ТЕКСТУРИРОВАННАЯ ЛИСТОВАЯ МАГНИТНАЯ СТАЛЬ С ИЗОЛИРУЮЩИМ ПОКРЫТИЕМ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК C23C22/00 C23C22/08 B32B15/18 C21D9/46 H01F1/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием и к способу ее изготовления.

Уровень техники

В общем случае текстурированную листовую электротехническую сталь (ниже в настоящем документе также называемую просто «листовой сталью») снабжают на ее поверхности покрытием для придания изолирующих характеристик, обрабатываемости, коррозионной стойкости и других свойств. Такое поверхностное покрытие включает подстилающее покрытие, главным образом образованное из форстерита и полученное при конечном отделочном отжиге, и покрывное покрытие на фосфатной основе, полученное на подстилающем покрытии.

В числе покрытий, полученных на поверхности текстурированной листовой электротехнической стали, только последнее покрывное покрытие ниже в настоящем документе называется «изолирующим покрытием».

Данные покрытия получаются при высокой температуре и, кроме того, характеризуются низким коэффициентом термического расширения и поэтому являются эффективными при придании натяжения листовой стали благодаря разнице коэффициента термического расширения между листовой сталью и покрытиями при падении температуры до комнатной температуры, что, таким образом, уменьшает потери в сердечнике для листовой стали. В соответствии с этим, от покрытий требуется придание стали наибольшего из возможных натяжения.

В целях удовлетворения такого требования, например, в JP 48-39338 A и JP 50-79442 A раскрываются изолирующие покрытия, каждое из которых получают при использовании рабочего раствора, содержащего фосфат (например, фосфат алюминия, фосфат магния), кремния диоксид коллоидный и хромовый ангидрид.

В последние годы также разрабатываются и бесхромовые изолирующие покрытия для удовлетворения нарастающей потребности в защите окружающей среды, и, например, в JP 2000-169972 A раскрывается методика, использующая коллоидальный оксид вместо хромового ангидрида.

Текстурированная листовая электротехническая сталь с нанесенным изолирующим покрытием ниже в настоящем документе также может быть просто названа «текстурированной листовой электротехнической сталью» или «листовой сталью».

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема.

Пользователи текстурированных листовых электротехнических сталей, а, в частности, заказчики, изготавливающие трансформаторы со спиральными ленточными сердечниками, проводят отжиг для снятия напряжений при температуре, превышающей 800°С, после изготовления сердечников для трансформаторов со спиральными ленточными сердечниками в результате ламинирования листовых сталей, что снимает, тем самым, напряжение, сформировавшееся при изготовлении сердечников и, таким образом, исключает ухудшение магнитных свойств.

На данной стадии в случае изолирующего покрытия, характеризующегося низкой термостойкостью, ламинированные листовые стали могут прилипать друг к другу, что ухудшает обрабатываемость на последующей стадии. Прилипание также может ухудшить и магнитные свойства.

Изобретатели настоящего изобретения исследовали изолирующие покрытия, раскрытые в JP 48-39338 A, JP 50-79442 A и JP 2000-169972 A, и в результате обнаружили то, что прилипание может не быть надлежащим образом подавлено вследствие недостаточной термостойкости.

Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеизложенного и имеет своей целью предложение текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, демонстрирующей наличие высокотермостойкого изолирующего покрытия, и способа ее изготовления.

Решение проблемы

Изобретатели настоящего изобретения провели интенсивное исследование для достижения описанной выше цели и в результате обнаружили наличие воздействия вариаций состояния связей Р-О в изолирующем покрытии на то, будет ли термостойкость хорошей, а также обнаружили методику регулирования состояния связей Р-О в изолирующем покрытии для обеспечения получения состояния, демонстрирующего хорошую термостойкость. Таким образом, было совершено настоящее изобретение.

Говоря конкретно, изобретение предлагает следующие далее позиции от (1) до (6).

(1) Текстурированная листовая электротехническая сталь с нанесенным изолирующим покрытием, содержащая: текстурированную листовую электротехническую сталь; и изолирующее покрытие, предусмотренное на поверхности текстурированной листовой электротехнической стали, где изолирующее покрытие содержит по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и Si, P и О, и где спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия демонстрирует наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ.

(2) Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующей представленной выше позиции (1), при этом текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием получают в результате проведения прокаливания после нанесения рабочего раствора на поверхность текстурированной листовой электротехнической стали, подвергнутой отделочному отжигу, где рабочий раствор содержит фосфат по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и кремния диоксид коллоидный, где уровень содержания кремния диоксида коллоидного в рабочем растворе при выражении через уровень содержания твердого вещества находится в диапазоне от 50 до 150 массовых частей по отношению к 100 массовым частям совокупных твердых веществ в фосфате, и где удовлетворяются условия при прокаливании, при которых температура прокаливания Т (единица измерения: °С) находится в диапазоне 850 ≤ Т ≤ 1000, концентрация водорода Н₂ (единица измерения: % (об.)) в атмосфере прокаливания находится в диапазоне 0,3 ≤ Н₂ ≤ 230 – 0,2Т, и период времени прокаливания (единица измерения: с) при температуре прокаливания Т находится в диапазоне 5 ≤ период ≤ 860 – 0,8Т.

(3) Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующий представленной выше позиции (2), где текстурированную листовую электротехническую сталь, подвергнутую отделочному отжигу и имеющую нанесенный на нее рабочий раствор, выдерживают при температуре в диапазоне от 150 до 450°С в течение 10 секунд и более до проведения прокаливания.

(4) Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующей представленной выше позиции (1), при этом текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием получают в результате проведения прокаливания и плазменной обработки в данном порядке после нанесения рабочего раствора на поверхность текстурированной листовой электротехнической стали, подвергнутой отделочному отжигу, где рабочий раствор содержит фосфат по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и кремния диоксид коллоидный, где уровень содержания кремния диоксида коллоидного в рабочем растворе при выражении через уровень содержания твердого вещества находится в диапазоне от 50 до 150 массовых частей по отношению к 100 массовым частям совокупных твердых веществ в фосфате, где удовлетворяются условия при прокаливании, при которых температура прокаливания Т (единица измерения: °С) находится в диапазоне 800 ≤ Т ≤ 1000, концентрация водорода Н₂ (единица измерения: % (об.)) в атмосфере прокаливания находится в диапазоне 0 ≤ Н₂ ≤ 230 – 0,2Т, и период времени прокаливания (единица измерения: с) при температуре прокаливания Т находится в диапазоне период ≤ 300, и где плазменной обработкой является обработка, которая включает облучение поверхности текстурированной листовой электротехнической стали после прокаливания при использовании плазмы, возбуждаемой в плазмообразующем газе, содержащем по меньшей мере 0,3% (об.) водорода, в течение 0,10 секунды и более.

(5) Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующий представленной выше позиции (4), где текстурированную листовую электротехническую сталь, подвергнутую отделочному отжигу и имеющую нанесенный на нее рабочий раствор, выдерживают при температуре в диапазоне от 150 до 450°С в течение 10 секунд и более до проведения прокаливания и плазменной обработки.

(6) Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующий представленной выше любой одной из позиций от (2) до (5), где в случае обозначения по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo и W, символом М рабочий раствор, кроме того, будет содержать соединение М, и соединение М будет содержаться в рабочем растворе в количестве при выражении через оксид в диапазоне от 10 до 100 массовых частей по отношению к 100 массовым частям совокупных твердых веществ в фосфате.

Выгодные эффекты от изобретения.

Настоящее изобретение может предложить текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием, демонстрирующую наличие высокотермостойкого изолирующего покрытия, и способ ее изготовления.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 демонстрирует спектры структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующих покрытий и эталонных реагентов.

Осуществление изобретения

Открытия, сделанные изобретателями.

Впервые описываются открытия, вытекающие из структуры ТСРП (тонкой структуры рентгеновского поглощения), которые привели изобретателей к совершению настоящего изобретения.

Текстурированную листовую электротехническую сталь, которая изготавливалась при использовании известного способа, имела толщину листа 0,23 мм и подвергалась отделочному отжигу, разрезали до размера 300 мм × 100 мм и удаляли непрореагировавший отжиговый сепаратор. После этого проводили отжиг для снятия напряжений (800°С, 2 часа, атмосфера N₂).

После этого на листовую сталь, которую подвергали легкому травлению в фосфорной кислоте при 5% (масс.), наносили рабочий раствор для получения изолирующего покрытия. Рабочий раствор содержал 100 массовых частей (при выражении через уровень содержания твердого вещества) водного раствора первичного фосфата алюминия и 80 массовых частей (при выражении через уровень содержания твердого вещества) кремния диоксида коллоидного, и рабочий раствор наносили таким образом, чтобы количество материала покрытия на обеих поверхностях после прокаливания составляло бы 10 г/м².

Листовую сталь, на которую нанесли рабочий раствор, располагали в сушильной печи и подвергали высушиванию при 300°С в течение 1 минуты. После этого листовую сталь подвергали прокаливанию в двух различных условиях при прокаливании для получения двух типов текстурированных листовых электротехнических сталей, каждая из которых демонстрирует наличие изолирующего покрытия. Первые условия при прокаливании (условия при прокаливании 1) включали 1-минутное прокаливание при 850°С в 100%-ной атмосфере N₂. Вторые условия при прокаливании (условия при прокаливании 2) включали 30-секундное прокаливание при 900°С в смешанной атмосфере из 95% (об.) азота и 5% (об.) водорода.

Ради удобства изолирующее покрытие листовой стали, полученное в условиях при прокаливании 1, и изолирующее покрытие листовой стали, полученное в условиях при прокаливании 2, могут быть названы, соответственно, «изолирующим покрытием А» и «изолирующим покрытием В».

После этого при использовании испытания падающим грузом оценивали термостойкость изолирующего покрытия А и изолирующего покрытия В. Говоря конкретно, каждую получающуюся в результате листовую сталь разрезали на образцы, имеющие размеры 50 мм × 50 мм, 10 образцов укладывали в стопку один поверх другого и в атмосфере азота при 830°С в течение 3 часов проводили отжиг под нагрузкой при сжатии 2 кг/см². После этого роняли массу 500 г с высот в диапазоне от 20 до 120 см с интервалами 20 см для оценки термостойкости изолирующего покрытия на основе высоты массы (высоты падения), при которой все 10 образцов отделялись друг от друга. В случае отделения всех 10 образцов друг от друга после отжига под нагрузкой при сжатии, но до испытания падающим грузом высоту падения задавали составляющей 0 см.

В случае отделения образцов друг от друга при высоте падения, составляющей 40 см и менее, изолирующее покрытие относили к категории с превосходной термостойкостью. Изолирующее покрытие А продемонстрировало высоту падения 100 см и поэтому характеризовалось неудовлетворительной термостойкостью. С другой стороны, как это было подтверждено, изолирующее покрытие В продемонстрировало высоту падения 40 см и характеризовалось хорошей термостойкостью.

Изолирующее покрытие А и изолирующее покрытие В, которые, таким образом, различаются по высоте падения (термостойкости), интенсивно исследовали в отношении различий между ними, и, как это обнаружили в результате, изолирующие покрытия различаются по спектру структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р. Это описывается ниже.

В целях проверки состояния связывания Р в изолирующем покрытии А и изолирующем покрытии В проводили измерение структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р (2146 эВ) при использовании метода полного электронного выхода (ПЭВ), использующего линию пучка мягкого рентгеновского излучения BL-27A, от компании Photon Factory in the Institute of Materials Structure Science of the High Energy Accelerator Research Organization (KEK-PF). Данное измерение не зависит от установки для измерения и линии пучка, но также может быть проведено и при использовании других установок синхротронного излучения (например, SPring-8, Ritsumeikan University SR Сenter). Для большей верности при измерениях предпочитается проводить измерения в отношении FePO₄, например, в качестве эталонного вещества для задания белой линии в области 2153 эВ или проводить измерения в отношении различных реагентов на основе фосфата магния для проверки абсолютной погрешности в определении положения пика. Также может быть нормирована интенсивность поглощения для каждого результата измерения при использовании сетки Ni и тому подобного.

Фиг. 1 демонстрирует спектры структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующих покрытий и эталонных реагентов. Говоря конкретно, фиг. 1 демонстрирует спектры структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия А и изолирующего покрытия В, а также пяти типов эталонных реагентов (первичного фосфата магния, метафосфата магния, вторичного фосфата магния, пирофосфата магния и третичного фосфата магния). Каждый спектр имеет один или несколько пиков поглощения (в соответствии с тонкими структурами), присутствующих в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ. Как это продемонстрировало сопоставление изолирующего покрытия А, характеризующегося неудовлетворительной термостойкостью, (условия при прокаливании 1) и изолирующего покрытия В, характеризующегося превосходной термостойкостью, (условия при прокаливании 2), они демонстрируют наличие различных пиков поглощения, присутствующих в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ, и изолирующее покрытие А демонстрирует наличие интенсивного пика поблизости от 2172 эВ, в то время как изолирующее покрытие В демонстрирует наличие трех пиков поблизости от 2158 эВ, 2165 эВ и 2172 эВ.

Как это предполагается исходя из рассмотрения состояния Р в результате сопоставления с пиками эталонных реагентов, Р в изолирующем покрытии А, характеризующемся неудовлетворительной термостойкостью, находится в состоянии, близком к состоянии в веществе первичного фосфата, даже после прокаливания, в то время как Р в изолирующем покрытии В, характеризующемся превосходной термостойкостью, находится в состоянии, более близком к состоянию Р в третичном фосфате.

Первичный фосфат превращается во вторичный фосфат и дальше в третичный фосфат в результате дегидратационной конденсации фосфата, и, таким образом, как это предполагается, в изолирующем покрытии В, характеризующемся превосходной термостойкостью, протекает реакция конденсации фосфата. Как это предполагается, при прохождении реакции конденсации количество связей Р-О увеличивается, что упрочняет структуру при одновременном увеличении вязкости главным образом стеклообразного изолирующего покрытия при высокой температуре, в результате чего прилипание протекает с меньшей вероятностью, и термостойкость улучшается.

Далее еще раз описывается текстурированная листовая электротехническая сталь с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующая изобретению, до описания также и способа ее изготовления.

Текстурированная листовая электротехническая сталь с нанесенным изолирующим покрытием.

Текстурированная листовая электротехническая сталь с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующая изобретению, (ниже в настоящем документе также называемая просто «текстурированной листовой электротехнической сталью изобретения» или «листовой сталью изобретения») включает текстурированную листовую электротехническую сталь; и изолирующее покрытие, предусмотренное на поверхности текстурированной листовой электротехнической стали, где изолирующее покрытие содержит по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и Si, P и О, и где спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия демонстрирует наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ.

Проверка в отношении соответствующих элементов, содержащихся в изолирующем покрытии, на их присутствие может быть проведена при использовании широко известного метода, но в соответствии с изобретением изолирующее покрытие, полученное при использовании рабочего раствора, содержащего фосфат по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и кремния диоксид коллоидный, как это считается, содержит по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и Si, P и О.

Спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия, соответствующего изобретению, демонстрирует наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ (см. фиг. 1). Это демонстрирует превосходную термостойкость в соответствии с представленным выше описанием изобретения.

На текстурированную листовую электротехническую сталь каких-либо конкретных ограничений не накладывают, но может быть использована широко известная текстурированная листовая электротехническая сталь. Текстурированную листовую электротехническую сталь обычно изготавливают при использовании способа, который включает проведение горячей прокатки сляба из кремнийсодержащей стали при использовании известного способа, проведение одной стадии холодной прокатки или множества стадий холодной прокатки, включающих промежуточный отжиг для отделки стального сляба с доведением его до конечной толщины, после этого проведение первичного рекристаллизационного отжига, затем нанесение отжигового сепаратора и проведение конечного отделочного отжига.

Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием.

Далее посредством вариантов осуществления описывается способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующий изобретению, (ниже в настоящем документе также называемый просто «способом изготовления изобретения»), который предназначен для получения листовой стали изобретения.

Теперь описываются первый и второй варианты осуществления способа изготовления изобретения.

Первый вариант осуществления.

Первый вариант осуществления способа изготовления изобретения представляет собой способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующий изобретению, при этом текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием получают в результате проведения прокаливания после нанесения рабочего раствора на поверхность текстурированной листовой электротехнической стали, подвергнутой отделочному отжигу, где рабочий раствор содержит фосфат по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и кремния диоксид коллоидный, где уровень содержания кремния диоксида коллоидного в рабочем растворе при выражении через уровень содержания твердого вещества находится в диапазоне от 50 до 150 массовых частей по отношению к 100 массовым частям совокупных твердых веществ в фосфате, и где удовлетворяются условия при прокаливании, при которых температура прокаливания Т (единица измерения: °С) находится в диапазоне 850 ≤ Т ≤ 1000, концентрация водорода Н₂ (единица измерения: % (об.)) в атмосфере прокаливания находится в диапазоне 0,3 ≤ Н₂ ≤ 230 – 0,2Т, и период времени прокаливания (единица измерения: с) при температуре прокаливания Т находится в диапазоне 5 ≤ период ≤ 860 – 0,8Т.

Рабочий раствор.

Рабочий раствор является рабочим раствором для получения изолирующего покрытия, которое содержит по меньшей мере фосфат по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и кремния диоксид коллоидный.

Фосфат.

На виды металлов для фосфата каких-либо конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока будут использовать по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn. Фосфаты щелочных металлов (например, Li и Na) приводят к получению в значительной степени неудовлетворительных термостойкости и стойкости к влагопоглощению получающегося в результате изолирующего покрытия и, таким образом, являются ненадлежащими.

Фосфаты могут быть использованы индивидуально или в комбинации из двух и более их представителей. Значения физических свойств получающегося в результате изолирующего покрытия могут быть точно отрегулированы при использовании двух и более фосфатов в комбинации.

С точки зрения доступности в качестве такого фосфата в выгодном случае используют первичный фосфат (бифосфат).

Кремния диоксид коллоидный.

С точки зрения доступности и затрат кремния диоксид коллоидный предпочтительно характеризуется средним размером частиц в диапазоне от 5 до 200 нм, а более предпочтительно от 10 до 100 нм. Средний размер частиц кремния диоксида коллоидного может быть измерен при использовании метода БЭТ (при выражении через площадь удельной поверхности при использовании адсорбционного метода). Его также можно использовать вместо среднего значения для фактических измеренных значений на электронной микрофотографии.

Уровень содержания кремния диоксида коллоидного в рабочем растворе при выражении через уровень содержания твердого вещества SiO₂ находится в диапазоне от 50 до 150 массовых частей, а предпочтительно от 50 до 100 массовых частей, по отношению к 100 массовым частям совокупных твердых веществ в фосфате.

Чрезмерно низкий уровень содержания кремния диоксида коллоидного может ухудшить эффект уменьшения коэффициента термического расширения изолирующего покрытия, что, таким образом, уменьшает натяжение, прикладываемое к листовой стали. С другой стороны, чрезмерно высокий уровень содержания кремния диоксида коллоидного может привести к легкости прохождения кристаллизации в изолирующем покрытии во время описываемого ниже прокаливания, что, таким образом, также уменьшает натяжение, прикладываемое к листовой стали.

Однако, в случае попадания уровня содержания кремния диоксида коллоидного в пределы описанного выше диапазона изолирующее покрытие будет придавать листовой стали надлежащее натяжение и будет высокоэффективным в отношении улучшения потерь в сердечнике.

Соединение М.

В соответствии с изобретением в случае обозначения по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo и W, символом М рабочий раствор может, кроме того, содержать соединение М. При его использовании изолирующее покрытие характеризуется улучшенным натяжением, прикладываемым к листовой стали, являясь высокоэффективным в отношении улучшения потерь в сердечнике, а также демонстрирует превосходную стойкость к влагопоглощению.

Несмотря на отсутствие каких-либо конкретных ограничений, накладываемых на форму соединения М, содержащегося в рабочем растворе, в особенности предпочтительной является форма металлической соли, растворимой в воде, а затем предпочтительной является оксидная форма. Одним примером оксида является дисперсный оксид, характеризующийся размером первичных частиц, составляющим 1 мкм, а предпочтительно 500 нм или менее.

Примеры соединения Ti включают TiO₂ и Ti₂O₃.

Примеры соединения V включают NH₄VO₃ и V₂O₅.

Одним примером соединения Cr является производное хромовой кислоты, при этом его конкретные примеры включают хромовый ангидрид (CrO₃), хромат и бихромат.

Примеры соединения Mn включают Mn(NO₃)₂, MnSO₄ и MnCO₃.

Примеры соединения Fe включают (NH₄)₂Fe(SO₄)₂, Fe(NO₃)₃, FeSO₄⋅7H₂O и Fe₂O₃.

Примеры соединения Co включают Co(NO₃)₂ и CoSO₄.

Примеры соединения Ni включают Ni(NO₃)₂ и NiSO₄,

Примеры соединения Cu включают Cu(NO₃)₂ и CuSO₄⋅5H₂O.

Примеры соединения Zn включают Zn(NO₃)₂, ZnSO₄ и ZnCO₃.

Примеры соединения Zr включают Zr(SO₄)₂⋅4H₂O и ZrO₂.

Примеры соединения Mo включают MoS₂ и MoO₂.

Примеры соединения W включают K₂WO₄ и WO₃.

Соединения М в соответствии с представленным выше описанием изобретения могут быть использованы индивидуально или в комбинации из двух и более их представителей.

Уровень содержания соединения М в рабочем растворе при выражении через оксид предпочтительно находится в диапазоне от 5 до 150 массовых частей, а более предпочтительно от 10 до 100 массовых частей, по отношению к 100 массовым частям совокупных твердых веществ в фосфате.

В случае чрезмерно низкого уровня содержания соединения М эффект улучшения может не быть получен надлежащим образом. С другой стороны, в случае чрезмерно высокого уровня содержания соединения М плотное стеклообразное покрытие, использующееся в качестве изолирующего покрытия, может не быть легко получено, что препятствует надлежащему улучшению натяжения, прикладываемого к листовой стали.

Однако, в случае попадания уровня содержания соединения М в пределы описанного выше диапазона изолирующее покрытие будет более эффективным в отношении улучшения потерь в сердечнике.

Выражение «при выражении через оксид» в отношении уровня содержания соединения М конкретно иллюстрируется для каждого из видов металла М, что представляет собой нижеследующее:

Ti: при выражении через TiO₂; V: при выражении через V₂O₅; Cr: при выражении через CrO₃; Mn: при выражении через MnO; Fe: при выражении через FeO; Co: при выражении через CoO; Ni: при выражении через NiO; Cu: при выражении через CuO; Zn: при выражении через ZnO; Zr: при выражении через ZrO₂; Mo: при выражении через MoO₃; и W: при выражении через WO₃.

Нанесение рабочего раствора.

На способ нанесения описанного выше рабочего раствора на поверхность текстурированной листовой электротехнической стали каких-либо конкретных ограничений не накладывают, но может быть использован широко известный способ.

Рабочий раствор предпочтительно наносят на обе поверхности листовой стали, а более предпочтительно наносят таким образом, чтобы количество материала покрытия на обеих поверхностях после прокаливания становилось бы попадающим в диапазон от 4 до 15 г/м². В случае чрезмерно малого количества материала покрытия может быть уменьшено межслоевое сопротивление изоляции, в то время как в случае чрезмерно большого количества материала покрытия может быть больше уменьшен коэффициент заполнения пакета сердечника.

Высушивание.

Вследствие высушивания влаги в процессе увеличения температуры во время прокаливания высушивание может не проводиться отдельно до прокаливания. Однако, рабочий раствор предпочтительно подвергают достаточному высушиванию до прокаливания, и а более предпочтительно высушиванию (предварительному прокаливанию) до прокаливания подвергают текстурированную листовую электротехническую сталь, подвергнутую нанесению на нее рабочего раствора, с точки зрения предотвращения неудовлетворительного пленкообразования вследствие резкого нагревания, а также с точки зрения стабильного проведения регулирования состояния связывания фосфата в результате восстановительной обработки изолирующего покрытия во время прокаливания, что представляет собой один характеристический признак изобретения.

Говоря более конкретно, например, листовую сталь, подвергнутую нанесению на нее рабочего раствора, предпочтительно размещают в сушильной печи и выдерживают для высушивания при температуре в диапазоне от 150 до 450°С в течение 10 секунд и более.

В условиях, соответствующих менее, чем 150°С и/или менее, чем 10 секунд, высушивание может не оказаться достаточным для получения желательного состояния связывания, а при температуре, большей, чем 450°С, листовая сталь может быть окислена во время высушивания. В противоположность этому, в условиях, соответствующих диапазону от 150 до 450°С и 10 секундам и более, листовая сталь может быть высушена надлежащим образом при одновременном подавлении ее окисления.

Предпочтительным является более продолжительное время высушивания, но предпочитается время высушивания, составляющее 120 секунд и менее, вследствие легкости понижения производительности при превышении временем высушивания 120 секунд.

Прокаливание.

После этого текстурированную листовую электротехническую сталь, высушенную после нанесения рабочего раствора, подвергают прокаливанию для получения изолирующего покрытия.

В соответствии с представленным выше описанием изобретения в целях получения изолирующего покрытия, характеризующегося превосходной термостойкостью, спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия должен продемонстрировать наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ. Несмотря на отсутствие каких-либо конкретных ограничений, накладываемых на способ получения такого изолирующего покрытия, один пример способа получения описанного выше признака должен включать только конкретные условия при прокаливании. Говоря более конкретно, условия должны включать 1) повышенную температуру прокаливания (ниже в настоящем документе обозначаемую символом «Т»), 2) повышенную концентрацию водорода (ниже в настоящем документе обозначаемую символом «Н₂») в атмосфере прокаливания и 3) увеличенное время прокаливания (ниже в настоящем документе обозначаемое термином «период») при температуре прокаливания Т.

Соответствующие условия описываются ниже более подробно.

Температура прокаливания Т.

Температуру прокаливания Т (единица измерения: °С) задают в диапазоне 850 ≤ Т ≤ 1000. Температуру прокаливания (Т) задают составляющей 850°С и более для того, чтобы спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия продемонстрировал бы наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ. С другой стороны, в случае чрезмерно высокой температуры прокаливания (Т) будет избыточно протекать кристаллизация в главным образом стеклообразном изолирующем покрытии, что уменьшит натяжение, прикладываемое к листовой стали. Поэтому температуру прокаливания задают составляющей 1000°С и менее.

Концентрация водорода Н₂.

Концентрацию водорода Н₂ (единица измерения: % (об.)) в атмосфере прокаливания задают в диапазоне 0,3 ≤ Н₂ ≤ 230 – 0,2Т. Концентрацию водорода (Н₂) задают составляющей 0,3% (об.) и более для того, чтобы спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия продемонстрировал бы наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ. С другой стороны, в случае чрезмерно высокой концентрации водорода (Н₂) будет избыточно протекать кристаллизация в главным образом стеклообразном изолирующем покрытии. Предельная концентрация соотносится с температурой прокаливания (Т) и задается в диапазоне Н₂ ≤ 230 – 0,2Т.

Остаток атмосферы прокаливания за исключением водорода предпочтительно представляет собой инертный газ, а более предпочтительно азот.

Период времени прокаливания.

Период времени прокаливания (единица измерения: с) задают в диапазоне 5 ≤ период ≤ 860 – 0,8Т. Время прокаливания (период) задают составляющим 5 секунд и более для того, чтобы спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у изолирующего покрытия продемонстрировал бы наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ. С другой стороны, в случае чрезмерно продолжительного времени прокаливания (периода) опять-таки будет избыточно протекать кристаллизация в изолирующем покрытии. Предельный период соотносится с температурой прокаливания (Т) и задается в диапазоне период ≤ 860 – 0,8Т.

Второй вариант осуществления.

Далее способ изготовления изобретения описывается при обращении ко второму варианту осуществления.

В вышеизложенном первом варианте осуществления было представлено описание конкретных условий при прокаливании для получения в качестве изолирующего покрытия, характеризующегося превосходной термостойкостью, изолирующего покрытия, спектр структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р у которого демонстрирует наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ. Однако, даже в случае неудовлетворения условиям при прокаливании в первом варианте осуществления, например, по причине недостаточности концентрации водорода Н₂ то же самое изолирующее покрытие, как и в первом варианте осуществления, будет получено в результате дополнительного проведения плазменной обработки в конкретных условиях.

Говоря более конкретно, второй вариант осуществления способа изготовления изобретения представляет собой способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием, соответствующей изобретению, при этом текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием получают в результате проведения прокаливания и плазменной обработки в данном порядке после нанесения рабочего раствора на поверхность текстурированной листовой электротехнической стали, подвергнутой отделочному отжигу, где рабочий раствор содержит фосфат по меньшей мере одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и кремния диоксид коллоидный, где уровень содержания кремния диоксида коллоидного в рабочем растворе при выражении через уровень содержания твердого вещества находится в диапазоне от 50 до 150 массовых частей по отношению к 100 массовым частям совокупных твердых веществ в фосфате, где удовлетворяются условия при прокаливании, при которых температура прокаливания Т (единица измерения: °С) находится в диапазоне 800 ≤ Т ≤ 1000, концентрация водорода Н₂ (единица измерения: % (об.)) в атмосфере прокаливания находится в диапазоне 0 ≤ Н₂ ≤ 230 – 0,2Т , и период времени прокаливания (единица измерения: с) при температуре прокаливания Т находится в диапазоне период ≤ 300, и где плазменной обработкой является обработка, которая включает облучение поверхности текстурированной листовой электротехнической стали после прокаливания при использовании плазмой, возбуждаемой в плазмообразующем газе, содержащем по меньшей мере 0,3% (об.) водорода, в течение 0,10 секунды и более.

Вследствие идентичности условий (использующийся рабочий раствор, способ нанесения и способ высушивания) во втором варианте осуществления соответствующим условиям в первом варианте осуществления за исключением прокаливания и плазменной обработки их описание опускается.

Прокаливание.

Как это было обнаружено, во втором варианте осуществления в случае неполучения желательных эксплуатационных характеристик в качестве корректирующей обработки проводят плазменную обработку, и приемлемые диапазоны условий при прокаливании являются более широкими в сопоставлении с соответствующими условиями в первом варианте осуществления. Даже в случае дополнительного проведения для листовой стали, полученной в первом варианте осуществления способа изготовления изобретения, плазменной обработки хорошие эксплуатационные характеристики не ухудшатся.

Говоря конкретно, что касается концентрации водорода Н₂ (единица измерения: % (об.)) в атмосфере прокаливания, то в первом варианте осуществления удовлетворяется соотношение 0,3 ≤ H₂ ≤ 230 – 0,2T, но во втором варианте осуществления задают соотношение 0 ≤ H₂ ≤ 230 – 0,2T. Хорошие эксплуатационные характеристики могут быть получены даже в случае соотношения 0 ≤ H₂ < 0,3, при котором в соответствии с первым вариантом осуществления желательных свойств не получали.

Температура прокаливания Т (единица измерения: °С) также может быть задана в более широком диапазоне в сопоставлении с условиями в первом варианте осуществления (850 ≤ Т ≤ 1000) и находится в диапазоне 800 ≤ Т ≤ 1000 во втором варианте осуществления. В дополнение к этому, период времени прокаливания (единица измерения: с) при температуре прокаливания Т задают в диапазоне период ≤ 300.

Плазменная обработка.

В соответствии с представленным выше описанием изобретения даже в случае неудовлетворения условий при прокаливании условиям в первом варианте осуществления в результате дополнительного проведения конкретной плазменной обработки будет получено изолирующее покрытие, которое характеризуется превосходной термостойкостью, и спектр структуры ТСРП для границы К-полосы Р у которого демонстрирует наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ.

Говоря более конкретно, поверхность текстурированной листовой электротехнической стали после прокаливания облучают при использовании плазмы, возбуждаемой в плазмообразующем газе, содержащем по меньшей мере 0,3% (об.) водорода, в течение 0,10 секунды и более.

Плазменную обработку зачастую проводят в вакууме и в настоящем изобретении в подходящем для использования случае также может быть применена и плазма в вакууме. Однако, на плазменную обработку этим ограничений не накладывают, но, например, также может быть использована и плазма при атмосферном давлении. Теперь просто обратившись к плазме при атмосферном давлении, можно сказать то, что плазма при атмосферном давлении является плазмой, возбуждаемой при атмосферном давлении. «Атмосферное давление» в соответствии с использованием в настоящем документе может быть давлением, близким к атмосферному давлению, что иллюстрируется на примере давления в диапазоне 1,0 × 10⁴ до 1,5 × 10⁵ Па.

Например, между противоположными электродами в плазмообразующем газе (рабочем газе) при атмосферном давлении прикладывают радиочастотное напряжение для стимулирования разряда и, тем самым, возбуждения плазмы и при использовании плазмы облучают поверхность листовой стали.

На данной стадии требуется, чтобы плазмообразующий газ (рабочий газ) содержал бы по меньшей мере 0,3% (об.) водорода. В случае концентрации водорода, меньшей, чем 0,3% (об.), превосходную термостойкость не получат даже после плазменной обработки.

На верхний предел концентрации водорода в плазмообразующем газе каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и он предпочтительно составляет 50% (об.) и менее, а более предпочтительно 10% (об.) и менее.

Газообразный остаток плазмообразующего газа за исключением водорода предпочтительно включает гелий и аргон вследствие легкости возбуждения плазмы.

Плазменную обработку предпочтительно проводят после падения температуры подвергнутой прокаливанию листовой стали до 100°С и менее. Другими словами, предпочтительным является облучение при использовании плазмы поверхности подвергнутой прокаливанию листовой стали, температура которой упала до 100°С и менее. В случае чрезмерно высокой температуры область возбуждения плазмы может иметь высокую температуру, что вызывает появление дефекта, но появление дефекта может быть подавлено при 100°С и менее.

Время плазменного облучения задают составляющим 0,10 секунды и более вследствие неполучения благоприятного эффекта при чрезмерно коротком времени плазменного облучения. С другой стороны, чрезмерно продолжительное время плазменного облучения не создает проблем в отношении свойств изолирующего покрытия, но с точки зрения производительности верхний предел времени облучения предпочтительно составляет 10 секунд и менее.

С точки зрения отсутствия какой-либо термической деформации, приложенной к листовой стали, температура плазмообразующего газа (температура на выходе) предпочтительно составляет 200°С и менее, а более предпочтительно 150°С и менее.

Примеры

Настоящее изобретение описывается ниже более конкретно при использовании примеров. Однако, настоящее изобретение этим не ограничивается.

Экспериментальный пример 1

Изготовление текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием.

Получали текстурированную листовую электротехническую сталь при толщине листа 0,23 мм (плотность магнитного потока В₈: 1,912 Тл), которую подвергали отделочному отжигу. Листовую сталь разрезали по размеру 100 мм × 300 мм и подвергали травлению в фосфорной кислоте при 5% (масс.). После этого наносили рабочий раствор, полученный в результате добавления 50 массовых частей кремния диоксида коллоидного (АТ-30 производства компании ADEKA Corporation; средний размер частиц: 10 нм) и 25 массовых частей TiO₂ по отношению к 100 массовым частям одного или нескольких фосфатов, перечисленных в представленной ниже таблице 1, таким образом, чтобы количество материала покрытия на обеих поверхностях после прокаливания составляло бы 10 г/м², а после этого листовую сталь размещали в сушильной печи и подвергали высушиванию при 300°С в течение 1 минуты, а затем прокаливанию в условиях, продемонстрированных в представленной ниже таблице 1. Таким образом, изготавливали текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере.

Каждый использующийся фосфат имел форму водного раствора первичного фосфата, и представленная ниже таблица 1 продемонстрировала количества при выражении через уровень содержания твердого вещества. Остаток атмосферы прокаливания за исключением водорода задавали в виде азота.

ΔW.

В каждом примере величину изменения (ΔW) потерь в сердечнике определяли при использовании выражения, продемонстрированного ниже. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 1.

ΔW = W_17/50(C) – W_17/50(R)

• W_17/50(C): потери в сердечнике непосредственно после прокаливания

• W_17/50(R): потери в сердечнике непосредственно после нанесения рабочего раствора (0,840 Вт/кг)

Количество пиков структуры ТСРП.

Изолирующее покрытие текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере подвергали измерению структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р при использовании метода полного электронного выхода (ПЭВ), использующего линию пучка мягкого рентгеновского излучения BL-27A, от компании KEK-PF и подсчитывали количество пиков поглощения, которое могло бы наблюдаться в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ в получающемся в результате спектре структуры ТСРП. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 1.

Высота падения (термостойкость).

Текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере разрезали на образцы, имеющие размеры 50 мм × 50 мм, 10 образцов укладывали в стопку один поверх другого и в атмосфере азота при 830°С в течение 3 часов проводили отжиг под нагрузкой при сжатии 2 кг/см². После этого роняли массу 500 г с высот в диапазоне от 20 до 120 см с интервалами 20 см для оценки термостойкости изолирующего покрытия на основе высоты массы (высоты падения), при которой все 10 образцов отделялись друг от друга. В случае отделения всех 10 образцов друг от друга после отжига под нагрузкой при сжатии, но до испытания падающим грузом высоту падения задавали составляющей 0 см. В случае отделения образцов друг от друга при высоте падения, составляющей 40 см и менее, изолирующее покрытие относили к категории с превосходной термостойкостью. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 1.

Коэффициент заполнения пакета сердечника.

Коэффициент заполнения пакета сердечника для текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли в соответствии с документом JIS C 2550-5:2011. В результате в каждом примере изолирующее покрытие не содержало тонкодисперсных частиц оксида и тому подобное, и поэтому коэффициент заполнения пакета сердечника был настолько хорошим, как 97,8% и более.

Коррозионная стойкость.

Скорость корродирования текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли после воздействия на листовую сталь атмосферы при 40°С и 100%-ной влажности в течение 50 часов. В результате в каждом примере скорость корродирования составляла 1% и менее, и коррозионная стойкость была хорошей.

Как это продемонстрировано в представленной выше таблице 1, было выявлено то, что изолирующие покрытия в примерах изобретения, в каждом из которых спектр структуры ТСРП демонстрирует наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ, характеризуются превосходной термостойкостью.

Экспериментальный пример 2.

Изготовление текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием.

Получали текстурированную листовую электротехническую сталь при толщине листа 0,23 мм (плотность магнитного потока В₈: 1,912 Тл), которую подвергали отделочному отжигу. Листовую сталь разрезали по размеру 100 мм × 300 мм и подвергали травлению в фосфорной кислоте при 5% (масс.). После этого наносили рабочий раствор, полученный в результате добавления 70 массовых частей кремния диоксида коллоидного (SNOWTEX 50 производства компании Nissan Chemical Industries, Ltd.; средний размер частиц: 30 нм) и, кроме того, соединения М в количестве (при выражении через оксид), продемонстрированном в представленной ниже таблице 2, по отношению к 100 массовым частям одного или нескольких фосфатов, перечисленных в представленной ниже таблице 2, таким образом, чтобы количество материала покрытия на обеих поверхностях после прокаливания составляло бы 12 г/м², а после этого листовую сталь размещали в сушильной печи и подвергали высушиванию при 300°С в течение 1 минуты, а затем прокаливанию в условиях, продемонстрированных в представленной ниже таблице 2. Таким образом, изготавливали текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере.

Каждый использующийся фосфат имел форму водного раствора первичного фосфата, и представленная ниже таблица 2 продемонстрировала количества при выражении через уровень содержания твердого вещества. Остаток атмосферы прокаливания за исключением водорода задавали в виде азота.

Соединения М, добавленные в рабочий раствор, перечисляются ниже для каждого вида металла М.

⋅ Ti: TiO₂

⋅ V: NH₄VO₃

⋅ Cr: CrO₃

⋅ Mn: Mn(NO₃)₂

⋅ Fe: FeSO₄⋅7H₂O

⋅ Co: Co(NO₃)₂

⋅ Ni: Ni(NO₃)₂

⋅ Cu: CuSO₄⋅5H₂O

⋅ Zn: ZnSO₄

⋅ Zr: ZrO₂

⋅ Mo: MoO₂

⋅ W: WO₃

ΔW.

В каждом примере величину изменения (ΔW) потерь в сердечнике определяли при использовании выражения, продемонстрированного ниже. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 2.

ΔW = W_17/50(C) – W_17/50(R)

• W_17/50(C): потери в сердечнике непосредственно после прокаливания

• W_17/50(R): потери в сердечнике непосредственно после нанесения рабочего раствора (0,840 Вт/кг)

Количество пиков структуры ТСРП.

Изолирующее покрытие текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере подвергали измерению структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р при использовании метода полного электронного выхода (ПЭВ), использующего линию пучка мягкого рентгеновского излучения BL-27A, от компании KEK-PF и подсчитывали количество пиков поглощения, которое могло бы наблюдаться в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ в получающемся в результате спектре структуры ТСРП. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 2.

Высота падения (термостойкость).

Текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере разрезали на образцы, имеющие размеры 50 мм × 50 мм, 10 образцов укладывали в стопку один поверх другого и в атмосфере азота при 830°С в течение 3 часов проводили отжиг под нагрузкой при сжатии 2 кг/см². После этого роняли массу 500 г с высот в диапазоне от 20 до 120 см с интервалами 20 см для оценки термостойкости изолирующего покрытия на основе высоты массы (высоты падения), при которой все 10 образцов отделялись друг от друга. В случае отделения всех 10 образцов друг от друга после отжига под нагрузкой при сжатии, но до испытания падающим грузом высоту падения задавали составляющей 0 см. В случае отделения образцов друг от друга при высоте падения, составляющей 40 см и менее, изолирующее покрытие относили к категории с превосходной термостойкостью. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 2.

Коэффициент заполнения пакета сердечника.

Коэффициент заполнения пакета сердечника для текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли в соответствии с документом JIS C 2550-5:2011. В результате в каждом примере изолирующее покрытие не содержало тонкодисперсных частиц оксида и тому подобное, и поэтому коэффициент заполнения пакета сердечника был настолько хорошим, как 97,7% и более.

Коррозионная стойкость.

Скорость корродирования текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли после воздействия на листовую сталь атмосферы при 40°С и 100%-ной влажности в течение 50 часов. В результате в каждом примере скорость корродирования составляла 1% и менее, и коррозионная стойкость была хорошей.

Как это продемонстрировано в представленной выше таблице 2, было выявлено то, что изолирующие покрытия в примерах изобретения, в каждом из которых спектр структуры ТСРП демонстрирует наличие трех пиков поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ, характеризуются превосходной термостойкостью.

Экспериментальный пример 3.

Получали текстурированную листовую электротехническую сталь при толщине листа 0,23 мм (плотность магнитного потока В₈: 1,912 Тл), которую подвергали отделочному отжигу. Листовую сталь разрезали по размеру 100 мм × 300 мм и подвергали травлению в фосфорной кислоте при 5% (масс.). После этого наносили рабочий раствор, полученный в результате добавления 75 массовых частей кремния диоксида коллоидного (АТ-50 производства компании ADEKA Corporation; средний размер частиц: 23 нм) и 50 массовых частиц (при выражении через FeO) золя оксида железа по отношению к 100 массовым частям одного или нескольких фосфатов, перечисленных в представленной ниже таблице 3, таким образом, чтобы количество материала покрытия на обеих поверхностях после прокаливания составляло бы 9 г/м², а после этого листовую сталь размещали в сушильной печи и подвергали высушиванию при 300°С в течение 1 минуты, а затем прокаливанию и плазменной обработке в условиях, продемонстрированных в представленной ниже таблице 3. Таким образом, изготавливали текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере.

Каждый использующийся фосфат имел форму водного раствора первичного фосфата, и представленная ниже таблица 3 продемонстрировала количества при выражении через уровень содержания твердого вещества. Остаток атмосферы прокаливания за исключением водорода задавали в виде азота.

В начале плазменной обработки температура листовой стали после прокаливания являлась комнатной температурой.

При плазменной обработке листовую сталь облучали при использовании плазмы при атмосферном давлении. Использующееся устройство для возбуждения плазмы при атмосферном давлении являлось устройством PF-DFL производства компании Plasma Factory Co., Ltd., а использующейся плазменной головкой являлась линейная плазменная головка, имеющая ширину 300 мм.

Виды газа для плазмообразующего газа (рабочего газа) включали Ar, Ar-N₂ или Ar-H₂, а совокупный расход задавали составляющим 30 л/мин.

Ширину плазмы задавали составляющей 3 мм. Плазменную головку фиксировали, а скорость передвижения листовой стали варьировали для варьирования времени облучения в целях проведения, тем самым, равномерной плазменной обработки по всей поверхности листовой стали. Время облучения рассчитывали в результате деления ширины плазмы (3 мм) на скорость передвижения (единица измерения: мм/с).

ΔW.

В каждом примере величину изменения (ΔW) потерь в сердечнике определяли при использовании выражения, продемонстрированного ниже. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 3.

ΔW = W_17/50(Р) – W_17/50(R)

• W_17/50(Р): потери в сердечнике непосредственно после плазменной обработки

• W_17/50(R): потери в сердечнике непосредственно после нанесения рабочего раствора (0,840 Вт/кг)

Количество пиков структуры ТСРП.

Изолирующее покрытие текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере подвергали измерению структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р при использовании метода полного электронного выхода (ПЭВ), использующего линию пучка BL-10 или BL-13, от компании Ritsumeikan University Sr Center и подсчитывали количество пиков поглощения, которое могло бы наблюдаться в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ в получающемся в результате спектре структуры ТСРП.

В каждом примере измерение проводили до и после плазменного облучения. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 3.

Высота падения (термостойкость).

Текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере разрезали на образцы, имеющие размеры 50 мм × 50 мм, 10 образцов укладывали в стопку один поверх другого и в атмосфере азота при 830°С в течение 3 часов проводили отжиг под нагрузкой при сжатии 2 кг/см². После этого роняли массу 500 г с высот в диапазоне от 20 до 120 см с интервалами 20 см для оценки термостойкости изолирующего покрытия на основе высоты массы (высоты падения), при которой все 10 образцов отделялись друг от друга. В случае отделения всех 10 образцов друг от друга после отжига под нагрузкой при сжатии, но до испытания падающим грузом высоту падения задавали составляющей 0 см. В случае отделения образцов друг от друга при высоте падения, составляющей 40 см и менее, изолирующее покрытие относили к категории с превосходной термостойкостью. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 3.

Коэффициент заполнения пакета сердечника.

Коэффициент заполнения пакета сердечника для текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли в соответствии с документом JIS C 2550-5:2011. В результате в каждом примере изолирующее покрытие не содержало тонкодисперсных частиц оксида и тому подобное, и поэтому коэффициент заполнения пакета сердечника был настолько хорошим, как 97,9% и более.

Коррозионная стойкость.

Скорость корродирования текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли после воздействия на листовую сталь атмосферы при 40°С и 100%-ной влажности в течение 50 часов. В результате в каждом примере скорость корродирования составляла 1% и менее, и коррозионная стойкость была хорошей.

Как это продемонстрировано в представленной выше таблице 3, было выявлено то, что изолирующие покрытия в примерах изобретения, в которых наблюдается только один пик в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ до плазменной обработки, но проявляются три пика благодаря последующей плазменной обработке, характеризуются превосходной термостойкостью.

Экспериментальный пример 4.

Получали текстурированную листовую электротехническую сталь при толщине листа 0,23 мм (плотность магнитного потока В₈: 1,912 Тл), которую подвергали отделочному отжигу. Листовую сталь разрезали по размеру 100 мм × 300 мм и подвергали травлению в фосфорной кислоте при 5% (масс.). После этого наносили рабочий раствор, полученный в результате добавления 55 массовых частей кремния диоксида коллоидного (SNOWTEX 30 производства компании Nissan Chemical Industries, Ltd.; средний размер частиц: 15 нм) и, кроме того, соединения М в количестве (при выражении через оксид), продемонстрированном в представленной ниже таблице 4, по отношению к 100 массовым частям одного или нескольких фосфатов, перечисленных в представленной ниже таблице 4, таким образом, чтобы количество материала покрытия на обеих поверхностях после прокаливания составляло бы 14 г/м², а после этого листовую сталь размещали в сушильной печи и подвергали высушиванию при 300°С в течение 1 минуты, а затем прокаливанию и плазменной обработке в условиях, продемонстрированных в представленной ниже таблице 4. Таким образом, изготавливали текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере.

Каждый использующийся фосфат имел форму водного раствора первичного фосфата, и представленная ниже таблица 4 продемонстрировала количества при выражении через уровень содержания твердого вещества. Остаток атмосферы прокаливания за исключением водорода задавали в виде азота.

Соединения М, добавленные в рабочий раствор, перечисляются ниже для каждого вида металла М.

⋅ Ti: TiO₂

⋅ V: V₂O₅

⋅ Cr: CrO₃

⋅ Mn: MnСO₃

⋅ Fe: Fe₂O₃

⋅ Co: CoSO₄

⋅ Ni: NiSO₄

⋅ Cu: Cu(NO₃)₂

⋅ Zn: ZnCO₃

⋅ Zr: Zr(SO₄)₂⋅4H₂O

⋅ Mo: MoS₂

⋅ W: K₂WO₄

В начале плазменной обработки температура листовой стали после прокаливания являлась комнатной температурой.

При плазменной обработке листовую сталь облучали при использовании плазмы при атмосферном давлении. Использующееся устройство для возбуждения плазмы при атмосферном давлении являлось устройством PF-DFL производства компании Plasma Factory Co., Ltd., а использующейся плазменной головкой являлась линейная плазменная головка, имеющая ширину 300 мм.

Виды газа для плазмообразующего газа (рабочего газа) включали Ar, Ar-N₂ или Ar-H₂, а совокупный расход задавали составляющим 30 л/мин.

Ширину плазмы задавали составляющей 3 мм. Плазменную головку фиксировали, а скорость передвижения листовой стали варьировали для варьирования времени облучения в целях проведения, тем самым, равномерной плазменной обработки по всей поверхности листовой стали. Время облучения рассчитывали в результате деления ширины плазмы (3 мм) на скорость передвижения (единица измерения: мм/с).

ΔW.

В каждом примере величину изменения (ΔW) потерь в сердечнике определяли при использовании выражения, продемонстрированного ниже. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 4.

ΔW = W_17/50(Р) – W_17/50(R)

• W_17/50(Р): потери в сердечнике непосредственно после плазменной обработки

• W_17/50(R): потери в сердечнике непосредственно после нанесения рабочего раствора (0,840 Вт/кг)

Количество пиков структуры ТСРП.

Изолирующее покрытие текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере подвергали измерению структуры ТСРП для границы К-полосы поглощения Р при использовании метода полного электронного выхода (ПЭВ), использующего линию пучка BL-10 или BL-13, от компании Ritsumeikan University Sr Center и подсчитывали количество пиков поглощения, которое могло бы наблюдаться в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ в получающемся в результате спектре структуры ТСРП.

В каждом примере измерение проводили до и после плазменного облучения. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 4.

Высота падения (термостойкость).

Текстурированную листовую электротехническую сталь с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере разрезали на образцы, имеющие размеры 50 мм × 50 мм, 10 образцов укладывали в стопку один поверх другого и в атмосфере азота при 830°С в течение 3 часов проводили отжиг под нагрузкой при сжатии 2 кг/см². После этого роняли массу 500 г с высот в диапазоне от 20 до 120 см с интервалами 20 см для оценки термостойкости изолирующего покрытия на основе высоты массы (высоты падения), при которой все 10 образцов отделялись друг от друга. В случае отделения всех 10 образцов друг от друга после отжига под нагрузкой при сжатии, но до испытания падающим грузом высоту падения задавали составляющей 0 см. В случае отделения образцов друг от друга при высоте падения, составляющей 40 см и менее, изолирующее покрытие относили к категории с превосходной термостойкостью. Результаты продемонстрированы в представленной ниже таблице 4.

Коэффициент заполнения пакета сердечника.

Коэффициент заполнения пакета сердечника для текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли в соответствии с документом JIS C 2550-5:2011. В результате в каждом примере изолирующее покрытие не содержало тонкодисперсных частиц оксида и тому подобное, и поэтому коэффициент заполнения пакета сердечника был настолько хорошим, как 97,7% и более.

Коррозионная стойкость.

Скорость корродирования текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием в каждом примере определяли после воздействия на листовую сталь атмосферы при 40°С и 100%-ной влажности в течение 50 часов. В результате в каждом примере скорость корродирования составляла 1% и менее, и коррозионная стойкость была хорошей.

Как это продемонстрировано в представленной выше таблице 4, было выявлено то, что изолирующие покрытия в примерах изобретения, в которых наблюдается только один пик в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ до плазменной обработки, но проявляются три пика благодаря последующей плазменной обработке, характеризуются превосходной термостойкостью.

Изобретение относится к текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием и способу ее изготовления. Текстурированная листовая электротехническая сталь с изолирующим покрытием содержит расположенное на поверхности текстурированной листовой электротехнической стали изолирующее покрытие, которое содержит по меньшей мере один химический элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, а также Si, P и O. Причем изолирующее покрытие имеет спектр тонкой структуры рентгеновского поглощения (ТСРП) для границы К-полосы поглощения Р с тремя пиками поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ и характеризуется превосходной термостойкостью. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

1. Текстурированная листовая электротехническая сталь с изолирующим покрытием, содержащая:

текстурированную листовую электротехническую сталь и изолирующее покрытие, расположенное на поверхности текстурированной листовой электротехнической стали,

при этом изолирующее покрытие содержит по меньшей мере один химический элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, а также Si, P и O,

при этом изолирующее покрытие имеет спектр тонкой структуры рентгеновского поглощения (ТСРП) для границы К-полосы поглощения Р с тремя пиками поглощения в диапазоне от 2156 эВ до 2180 эВ.

2. Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с изолирующим покрытием по п. 1, характеризующийся тем, что текстурированную листовую электротехническую сталь с изолирующим покрытием получают путем проведения прокаливания после нанесения рабочего раствора на поверхность текстурированной листовой электротехнической стали, подвергнутой отделочному отжигу,

при этом рабочий раствор содержит фосфат по меньшей мере одного химического элемента, выбранного из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и диоксид кремния коллоидный,

при этом уровень содержания диоксида кремния коллоидного в рабочем растворе при выражении через уровень содержания твердого вещества составляет 50-150 мас.ч. по отношению к 100 мас.ч. совокупных твердых веществ в фосфате,

при этом удовлетворяются условия при прокаливании, при которых температура прокаливания Т (единица измерения: °С) находится в диапазоне 850 ≤ Т ≤ 1000, концентрация водорода Н₂ (единица измерения: об.%) в атмосфере прокаливания находится в диапазоне 0,3 ≤ Н₂ ≤ (230 – 0,2Т) и период времени прокаливания (единица измерения: с) при температуре прокаливания Т находится в диапазоне 5 ≤ период ≤ (860 – 0,8Т).

3. Способ по п. 2, в котором текстурированную листовую электротехническую сталь, подвергнутую отделочному отжигу и имеющую нанесенный на нее рабочий раствор, выдерживают при температуре 150-450°С в течение 10 с или более до проведения прокаливания.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором, когда по меньшей мере один химический элемент, выбранный из группы, состоящей из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo и W, обозначен символом М, рабочий раствор также содержит соединение М, причем соединение М содержится в рабочем растворе в количестве при выражении через оксид в диапазоне от 5 до 150 мас.ч. по отношению к 100 мас.ч. совокупных твердых веществ в фосфате.

5. Способ изготовления текстурированной листовой электротехнической стали с изолирующим покрытием по п. 1, характеризующийся тем, что текстурированную листовую электротехническую сталь с изолирующим покрытием получают путем проведения прокаливания и плазменной обработки в данном порядке после нанесения рабочего раствора на поверхность текстурированной листовой электротехнической стали, подвергнутой отделочному отжигу,

при этом рабочий раствор содержит фосфат по меньшей мере одного химического элемента, выбранного из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, и диоксид кремния коллоидный,

при этом уровень содержания диоксида кремния коллоидного в рабочем растворе при выражении через уровень содержания твердого вещества составляет 50-150 мас.ч. по отношению к 100 мас.ч. совокупных твердых веществ в фосфате,

при этом удовлетворяются условия при прокаливании, при которых температура прокаливания Т (единица измерения: °С) находится в диапазоне 800 ≤ Т ≤ 1000, концентрация водорода Н₂ (единица измерения: об.%) в атмосфере прокаливания находится в диапазоне 0 ≤ Н₂ ≤ (230 – 0,2Т) и период времени прокаливания (единица измерения: с) при температуре прокаливания Т находится в диапазоне период ≤ 300, и

при этом плазменная обработка является обработкой, которая включает в себя облучение поверхности текстурированной листовой электротехнической стали после прокаливания при использовании плазмы, получаемой из плазмообразующего газа, содержащего по меньшей мере 0,3 об.% водорода, в течение 0,10 с и более.

6. Способ по п. 5, в котором текстурированную листовую электротехническую сталь, подвергнутую отделочному отжигу и имеющую нанесенный на нее рабочий раствор, выдерживают при температуре 150-450°С в течение 10 с и более до проведения прокаливания и плазменной обработки.

7. Способ по п. 5 или 6, в котором, когда по меньшей мере один химический элемент, выбранный из группы, состоящей из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo и W, обозначен символом М, рабочий раствор также содержит соединение М, причем соединение М содержится в рабочем растворе в количестве при выражении через оксид в диапазоне от 5 до 150 мас.ч. по отношению к 100 мас.ч. совокупных твердых веществ в фосфате.