシス損のけい素鋼板を得
るためには、必ずしも鏡面にする必要はなく、鋼
板の表面を磁気的に平滑な面、すなわちヒステリ
シス損の原因となる磁壁の移動を妨害することが
なくかつ、被膜密着性にも優れた表面にすればよ
い。したがつて電解研磨や化学研磨は必要不可欠
の条件ではなく、もつと自由に表面処理手段を選
択できることになる。 とはいえけい素鋼板の磁気的平滑化のプロセス中
に鋼板表面に歪が入ることは鉄損を劣化させるた
めに極力回避すべきことはいうまでもなく、この
点化学研磨や電解研磨などの無歪の研磨方法が適
している。 ここで電解研磨法を特徴づけている鏡面化現象
に触れておく。電解研磨においては、被研磨面を
陽極として強酸、強アルカリの電解液中で電流を
通すと、電解反応によつて金属は表面からイオン
となつて流出するが、金属表面と電解液の間に粘
性膜が生じる。この粘性膜が表面の凸部では薄い
ので、より多くの電流が流れ、凸部が凹部より多
く溶け出し金属表面は凹凸のない鏡面に仕上げら
れるとされている。したがつて化学研磨や電解研
磨は結晶粒度や方位に全く依存せずに金属表面を
平滑にする方法であるともいえる。 また第2の知見は、塩化物水溶液でけい素鋼板
を陽極電解処理した場合に鋼板表面の結晶粒方位
の違いによつて表面性状が大きく異なることであ
る。 従来、珪素鋼板に対する塩化物による電解処理
はなんら用途がないために実施されることはなか
つたが、発明者らは上述した第1の知見によつて
広く電解処理の可能性を探つていたため、塩化物
についても確認実験を行つたところ、上述の特異
な現象を突き止めたのである。 第3図に面方位の差異によつて、電解処理後の
結晶面のモルホロジーが異なることを表した金属
組織写真を示す。 第3図Aは結晶粒の{110}面が圧延面に対し
て5゜傾いている場合であり、独得の網目状表面モ
ルホロジーを呈している。この網目状粒は結晶粒
の如くみえる窪みが粒内に分散して隣合つている
ことによつて形成され、電解エツチによつて得ら
れるグレイニング面に類似しているのでグレイニ
ング様面と呼称する。第3図Bは、同じく11゜傾
いている場合であり鱗状モルホロジーを呈してい
る。さらに第3図Cは、25゜傾いている場合であ
つて木肌状組織となつている。これらの特異なモ
ルホロジーを有する面は写真A〜Cで想像しうる
ように網目状組織Aですら鏡面ではなくマクロ的
外観では結晶粒界の出現した酸洗面の様相を呈し
ている。 ここで重要なことは、かかる特異な網目状組織
を有する表面は{110}面を有するけい素鋼素材
を塩化物水溶液を電解液として電解処理した時の
み得られ、しかも上記の網目状組織は磁性的に平
滑な面であることである。 さらにこの塩化物水溶液で陽極電解した鋼板表
面は、化学研磨または電解研磨によつて得られる
鏡面に比し、絶縁コーテイングを施した際の被膜
の密着性に優れていることも新たに確認された。
しかし絶縁コーテイングの種類や膜厚によつては
被膜の密着性にばらつきが生じるため、表面に通
常のブラシング処理を施して改善を試みたが満足
する結果は得られなかつた。そこで被膜の密着性
低下の原因について調べたところ、通常のブラシ
ング処理のみでは除去しきれずに鋼板表面に残る
Feの水和酸化物やスマツトが被膜の密着性に影
響を及ぼしていることが判明した。そしてこの水
和酸化物やスマツトの除去には、電解後に鋼板表
面に炭酸水素塩の水溶液または水懸濁液を用いる
ブラシング処理を施すことが極めて有効で、この
処理によつて清浄な表面を現出することで絶縁被
膜の密着性を十分に向上し得ることもわかつた。 この発明は上記の知見に由来するものである。 すなわちこの発明は、 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、水溶性
のハロゲン化物を1種以上含む水溶液中で電解に
よる磁気的平滑化処理を施すことを特徴とする低
鉄損方向性けい素鋼板の製造方法(第1発明) 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、少なく
とも1種の水溶性のハロゲン化物とポリエーテル
とを含む水溶液中で電解による磁気的平滑化処理
を施すことを特徴とする低鉄損方向性けい素鋼板
の製造方法(第2発明) 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、水溶性
のハロゲン化物を1種以上含む水溶液中で電解に
よる磁気的平滑化処理を施し、ついで鋼板表面に
炭酸水素塩の水溶液または水懸濁液を用いるブラ
シング処理を施すことを特徴とする低鉄損方向性
けい素鋼板の製造方法(第3発明) 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、少なく
とも1種の水溶性のハロゲン化物とポリエーテル
とを含む水溶液中で電解による磁気的平滑化処理
を施し、ついで鋼板表面に炭酸水素塩の水溶液ま
たは水懸濁液を用いるブラシング処理を施すこと
を特徴とする低鉄損方向性けい素鋼板の製造方法
(第4発明) である。 また実施に当たり、電解水溶液に腐食防止剤を
添加することが有利である。 以下この発明を具体的に説明する。 この発明では、常法に従つてけい素鋼板用スラ
ブに熱間圧延を施し、次に中間焼鈍をはさむ冷間
圧延を施して最終板厚としたのち、脱炭焼鈍を施
し次いで最終仕上げ焼鈍を施す。 この最終仕上げ焼鈍の際の焼鈍分離剤として
は、従来からフオルステライト被膜も同時に形成
させるためにMgOを主成分とする焼鈍分離剤が
主に用いられてきたが、かかるフオルステライト
被膜を生成させない様に配合された、たとえば
Al2O3等を主成分とし、これに不活性MgOやCa,
Sr化合物を添加した分離剤を用いてもよい。 次に最終仕上げ焼鈍板の表面酸化層を除去す
る。 除去方法としては、酸洗等の化学的方法とエメ
リー研磨等の機械的手法があり、特に限定はしな
いが、機械的手法で表面酸化層を除去した場合に
は、板内部に歪みが入り易く、かかる歪は続く電
解処理によつても解放できないので、表面酸化物
の除去は酸洗処理で行う方が好ましい。 ついでこのように表面酸化層を除去した表面を
陽極電解処理によつて磁気的平滑面化する。 電解浴は水溶液のハロゲン化物を1種以上含む
水溶液または少なくとも1種の水溶性のハロゲン
化物とポリエーテルとを含む水溶液を用いる。 ここで水溶液のハロゲン化物とは、HCl、
NH4Clおよび各種金属の塩化物又はF、Br、I
を陰イオンとする酸、そのアルカリ、アルカリ土
類、その他の金属塩類およびアンモニウム塩のう
ちの水溶性のもの、さらに弗化物としては硼弗化
物(BF4塩)および珪弗化物(SiF6塩)のうちの
水溶性のものを意味する。水溶性ハロゲン化物を
例示すると、HCl、NaCl、KCl、NH4Cl、
MgCl2、CaCl2、AlCl3、HF、NaF、KF、
NH4F、HBr、NaBr、KBr、MgBr2、CaBr2
NH4Br、HI、NaI、KI、NH4I、CaI2、MgI2
H2SiF6、MgSiF6、(NH42SiF6、HBF4
NH4BF4およびNaBF4等である。これらはいず
れも{110}面を有する仕上げ焼鈍後の方向性け
い素鋼板に対し磁気的平滑化効果を持つものであ
るが、実操業においては陰極への金属析出の防止
等を考慮して、これらの中から選択することが望
ましい。また、その濃度は、浴の電気伝導度を確
保するうえから20g/以上であることが望まし
い。なお、その組成および濃度からしてこの発明
では海水の利用も可能である。 またポリエーテルとは、エーテル結合(−O
−)を主鎖中に含む線状分子であつて、一般に
〔MO〕担体の繰返しにより成る高分子化合物で
ある。ここでMは普通メチレン基またはポリメチ
レン基およびその誘導体である。例えば、ポリエ
チレングリコール(―CH2CH2O―)oはその1例で
ある。 ここにポリエーテルの添加量は2g/以上と
することが望ましく、一方濃度は高すぎると浴の
電気電導度が低下する上、添加量に見合う効果が
期待できないため2〜300g/程度の範囲が適
当である。 浴温は常温以上で任意に選ぶことができるが、
あまり高温では水の蒸発が著しく、常温ないし90
℃程度が適当である。電流密度は5A/dm2程度
から数百A/dm2の範囲で設定できる。しかし、
浴温が低いときに100A/dm2をこえるような高
電流密度とすると表面の処理むらを生じやすいの
で、電流密度の範囲をより広くしようとすれば、
浴温を40℃以上にした方がよい。 なお鉄損を低下させる見地から、この発明にお
ける電解の電気量および電解除去量はそれぞれ
300C/dm2以上、片面当り1μm以上にすること
が好ましい。 以上のようにこの発明においては従来の方法に
くらべてきわめて広範囲な条件下で磁気的平滑化
効果を得ることができ、この点もこの発明が工業
的に実施されるうえで有利であることの重要な根
拠となるものである。 ここで電解反応による浴の変化をNaCl水溶液
を例にとつて示すと次のとおりである。 陽極:Fe+2Cl- →FeCl2+2e- …(1) 陰極:2Na++2H2O+2e- →2NaOH+H2↑ …(2) バルク:FeCl2+2NaOH →2NaCl+Fe(OH)2↓ …(3) すなわち(1)式によつて生成したFeCl2と、(2)式
で生成したNaOHとは、(3)式に示した反応によ
つて自動的にNaClを再生する。したがつて浴組
成の制御は、基本的には(3)式で生成するFe
(OH)2の沈澱の除去と、水の補給、および鋼板
が系外へ持ち出すNaClの補給を行えばよいこと
になり、従来の化学研磨あるいは電解研磨にくら
べ、はるかに容易かつ低コストなものとなる。こ
の点もこの発明方法が工業的に優れたものである
ことのひとつの理由である。 また第3および4発明では、上記したハロゲン
化物水溶液中での陽極電解が終つたあと、水洗に
よつて鋼板表面のハロゲン化物を洗い流したあ
と、表面清浄化による被膜の密着性確保のために
炭酸水素塩の水懸濁液もしくは水溶液を用いてブ
ラシング処理が施される。ここで、炭酸水素塩と
は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウ
ム、炭素水素カリリウム等を意味する。このと
き、水溶液を用いる場合の濃度は10g/以上と
することが望ましく、10g/未満では表面清浄
化効果が十分でない。なお清浄化効果は濃度が高
いほど大きく、懸濁液がもつとも顕著であるが、
10g/以上で、単なる水によるブラシング処理
にくらべて、明瞭な効果を得ることができる。ブ
ラシングの方法としては合成繊維あるいは天然繊
維を用いたブラシロールや不織布ロール等が有利
に適用できる。ブラシングを終つたあとは直ちに
水洗、乾燥することにより清浄な表面が維持され
る。 さらにハロゲン化物水溶液中で陽極電解した後
の方向性珪素鋼板の表面は極めて活性なため、大
気中に曝露されると容易に銹を発生する。 銹が生じると外観の劣化とともに、その後のコ
ーテイングの密着性の劣化をもたらし、ひいては
磁気特性の劣化を招くことになる。これを防止す
るには電解浴中に腐食防止剤(インヒビター)を
添加することが有効となる。インヒビターの種類
は大別して無機系と有機系に区別されるがこの発
明ではいずれでもよい。例を挙げれば無機系とし
ては、クロム酸塩、亜硝酸塩、りん酸塩等、また
有機系としては有機硫黄化合物や分子構造中に極
性基のアミノ基(−NH2)を有するところのア
ミン類等が適用できる。 その濃度はインヒビターの種類によつて効果の
程度が異なるので一概には言えないが、0.1〜50
g/程度が適当である。 また、ハロゲン化物水溶液中で方向性珪素鋼板
を陽極電解していくと浴中にFe(OH)2の沈澱が
多量に生成し、これが約2%を超えると液の粘性
が上り過ぎて正常な電解が不可能になる。 特にアルカリ金属のハロゲン化物を主成分とし
た電解液を用いる場合、Fe(OH)2の沈澱中に一
定量のハロゲンイオンが捕捉されるため、浴PHは
上昇傾向を示す。そしてPHが13を超えると均一な
電解表面は得られなくなる。これらの問題の発生
を防止するにはPH緩衝剤、あるいはFeイオンを
キレート化するキレート剤の添加が有効である。
PH緩衝剤としてはりん酸、クエン酸、硼酸、酢
酸、グリシン、マレイン酸等およびそれらの塩等
が有効であり、また、Feイオンのキレート剤と
してはクエン酸、酒石酸、グリコール酸等のオキ
シ酸、各種アミン類、あるいはEDTAなどのポ
リアミノカルボン酸類、ポリりん酸塩等が有効で
ある。それらの添加量はおおむね1〜100g/
の範囲が良い。また、電解中の浴PHを上昇を防止
するには、浴中のFe(OH)2の沈澱をFe(OH)3
酸化することも有効であり、その具体的な方法と
しては浴と空気の接触を強制的に強める空気酸化
あるいはH2O2等の酸化物を浴に添加するとよい。 (作用) 主として(110)面のみによつて構成されたけ
い素鋼板をNaClの水溶液で電解処理した後の鉄
損の改善代について調べた結果を第1図に示す。
また同図には比較として、混酸(CrO30%
H3PO4)での電解研磨(100A/dm2×20秒)に
より鏡面化した方向性けい素鋼素材の鉄損改善代
も併記した。同図から、ハロゲン化物浴を用いた
方が、鉄損の改善代が大きいことがわかる。 また(110)面から10゜以内の結晶面の占有率が
低い電解処理後の木目状組織を主とする試料の電
解処理前後の保磁力Hcを測定したところ、処理
後Hcは5%劣化した。なおこの実験は濃度20%
のNaCl電解液を用いて、電流密度100A/dm2
10秒間電解処理を施したものである。 さらに第1図には、イオンプレーテイングで
TiNを成膜した場合の鉄損の改善代をも併せて
示している。 第1図に示したように、第1発明に従うことで
鉄損の低減をはかれることが確認できたが、さら
に鉄損の改善代を大きくするには少ない溶解量で
もハロゲン化物の水溶液中での陽極電解による鉄
損改善効果を十分なものにする必要がある。かか
る観点からハロゲン化物の水溶液への種々の添加
物を検討したところ、ポリエーテルを添加した電
解浴を用いることが有効であるとの知見を得た。 第4図はNaClの100g/水溶液(浴温60℃)
を電解浴として0.23mm厚のフオルステライト被膜
のない仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板を電流
密度100A/dm2で陽極電解した場合の、電解に
よる鋼板の溶解厚さと鉄損(W17/50)の低下量の
関係を示したものである。なお、溶解厚さは電解
時間を変えることで変化させた。また、電解浴は
添加物を加えないもの、分子量約600のポリエチ
レングリコールを25g/添加したもの、および
分子量約2000のポリエチレングリコールを25g/
添加したもの、の3種において比較した。 第4図から、ポリエチレングリコールの添加に
よつて同じ鉄損低下量を得るのに必要な鋼板の溶
解厚さは、無添加の約1/2に減少していることが
わかる。ちなみに必要溶解量の減少は、電力コス
トの低減、製品歩留りの向上、生産性の向上、浴
中Fe分の増加率減少にともなう浴メンテナンス
費用の減少等、工業的に大きなメリツトをもたら
すものである。なお、第4図には分子量600と
2000のものの効果を示したが、これ以外の分子量
のポリエチレングリコールでも同様の効果が得ら
れることを確認している。したがつて第2発明で
はポリエーテルの分子量はとくに規定しない。 またハロゲン化物の水溶液にポリエーテルを添
加した電解浴を用いた場合の鉄損の改善代につい
て、第1図に結果を示した実験に準じて調べた結
果を第5図に示す。なお電解浴には分子量600の
ポリエチレングリコールを25g/含むNaClの
水溶液(濃度100g/)を用い、1000A/dm2
×20秒の条件で電解処理に供した。またその他の
条件は上記した実験と同様である。さらに第5図
には、イオンプレーテイングでTiNを成膜した
場合の鉄損の改善代をも併せて示した。 ポリエーテル添加による鉄損改善度向上の機構
については今のところ不明であるが、その効果が
分子量のいかんにかかわらず発揮されるところを
見ると、単なる浴の粘度上昇などによるものでは
なく、何らかの表面活性を示して、塩素イオンに
よる鋼板の磁気的平滑化を助長するものと考えら
れる。 ところでけい素鋼板においてはその表面には絶
縁コートを具備して用いることが多く、また磁
歪、鉄損などの磁気特性を更に良好にするため
に、絶縁コートに張力性を付与したり、あるい
は、張力コートと絶縁コートの2重コーテイング
を行つたりする。しかしながら従来の磁気的平滑
面を得る手段である鏡面研磨によつて得られた表
面は、これらのコーテイングを施し難いだけでな
く、コートの密着性が不良であつた。 この点この発明の鋼板の表面は、網目状粒を有
し、その境界に凸部を有するだけでなく、結晶粒
界が段差や溝状の凹部を形成しているのでコーテ
イング被膜の密着性は極めて良好である。 なおこの発明に従つて得られる製品の鉄損が、
従来法の電解研磨、化学研磨等によつて得られた
鏡面を有する製品に比して良好な値を示す物理的
理由は完全には解明されたわけではないが、第1
に磁気的に平滑であるためには幾何的な平滑度を
それほど高く要求されないこと、第2に本発明法
では粒界が段差状あるいは溝状に凹部を形成する
ので、磁区の細巾化が生じそれによる鉄損の減少
が望めること、第3に電解研磨法によると鏡面に
不均質に生じる酸化被膜による劣化が生じると考
えられるが本発明製品では生じないこと、による
ものと推察される。 また、電解処理後の炭酸水素塩を用いたブラシ
ング処理によつて被膜の密着性が向上するのは先
にも述べたように、鋼板表面が清浄化されるから
である。電解後の表面は、前述の(3)式の反応が、
鋼板表面上でも起るために、非晶質の水和酸化鉄
が全面に薄く生成していて、これは地鉄とのゆる
やかな化学結合をもつためか単なるブラシング処
理では完全にはとれない。さらに素材の方向性け
い素鋼板はSiを多く含有する故にきわめて酸化し
易い上、表面に吸着した微量の塩素イオンが常に
表面の腐食を促進する傾向にある。このような理
由で電解後の表面は完全にメタリツクな面ではな
く、水和酸化鉄におおわれた汚れた表面となつて
いる。ところで鋼板の清浄化効果は、単に電解後
の鋼板を、炭酸水素塩の水溶液もしくは懸濁液に
浸漬するだけでは得られることはない。一方単な
る水でブラシング処理しても、表面の汚れを完全
に除くことは困難である。したがつて炭酸水素塩
は何らかの機構によつて、表面の水和酸化鉄を除
去しやすい形態に変化させ、その状態のもとでブ
ラシング処理を行うことによつて、表面が十分に
清浄化されるものと考えられる。 かかる一連の処理を施したあと、表面にコーテ
イング被膜を形成する。被膜の種類としては従来
から知られているりん酸塩系あるいはクロム酸塩
系被膜、もしくは磁気特性のより一層の向上を図
るための張力付加型の被膜が適用される。張力付
加型被膜は従来より知られるコロイダルシリカを
含有するりん酸塩系コーテイングでもよいし、ド
ライあるいはウエツトのめつきで形成してもよ
い。 すなわちCVD法やPVD法(イオンプレーテイ
ングやイオンインプランテイシヨン)などの蒸着
法又はめつき等によつてTi、Nb、Si、V、Cr、
Al、Mn、B、Ni、Cc、Mo、Zr、Ta、Hf、W
の窒化物および/又は炭化物ならびにAl、Si、
Mn、Mg、Zn、Tiの酸化物のうちから選んだ少
なくとも1種より主として成る極薄被膜を鋼板表
面に強固に被成するのである。 なおかかる被膜の材質としては、上掲したもの
のほか、熱膨脹係数が低く鋼板に強固に付着する
ものであれば何であつてもよい。 さらに必要により常法に従つて張力付与型低熱
膨脹の上塗り絶縁被膜を被成することもできる。 (実施例) 実施例 1 C:0.043%、Si:3.35%、Se:0.018%、Mo:
0.013%およびSb:0.025%を含む組成になる熱延
板を、中間焼鈍を含む2回の冷間圧延により0.23
mmの厚の冷延板とした。ついでこの鋼板に、830
℃の湿水素中で脱炭・1次再結晶焼鈍を施した
後、MgOとAl2O3を主成分とする焼鈍分離剤を塗
布してから、コイル状に巻取り、850℃で50時間
の2次再結晶焼鈍及び1200℃で5時間の純化焼鈍
を施した。 その後、未反応の焼鈍分離剤を除去し、平坦化
焼鈍を施してコイルの巻きぐせを矯正し、供試材
とした。 かかる供試材の表面の酸化物被膜を酸洗により
除去し、ついで表1に示す条件の塩化物水溶液中
で電解処理を行つた後、鉄損(W17/50)を測定し
た。第1発明法に比較するためにりん酸とクロム
酸を用いて行う鏡面研磨法(比較例14)とりん酸
のみを用いる鏡面研磨法(比較例15)と機械研磨
法(エメリー#100仕上げ:比較例16)とを行つ
た。りん酸とクムロ酸を用いる方法は、従来から
知られているごとく大幅に鉄損の向上が認められ
るものの、第1発明法の方がすぐれている。また
りん酸で電解研磨鏡面化したものは、はるかに第
1発明法に比して鉄損が劣る。機械研磨法はかえ
つて鉄損が劣化する。これらの板の研磨後の表面
にTiNを張力コートとしてイオンプレーテイン
グし20mmφ棒による曲げ密着性テストを行つたと
ころ、第1発明に従うNo.1〜13はいずれも良好
(100%剥離なし)No.14はやや劣り(20%剥離)No.
15、16は劣つていた(No.15、80% No.16、100%
剥離)。測定結果を比較例の結果とともに第1に
併記する。
【表】 * 電解処理前後の重量差から算出
** 電解前の鉄損:0.98W/Kg
同表から明らかなように第1発明に従つて得ら
れた適合例はいずれも鉄損の向上度が大きかつ
た。これに対してこの発明の請求の範囲外の条件
で処理した比較例はいずれも電解処理効果も小さ
く、鉄損の改善もわずかなものでしかなかつた。 実施例 2 C:0.059%、Si:3.35%、Mn:0.077%、Al:
0.024%、S:0.023%、Cu:0.1%およびSn:
0.015%を含有する熱延板を、中間焼鈍を含む2
回の冷間圧延により、0.23mm厚の冷延板とした。
ついでこの鋼板に840℃の湿水素中で脱炭・1次
再結晶焼鈍を施した後、Al2O3とMgOを主成分と
した焼鈍分離剤を塗布してから、コイル状に巻取
り、850℃から1050まで10℃/hで昇温して2次
再結晶させた後、1200℃の乾水素中で5時間の純
化焼鈍を施した。その後、未反応の焼鈍分離剤を
除去し、平坦化焼鈍を施して、コイルの巻きぐせ
を矯正し、供試材とした。かかる供試材の表面の
酸化物皮膜を酸洗により除去したのち、表2に示
す条件の塩化物水溶液で電解処理を行つた後、鉄
損(W17/50)を測定した。この測定結果を表2に
併記する。 条件No.21はりん酸とクロム酸の電解研磨により
鏡面化した比較例であり、従来より知られている
如く大幅な鉄損の改善が図れるものの本発明法に
は及ばない。またNo.22はりん酸による電解研磨鏡
面化法であるが、特性の改善幅はさらに小さい。
【表】 * 電解処理前後の重量差から算出

** 電解前の鉄損:0.98W/Kg

実施例 3 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗により除去し、ついで
表3に示す条件のポリエチレングリコールを含有
する塩化物水溶液中で電解処理を行つた後、鉄損
(W17/50)を測定した。第2発明法に比較するた
めにりん酸とクロム酸を用いる電解研磨処理(条
件No.14)も併せて行つた。鉄損の測定結果を比較
例の結果とともに表3に示す。
【表】
【表】 * 電解処理前後の重量差から算出
** 電解前の鉄損:0.99W/Kg
同表から、第2発明に従つて得られた製品は、
従来から知られているりん酸−クロム酸による電
解研磨処理での製品に比し、鉄損の向上度が大き
いことがわかる。 また、これらの板の電解後の表面にTiNを張
力コートとしてイオンプレーテイングし20mmφ棒
による曲げ密着性テストを行つたところ、本発明
条件であるNo.1〜13はいずれも良好(剥離なし)
でNo.14は劣つていた。 実施例 4 実施例2と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗により除去し、その後
表4に示す条件の塩化物水溶液で電解処理を行つ
た後、鉄損(W17/50)を測定した。この測定結果
を表4に併記する。なお条件No.9はりん酸とクロ
ム酸の電解研磨により鏡面化した比較例である。
【表】
【表】 * 電解処理前後の重量差から算出
** 電解前の鉄損:0.98W/Kg
同表から、第2発明に従うNo.1〜8の鉄損値が
No.9に比し低減されていることがわかる。 実施例 5 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗により除去し、ついで
表5に示す条件の塩化物水溶液中での陽極電解を
行つた。その後水洗し、引き続き炭酸水素塩の水
溶液あるいは水懸濁液をかけつつ、ナイロン製の
ブラシロールによるブラシング処理を行つた。次
に、水洗、乾燥した後表5に示すコーテイング被
膜を形成し、その後、800℃で3時間の歪取り焼
鈍を行つた。得られた製品の磁気特性および被膜
の密着性を評価した結果を表5に示す。第3発明
法に比較するために、ブラシング処理を行わなか
つた場合(条件No.8)、ブラシング処理を水のみ
で行つた場合(条件No.9)、および電解処理をり
ん酸とクロム酸を用いて行う電解研磨とした場合
(条件No.10)についても同様に測定した。これら
の測定結果も表5に併記する。本発明の適合例は
いずれも優れた被膜密着性を示し、また鉄損も良
好であるが、炭酸水素塩によるブラシング処理を
行わなかつたNo.8、9は被膜密着性が悪く、磁性
もやや劣つており、りん酸−クロム酸液による電
解研磨(条件No.10)は被膜密着性、鉄損ともにさ
らに劣つていた。
【表】
【表】 (注) * 片面溶解厚:処理前後の重量差から
算出
** 評価:N雰囲気中、800℃×3時間、
歪取り焼鈍後
*** コーテイング被膜密着性:被膜が剥離
しない最小径、mm、
実施例 6 実施例2と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗により除去したのち、
表6に示す条件の塩化物水溶液中で陽極電解処理
を行つた。 その後水洗し、引き続き炭酸水素塩の水溶液あ
るいは水懸濁液をかけつつ、ナイロン製のブラシ
ロールによるブラシング処理を行つた。次に、水
洗、乾燥した後表6に示すコーテイング被膜を形
成し、その後、800℃で3時間の歪取り焼鈍を行
つた。得られた製品の磁気特性および被膜の密着
性を評価した結果を表6に示す。第3発明法に比
較するために、ブラシング処理を行わなかつた場
合(条件No.8)、ブラシング処理を水のみで行つ
た場合(条件No.9)、および電解処理の代りに
H2O2HFの混合液による化学研磨を行つた場合
(条件No.10)についても同様に測定した。これら
の測定結果も表6に併記する。 本発明の適合例はいずれもすぐれた被膜密着性
を示し、また、鉄損も良好であるが、炭酸水素塩
によるブラシング処理を行わなかつNo.18、19は被
膜密着性が悪く、磁性もやや劣つており、また
H2O2とHFの混合液による化学研磨(条件No.20)
は被膜密着性、鉄損ともにさらに劣つていた。
【表】
【表】 (注) * 片面溶解厚:処理前後の重量差から
算出
** 評価:N雰囲気中、800℃×3時間、
歪取り焼鈍後
*** コーテイング被膜密着性:被膜が剥離
しない最小径、mm、
実施例 7 実施例1および実施例2と同じ供試材を準備
し、かかる供試材の表面の酸化物被膜を酸洗によ
り除去し、ついで表7に示す条件のポリエチレン
グリコールを含有する塩化物水溶液中での陽極電
解処理を行つた。その後水洗し、引き続き炭酸水
素ナトリウムの水溶液あるいは水懸濁液をかけつ
つ、ナイロン製のブラシロールによるブラシング
処理を行つた。次に、水洗、乾燥した後表7に示
すコーテイング被膜を形成し、その後、800℃で
3時間の歪取り焼鈍を行つた。得られた製品の磁
気特性および被膜の密着性を評価した結果を表7
に示す。第4発明法に比較するために、ブラシン
グ処理を水のみで行つた場合(条件No.9、10)、
および電解処理をりん酸とクロム酸を用いて行う
電解研磨とした場合(条件No.11、12)についても
同様に測定した。これらの測定結果も表7に併記
する。本発明の適合例はいずれも優れた被膜密着
性を示し、また鉄損も良好であるが、炭酸水素ナ
トリウムによるブラシング処理を行わなかつたNo.
9、10は被膜密着性が悪く、磁性もやや劣つてお
り、りん酸−クロム酸液による電解研磨(条件No.
11、12)は被膜密着性、鉄損ともにさらに劣つて
いた。
【表】
【表】 実施例 8 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗により除去し、ついで
表8に示す条件ハロゲン化物水溶液中で陽極電解
処理を行つた後、鉄損(W17/50)を測定した。 また、比較のためにりん酸とクロム酸を用いる
電解研磨処理(条件No.9)も併せて行つた。鉄損
の測定条件を比較例の結果とともに表8に示す。
【表】 * 電解処理前後の重量差から算出
** 電解前の鉄損:0.98W/Kg
同表から明らかなようにこの発明に従う適合例
は、いずれも鉄損の向上度が大きいのに対し比較
例の鉄損向上度は少ない。 実施例 9 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗により除去し、ついで
表9に示す条件のポリエチレングリコールを含有
するハロゲン化物水溶液中で陽極電解処理を行つ
た後、鉄損(W17/50)を測定した。また、比較の
ためりん酸とクロム酸を用いる電解研磨処理(条
件No.7)も併せて行つた。鉄損の測定結果を比較
例の結果とともに表9に示す。
【表】 * 電解処理前後の重量差から算出
** 電解前の鉄損:0.98W/Kg
同表からこの発明に従つて得られた製品は、従
来から知られているりん酸−クロム酸による電解
研磨処理での製品に比し、鉄損の向上度が大きい
ことがわかる。 実施例 10 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗により除去し、ついで
表10に示す条件のハロゲン化物水溶液中での陽極
電解処理を行つた。その後水洗し、炭酸水素ナト
リウムの水溶液をかけつつナイロン製のブラシロ
ールによるブラシング処理を行つた。次に水洗、
乾燥した後、表10に示すコーテイング被膜を形成
し、その後、800℃で3時間の歪取り焼鈍を施し
た。得られた製品の磁気特性および被膜の密着性
について評価した結果を表10に示す。またブラシ
ング処理を行わなかつた場合(条件No.6)、ブラ
シング処理を水のみで行つた場合(条件No.7)に
ついても同様の評価を行つた。これらの結果も表
10に併記する。 この発明に従うブラシング処理例はいずれも優
れた皮膜密着性を示し、また鉄損も良好である。
【表】
【表】 実施例 11 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗によつて除去し、つい
で表11に示す条件のインヒビターを含むハロゲン
化物水溶液中で陽極電解処理を行つた後、水洗、
乾燥し、鉄損(W17/50)を測定するとともに湿潤
大気中での耐食性を調べた。また、インヒビター
を含まない浴で処理したもの(条件No.6、7)に
ついても同様の調査を行つた。それぞれの結果を
表11に示す。
【表】
【表】 同表から明らかなように、浴にインヒビターを
添加した場合は鉄損の向上度は問題なく、特に耐
食性に優れ、銹が発生しにくいことがわかる。 実施例 12 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗によつて除去し、つい
で表12に示す条件のPH緩衝剤またはキレート剤を
含むハロゲン化物水溶液中で陽極電解処理を行つ
た後、鉄損(W17/50)を測定するとともに、表面
が不均一で光沢が少なくなる、すなわち電解処理
能力が低下するまでの全電解時間を調べた。ま
た、PH緩衝剤やキレート剤を含まない浴(条件No.
6、7)についても同様の調査を行つた。それぞ
れの結果を表12に示す。
【表】
【表】 同表から明らかなように、キレート剤やPH緩衝
剤を添加した場合は鉄損の向上度は問題なく、特
に長時間の安定的な電解が実現できることがわか
る。 実施例 13 実施例1と同じ供試材を準備し、かかる供試材
の表面の酸化物被膜を酸洗によつて除去し、つい
で表13に示す条件のインヒビターまたはPH緩衝剤
を含むハロゲン化物水溶液中での陽極電解を行つ
た。その後水洗し、炭酸水素ナトリウムの水溶液
をかけつつナイロン製のブラシロールによるブラ
シング処理を行つた。次に水洗、乾燥した後、表
13に示すコーテイング皮膜を形成し、その後、
800℃で3時間の歪取り焼鈍を施した。得られた
製品の磁気特性、皮膜の密着性、耐食性および電
解時間について評価した結果を、表13に示す。ま
たブラシング処理を行わない場合(条件No.11)、
ブラシング処理を水のみで行つた場合(条件No.
12)についても同様の評価を行つた。これらの評
価結果も表13に併記する。この発明に従つてブラ
シング処理を実施した場合はいずれも特に優れた
皮膜密着性を示し、また鉄損も良好である。さら
にインヒビター添加の場合は特に耐食性が良好で
あり、PH緩衝剤やキレート剤の添加を行つた場合
は特に長時間の安定的な電解ができることがわか
る。
【表】
【表】 (発明の効果) この発明の方法は仕上げ焼鈍後の方向性けい素
鋼板の鉄損低下を目的とした低コストの電解処理
方法としてきわめて有利であり、従来は困難であ
つた工業化の実現を容易にし得る。また、鉄損の
改善幅も大きく絶縁コーテイング等の密着性も良
好である。
【図面の簡単な説明】
第1図は電解処理したけい素鋼板の鉄損改善代
を示すグラフ、第2図は表面状態と鉄損との関係
を示すグラフ、第3図は面方位の異なる結晶面を
示す金属組織写真、第4および5図は電解処理し
たけい素鋼板の鉄損改善代を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、水溶
    性のハロゲン化物を1種以上含む水溶液中で電解
    による磁気的平滑化処理を施すことを特徴とする
    低鉄損方向性けい素鋼板の製造方法。 2 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、少な
    くとも1種の水溶性のハロゲン化物とポリエーテ
    ルとを含む水溶液中で電解による磁気的平滑化処
    理を施すことを特徴とする低鉄損方向性けい素鋼
    板の製造方法。 3 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、水溶
    性のハロゲン化物を1種以上含む水溶液中で電解
    による磁気的平滑化処理を施し、ついで鋼板表面
    に炭酸水素塩の水溶液または水懸濁液を用いるブ
    ラシング処理を施すことを特徴とする低鉄損方向
    性けい素鋼板の製造方法。 4 仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、少な
    くとも1種の水溶性のハロゲン化物とポリエーテ
    ルとを含む水溶液中で電解による磁気的平滑化処
    理を施し、ついで鋼板表面に炭酸水素塩の水溶液
    または水懸濁液を用いるブラシング処理を施すこ
    とを特徴とする低鉄損方向性けい素鋼板の製造方
    法。 5 電解水溶液は腐食防止剤を含むものである請
    求項1ないし4項のいずれか1項に記載の製造方
    法。
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