无方向性电磁钢板和马达铁芯及其制造方法与流程

1.本发明涉及适用于小型
·
高输出的马达的铁芯(core)的无方向性电磁钢板和马达铁芯及其制造方法。


背景技术：

2.近年来，随着对电气设备节能化要求的提高，对于旋转机的铁芯(马达铁芯)中使用的无方向性电磁钢板，要求比以往更优异的磁特性。特别是混合动力汽车(hev)的驱动马达需要小型、高输出，对作为马达铁芯的材料的无方向性电磁钢板要求更优异的磁特性(高磁通密度且低铁损)。
3.然而，马达铁芯被分成固定的定子铁芯和旋转的转子铁芯，但是由于hev驱动马达小型、高输出化，所以有提高马达转速的倾向，对于外径大的hev驱动马达的转子铁芯，大的离心力作用。另外，根据马达的结构，在转子铁芯中存在被称为桥接部的非常窄的部分(1～2mm)。因此，对hev驱动马达的转子铁芯中使用的无方向性电磁钢板强烈要求比以往更高的强度。
4.因此，作为hev驱动马达的马达铁芯中使用的无方向性电磁钢板所要求的特性，磁特性优异自不必说，优选转子铁芯用途中为高强度，另外定子铁芯用途中为更高的磁通密度、低铁损。这样，即使是相同的马达铁芯，转子铁芯和定子铁芯所要求的特性也大不相同。另一方面，从制造马达铁芯的观点出发，特别是为了提高材料成品率、减少材料的库存，期待可以由同一材料钢板同时选取转子铁芯材料和定子铁芯材料。
5.如上所述，作为高强度且磁特性优异的无方向性电磁钢板，例如在专利文献1中提出了一种马达铁芯的制造方法，从板厚为0.15～0.35mm、去应力退火前的钢板的屈服强度为600mpa以上的无方向性电磁钢板同时通过冲裁加工选取转子材料和定子材料后，分别层叠并组装转子铁芯和定子铁芯，进而仅对上述定子铁芯实施去应力退火，由此使去应力退火后的铁损w
10/400
为20w/kg以下。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2008－50686号公报


技术实现要素：

9.然而，上述专利文献1的技术为了使钢板高强度化，添加了0.5质量％以上的昂贵的ni，存在制造成本高的问题。此外，上述专利文献1的钢板如果实施去应力退火，则存在钢板的磁特性、特别是铁损特性劣化而导致马达效率降低的大问题。
10.本发明是鉴于以往技术存在的上述问题而进行的，其目的在于提供不使用昂贵的ni就可以由同一材料制造高强度的转子铁芯和去应力退火后的磁特性优异的定子铁芯的无方向性电磁钢板、以及由上述钢板构成的马达铁芯，同时提出便宜地制造上述无方向性电磁钢板和马达铁芯的方法。
11.发明人等为了解决上述问题，特别是为了防止去应力退火后的磁特性的劣化，着眼于表面性状对无方向性电磁钢板的磁特性的影响进行反复深入研究。结果发现由上述去应力退火引起的磁特性的劣化是由于去应力退火时的钢板表层的氮化，以及为了抑制该钢板表层的氮化，有效的是在钢坯材(板坯)中含有规定量的zn，同时在去应力退火前的钢板表面形成具有适当氮化抑制能力的被膜，从而完成了本发明。
12.即，本发明是一种无方向性电磁钢板，其特征在于，具有如下成分组成：含有c：0.0050质量％以下、si：2.8～6.5质量％、mn：0.1～2.0质量％、p：0.10质量％以下、s：0.0050质量％以下、al：0.3～2.0质量％、n：0.0050质量％以下、zn：0.0005～0.0050质量％、ti：0.0030质量％以下、nb：0.0030质量％以下和o：0.0050质量％以下，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成，在钢板的表面具有含有选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素的被覆层。
13.本发明的无方向性电磁钢板的特征在于，除上述成分组成以外，进一步含有下述a～d组中的至少1组成分。
14.·
a组：选自sn：0.005～0.20质量％和sb：0.005～0.20质量％中的1种或2种
15.·
b组：合计0.0005～0.020质量％的选自ca、mg和rem中的1种或2种以上
16.·
c组：合计0.01～1.0质量％的选自cu、ni、cr和co中的1种或2种以上
17.·
d组：选自mo：0.001～0.1质量％和w：0.001～0.1质量％中的1种或2种
18.另外，本发明的无方向性电磁钢板的上述被覆层的特征在于，是形成于钢板基体铁表面的绝缘被膜。
19.另外，本发明的无方向性电磁钢板的特征在于，上述被覆层由形成于钢板表面的最上层的绝缘被膜和形成于该绝缘被膜与钢板基体铁表面之间的中间层构成，该中间层含有选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素。
20.另外，本发明提出无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，在对钢坯进行热轧、冷轧、最终退火来制造无方向性电磁钢板的方法中，上述钢坯具有如下成分组成：含有c：0.0050质量％以下、si：2.8～6.5质量％、mn：0.1～2.0质量％、p：0.10质量％以下、s：0.0050质量％以下、al：0.3～2.0质量％、n：0.0050质量％以下、zn：0.0005～0.0050质量％、ti：0.0030质量％以下、nb：0.0030质量％以下和o：0.0050质量％以下，剩余部分由fe和不可避免的杂质构成，在上述最终退火后在钢板表面形成含有选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素的被覆层。
21.无方向性电磁钢板的制造方法中使用的上述钢坯的特征在于，除上述成分组成以外，进一步含有下述a～d组中的至少1组成分。
22.·
a组：选自sn：0.005～0.20质量％和sb：0.005～0.20质量％中的1种或2种
23.·
b组：合计0.0005～0.020质量％的选自ca、mg和rem中的1种或2种以上
24.·
c组：合计0.01～1.0质量％的选自cr、co、ni和cu中的1种或2种以上
25.·
d组：选自mo：0.001～0.1质量％和w：0.001～0.1质量％中的1种或2种
26.另外，无方向性电磁钢板的制造方法的特征在于，在上述最终退火后的钢板的基体铁表面涂布含有选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素的被覆剂来被覆形成具有氮化抑制能力的绝缘被膜作为上述被覆层。
27.另外，无方向性电磁钢板的制造方法的特征在于，在上述最终退火后的钢板基体
铁表面涂布含有选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素的处理剂来形成具有氮化抑制能力的中间层作为上述被覆层，在该中间层上被覆形成不含有上述元素的绝缘被膜。
28.另外，本发明是一种马达铁芯，其特征在于，是由将转子铁芯和定子铁芯构成的马达铁芯，该转子铁芯是由上述任一项所述的无方向性电磁钢板加工成铁芯形状的铁芯材料层叠而成的，该定子铁芯是将由与上述相同的无方向性电磁钢板加工成铁芯形状的铁芯材料层叠后实施去应力退火而成的，构成上述定子铁芯的钢板的铁损w
10/800
(w/kg)与板厚t(mm)的关系满足下述式(1)；
29.w
10/800
≤15 80
×
t
···
(1)
30.且从上述去应力退火后的钢板的一侧表面到板厚1/20的层内，以aln的形式的存在的n(n as aln)为0.0100质量％以下。
31.另外，本发明提出一种马达铁芯的制造方法，其特征在于，在由定子铁芯和转子铁芯构成的马达铁芯的制造方法中，将由上述任一项所述的方法制造的无方向性电磁钢板加工成铁芯形状、进行层叠并组装成定子铁芯和转子铁芯后对上述定子铁芯实施去应力退火，在由选自氮、氢和稀有气体中的一种气体或两种以上的混合气体构成的气氛下，在均热温度800～950℃、均热时间0.5～3.0小时的条件下实施上述去应力退火。
32.本发明的马达铁芯的制造方法的特征在于，上述去应力退火后的钢板的铁损w
10/800
(w/kg)与板厚t(mm)的关系满足下述式(1)；
33.w
10/800
≤15 80
×
t
···
(1)
34.且从上述去应力退火后的钢板的一侧表面到板厚1/20的层内，以aln的形式存在的n(n as aln)为0.0100质量％以下。
35.根据本发明，由于可以由同一材料钢板制造要求高强度的转子铁芯和去应力退火后要求低铁损的定子铁芯，所以本发明的无方向性电磁钢板可以极大地有助于混合动力汽车、电动汽车、吸尘器、高速发电机、空气压缩机、机床等中使用的马达的小型、高输出化。
附图说明
36.图1是表示由出钢装料引起的去应力退火后的铁损w
10/800
与板厚1/20层的n浓度的偏差的图。
37.图2是表示钢坯材中的zn含量与去应力退火后的铁损w
10/800
的关系的图。
38.图3是表示去应力退火后的板厚1/20层的n浓度与铁损w
10/800
的关系的图。
39.图4是表示板厚与铁损w
10/800
的关系的一个示例图。
具体实施方式
40.以下，对本发明的实施方式具体进行说明。
41.[第一实施方式]
[0042]
本发明的第一实施方式的特征在于，通过在钢坯材(板坯)中含有适量的zn，在最终退火后的钢板表面形成由含有zn、al的氧化物等复合化合物构成的被膜，进而通过在被覆形成于最终退火后的钢板表面的绝缘被膜中包含选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素，对上述两被膜赋予氮化抑制能力，由此抑制去应力退火时的钢板表层的
氮化。
[0043]
首先，对成为开发第一实施方式的发明的契机的实验进行说明。
[0044]
＜实验1＞
[0045]
将含有c：0.0025质量％、si：3.5质量％、mn：0.6质量％、p：0.01质量％、s：0.0015质量％、al：0.9质量％、n：0.0023质量％、ti：0.0011质量％、nb：0.0009质量％和o：0.0021质量％且剩余部分由fe和不可避免的杂质构成的成分组成的钢进行两次装料(装料a、b)熔炼，用连续铸造法制成钢坯材(板坯)后，对该板坯进行热轧，制成板厚1.9mm的热轧板，实施950℃
×
30秒的热轧板退火后，进行酸洗、冷轧，制成最终板厚0.30mm的冷轧板，在以vol％比计为h2：n2＝20：80的气氛下实施800℃
×
10秒的最终退火后，在该最终退火后的钢板正反面被覆形成绝缘被膜，制成产品板。这里，上述绝缘被膜如下形成：以固体成分比率以质量％比计成为90：10的比例的方式混合磷酸二氢镁：mg(h2po4)2(太平化学产业制)和丙烯酸树脂(dic制efd－5560)，使用去离子水将固体成分浓度调整为10质量％而得到涂布液，将上述涂布液以烧结后的涂膜的单位面积重量在每单面为0.5g/m2的方式用辊涂机涂布在钢板两面，用热风炉在30秒、280℃的最高到达板温(均热时间为0s)的条件下进行烧结，由此被覆形成。
[0046]
接着，从被覆形成了上述绝缘被膜的产品板，从轧制方向(l方向)和与轧制方向垂直的方向(c方向)切出长度280mm
×
宽度30mm的试验片，在n2＝100vol％的气氛下，实施模拟850℃
×
1小时的去应力退火的热处理后，通过爱泼斯坦试验测定(l c)方向的高频铁损w
10/800
。其结果，测定的铁损值有偏差，如图1(a)所示，特定的装料(装料b)的去应力退火后的铁损特性优异。因此，为了调查其原因，对在钢板表层、具体而言从钢板的一侧表面到板厚1/20的层内(以下也将“从钢板的一侧表面到板厚1/20的层”简称为“板厚1/20层”)以aln的形式存在的n(n as aln)的浓度进行了确认，结果如图1(b)所示，可知对于铁损高的装料a的钢板，在钢板表层发生氮化，与之相对，对于铁损低的装料b的钢板，钢板表层的n浓度与出钢时的值没有太大差别，氮化得到抑制。因此，进一步调查了钢坯材中的微量成分，结果可知在装料b的钢坯材中包含0.0020质量％左右的zn。
[0047]
＜实验2＞
[0048]
因此，进行了调查zn含量对去应力退火时的钢板表面的氮化行为和去应力退火后的铁损特性的影响的实验。
[0049]
将含有c：0.0027质量％、si：3.6质量％、mn：0.8质量％、p：0.01质量％、s：0.0018质量％、al：1.1质量％、n：0.0021质量％、ti：0.0012质量％、nb：0.0008质量％和o：0.0022质量％且在0.0001～0.01质量％的范围内各种变化地含有zn、剩余部分由fe和不可避免的杂质构成的成分组成的钢在真空溶解炉中熔炼，进行铸造制成钢块，进行热轧制成板厚2.0mm的热轧板，实施940℃
×
30秒的热轧板退火后进行酸洗、冷轧，制成最终板厚0.25mm的冷轧板，然后在以vol％比计为h2：n2＝20：80的气氛下实施780℃
×
10秒的最终退火后，在与上述＜实验1＞相同条件下在钢板正反面被覆形成绝缘被膜，制成产品板。
[0050]
接着，从被覆形成了上述绝缘被膜的产品板，从轧制方向(l方向)和与轧制方向垂直的方向(c方向)切出长度280mm
×
宽度30mm的试验片，在n2＝100vol％的气氛下实施模拟830℃
×
1小时的去应力退火的热处理后，通过爱泼斯坦试验测定(l c)方向的高频铁损w
10/800
，将其结果示于图2。从该图可知在zn含量为规定的范围内去应力退火后的铁损降低，
特别是在zn含量为0.0005～0.005质量％的范围内，铁损低于由下述式(2)定义的铁损基准值。
[0051]w10/800
＝15 80
×
t
···
(2)
[0052]
这里，由上述式(2)定义的“铁损基准值”是指认为为了减少定子铁芯的发热、防止马达效率的降低所必需的铁损w
10/800
的上限值。铁损值很大程度上取决于板厚，即使是特性相同的钢板，如图4所示，板厚越厚，涡流损耗也增大而变大，因此本发明中，在与板厚的关系中如上述式(2)那样地设定铁损基准值。另外，上述图4表示后述的实施例记载的本发明例的板厚与铁损的关系。
[0053]
接着，为了调查由上述zn添加引起的铁损降低的原因，用sem(扫描电子显微镜)观察去应力退火后的钢板的板厚截面，结果在铁损高于上述铁损基准值的钢板中，在钢板表层、具体而言从钢板的一侧表面到板厚1/20的层内观察到大量微细析出的aln，推断由于该微细析出的氮化物而铁损增加。
[0054]
因此，进而，对于上述去应力退火后的钢板，在除去绝缘被膜后，用电解提取法分析在板厚1/20层中以aln的形式存在的n(n as aln)的浓度，将该n浓度与铁损w
10/800
的关系示于图3。从该图可知在钢坯材中以适当范围添加zn的钢板中，去应力退火后的板厚1/20层中的以aln的形式存在的n浓度为100质量ppm(0.0100质量％)以下。认为通过在钢坯材中添加zn来抑止去应力退火时的氮化的理由是因为在去应力退火时在钢板表面形成由例如含有zn、al的氧化物等复合化合物构成的被膜。因此，在本发明中，去应力退火后的钢板的板厚1/20层内的n浓度为0.0100质量％以下是必需的要件。
[0055]
接着，作为抑制去应力退火时的钢板表层的氮化的方法，发明人等对在钢坯材中添加zn的方法以外的方法进行研究。其结果发现，通过在被覆形成于去应力退火前的钢板表面的绝缘被膜中包含选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素，绝缘被膜具有氮化抑制能力，即通过使绝缘被膜中包含上述元素并使包含上述元素的化合物混合在绝缘被膜中，可提高绝缘被膜的密度、密合性，其结果绝缘被膜的氮化抑制能力大幅提高。
[0056]
去应力退火、特别是在均热温度为800℃以上的高温下进行的去应力退火可以期待加工应变的消除、由晶粒的粗大化等引起的铁损改善效果，另一方面，存在在钢板表层发生氮化、磁特性劣化等问题，但是通过在钢坯材(板坯)中添加适量的zn并在绝缘被膜中添加具有氮化抑制效果的元素，可以更有效地抑制去应力退火时的氮化。即，可知通过上述的在钢坯材中添加zn和在绝缘被膜中添加具有氮化抑制效果的元素来抑制去应力退火时氮化的效果仅通过任一者不充分，通过并用两者，可以更大地提高氮化抑制效果。
[0057]
[实施方式2]
[0058]
如上所述，本发明的第一实施方式的特征在于，通过在钢坯材中含有适量的zn并在绝缘被膜中包含具有氮化抑制效果的元素、即对绝缘被膜赋予氮化抑制能力，抑制去应力退火时的钢板表层的氮化，但是本发明的第二实施方式的特征在于，代替上述第一实施方式的绝缘被膜，通过在上述绝缘被膜与钢板的基体铁表面之间形成含有具有氮化抑制效果的元素的中间层(因此，在绝缘被膜中不包含具有氮化抑制效果的元素)，抑制高温下的去应力退火时的钢板表层的氮化。
[0059]
发明人等将由上述＜实验1＞制造的最终退火后的钢板在磷酸锌(nihon parkerizing制pb－l47)的处理浴中浸渍30秒后，进行水洗、热风干燥，在该钢板的正反面
形成中间层，然后在该中间层上被覆形成绝缘被膜，制成产品板。这里，上述中间层的单位面积重量设定成单面的膜厚为30nm。另外，对于上述绝缘被膜，以固体成分比率以质量％比计成为90：10的方式混合硅溶胶(日产化学制st－c)和丙烯酸树脂(dic制efd－5560)，使用去离子水将固体成分浓度调整为10质量％而得到涂布液，将上述涂布液以涂膜的单位面积重量以单面计成为0.5g/m2的方式用辊涂机涂布于钢板两面，在热风炉中在30秒、280℃的最高到达板温(均热时间：0s)的条件下进行烧结。
[0060]
接着，从被覆形成了上述绝缘被膜的产品板，从轧制方向(l)和与轧制方向垂直的方向(c)切出长度280mm
×
宽度30mm的试验片，在n2＝100vol％的气氛下实施模拟830℃
×
1小时的去应力退火的热处理后，通过爱泼斯坦试验测定(l c)方向的高频铁损w
10/800
。其结果确认了与＜实验2＞中得到的图2同样，在钢坯材中的zn含量为0.0005～0.005质量％的范围内铁损降低，成为上面所述的铁损基准值以下。
[0061]
接着，从上述去应力退火后的钢板表面去除绝缘被膜后，用电解提取法分析在板厚1/20层中以aln的形式存在的n(n as aln)的浓度，结果可知与图4同样，铁损w
10/800
为基准值以下的钢板的n as aln均为100质量ppm(0.0100质量％)以下。
[0062]
从这些结果可知即使通过将含有选自具有氮化抑制效果的sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素的中间层形成在钢板基体铁表面与绝缘被膜之间，也能够得到与在绝缘被膜中包含上述具有氮化抑制效果的元素同样的氮化抑制效果。
[0063]
应予说明，在该第二实施方式中，由于中间层具有氮化抑制能力，所以可以使绝缘被膜承担除氮化抑制功能以外的绝缘效果等。为了改善绝缘被膜的密合性、耐擦伤性，需要加强绝缘被膜自身的结合，但是如第一实施方式那样，如果绝缘被膜中含有许多元素，则有结合变弱的倾向。但是，在该第二实施方式中，不需要使绝缘被膜承担氮化抑制能力的新功能，可以限制绝缘被膜中包含的元素，因此可以维持被膜自身的结合牢固。
[0064]
在该第二实施方式中，由于钢板表面的被覆层是在钢板基体铁表面与绝缘被膜之间成为中间层与绝缘被膜的多层结构，所以可以得到耐腐蚀性、耐湿性提高的次要效果。另外，除氮化抑制效果以外，对上述中间层还可以期待绝缘效果，因此可以与仅第一实施方式的绝缘被膜的膜厚相比使中间层与绝缘被膜的合计膜厚更薄膜化，因此也有提高占空系数(铁芯磁通)的效果。
[0065]
接下来，对本发明的无方向性电磁钢板的制造中使用的钢坯材(板坯)的成分组成进行说明。应予说明，本发明的第一实施方式和第二实施方式中使用的钢坯材的成分组成没有差异。
[0066]
c：0.0050质量％以下
[0067]
产品板中包含的c是形成碳化物而引起磁时效、使铁损特性劣化的有害元素。因此，材料中包含的c的上限限制为0.0050质量％。优选为0.0040质量％以下。应予说明，c的下限不特别规定，但是从减少精炼工序中的脱碳成本的观点出发，优选为0.0001质量％左右。
[0068]
si：2.8～6.5质量％
[0069]
si有提高钢的固有电阻并降低铁损的效果，另外有通过固溶强化来提高钢的强度的效果，因此包含2.8质量％以上。另一方面，如果超过6.5质量％，则钢脆化，难以轧制，因此上限为6.5质量％。优选为3.0～6.0质量％的范围。
[0070]
mn：0.1～2.0质量％
[0071]
mn与si同样是对提高钢的固有电阻和强度有用的元素，另外也是固定s而改善热脆性的元素，因此含有0.1质量％以上。另一方面，超过2.0质量％的添加引起板坯裂纹等而制钢工序的作业性恶化，因此上限设为2.0质量％。优选为0.2～1.5质量％的范围。特别是如果含有0.2质量％以上的mn，则优先形成mns，抑制zns的形成，因此可以促进由包含zn氧化物等的复合化合物构成的被膜的形成。
[0072]
p：0.10质量％以下
[0073]
p是提高钢的固有电阻且降低涡流损耗的效果大的元素。另外，由于固溶强化能力大，所以可以适当地添加。但是，p的过量添加导致钢脆化，冷轧性恶化，因此上限设为0.10质量％。优选为0.05质量％以下。
[0074]
s：0.0050质量％以下
[0075]
s成为硫化物而形成析出物、夹杂物，降低制造性(热轧性)、产品板的磁特性，因此越少越好。因此，s的上限设为0.0050质量％。优选为0.0030质量％以下。
[0076]
al：0.3～2.0质量％
[0077]
al与si同样有提高钢的固有电阻、降低铁损的效果。但是，如果超过2.0质量％，则钢脆化，难以轧制，因此上限设为2.0质量％。另一方面，如果al小于0.3质量％，则形成微细的氮化物而析出，反而使铁损特性恶化，因此下限设为0.3质量％。优选为0.4～1.5质量％的范围。
[0078]
n：0.0050质量％以下
[0079]
n是形成氮化物而析出并使磁特性劣化的元素，因此限制为0.0050质量％以下。优选为0.0040质量％以下。
[0080]
ti：0.0030质量％以下、nb：0.0030质量％以下
[0081]
ti和nb是形成微细析出物而析出、增加铁损的元素。都是如果超过0.0030质量％，则上述不良影响变得显著，因此上限分别为0.0030质量％。优选分别为0.0020质量％以下。
[0082]
o：0.0050质量％以下
[0083]
o是形成氧化物而作为夹杂物存在于钢中而使磁特性劣化的元素，因此限制为0.0050质量％以下。优选为0.0040质量％以下。
[0084]
zn：0.0005～0.0050质量％
[0085]
zn是本发明中最重要的元素之一，有抑制去应力退火时的氮化的效果，因此含有0.0005质量％以上。另一方面，如果添加超过0.0050质量％，则形成硫化物而增加铁损，因此限制为0.0050质量％以下。优选为0.001～0.004质量％的范围。
[0086]
本发明中使用的钢坯材的除上述成分以外的剩余部分为fe和不可避免的杂质，但是除上述成分以外可以进一步含有下述a～d中的至少1组成分。
[0087]
·
a组：选自sn：0.005～0.20质量％和sb：0.005～0.20质量％中的1种或2种
[0088]
sn和sb有改善再结晶织构、改善磁通密度和铁损特性的效果。为了得到上述效果，上述元素优选含有0.005质量％以上。但是，即使添加超过0.20质量％，上述效果也饱和。因此，在添加sn和sb的情况下，优选分别以0.005～0.20质量％的范围添加。更优选分别为0.01～0.1质量％的范围。
[0089]
·
b组：合计0.0005～0.020质量％的选自ca、mg和rem中的1种或2种以上
[0090]
ca、mg和rem有形成稳定的硫化物、改善去应力退火时的晶粒生长性的效果。为了得到上述效果，优选添加合计0.0005质量％以上的上述元素。另一方面，即使添加超过0.020质量％，上述效果也饱和。因此，在添加上述元素的情况下，优选合计为0.0005～0.020质量％的范围。更优选为0.001～0.008质量％的范围。
[0091]
·
c组：合计0.01～1.0质量％的选自cu、ni、cr和co中的1种或2种以上
[0092]
cu、ni、cr和co有提高钢的固有电阻、降低铁损、提高钢的强度的效果。为了得到上述效果，优选添加合计0.01质量％以上的cu、ni、cr和co。但是，超过1质量％的添加导致原料成本的上升。因此，在添加上述元素的情况下，优选合计为0.01～1.0质量％的范围。更优选为0.1～0.5质量％的范围。
[0093]
·
d组：选自mo：0.001～0.1质量％和w：0.001～0.1质量％中的1种或2种
[0094]
mo和w均是对抑制表面缺陷(结痂)有效的元素。由于本发明的钢板为高合金钢，所以表面容易被氧化，担心产生由表面裂纹引起的结痂，但是通过微量添加作为提高高温强度的元素的mo、w，能够抑制裂纹。如果mo和w的含量分别低于0.001质量％，则上述效果不充分，另一方面，即使添加超过0.1质量％，上述效果也饱和，仅原料成本上升。因此，在添加mo、w的情况下，优选为上述范围。更优选的含量分别为0.0050～0.050质量％的范围。
[0095]
接下来，对本发明的无方向性电磁钢板的制造方法进行说明。
[0096]
本发明的无方向性电磁钢板可以用由如下一系列的工序构成的制造工序来制造：制造具有上述成分组成的钢坯材(板坯)，对该板坯进行热轧制成热轧板，根据需要实施热轧板退火后进行冷轧制成最终板厚(产品板厚)的冷轧板，进行最终退火后被覆形成绝缘被膜。应予说明，在本发明的第一实施方式和第二实施方式中不同的工序是在上述最终退火后的钢板被覆形成绝缘被膜的工序。以下具体进行说明。
[0097]
首先，本发明的无方向性电磁钢板的制造中使用的钢坯材(板坯)，可以如下制造：通过使用转炉、电炉、真空脱气装置等的通常公知的精炼工序对具有上述适于本发明的成分组成的钢进行熔炼，用常规方法的连续铸造法或铸锭－开坯轧制法制造。应予说明，也可以用直接铸造法制造100mm以下的厚度的薄铸片。
[0098]
接着，上述板坯用通常公知的方法进行热轧制成热轧板。上述板坯通常在加热炉中再加热到规定的温度后用于热轧，但是也可以在铸造后不进行再加热而直接用于热轧。另外，在薄铸片的情况下，可以进行热轧，也可以省略热轧而直接进入以后的工序。
[0099]
热轧后的热轧板退火优选将均热温度设为800～1100℃的范围来实施。如果退火温度小于800℃，则热轧板退火的效果小，不能得到充分的磁特性改善效果，另一方面，如果超过1100℃，则晶粒粗大化，助长冷轧时的脆性破坏(板断裂)，制造成本上不利。另外，从确保生产率的观点出发，均热时间优选为3分钟以下。更优选均热温度为850～1000℃，均热时间为1分钟以下。
[0100]
接下来，上述热轧后或热轧后实施热轧板退火的钢板通过1次冷轧或夹有中间退火的2次以上的冷轧而制成最终板厚的冷轧板。冷轧的最终厚度(最终板厚)不特别限制，但是优选为0.10～0.35mm的范围。如果小于0.10mm，则生产率降低，另一方面，如果超过0.35mm，则如图4所示，铁损增大。
[0101]
制成最终板厚的冷轧板然后实施最终退火。该条件优选在700～900℃的温度下进行1～300秒均热的连续退火。如果均热温度小于700℃，则再结晶不充分进行，不能得到良
好的磁特性，除此之外，不能充分得到连续退火的形状矫正效果。另一方面，如果超过900℃，则晶体粒径粗大化，强度降低。应予说明，从确保转子铁芯所要求的最终退火后的强度的观点出发，最终退火条件优选在可以进行形状矫正的范围内尽量设为低温、短时间。
[0102]
实施上述最终退火的钢板最终在至少钢板片表面涂布成为绝缘被膜的被覆剂，进行加热烧结，由此被覆形成绝缘被膜，制成产品板。
[0103]
上述绝缘被膜的种类不特别限定，但是优选固体成分由无机材料构成或由有机树脂和无机材料构成。通过含有无机材料，可以确保焊接性、耐热性，另外，通过含有有机树脂，可以提高冲压成型性，因此优选根据用途适当地选择。应予说明，在绝缘被膜包含有机树脂的情况下，有机树脂在烧结后的固体成分中所占的比例优选为70质量％以下的范围。如果有机树脂的比例超过70质量％，则成为耐热性劣化的原因。
[0104]
应予说明，上述有机树脂的种类没有特别限制，可以使用一直以来使用的公知的有机树脂，例如，如果是丙烯酸树脂、醇酸树脂、苯乙烯树脂、聚烯烃树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂等，则可以很好地使用。另外，无机材料的种类也没有特别限制，可以从由si、al、ti、zr、cr等构成的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碳化物等中选择一种以上。
[0105]
另外，作为绝缘被膜的被覆剂可以含有的其他成分，例如，有为了提高绝缘被膜的特性、均匀涂装性而添加的防锈剂、表面活性剂、润滑剂、消泡剂、抗氧化剂等。另外，也可以包含公知的着色颜料、体质颜料、功能性颜料。这些成分只要是不降低绝缘被膜的性能的范围、具体而言是烧结后的固体成分的5质量％以下，就可以含有。
[0106]
作为绝缘被膜的被覆形成方法，可以使用辊涂、流涂、刮涂、喷涂等各种方法。涂布的被覆剂的单位面积重量考虑可以得到充分的绝缘性、以及能够得到充分的氮化抑制效果来决定。具体而言，优选涂布成烧结后的单位面积重量在每单面成为0.1g/m2以上，更优选为0.2g/m2以上。但是，随着单位面积重量的增大，被膜原料成本增大，制成铁芯时的占空系数降低，因此上限优选每单面为10g/m2。更优选为5g/m2以下，进一步优选为2g/m2以下。
[0107]
另外，涂布被覆剂后的烧结方法也不特别限定，可以应用通常实施的利用热风式、红外线加热式、感应加热式等的烧结方法。另外，烧结温度也只要为通常实施的温度范围即可，例如，优选钢板的最高到达温度为80～350℃左右。另外，从加热开始到结束的加热时间优选为0.1～60秒的范围，更优选为1～30秒的范围。
[0108]
这里，在本发明中最重要的是在上述最终退火后的钢板表面形成具有氮化抑制能力的被覆层(氮化抑制层)。该被覆层的形成方法在对形成于钢板基体铁表面的绝缘被膜赋予氮化抑制能力的第一实施方式以及在钢板基体铁表面与绝缘被膜之间形成具有氮化抑制能力的中间层的第二实施方式中不同。以下，具体进行说明。
[0109]
[第一实施方式]
[0110]
本发明的第一实施方式的特征在于，是作为使被覆形成于最终退火后的钢板基体铁表面的绝缘被膜具有氮化抑制能力的被覆层使用的形式，为了具有氮化抑制功能，使绝缘被膜中包含选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素。通过使这些元素包含在绝缘被膜中，能够提高绝缘被膜的密度和密合性，对绝缘被膜赋予氮化抑制效果。
[0111]
这里，在上述绝缘被膜中包含选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素的方法不特别限定，但是作为无机化合物，可以举出溶解或分散于绝缘被膜用的被覆
剂的方法。可溶解于被覆剂的物质进行溶解，不易溶解的物质进行混合分散。作为无机化合物的形式，可以使用氧化物、碳化物、氢氧化物、碳酸盐、铬酸盐、磷酸盐等任意形式。应予说明，这些元素的配合量优选以烧结后的涂膜中的元素比例计为合计0.001质量％以上。但是，如果过量添加，则成为耐腐蚀性、被膜密合性劣化的原因，因此优选上限为10质量％左右。
[0112]
[第二实施方式]
[0113]
本发明的第二实施方式的特征在于，是形成被覆形成于最终退火后的钢板表面的绝缘被膜、以及在该绝缘被膜与钢板基体铁表面之间具有氮化抑制能力的中间层的形式，使上述中间层中包含选自sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素。通过使这些元素包含在中间层中，不仅能够对中间层赋予氮化抑制效果，还能够附带地期待绝缘效果、防锈效果。另外，可以相比于第一实施方式的绝缘被膜的膜厚使中间层与绝缘被膜的合计膜厚更薄，因此能够提高占空系数(铁芯磁通)。
[0114]
进而，为了改善铁芯制造时的绝缘被膜的耐擦伤性，需要加强绝缘被膜自身的结合，如果绝缘被膜中含有许多元素，则有上述结合变弱的倾向。但是，在该第二实施方式中，不需要使绝缘被膜承担氮化抑制功能，可以将绝缘被膜中包含的元素限制到最小限度，因此能够维持牢固的结合，得到优异的耐擦伤性。
[0115]
这里，对于形成包含选自上述sn、sb、p、s、se、as、te、b、pb和bi中的至少一种元素的中间层的方法不特别限定，但是例如可以举出通过浸渍、喷雾使包含上述元素的处理液附着于钢板表面或用辊涂等涂布于钢板表面后进行干燥的方法。应予说明，中间层的形成条件(温度和时间)不特别限定，但是如果考虑生产率，则优选选择可以在室温下以10秒～10分钟的时间进行处理的方法。另外，作为上述以外的方法，例如，可以应用镀覆处理、基于cvd法、pvd法的干燥工艺。另外，形成的中间层也可以是两层以上。
[0116]
接下来，对本发明的马达铁芯及其制造方法进行说明。
[0117]
马达铁芯通常由要求高强度的转子铁芯和要求低铁损高磁通密度的定子铁芯构成。前者的转子铁芯在最终退火后通过冲裁加工等将被覆形成了绝缘被膜的钢板加工成铁芯形状，进行层叠、固定，维持该状态直接用作马达铁芯，但是后者的定子铁芯通常是在最终退火后，通过冲裁加工等将被覆形成了绝缘被膜的钢板加工成铁芯形状，进行层叠、固定，然后为了提高磁特性而进一步实施去应力退火，然后用作马达铁芯。
[0118]
上述去应力退火优选在ar气体、n2气体等非活性气体气氛中在800～950℃
×
0.5～3小时的条件下进行。如果去应力退火的温度小于800℃、时间小于0.5小时，则由去应力退火产生的晶粒的晶粒生长效果小，不能充分得到铁损改善效果，因此有去应力退火后的铁损w
10/800
不能达到由上述式(2)定义的铁损基准值的风险。另一方面，如果去应力退火的温度超过950℃、时间超过3小时，则难以确保层叠的钢板之间的绝缘。更优选去应力退火条件为800～875℃
×
1～2小时的范围。
[0119]
实施上述去应力退火后的钢板在钢坯材中添加适量的zn，进一步在钢板表面有具有氮化抑制能力的被覆层，因此去应力退火时的浸氮得到抑止，因此可以将从去应力退火后的钢板的一侧表面到板厚1/20层的层(板厚1/20层)中以aln的形式存在的n(n as aln)的浓度设为100质量ppm以下(0.0100质量％以下)。其结果，本发明的钢板能够抑制板厚1/20层中析出的aln所引起的铁损增加，因此即使在去应力退火后也可以满足由下述式(2)定
义的铁损基准值。
[0120]w10/800
＝15 80
×
t
···
(2)
[0121]
实施例1
[0122]
将具有表1所示的各种的成分组成且剩余部分由fe和不可避免的杂质构成的板坯在1120℃的温度下加热30分钟后，进行热轧制成板厚2.0mm的热轧板，实施930℃
×
30秒的热轧板退火，进行酸洗并脱氧化皮后，进行冷轧制成表2所示的最终板厚的冷轧板。接着，对于上述冷轧板，在以vol％比计为h2：n2＝20：80的气氛下实施820℃
×
10秒的最终退火后，将以表2所示的构成组合表3所示的a～g的成分而得的绝缘被膜用的被覆剂以每单面的单位面积重量成为表2所示的值的方式用辊涂机涂布于钢板两面，在热风干燥炉中在表2所示的条件下进行烧结，制成产品板。
[0123]
从这样得到的被覆形成了绝缘被膜的产品板的轧制方向(l方向)和轧制直角方向(c方向)选取长度280mm
×
宽度30mm的试验片，在n2＝100vol％气氛下在表2所示的条件下实施去应力退火后，通过爱泼斯坦试验测定铁损w
10/800
，并且对去应力退火后的钢板用电解提取法分析在板厚1/20层中以aln的形式存在的n(n as aln)的浓度。
[0124]
另外，从被覆形成上述绝缘被膜的产品板，在各条件下分别选取两张以轧制方向(l方向)为长度方向的宽度100mm、长度200mm的试验片，将这两张试验片重叠，在附加压力1kg/cm2的状态下以相对速度2cm/s滑动10秒后，目视观察试验片表面有无擦伤产生，以下述基准评价耐擦伤性。
[0125]
＜耐擦伤性评价基准＞
[0126]
◎
：几乎看不到擦伤产生(合格)
[0127]
〇：看到少许擦伤(合格)
[0128]
×
：明确看到擦伤(不合格)
[0129]
进而，从被覆形成了上述绝缘被膜的产品板，在各条件下分别选取两张以轧制方向(l方向)为长度方向的宽度100mm、长度200mm的试验片，在被试验面粘贴玻璃纸胶带，以被试验面为压缩侧，对钢板使用直径5mm的圆棒进行180
°
弯曲后，剥下玻璃纸胶带，算出被膜剥离面积，以下述基准评价被膜密合性。
[0130]
＜被膜密合性判定基准＞
[0131]
◎
：被膜剥离面积＜5％(合格)
[0132]
〇：5％≤被膜剥离面积＜10％(合格)
[0133]
×
：被膜剥离面积≥10％(不合格)
[0134]
[0135]
[0136]
[0137]
[0138]
[0139]
[0140][0141]
将上述结果一并记于表2中，但是可知在适于本发明的条件下制造的钢板均具有优异的铁损特性和耐擦伤性以及被膜密合性。
[0142]
实施例2
[0143]
将具有表4所示的各种成分组成且剩余部分由fe和不可避免的杂质构成的板坯在
1120℃的温度下加热30分钟后，进行热轧制成板厚2.0mm的热轧板，实施930℃
×
30秒的热轧板退火，进行酸洗并脱氧化皮后，进行冷轧制成表5所示的最终板厚的冷轧板。接着，对上述冷轧板在以vol％比计为h2：n2＝20：80的气氛下实施820℃
×
10秒的最终退火后，涂布表6所示的a或b的处理剂，进行干燥，形成干燥后的膜厚为5～100nm的中间层后，将用表5所示的构成组合表6所示的c～g的成分而得的绝缘被膜用的被覆剂以单面的单位面积重量成为表5所示的值的方式用辊涂机涂布于钢板两表面，在热风干燥炉中在表5所示的条件下进行烧结，制成产品板。
[0144]
从具有这样得到的中间层和绝缘被膜的产品板的轧制方向(l方向)和轧制直角方向(c方向)选取长度280mm
×
宽度30mm的试验片，在n2＝100vol％气氛下在表5所示的条件下实施去应力退火后，通过爱泼斯坦试验测定铁损w
10/800
，并且对去应力退火后的钢板用电解提取法分析在板厚1/20层中以aln的形式存在的n(n as aln)的浓度。
[0145]
另外，从具有上述中间层和绝缘被膜的产品板，在各条件下分别选取两张以轧制方向(l方向)为长度方向的宽度100mm、长度200mm的试验片，与实施例1同样地将这两张试验片重叠，在附加压力1kg/cm2的状态下以相对速度2cm/s滑动10秒后，目视观察试验片表面有无擦伤产生，以下述基准评价耐擦伤性。
[0146]
＜耐擦伤性评价基准＞
[0147]
◎
：几乎看不到擦伤产生(合格)
[0148]
〇：看到少许擦伤(合格)
[0149]
×
：明确看到擦伤(不合格)
[0150]
进而，从被覆形成了上述绝缘被膜的产品板，在各条件下分别选取两张以轧制方向(l方向)为长度方向的宽度100mm、长度200mm的试验片，在被试验面粘贴玻璃纸胶带，以被试验面为压缩侧，对钢板使用直径5mm的圆棒进行180
°
弯曲后，剥下玻璃纸胶带，算出被膜剥离面积，以下述基准评价被膜密合性。
[0151]
＜被膜密合性判定基准＞
[0152]
◎
：被膜剥离面积＜5％(合格)
[0153]
〇：5％≤被膜剥离面积＜10％(合格)
[0154]
×
：被膜剥离面积≥10％(不合格)
[0155]
[0156]
[0157]
[0158]
[0159]
[0160]
[0161][0162]
将上述结果一并记于表5中，但是在适于本发明的条件下制造的钢板均显示优异的铁损特性。进而，由与表2的对比可知通过在绝缘被膜与钢板基体铁表面之间设置具有氮化抑制效果的中间层，耐擦伤性和被膜密合性进一步提高。
[0163]
工业上的可利用性
[0164]
本发明的技术具有提高绝缘被膜强度的提高效果，因此不仅可以应用于无方向性
电磁钢板的领域，还可以应用于方向性电磁钢板。