專利名稱：高硅鋼的制造方法和硅鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高硅鋼、即Si含量3～10wt％被稱為硅鋼的Fe-Si合金鋼和被稱為森達(dá)斯特硅鐵鋁磁性合金的Fe-Si-Al合金鋼制造方法的改進(jìn)。詳細(xì)說是涉及采用冷軋制造薄板有困難的高含硅鋼的制造方法，例如涉及制作具有300μm以下平均晶粒粒徑的燒結(jié)體或熔化錠，通過提高晶界的滑移性，進(jìn)行直接冷軋的軋制硅鋼板的制造方法，另外，例如涉及制作由富Fe相和富Si的Fe-Si固溶體相構(gòu)成的薄板狀燒結(jié)體，利用富Fe相晶粒的優(yōu)良延展性，使冷軋成為可能，冷軋后在薄板兩面上淀積Al，再進(jìn)行熱處理，得到極薄的森達(dá)斯特硅鐵鋁磁性合金薄板的制造方法。
現(xiàn)在，在變壓器和電機(jī)鐵芯、磁屏蔽材、電磁鐵等各種用途中廣泛利用的軋制硅鋼板，幾乎都是對Fe中含Si 3wt％以下的硅鋼錠反復(fù)施加熱處理、熱軋、退火工序而制造的。
已經(jīng)公知的是，硅鋼的導(dǎo)磁率在Si含量為6wt％的程度時(shí)為最大，F(xiàn)e中含Si 3wt％以上的硅鋼板的軋制，歷來因軋制時(shí)發(fā)生裂紋而有困難。
一般Fe中含Si 3wt％以下的硅鋼熔化錠的平均晶粒粒徑有數(shù)mm以上，軋制的塑性變形主要是由各晶粒內(nèi)的滑移變形引起。
但是，在Si含量超過3wt％時(shí)，晶粒本身非常硬而且脆，因此具有數(shù)mm以上平均晶粒粒徑的硅鋼熔化錠，不論熱軋或冷軋，在軋制時(shí)都易發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋，其本身的軋制幾乎是不可能的。
因此，又提出了添加Mn、Ni等磁性雜質(zhì)，使熔化錠的平均晶粒粒徑微細(xì)化進(jìn)行軋制的方法(K.Narita and M.EnokizonoIEEE.學(xué)報(bào)(磁)14(1978)258)，但是這些磁性雜質(zhì)具有使硅鋼板的磁特性降低的問題，因此沒能得到廣泛的應(yīng)用。
還提出并實(shí)施了用過去的工藝，將含Si 3wt％的熔化錠軋制后，用CVD(化學(xué)汽相沉積)法浸滲Si，以制作具有希望組成的硅鋼板、例如含Si6.5wt％的硅鋼板的方法(Y.Takada，M.Abe，S.Masuda andJ.Inagaki《應(yīng)用物理學(xué)報(bào)》64(1988)5367)，但由于CVD法需要很大的工程，使成本變高，其用途自然處于受限制的狀況。
而且，在硅鋼中增加Si含量時(shí)，硅鋼的電阻率ρ增大，這對于減低渦流損失是有效的，作為可在高頻區(qū)域使用的軟磁性材料是理想的，但由于上述的加工性問題而不能實(shí)用化。
另一方面，作為導(dǎo)磁率高的軟磁性材料的Fe-Si-Al合金(森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金)，通常是比上述硅鋼板含有多量硅的鋼材料，其薄板的制造也由于脆且硬，歷來是制造困難。
因此，提出了先制作與森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金相比Fe含量少的坯料，然后粉碎，再在該粉碎粉中添加Fe粉，達(dá)到所要求的組成，使該Fe粉起粘結(jié)劑作用，反復(fù)軋制、熱處理，制造厚度0.35mm的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板的方法(H.H.Helms and E.Adams《應(yīng)用物理學(xué)報(bào)》35(1964)3)。
采用上述的粉末冶金的方法，添加元素的擴(kuò)散不充分，因此有磁特性降低的問題，沒有得到廣泛應(yīng)用。
因此，制作缺陷少的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金的結(jié)晶，將其進(jìn)行薄切加工，或者用濺射法在所要的基板上汽相淀積，以制成森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板，作為VCR用磁頭利用其優(yōu)良的機(jī)能。
也就是說，現(xiàn)狀是由于過去在制造時(shí)需要很多的步驟，產(chǎn)出困難，因此森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板的產(chǎn)量非常少，而且其用途受到限制。
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)過去是不可能的Si含量3wt％以上的硅鋼的軋制，其目的是提供一種軋制硅鋼板的制造方法和軋制原料，可以簡單地將軋制前的硅鋼板的平均晶粒粒徑微細(xì)化，不反復(fù)對硅錠進(jìn)行熱處理、熱軋、退火工序，而能夠?qū)④堉圃现苯舆M(jìn)行連續(xù)均一的冷軋。
本發(fā)明的目的還在于，提供一種硅鋼，能夠使硅鋼本來的磁特性不損失，使電阻率ρ充分增加，使渦流損失減少。
鑒于因森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板制造困難而不能構(gòu)成疊層鐵芯的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的還在于，提供一種森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板的制造方法，可以經(jīng)冷軋制作森達(dá)斯特鐵硅鋁合金薄板，而且得到具有非常優(yōu)良的磁特性的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板。
本發(fā)明人認(rèn)為，在軋制Si含量3wt％以上的硅鋼板時(shí)，對于軋制前的硅鋼原料，使用具有微細(xì)化的平均晶粒粒徑的燒結(jié)體或熔化薄板，使晶界的滑移性顯著提高，籍此能夠進(jìn)行冷軋。
同樣，認(rèn)為對于軋制前的硅鋼原料，使用殘存富Fe相的燒結(jié)體，利用具有富Fe相的晶粒的延展性進(jìn)行塑性變形，就使冷軋成為可能。
本發(fā)明人基于上述想法，對冷軋性良好的硅鋼軋制原料進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，著眼于平均晶粒粒徑的尺寸，通過采用燒結(jié)體或者進(jìn)行熔融急冷，制作比過去熔融緩冷的硅鋼更加微細(xì)化的，平均晶粒粒徑300μm以下的硅鋼軋制原料，并將其冷軋，就使軋制成為可能，而且微細(xì)化的效果，不論Si含量如何都是有效的，特別是在3wt％以上的場合是有效的，此外，將軋制原料的板厚取5mm以下、平行度取0.5mm以下，能夠比較容易地進(jìn)行軋制。
同樣，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，著眼于晶粒內(nèi)的組成，通過制作與過去熔融緩冷使Fe和Si完全固溶的相的晶粒不同的、具有富Fe相和富Si的Fe-Si固溶體相的混合相的、殘存有富于延展性的富Fe相的燒結(jié)硅鋼板，將其冷軋，就能夠進(jìn)行軋制。
此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為燒結(jié)體的制造方法，采用粉末冶金的方法，對具有規(guī)定組成的氣體霧化粉或水霧化粉進(jìn)行燒結(jié)，就可以制作微細(xì)化的、具有所希望的平均晶粒粒徑的燒結(jié)體，作為粉末冶金的方法，可以采用以金屬注射成形、壓粉成形、漿體狀流入的粉漿澆注成形等成形，然在規(guī)定的溫度下進(jìn)行燒結(jié)的方法，或者采用熱壓或等離子體燒結(jié)等熱成形法進(jìn)行制作的方法。
而且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為熔化薄板的制作方法，為了使平均晶粒粒徑盡可能地微細(xì)化，可采用使熔融硅鋼流入具有薄澆注厚度的水冷式鑄型，以急速冷卻的方法。
此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為軋制原料的組成，若預(yù)先添加少量Ti、Al、V等，則在軋制后退火時(shí)，平均晶粒粒徑易于粗大化，另外，可以使富Fe相和富Si相完全固溶，而且矯頑力急劇降低，得到磁特性優(yōu)良的薄板型軋制硅鋼板。
獲得了上述軋制硅鋼板制造方法的本發(fā)明人，確認(rèn)隨著高硅含量，電阻率ρ增大。進(jìn)而以獲得能夠減低渦流損失的材料作為目的，對添加元素進(jìn)行了各種研究，發(fā)現(xiàn)La是有效的，加上進(jìn)一步的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在用燒結(jié)法制作硅鋼時(shí)，La的氧化物在晶界析出，可以達(dá)到上述目的。
而且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為使La的氧化物在晶界析出的方法，除上述燒結(jié)法之外，也可以采用將含La的硅鋼錠反復(fù)進(jìn)行熱軋或熱鍛的方法。
此外，獲得了上述軋制硅鋼板制造方法的本發(fā)明人得知，在將具有微細(xì)平均晶粒粒徑的硅鋼燒結(jié)體或熔化錠構(gòu)成的原料冷軋所得到的硅鋼板的兩面上，或者在使用殘存富Fe相的燒結(jié)體、利用具有該富Fe相的晶粒的延展性進(jìn)行冷軋所得到的硅鋼板的兩面上，以各種條件沉積Al，然后進(jìn)行熱處理，使Al由該表面擴(kuò)散到內(nèi)部，導(dǎo)磁率比硅鋼板也有飛躍提高，得到磁特性優(yōu)良的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板，從而完成了本發(fā)明。


圖1是顯示Si含量為6.5wt％時(shí)燒結(jié)硅鋼的電阻率ρ和La含量關(guān)系的圖。
圖2是顯示Si含量為6.5wt％時(shí)燒結(jié)硅鋼的平均晶粒粒徑及iHc和La含量關(guān)系的圖。
圖3是一套斷面圖，圖3A是示意地顯示本發(fā)明的含La燒結(jié)硅鋼軋制前結(jié)構(gòu)的斷面圖，圖3B是示意地顯示退火后結(jié)構(gòu)的斷面圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的特征在于，使用粉末冶金制作的粉末作為初始原料，將板狀燒結(jié)體或急冷鋼板的平均晶粒粒徑作成300μm以下，在晶界滑移變形后，實(shí)現(xiàn)晶粒內(nèi)的滑移變形，以此作為使冷軋成為可能的手段，此外，采用用粉末冶金的方法制作將純Fe粉末和Fe-Si粉末以一定比例混合的混合粉，使燒結(jié)體中殘存富Fe相，籍此實(shí)現(xiàn)該晶粒的塑性變形，從而可進(jìn)行冷軋的方法，高效地制造磁特性優(yōu)良的磁鋼板。
將添加La的硅鋼粉末進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)硅鋼，具有在晶界析出La氧化物(La2O3、還含有非化學(xué)計(jì)量的La氧化物)，該晶界相由絕緣性高的La氧化物形成，結(jié)果La燒結(jié)硅鋼的電阻率ρ比過去的硅鋼更為增大。
La3+離子半徑(1.22埃)，與Fe3+離子半徑(0.67埃)和Si4+離子半徑(0.39埃)相比要大。因此認(rèn)為，La幾乎不固溶到硅鋼的基體中，經(jīng)燒結(jié)容易在晶界析出，在晶界形成La氧化物。
雖然La3+離子是稀土類元素離子，但不保有磁矩，因此沒有作為磁雜質(zhì)的機(jī)能，不會使La燒結(jié)硅鋼的磁特性劣化。La的添加反倒在退火工序中使燒結(jié)硅鋼的平均晶粒粒徑粗大化，因此賦予矯頑力的降低。
圖1顯示了Si含量在6.5wt％場合時(shí)，La含量和電阻率ρ的關(guān)系。由圖1可知，La燒結(jié)硅鋼，與不添加La的燒結(jié)硅鋼相比較，顯示出數(shù)倍到近10倍水平的高電阻率ρ。
圖2示出了Si含量為6.5wt％場合時(shí)，La含量和燒結(jié)后的平均晶粒粒徑及矯頑力iHc的關(guān)系。由圖2可知，本發(fā)明的含La硅鋼，具有比不添加La的燒結(jié)硅鋼更大的平均粒徑，顯示出優(yōu)良的磁特性。
Fe-Si合金的使用原料在本發(fā)明中，硅鋼的特征是，作為對象的硅鋼原料的成分，由Fe中的Si含量3～10wt％的所要求成分構(gòu)成。即，歷來Si含量為3wt％以上就不能軋制，因此將本申請發(fā)明的對象定為Si 3wt％以上，但若超過10wt％，則材料的磁通密度顯著降低，因此取為3～10wt％的范圍。
La含量的優(yōu)選范圍為0.05wt％～2.0wt％。La含量不足0.05wt％時(shí)，析出到晶界的La氧化物的量不充分，幾乎不顯現(xiàn)電阻率增加的效果。此外，La含量若超過2.0wt％，則硅鋼的加工性降低，因此使得用冷軋制作硅鋼板變得困難。由使電阻率或比電阻大的觀點(diǎn)出發(fā)，La含量的更佳范圍為1.0wt％～2.0wt％。而La含量的最佳范圍是1.2wt％～1.5wt％。
含La硅鋼中的Si含量，如果以磁特性作為目的，則為3.0wt％～10wt％，更佳為5.0wt％～8.0wt％。若以得到電阻率ρ高的硅鋼作為目的，則也可以將Si含量取為不足3.0wt％。
在本發(fā)明中，為促進(jìn)冷軋后退火時(shí)晶粒粒徑的成長，或者為了使富Fe相和富Si相完全固溶，在添加0.01～1.0wt％的Ti、Al、V作為硅鋼原料的雜質(zhì)時(shí)，能得到磁特性良好的軋制硅鋼板，添加成分、添加量可以按照用途適宜選定。Ti、Al、V的含量不足0.01wt％時(shí)，晶粒成長的效果不充分，超過1.0wt％時(shí)，磁特性降低，因此取0.01～1.0wt％的范圍。
上述原料在燒結(jié)體的場合用含有該成分的氣體霧化粉或水霧化粉是適宜的，其平均粒度希望為10～200μm。平均粒度不足10μm時(shí)，燒結(jié)體的密度雖然提高，但由于粉末本身含有多量的氧，所以冷軋時(shí)易構(gòu)成細(xì)裂紋、裂紋的發(fā)生原因，而且也構(gòu)成磁特性劣化的原因。
此外，也可以采用在還原鐵粉等Fe粉末的表面上，用機(jī)械結(jié)合系統(tǒng)機(jī)械涂覆Si粉末的復(fù)合粉末或與其相反的復(fù)合粉末、在Fe粉末上涂覆Si粉末再被覆羰基鐵粉等的復(fù)合粉末、再有將Fe-Si化合物粉末和Fe粉末混合的混合粉。
另外，燒結(jié)用原料的平均粒度超過200μm的場合，燒結(jié)體易于變得多孔，使燒結(jié)密度降低，因此對其冷軋時(shí)成為細(xì)裂紋、裂紋的發(fā)生原因。因而平均粒度最希望為10～200μm。此外，所使用的原料粉末的含氧量越少越好，希望至少要在1000ppm以下。
在本發(fā)明中，作為制作微細(xì)化的具有所希望平均晶粒粒徑的燒結(jié)體的方法，是用粉末冶金的方法將具有上述規(guī)定組成的氣體霧化粉或水霧化粉等燒結(jié)。
在制作由熔化錠構(gòu)成的原料的場合，只要是配合、熔化成含有該成分，作為使用原料就不作特別限制。特別是將平均晶粒粒徑取為300μm以下時(shí)，可進(jìn)行如后述那樣的急冷。此外，在含有La時(shí)，將Fe-Si-La化合物或Fe-Si-La2O3熔化，對錠子進(jìn)行鍛造。然后，對該錠進(jìn)行反復(fù)熱軋或熱鍛，使La2O3分散到晶界。
在本發(fā)明中，為了得到由富Fe相和富Si的Fe-Si固溶體相構(gòu)成的燒結(jié)體，作為原料，希望是按規(guī)定的比例將含有比所希望組成更多Si的、易于脆性破壞的成分的Fe-Si化合物的氣體霧化粉末、或者將有該成分的錠粗粉碎再經(jīng)超細(xì)粉碎機(jī)粉碎的粉末和羰基鐵粉配合的混合粉末。另外，將上述燒結(jié)體的結(jié)晶相中的Si量超過6.5％的場合認(rèn)為是富Si的，而將不超過此值的場合認(rèn)為是富鐵的。
此外，作為所使用的Fe-Si化合物，由于β相的Fe2Si化合物或ε相的FeSi化合物、再有ζβ相的FeSi2化合物易于脆性破壞，因此特佳。
作為Fe-Si化合物中的Si含量，20wt％～51wt％為佳。Si含量超過此范圍時(shí)，變得非常易于氧化，在其后的冷軋時(shí)易引起細(xì)裂紋、裂紋，而且引起磁特性的劣化。由于同樣的理由，La含量設(shè)定為不足11wt％為佳。
Fe-Si化合物粉末的平均粒度不足3μm時(shí)，粉末自身含有多量的氧，燒結(jié)體變得硬且脆，因此冷軋時(shí)易發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋，或者磁特性劣化。而平均粒度超過100μm的場合，燒結(jié)體易于多孔，使燒結(jié)密度降低，因此對其冷軋時(shí)也成為發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋的原因，因而平均粒度最希望為3～100μm。
另一方面，也可以采用任何一種羰基鐵粉，希望是市售的具有3～10μm粒徑、氧含量盡可能少的粉末。總之，F(xiàn)e粉和Fe-Si化合物粉的混合粉末的含氧量越少越好，希望至少在3000ppm以下。
軋制前的硅鋼為了制作作為軋制原料的燒結(jié)體，可采用粉末冶金的方法，但用金屬注射成形、壓粉成形、粉漿澆注法等制作燒結(jié)體，或者用熱壓或等離子燒結(jié)等熱成形法制作燒結(jié)體也是適宜的。
具體說，金屬注射成形、壓粉成形、粉漿澆注成形是在硅鋼粉末中添加粘合劑進(jìn)行成形的方法，是在成形后脫除粘合劑，進(jìn)行燒結(jié)而制成的方法。而熱成形法是在碳金屬模中裝入原料粉末，在熱狀態(tài)下(1000℃～1300℃)施加壓力，同時(shí)進(jìn)行成形和燒成的方法。
一般說來，該成分的硅鋼粉末由于含Si，所以非常易于氧化，或者在使用成形粘合劑時(shí)特別會氧化或碳化，因此脫除粘合劑和在燒結(jié)時(shí)控制氣氛是不可欠缺的。此外，氧化或碳化的燒結(jié)體變得硬、脆，因此在冷軋時(shí)發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋的同時(shí)，退火后的磁特性也顯著降低。因此，燒結(jié)體中含的氧量和碳量分別在4000ppm以下、200ppm以下為佳，分別在2000ppm以下、100ppm以下更佳。
燒結(jié)溫度因組成、平均粒度、成形方法等而異，一般為1100℃～1300℃的溫度，按照惰性氣體氣氛中、氫氣氣氛中、真空中、成形方法適宜選定，但是如果不盡可能防止燒結(jié)時(shí)的變形，則會造成冷軋時(shí)發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋的原因。
特別重要的是，為了燒結(jié)后殘存富于延展性的富Fe相，要在比常規(guī)的燒結(jié)溫度稍低的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。此外，在含La時(shí)，為使電阻率ρ更為增加，優(yōu)選在比對通常硅鋼的燒結(jié)溫度還低100℃程度的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。在燒結(jié)時(shí)，要盡可能防止燒結(jié)變形，對于50mm長而言，如果不將平行度抑制到0.5mm以下，就會造成冷軋時(shí)發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋的原因。
含有La的燒結(jié)硅鋼，如圖3所示那樣，具有在Fe-Si化合物晶粒30的晶界析出La氧化物32的結(jié)構(gòu)。
另一方面，熔化硅鋼原料，是以規(guī)定成分配合，經(jīng)高頻熔化后，使熔化的硅鋼流入水冷式的澆注厚度5mm以下的薄的鑄模中，經(jīng)急冷后具有微細(xì)晶粒粒徑的硅鋼板，厚度取薄的情況下，特別容易制作微細(xì)晶粒粒徑的硅鋼原料。
軋制硅鋼具有比一般金展硬且脆的性質(zhì)，因此冷軋用的輥徑及其輥周速度，有必要按軋制前的板厚及其平行度改變?？傊?，如果軋制前的板厚厚、平行度差，則必須用小輥徑，而且以低輥周速度軋制。
但是，如果相反，板厚薄、平行度好，則使此條件在相當(dāng)大程度上得到緩和。特別是在熱軋的場合，由于硅鋼板易于塑性變形，所以輥徑和輥周速度的條件比冷軋有大幅度的緩和。冷軋前進(jìn)行熱軋是有效的，但如果不進(jìn)行最終的冷軋，則薄板的軋制就成為不可能。這是因?yàn)楸砻鎸友趸?，使磁特性劣化?br> 在本發(fā)明中，硅鋼的平均晶粒粒徑制成300μm以下，軋制前的板厚取為5mm以下。在燒結(jié)體的厚度超過5mm的場合，軋制應(yīng)力(拉伸應(yīng)力)僅施加到表面，燒結(jié)體的內(nèi)部不承受應(yīng)力，因此發(fā)生裂紋，但在5mm以下的場合，表面和內(nèi)部承受的應(yīng)力均一化，使軋制成為可能。
在本發(fā)明中，在含有富鐵相的硅鋼板的場合，軋制前板厚為5mm以下，平行度為0.5mm(相對于50mm長度)以下的硅鋼板，只要是輥徑為80mm以下、輥周速度為60mm/sec以下的條件，就能夠在冷軋時(shí)不插入退火工序的情況下，進(jìn)行不產(chǎn)生細(xì)裂紋、裂紋的冷軋。
在本發(fā)明中，如果硅鋼板的板厚進(jìn)而要在1mm以下，則可用輥徑更小的軋輥進(jìn)行軋制，使軋制效率和尺寸精度提高，而且也難于有細(xì)裂紋、裂紋發(fā)生的傾向。
軋制前硅鋼的平均晶粒粒徑超過300μm時(shí)，與輥徑和輥周速度無關(guān)，軋制時(shí)發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋。而且平均粒徑不足5μm的硅鋼板的制作，僅能用粉末冶金的燒結(jié)方法制作，這是降低燒結(jié)溫度、降低成形密度進(jìn)行燒結(jié)的方法，但是由于采用哪種方法都成為氣孔率高的燒結(jié)體，所以軋制時(shí)必定發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋。
特別是在硅鋼板沒有富Fe相而完全固溶的場合，與輥徑和輥周速度無關(guān)，軋制時(shí)發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋。另外，F(xiàn)e中的Si含量超過10wt％時(shí)，硅鋼板中難于殘存富鐵相，幾乎都固溶，因此冷軋時(shí)必定發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋。
此外，采用上述本發(fā)明方法軋制的硅鋼板，可以在軋制后用剪切機(jī)、沖孔機(jī)加工，因此能夠?qū)?yīng)制成各種形狀的制品。
用本發(fā)明制造的軋制硅鋼板，與通常的以(110)面作為織構(gòu)的取向性硅鋼板不同，具有以(100)面作為織構(gòu)的取向性硅鋼板的特征。
退火本發(fā)明所制作的硅鋼板的退火，是為了軋制完了后提高磁特性，而且為了使富鐵相和富硅相完全固溶，同時(shí)使晶粒粗大化而進(jìn)行的。即，過去軋制硅鋼板的退火是為防止軋制時(shí)的細(xì)裂紋、裂紋，因此每次軋制后必定要進(jìn)行，但在本發(fā)明中，為了減少構(gòu)成磁疇壁障礙的晶界、降低矯矯頑力、提高導(dǎo)磁率和降低鐵損的目的，是以晶粒粒徑的粗大化作為目標(biāo)。
另外，退火后的La燒結(jié)硅鋼，如圖3B所示那樣，具有在比退火前更為成長的Fe-Si化合物晶粒30的晶界上La氧化物32更多析出的結(jié)構(gòu)。
該退火溫度，根據(jù)壓下率(軋制后的板厚/軋制前的板厚×100(％))和軋制前的平均晶粒粒徑而變化。而且退火溫度也因非磁性元素添加物和添加量而受到影響，但在平均晶粒粒徑為300μm以下的本發(fā)明中，對平均晶粒粒徑比較小壓下率高的軋制鋼板，1150～1250℃是適宜的，相反對平均晶粒粒徑比較大壓下率低的軋制鋼板，僅1100～1200℃的較低的溫度是適宜的。
該退火溫度過高時(shí)，晶粒過分地異常成長，使鋼板變得非常脆，相反溫度過低時(shí)，晶粒不成長，造成磁特性沒有提高，因此上述1100～1250℃是最適宜溫度。經(jīng)過在上述溫度下的退火，平均晶粒粒徑可以成長到約0.5～3mm。經(jīng)這種退火后的磁特性，被確認(rèn)為接近于通常的熔化材相近的特性。
另外，在具有富Fe相的硅鋼板的場合，對低溫?zé)Y(jié)壓下率高的軋制鋼板，1200～1300℃是適宜的，相反對高溫?zé)Y(jié)壓下率低的軋制鋼板，僅1150～1250℃的低溫是適宜的。
該退火溫度過高時(shí)，晶粒過分異常成長，鋼板變得非常脆，相反溫度過低時(shí)，富Fe相和富Si相不固溶，而且晶粒不成長，因此磁特性沒有提高，所以上述溫度是最適宜溫度。
經(jīng)過在上述溫度下的退火，富Fe相和富Si相完全固溶，其平均晶粒粒徑可以成長到約0.5～3mm，經(jīng)此退火后，磁特性被確認(rèn)為得到了與通常的熔化材相近的特性。
此外，退火溫度也受La含量及Si含量的影響。將在比較低的溫度(例如1000～1100℃)下燒結(jié)的硅鋼以70～90％程度的壓下率軋制的場合，退火溫度的優(yōu)選范圍為1200～1300℃。另一方面，將在比較高的溫度(例如1150～1250℃)下燒結(jié)的硅鋼以50～70％的壓下率軋制的場合，退火溫度的優(yōu)選范圍為1150～1250℃。退火溫度過高時(shí)，晶粒異常成長，因此硅鋼變得非常脆。相反，退火溫度過低時(shí)，La氧化物的析出和晶粒的成長不充分，因此電阻率ρ和磁特性沒有充分改善。退火時(shí)間例如在1～5小時(shí)的范圍內(nèi)適宜選擇。
由于退火，La氧化物的析出和晶粒的成長同時(shí)充分進(jìn)行，因此含La硅鋼的電阻率ρ與不添加La的場合相比增加到數(shù)倍～近10倍的水平，晶粒成長到平均粒徑約0.5～3mm。而且含La硅鋼的磁特性接近通常的熔化材的特性。
另外，在本發(fā)明中，軋制后的硅鋼板可以進(jìn)行剪切、沖孔等加工，可按各種用途制作種種形狀的制品，因此具有能以低成本制作高特性、高尺寸精度硅鋼板的優(yōu)點(diǎn)。
而且，本發(fā)明的軋制硅鋼板，由于是以(100)面作為織構(gòu)的取向性硅鋼板，所以與無取向性硅鋼板相比，還具有導(dǎo)磁率和磁通密度大的特征。
本發(fā)明的軋制硅鋼板、含La燒結(jié)硅鋼及鍛造硅鋼，可在現(xiàn)有軟磁材料具有的種種用途中得到廣泛應(yīng)用。例如，除了形成電磁鐵或永久磁鐵端部的磁性材料片(磁極片)之外，還適于在MRI用軛鐵材、變壓器、馬達(dá)、軛鐵等用途中使用。
Fe-Si-Al合金在本發(fā)明中，作為原料的硅鋼的成分，希望由Fe中Si含量8.3～11.7wt％、Al含量0～2wt％這樣的所要求組成構(gòu)成。作為該使用的原料粉末，如前所述，有使用將Fe粉末和Fe-Si粉末或Fe粉末和Fe-Si-Al粉末以規(guī)定比例配合的混合粉、或者有一定組成的Fe-Si化合物或Fe-Si-Al化合物粉末的方法。
作為該混合粉末的原料，希望是含有比希望組成還多的Si的、易于脆性破碎的成分的Fe-Si化合物的氣體霧化粉末或者將有該成分的錠粉碎后再經(jīng)超細(xì)粉碎機(jī)粉碎的粉末和羰基鐵粉以一定比例配合的混合粉末，或者是在含有比希望組成還多的Si的、易脆性破壞的成分中添加微量Al的Fe-Si-Al化合物的氣體霧化粉末或?qū)⒂性摮煞值腻V粉碎后再經(jīng)超細(xì)粉碎機(jī)粉碎的粉末和羰基鐵粉以一定比例配合的混合粉末。
另外，作為所使用的Fe-Si-(Al)化合物，由于β相的Fe2Si和ε相的FeSi化合物、再有ζβ相的FeSi2化合物易于脆性破壞，因此較佳。作為Fe-Si化合物中的Si含量，較佳為20wt％～51wt％。Si含量在此范圍之外時(shí)，變得非常易于氧化，引起磁特性的劣化。此外，作為Fe-Si化合物中的Al含量，為0～6.0wt％較佳。Al含量在此范圍之外時(shí)，冷軋時(shí)易發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋，同時(shí)更易于氧化，由此導(dǎo)致磁特性的劣化。
Fe-Si化合物和Fe-Si-Al化合物粉末的平均粒度在3μm～100μm的范圍最佳，平均粒度不足3μm時(shí)，粉末自身中易含有多量的氧，使磁特性劣化，另外在超過100μm時(shí)，燒結(jié)體易于變得多孔，使燒結(jié)密度降低，因此成為冷軋時(shí)發(fā)生細(xì)裂紋、裂紋的原因。
使用以上的原料，燒結(jié)體或熔化鋼軋制前的硅鋼制造條件如上所述，而且軋制條件也同樣。
在所得到的Fe-Si合金制成的軋制硅鋼板上浸滲Al的方法，有將Al真空淀積法、噴鍍法、CVD法等，按照擴(kuò)散后規(guī)定的組成進(jìn)行涂覆、成膜。Al的淀積、成膜量可按成膜后的最終成分為Al2～6wt％、Si8～11wt％、其余為Fe適宜決定。
上述的涂覆、成膜條件，因軋制硅鋼板的板厚、組成、淀積方法而異，但在冷軋后對表面進(jìn)行過清洗的硅鋼板上直接淀積的方法，具有易于使Al均一擴(kuò)散，磁特性也易于提高的特征?？傊堉坪蟮木ЯＡ奖韧嘶鸷蟮木ЯＡ叫?，而且殘留的晶粒變形大，因此Al易于向晶界擴(kuò)散。
另外，本發(fā)明的軋制硅鋼板，與通常的以(110)面作為織構(gòu)的取向性硅鋼板不同，具有以(100)作為織構(gòu)的取向性硅鋼板的特征，軋制面不是最密面，因此還具有淀積后熱處理時(shí)易引起晶粒內(nèi)擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)。
按照本發(fā)明，涂覆了Al的硅鋼板的退火，是為了例如使淀積的Al擴(kuò)散浸透到鋼板內(nèi)部、盡可能制作均一組成的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板而進(jìn)行的。
退火的熱處理溫度，有必要按照硅鋼板的組成和Al的淀積量，再有軋制前的平均晶粒粒徑適宜決定。該溫度在真空中進(jìn)行熱處理的場合，設(shè)定為1000～1100℃的較低值，在惰性氣體氣氛中進(jìn)行熱處理的場合，僅設(shè)定成1100～1200℃的高的溫度，在Al擴(kuò)散浸透后，升溫到1200～1300℃，使晶粒粒徑粗大化，為此，適宜進(jìn)行Al浸滲熱處理和連續(xù)熱處理工序。
在真空中該退火溫度過高時(shí)，Al由鋼板蒸發(fā)，使得難以進(jìn)行擴(kuò)散浸透。Al擴(kuò)散后的溫度過高時(shí)，晶粒過分異常成長，鋼板變得非常脆，相反溫度過低時(shí)，晶粒不成長，因此磁特性沒有提高，因此上述溫度范圍是最適宜溫度。經(jīng)過上述溫度下的退火，平均晶粒粒徑可成長到0.5～3mm。經(jīng)此退火后，森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板的磁特性，被確認(rèn)得到了與通常的熔化材相近的特性。
過去，森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金由于硬且脆，軋制困難，因此不可能制作薄板狀的板材。但是采用本發(fā)明，使用將Fe粉和Fe-Si粉末或Fe粉和Fe-Si-Al粉末以一定比例配合的混合粉或所希望組成的粉末作為初始原料，以5mm以下的厚度，制作燒結(jié)后殘存富于延展性的富Fe相的薄板，從而使冷軋成為可能。
而且采用本發(fā)明，在上述軋制硅鋼板的兩面使Al淀積、成膜后，進(jìn)行熱處理，謀求Al的擴(kuò)散和晶粒的粗大化，使得森達(dá)斯特鐵硅鋁合金薄板的磁特性與過去的熔化材大致同等，確認(rèn)能夠制作磁特性優(yōu)良的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板。
此外，將原料軋制后的硅鋼板，軋制后可以進(jìn)行剪切、沖孔等加工，能夠按各種用途制作種種形狀的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板制品，因此具有能以低成本制作高特性、高尺寸精度的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例實(shí)施例1作為燒結(jié)硅鋼板的原料粉末，使用表1所示成分和平均粒度的硅鋼的氣體霧化粉末。以表2所示的添加量在各原料粉末中添加PVA(聚乙烯醇)粘合劑、水、塑化劑，制成漿體狀，將該粉漿用完全密閉型噴霧干燥器裝置并使用氮?dú)猓O(shè)定熱風(fēng)入口溫度100℃，出口溫度40℃，進(jìn)行造粒。
接著，將平均粒徑約100μm的該造粒粉用壓縮壓力機(jī)以2ton/cm2壓力壓粉成形為表3所示的形狀，然后在真空中和氫中如表3所示那樣脫除粘合劑，在燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)，得到表4所示尺寸的燒結(jié)體。將所得燒結(jié)體的殘留氧量、殘留碳量、平均晶粒粒徑、相對密度示于表4。
將表4所示尺寸的燒結(jié)體先用60mmφ的2段軋輥以輥周速度60mm/sec冷軋至壓下率50％，然后再用20mmφ的4段輥以同一輥周速度冷軋到0.1mm。將其軋制狀態(tài)示于表5。
軋制后，沖制20mmφ×10mmφ×0.1mm(t)的圓環(huán)，在表5所示的退火溫度下進(jìn)行熱處理，然后測定直流磁特性和頻率5kHz下的鐵損。將其結(jié)果示于表5。表5中的軋制狀態(tài)，◎表示非常良好，○表示良好，△表示軋制板的端面發(fā)生細(xì)裂紋，×表示全面發(fā)生裂紋。
實(shí)施例2將表1所示成分的熔融硅鋼高頻熔化后，使其流入水冷型的澆注厚度5mm的薄板狀的鑄型中，進(jìn)行急冷，制作50×50×5mm的鋼板。而且制作為進(jìn)行比較的、不水冷而緩冷的鋼板。將所得鋼板的殘留氧量、殘留碳量、平均晶粒粒徑、相對密度示于表4。
為防止軋制時(shí)的細(xì)裂紋、裂紋，冷軋前準(zhǔn)備用表面研磨機(jī)將50×50mm的兩面除去表面凹凸的鋼板。將其后的軋制狀態(tài)示于表7。該表中的軋制狀態(tài)，○表示良好，×表示全面發(fā)生裂紋。
采用與實(shí)施例1同一冷軋條件進(jìn)行軋制后，在表6所示的退火溫度下進(jìn)行熱處理，然后測定直流磁特性和頻率5kHz下的鐵損。將其結(jié)果與不經(jīng)水冷制作的熔化材的磁特性比較，示于表8。
表1
表2
<p>表3
表4
<p>表
<p>表6
表7
注1)平行度表示相對于長度50mm的彎曲量。
表8
實(shí)施例2作為燒結(jié)硅鋼板的原料粉末，按照表9所示成分的Fe-Si化合物經(jīng)高頻熔化制錠，然后經(jīng)粗粉碎、超細(xì)粉碎機(jī)粉碎，制作表1所示平均粒度的粉末。此外，作為鐵粉末，使用表9所示成分和平均粒度的羰基鐵粉?；衔餀?)內(nèi)的β、ε、ζβ表示Fe-Si化合物的結(jié)晶相。
將Fe-Si化合物粉末和羰基鐵粉以表10所示比例配合，然后用V形漏斗混合，在各混合粉末中的表11所示的添加量添加PVA(聚乙烯醇)粘合劑、水、塑化劑，制成漿狀，將該粉漿用完全密閉型噴霧干燥器在氮?dú)庵羞M(jìn)行造粒，設(shè)定熱風(fēng)入口溫度為100℃，出口溫度為40℃。
將平均粒徑約100μm的該造粒粉用壓縮壓力機(jī)以2ton/cm2壓粉成形為表12所示的形狀，然后在真空中和氫中如表12所示那樣脫除粘合劑，在燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)，得到表5所示尺寸的燒結(jié)體。將所得燒結(jié)體的富鐵相含有率、殘留氧量、殘留碳量、平均晶粒粒徑、相對密度示于表13。該富鐵相的含有率，以Fe-Si化合物特有的最大X線衍射強(qiáng)度和有體心立方結(jié)構(gòu)(bcc)的硅鋼的(110)衍射強(qiáng)度比進(jìn)行相對評價(jià)。
將表13所示尺寸的燒結(jié)體先用60mmφ的2段輥以輥周速度60mm/sec冷軋到壓下率50％，然后用20mmφ的4段輥以同一輥周速度冷軋到0.1mm。將其軋制狀態(tài)示于表14。表14中的軋制狀態(tài)，◎表示非常良好，○表示良好，△表示在軋制板的端面發(fā)生細(xì)裂紋，×表示全面發(fā)生裂紋。
此外，軋制后沖壓成20mmφ×10mmφ×0.1mm(t)的圓環(huán)，以表14所示的退火溫度進(jìn)行熱處理，然后測定直流磁特性和頻率5kHz下的鐵損。將其結(jié)果示于表15。作為磁特性的比較例，表15示出了Fe-6.5Si的熔化材的磁特性。
表9
注)化合物欄()內(nèi)的β、ε、ζβ表示Fe-Si化合物的結(jié)晶相。
表10
表11
表12
<p>表13
注1)平行度表示相對于長度50mm的彎曲量。
表14<
<p>表15
實(shí)施例3作為La燒結(jié)硅鋼的原料粉末，使用具有表16所示成分和平均粒度的Fe-Si-La化合物粉末。該Fe-Si-La化合物粉末，是先將表1所示Fe-Si化合物和La經(jīng)高頻熔化使之熔融，制作合金錠，然后將該錠粗粉碎，接著再進(jìn)行微細(xì)粉碎機(jī)的粉碎而制作的。作為Fe粉末，使用具有表16所示成分和平均粒度的羰基鐵粉末。另外，表16的化合物欄中示出的β、ε及ζβ表示FeSi化合物結(jié)晶相的種類。
接著，將Fe-Si-La化合物粉末和Fe粉末以表17所示比例配合，然后用V形漏斗混合。另外表17的原料No.8和9不含La，用作比較例。
對所得的各混合粉末以表11所示的添加量添加PVA(聚乙烯醇)粘合劑、水和塑化劑，形成漿體。將該粉漿用噴霧干燥裝置以熱風(fēng)入口溫度100℃、出口溫度75℃的設(shè)定條件及氮?dú)膺M(jìn)行造粒。造粒粉的平均粒徑約為80μm。
接著，將上述造粒粉用壓縮壓力機(jī)以壓力2ton/cm2壓粉成形。將成形體的尺寸示于表18。然后，在真空中和氫中以表18所示的脫粘合劑條件及燒結(jié)溫度條件進(jìn)行燒結(jié)，得到表19所示尺寸的燒結(jié)體。將燒結(jié)體的殘留氧量、殘留碳量、平均晶粒粒徑和相對密度示于表19。將軋制狀態(tài)的評價(jià)結(jié)果、退火溫度、軋制硅鋼板的平均晶粒粒徑、直流磁特性、直流電阻率ρ、以及測定密度示于表20。軋制狀態(tài)欄的符號與實(shí)施例1同樣。
表20中，作為比較例，記載了對Si含量3.0wt％的硅鋼熔化材、以及Si含量6.5wt％的硅鋼熔化材的特性評價(jià)結(jié)果。
表16
注)化合物欄()內(nèi)的β、ε、ζβ表示Fe-Si化合物的結(jié)晶相。
表17
<p>表18
表19<
>注1)平行度表示相對于長度50mm的彎曲量。
表20
注)退火溫度是最適宜的熱處理溫度。
實(shí)施例4作為燒結(jié)硅鋼板的原料粉末，按表21所示成分的Fe-Si化合物和Fe-Si-Al化合物，經(jīng)高頻熔化制錠，然后進(jìn)行粗粉碎、微細(xì)粉碎機(jī)粉碎，制作表21所示平均粒度的粉末。
此外，作為鐵粉末，使用表21所示成分和平均粒度的羰基鐵粉。將Fe-Si化合物或Fe-si-Al化合物和羰基鐵粉以表22所示比例配合后，用V形漏斗混合。
此外，作為所希望組成的粉末，使用表23所示成分和平均粒度的氣體霧化粉末。在各原料粉末中以表24所示的添加量添加PVA(聚乙烯醇)粘合劑、水、塑化劑，制成漿體狀，將該粉漿用完全密閉型噴霧干燥裝置在氮?dú)庀逻M(jìn)行造粒，設(shè)定熱風(fēng)入口溫度100℃，出口溫度40℃。
將平均粒徑約80μm的該造粒粉用壓縮壓力機(jī)以2ton/cm2壓力壓粉成形為表25所示形狀，然后在真空中以表25所示的脫粘合劑、燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)，得到表26所示尺寸的燒結(jié)體。將所得燒結(jié)體的平行度、殘留氧量、殘留碳量、平均晶粒粒徑、相對密度示于表26和27。
將表28所示尺寸的燒結(jié)體先用外徑60mm的2段軋輥以輥周速度60mm/sec冷軋到壓制率50％，然后再用外徑20φ的4段軋輥以同一輥周速度冷軋到表28所示的厚度，將其軋制狀態(tài)示于表28。
軋制后，沖壓成20φ×10φ的圓環(huán)，然后在鋼板的兩面以表30所示厚度真空淀積Al，以表30所示的退火溫度進(jìn)行熱處理，測定直流磁特性。將其結(jié)果示于表30。表29中的軋制狀態(tài)與實(shí)施例1同等。
實(shí)施例5將表23所示成分的熔融硅鋼高頻熔化后，流入水冷的厚度5mm的薄板狀鑄型，制作急冷的50×50×5mm的鋼板，并制作不經(jīng)水冷而是緩冷的鋼板。將所得鋼板的殘留氧量、殘留碳量、平均晶粒粒徑、相對密度示于表27。
為防止軋制時(shí)的裂紋、細(xì)裂紋的發(fā)生，在冷軋前，準(zhǔn)備將50×50mm的兩面用表面清理機(jī)除去表面凹凸的鋼板(實(shí)施例No.18、19)，另準(zhǔn)備不經(jīng)研磨的鋼板(實(shí)施例No.17)，以與實(shí)施例1同一冷軋條件軋制到表8所示厚度，將結(jié)果示于表28。
軋制后，沖壓成20φ×10φ的圓環(huán)，然后在鋼板的兩面以表29所示厚度真空淀積Al，以表29所示的退火溫度進(jìn)行熱處理，測定直流磁特性。將其結(jié)果與不經(jīng)水冷制作的熔化材的磁特性相比較，示于表30。
作為磁特性的比較例，將通常的Fe-6.5Si和森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金熔化材的磁特性示于表30。
表21
)化合物中()內(nèi)的β，ε，ζβ表示Fe-Si化合物的結(jié)晶相。
表
<p>表23
表24
表25
表26
注1)平行度表示相對于長度50mm的彎曲量。注2)實(shí)施例No.18，19表示表面研磨后的平行度。注3)實(shí)施例No.19表示不水冷而經(jīng)緩冷的熔化鋼板。
表27
表28
<p>表29
表30
<p>實(shí)施例6作為燒結(jié)硅鋼板的原料粉末，按照表31所示成分的Fe-Si化合物和Fe-Si-Al化合物，高頻熔化后制錠，然后經(jīng)粗粉碎、微細(xì)粉碎機(jī)粉碎，制作表31所示平均粒度的粉末。
此外，作為鐵粉末，使用表31所示成分和平均粒度的羰基鐵粉。將Fe-Si化合物或Fe-Si-Al化合物和羰基鐵粉以表32所示比例配合，然后用V形漏斗混合。
另外，作為所希望組成的粉末，使用表24所示成分和平均粒度的氣體霧化粉末。在各原料粉末中以表33所示的添加量添加PVA(聚乙烯醇)粘合劑、水、塑化劑，制成漿狀，將該粉漿用完全密閉型噴霧干燥裝置以氮?dú)膺M(jìn)行造粒，設(shè)定熱風(fēng)入口溫度100℃，出口溫度40℃。
將平均粒徑約80μm的該造粒粉用壓縮壓力機(jī)以2ton/em2壓力壓粉成形為表34所示形狀，然后在真空中以表34所示的脫粘合劑、燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)，得到表36所示尺寸的燒結(jié)體。將所得燒結(jié)體的平行度、富鐵相含有率、殘留氧量、殘留碳量、平均晶粒粒徑、相對密度示于表35和36。該富鐵相的含有率，以FeSi化合物特有的最大X線衍射強(qiáng)度和有體心立方結(jié)構(gòu)(bcc)的硅鋼的(110)衍射強(qiáng)度比進(jìn)行相對評價(jià)。
將表35所示尺寸的燒結(jié)體先用外徑60mm的2段軋輥以輥周速度60mm/sec冷軋到壓下率50％，然后再用外徑20φ的4段軋輥以同一輥周速度冷軋成表37所示厚度。將其軋制狀態(tài)示于表38。
軋制后，沖壓成20φ×10φ的圓環(huán)，然后在鋼板的兩面以表38所示厚度真空淀積Al，此表38所示退火溫度進(jìn)行熱處理，測定直流磁特性，將結(jié)果示于表39。表39中的軋制狀態(tài)與實(shí)施例1同等。作為磁特性的比較例，表39示出了通常的Fe-6.5Si和森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金熔化材的磁特性。
表31
注)化合物中()內(nèi)的β，ε，ζβ表示Fe-Si化合物的結(jié)晶相。
表32
<p>表33
表34<
<p>表35
注1)平行度表示相對于50mm的彎曲量。
表36
<p>表37
<p>表38
<p>表39
過去，F(xiàn)e中含Si 3wt％以上的硅鋼，一般平均晶粒粒徑大到數(shù)mm，因此不可能冷軋。但是，采用本發(fā)明的制造方法，作為初始原料使用粉末冶金制作粉末，使板狀燒結(jié)體或急冷鋼板的平均晶粒粒徑達(dá)300μm以下，使得在晶界的滑移變形后，引起晶粒內(nèi)的滑移變形，因此可以冷軋，此外，使用粉末冶金的方法制作將純Fe粉末和Fe-Si粉末以一定比例配合的混合粉，使燒結(jié)體中殘存富Fe相，利用該晶粒的塑性變形使冷軋成為可能，而且若預(yù)先僅添加Ti、V、Al等非磁性金屬元素，則退火時(shí)可以促進(jìn)晶粒的成長，薄鋼板的磁特性與過去的熔化材大致同等，能夠制作磁特性優(yōu)良的硅鋼板。
利用本發(fā)明制作的軋制硅鋼板有以下特征，由于使平均晶粒粒徑微細(xì)化、或者以一定的比例將鐵粉和Fe-Si化合物粉末混合，燒結(jié)時(shí)殘存富Fe相，減薄軋制前的板厚且提高平行度，所以可以冷軋和沖壓加工。而且具有取向性，因此退火后具有與通常的熔化材同等的磁特性。因而，今后可以將其用途擴(kuò)大到涉及變壓器和軛鐵材等廣闊的范圍。
此外，本發(fā)明通過在硅鋼中添加La，使La的氧化物析出到晶界，與不添加時(shí)比較，可以顯現(xiàn)出數(shù)倍至近10倍水平的高的電阻率。即使作為對高頻變壓器磁芯等在頻率高的更變磁場下工作的、必需渦流損失低的部件材料，也可以提供特別好的特性。
而且本發(fā)明通過利用可以冷軋的本發(fā)明的軋制硅鋼板，軋制后在該薄板的兩面淀積Al，然后經(jīng)熱處理使Al擴(kuò)散浸透到該薄板的內(nèi)部，同時(shí)使晶粒粒徑粗大化，得到了具有與熔化材同等優(yōu)良磁特性的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性薄板，使得能夠容易地生產(chǎn)極薄的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金板，因此可以預(yù)料，該森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金薄板的用途會飛躍地?cái)U(kuò)大到涉及變壓器和軛鐵材等廣闊的范圍。
權(quán)利要求
1.Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，包括獲得平均晶粒粒徑300μm以下的Fe-Si合金鋼燒結(jié)體的工序，將上述燒結(jié)體原料冷軋的工序，將上述冷軋材退火的工序。
2.Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，包括獲得平均晶粒粒徑300μm以下的Fe-Si合金鋼熔化錠的工序，將上述熔化錠原料冷軋的工序，將上述冷軋材退火的工序。
3.Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，包括獲得平均晶粒粒徑300μm以下的含La的Fe-Si合金鋼熔化錠的工序，將熔化錠在熱狀態(tài)下反復(fù)軋制或鍛造使La的氧化物在晶界析出的工序，將上述熔化錠原料冷軋的工序，將上述冷軋材退火的工序。
4.Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，包括獲得具有富Fe相和富Si的Fe-Si固溶體相的燒結(jié)體的工序，將上述燒結(jié)體原料冷軋的工序，將上述冷軋材退火的工序。
5.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體或熔化錠中的Si含量為3～10wt％。
6.權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體或熔化錠中含La 0.05wt％～2.0wt％。
7.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體或熔化錠中單獨(dú)或復(fù)合地含0.01～1.0wt％的Ti、Al、V。
8.權(quán)利要求1或4所述的Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體的厚度為5mm以下。
9.權(quán)利要求8所述的Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體是采用通過粉末注射成形、壓粉成形、粉漿澆注成形法任一種成形再進(jìn)行燒結(jié)的粉末冶金法，或者采用熱壓法或等離子體燒結(jié)的熱成形法制備。
10.權(quán)利要求2或3所述的Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，熔化錠的厚度為5mm以下。
11.權(quán)利要求10所述的Fe-Si合金鋼的制造方法，其特征在于，熔化錠是使熔化的Fe-Si合金鋼流入澆注厚度5mm以下的水冷鑄型進(jìn)行鑄造的熔化錠。
12.Fe-Si-Al合金鋼的制造方法，其特征在于，包括獲得平均晶粒粒徑300μm以下的Fe-Si合金鋼燒結(jié)體的工序，將上述燒結(jié)體原料冷軋的工序，在冷軋材上浸滲Al的工序，將上述Al浸滲材退火的工序。
13.Fe-Si-Al合金鋼的制造方法，其特征在于，包括獲得平均晶粒粒徑300μm以下的Fe-Si合金鋼熔化錠的工序，將上述熔化錠原料冷軋的工序，在冷軋材上浸滲Al的工序，將上述Al浸滲材退火的工序。
14.Fe-Si-Al合金鋼的制造方法，其特征在于，包括獲得具有富Fe相和富Si的Fe-Si固溶相的燒結(jié)體的工序，將上述燒結(jié)體原料冷軋的工序，在冷軋材上浸滲Al的工序，將上述Al浸滲材退火的工序。
15.權(quán)利要求12～14任一項(xiàng)所述的Fe-Si-Al合金的制造方法，其特征在于，在冷軋材的兩面將Al淀積或成膜后，經(jīng)熱處理浸滲Al。
16.權(quán)利要求12～15任一項(xiàng)所述的Fe-Si-Al合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體或熔化錠中的Si含量為8.3～11.7wt％。
17.權(quán)利要求12～16任一項(xiàng)所述的Fe-Si-Al合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體或熔化錠中單獨(dú)或復(fù)合地含0.01～1.0wt％的Ti、V。
18.權(quán)利要求12或14所述的Fe-Si-Al合金鋼的制造方法，其特征在于，燒結(jié)體的厚度為5mm以下。
19.權(quán)利要求13所述的Fe-Si-Al合金鋼的制造方法，其特征在于，熔化錠的厚度為5mm以下。
20.冷軋用Fe-Si合金鋼，其特征在于，是由含Si 3～10wt％、平均晶粒粒徑300μm以下的燒結(jié)體或熔化錠構(gòu)成，厚度為5mm以下。
21.冷軋用Fe-Si合金鋼，其特征在于，是含Si 3～10wt％、具有富Fe相和富Si的Fe-Si固溶體相的燒結(jié)體，厚度為5mm以下。
22.權(quán)利要求20或21所述的Fe-Si合金鋼，其特征在于，含La0.05wt％～2.0wt％。
23.權(quán)利要求20～22任一項(xiàng)所述的Fe-Si合金鋼，其特征在于，作為微量成分，單獨(dú)或復(fù)合地含0.01～1.0wt％的Ti、Al、V。
24.Fe-Si合金鋼，其特征在于，含有La的氧化物。
25.權(quán)利要求24所述的Fe-Si合金鋼，其特征在于，La的氧化物在晶界析出。
26.權(quán)利要求24或25所述的Fe-Si合金鋼，其特征在于，含La0.05wt％～2.0wt％。
27.權(quán)利要求24～26任一項(xiàng)所述的Fe-Si合金鋼，其特征在于，Si含量為3～10wt％。
全文摘要
通過軋制硅含量在3wt%以上的硅鋼板制備森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金鋼薄板的方法及所述的合金鋼薄板,包括:作為初始原料,使用平均晶粒粒徑為300μm以下板狀燒結(jié)體或急冷鋼板,或者使用將純Fe粉末和Fe－Si粉末以一定比例配合的混合粉而制成的板狀燒結(jié)體,使燒結(jié)體中殘存富Fe相。在過去,軋制這類高硅鋼板和森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性鋼板認(rèn)為是不可能的。還公開了一種事先添加非磁性金屬元素如Ti的方法,這導(dǎo)致富鐵相和富硅相易子固溶,而且能夠促進(jìn)晶粒成長,從而提供具有優(yōu)異磁性能的硅鋼薄板。公開了一種制備具有優(yōu)異磁性能的森達(dá)斯特鐵硅鋁磁性合金鋼薄板的方法,包括在該硅鋼板的兩面沉積鋁并進(jìn)行熱處理,由此使鋁擴(kuò)散浸透到該薄板的內(nèi)部,并增大晶粒直徑。
文檔編號C22C33/02GK1273611SQ99801041
公開日2000年11月15日 申請日期1999年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者山下治, 槙田顯, 能見正夫, 西鄉(xiāng)恒和 申請人:住友特殊金屬株式會社