高頻鐵損特性優(yōu)異的無方向性電磁鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高頻鐵損特性優(yōu)異的無方向性電磁鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002] 從小型化、高效率化的觀點出發(fā)，混合動力汽車、電動汽車用的電機以400~2kHz 的高頻區(qū)域驅(qū)動。對于這樣的高頻電機的芯材所使用的無方向性電磁鋼板，希望高頻時的 鐵損低。
[0003] 為了減少在高頻的鐵損，有效的是減少板厚和增大固有電阻。但是，減少板厚的方 法有如下問題：由于材料的剛性降低，不僅操作變難，而且沖孔工時、堆積工時增加，因此生 產(chǎn)率降低。與此相對，提高固有電阻的方法沒有上述的不利方面，所以可以說是優(yōu)選的減少 尚頻鐵損的方法。
[0004] 為了提高固有電阻，有效的是添加Si。但是，由于Si是固溶強化能力大的元素，所 以隨著Si添加量的增加，有材料發(fā)生固化、乳制性降低的問題。作為解決該問題的方法之 一，有添加Mn來代替Si的方法。由于Mn與Si相比固溶強化能力小，所以能夠抑制制造性 降低的同時減少高頻鐵損。
[0005] 作為活用上述Mn的添加效果的技術(shù)，例如，在專利文獻1中公開了一種無方向性 電磁鋼板，其含有31:0.5~2.5質(zhì)量％、]?11 :1.0~3.5質(zhì)量％^1:1.0~3.0質(zhì)量％。另 外，專利文獻2中公開了一種無方向性電磁鋼板，其含有Si :3. 0質(zhì)量％以下、Mn:1.0~4. 0 質(zhì)量％、Al :1. 0~3. 0質(zhì)量％。
[0006] 專利文獻1 :日本特開2002-47542號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開2002-30397號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 但是，上述專利文獻1和2中公開的技術(shù)均存在如下問題，即，有時隨著Mn添加量 的增加，磁滯損耗增加，得不到所期望的鐵損減少效果。
[0009] 本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題而完成的，其目的在于提供一種無方向 性電磁鋼板，其在大量含有Mn的情況下，也具有穩(wěn)定且優(yōu)異的尚頻鐵損特性。
[0010] 本發(fā)明的發(fā)明人等為了解決上述課題，著眼于鋼板所含的雜質(zhì)成分反復進行深入 研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高錳鋼的高頻鐵損特性的劣化是作為雜質(zhì)而含有的Bi的存在所致的， 因此，通過抑制Bi的含量，即使Mn含量高，也能夠穩(wěn)定地減少高頻鐵損，由此開發(fā)了本發(fā) 明。
[0011] 基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明是一種無方向性電磁鋼板，其由以下成分組成構(gòu)成：含有 C :0? 005質(zhì)量％以下、Si :1. 5~4質(zhì)量％、Mn :1. 0~5質(zhì)量％、P :0? 1質(zhì)量％以下、S :0? 005 質(zhì)量％以下、A1 :3質(zhì)量％以下、N :0. 005質(zhì)量％以下、Bi :0. 0030質(zhì)量％以下，其余部分為 Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 本發(fā)明的無方向性電磁鋼板的特征在于，除上述成分組成之外，進一步含有選自 Ca :0? 0005~0? 005質(zhì)量％和Mg :0? 0002~0? 005質(zhì)量％中的1種或2種。
[0013] 另外，本發(fā)明的無方向性電磁鋼板的特征在于，除上述成分組成之外，進一步含有 選自Sb :0. 0005~0. 05質(zhì)量％和Sn :0. 0005~0. 05質(zhì)量％中的1種或2種。
[0014] 另外，本發(fā)明的無方向性電磁鋼板的特征在于，除上述成分組成之外，進一步含有 Mo:0? 0005~0? 0030質(zhì)量％。
[0015]另外，本發(fā)明的無方向性電磁鋼板的特征在于，Ti的含量為0. 002質(zhì)量％以下。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，通過抑制作為雜質(zhì)而含有的Bi的含量，即使Mn添加量高，也能夠生 廣率良好地制造穩(wěn)定且尚頻鐵損特性優(yōu)異的無方向性電磁鋼板。
【附圖說明】
[0017] 圖1是表示含有Bi對Mn含量與高頻鐵損W1Q/4。。的關(guān)系產(chǎn)生的影響的圖。
[0018] 圖2是表不Bi含量與尚頻鐵損W1Q/4。。的關(guān)系的圖。
【具體實施方式】
[0019] 首先，對成為開發(fā)本發(fā)明的契機的實驗進行說明。
[0020] 以含有C :0? 0016質(zhì)量％、Si :3. 35質(zhì)量％、P :0? 013質(zhì)量％、S :0? 0004質(zhì)量％、A1 : 1. 4質(zhì)量％以及N :0. 0018質(zhì)量％的鋼為基礎(chǔ)，向其中添加Mn，將使Mn在0. 1~5. 2質(zhì)量％ 的范圍進行各種變化添加而成的鋼在實驗室中溶解，制成鋼錠并進行熱乳，在lOOvol% N2 環(huán)境下施行1000°C X30sec的熱乳板退火后，進行冷乳而制成板厚0. 30mm的冷乳板，在 20vol% H2-80vol% N2環(huán)境中施行1000°C X30sec的最終退火。
[0021] 圖1的魯標記是以Mn添加量與鐵損W1Q/4。。的關(guān)系的形式表示上述實驗結(jié)果的標 記。由其結(jié)果可知，Mn小于1質(zhì)量％時，鐵損隨著Mn添加量的增大而降低，但為1質(zhì)量％ 以上時，鐵損降低變緩慢，若超過4質(zhì)量％，則鐵損反而增加。為了調(diào)查其原因，用TEM觀察 含有2質(zhì)量％ Mn的鋼板，其結(jié)果，在晶界觀察到粒狀的Bi。
[0022] 因此，為了進一步研究Bi對磁特性產(chǎn)生的影響，以含有C :0. 0014質(zhì)量％、Si : 3. 33 質(zhì)量％、A1 :1. 2 質(zhì)量％、P :0? 014 質(zhì)量％、S :0? 0006 質(zhì)量％、N :0? 0020 質(zhì)量％且 Bi 的含量為〇. 0010質(zhì)量％以下的高純度鋼為基礎(chǔ)，向其中添加Mn，將使Mn在0. 1~5. 2質(zhì) 量％的范圍發(fā)生各種變化添加而成的鋼在實驗室中溶解，與上述實驗同樣地制成冷乳退火 板，測定鐵損W1Q/400〇
[0023] 將如此得到的實驗結(jié)果在圖1中用▲標記表示。由其結(jié)果可知，在使用減少Bi的 高純度鋼的冷乳退火板中，Mn添加量越高，相對于用魯標記表示的鋼板，其鐵損越低。另外， 用TEM觀察含有2質(zhì)量％的Mn的鋼板，其結(jié)果，在晶界沒有觀察到粒狀的Bi。由該結(jié)果推 定，鐵損隨著上述魯標記的鋼板中的Mn添加量的增加而增大是由于由Bi的微細析出所致 的磁滯損耗的增加。
[0024] 另一方面，認為可能是因為，就Mn小于1質(zhì)量％的鋼板而言，雖然能夠看到因Bi 減少所致的鐵損的改善效果，但其比例小的理由仍不十分清楚，但對于提高了 Mn的鋼而 言，由于Mn的溶質(zhì)拖曳（solute drag)，晶粒生長的驅(qū)動力降低，所以由于微量的Bi的存 在，晶粒生長容易受到很大的影響。
[0025] Bi通常是從廢料混入的雜質(zhì)，隨著近年來廢料的使用比率增加，不僅混入的量增 大，偏差也逐漸變大。認為這樣的Bi含量的增加對于Mn含量低的電磁鋼板而言不是大的 問題，但對于Mn含量高的鋼而言，由于Mn的溶質(zhì)拖曳使晶粒生長性降低，所以微量Bi也產(chǎn) 生很大影響。
[0026] 接下來，為了研究Bi含量對鐵損的影響，以含有C:0. 0022質(zhì)量％、Si :3. 20質(zhì) 量％、]^ :1. 7 質(zhì)量％、A1 :1. 3 質(zhì)量％、P :0? 014 質(zhì)量％、S :0? 0005 質(zhì)量％、N :0? 0020 質(zhì)量％ 的鋼為基礎(chǔ)，向其中添加Bi，將使Bi的含量在tr.~0. 0045質(zhì)量％的范圍內(nèi)進行各種變化 添加而成的鋼在實驗室中溶解，與上述實驗同樣地制成板厚0. 30mm的冷乳退火板，測定鐵 W10/400°
[0027] 圖2中以Bi含量與鐵損W1Q/4。。的關(guān)系的形式表示上述實驗結(jié)果。由該圖可知，Bi 含量為0.0030質(zhì)量％以下（30ma SSppm以下）時鐵損顯著降低。認為這是因為，通過減少 Bi，晶粒生長性提高。由該結(jié)果可知，為了抑制Bi對晶粒生長產(chǎn)生的不良影響，需要將Bi 的含量減少到〇. 0030質(zhì)量％以下。本發(fā)明基于上述新的發(fā)現(xiàn)而完成。
[0028] 接下來，對本發(fā)明的無方向性電磁鋼板的成分組成進行說明。
[0029] C:0.005 質(zhì)量％ 以下
[0030] C是與Mn形成碳化物的元素，若大于0. 005質(zhì)量％，則上述Mn系碳化物的量增加 而阻礙晶粒生長，因此將上限設(shè)為0. 005質(zhì)量％。優(yōu)選為0. 002質(zhì)量％以下。
[0031] Si :1. 5 ~4 質(zhì)量％
[0032] Si是對提尚鋼的固有電阻、減少鐵損有效的兀素，所以添加1. 5質(zhì)量％以上。另 一方面，若添加大于4質(zhì)量％，則磁通密度降低，因此上限設(shè)為4質(zhì)量％。優(yōu)選Si的下限為 2. 0質(zhì)量％、上限為3. 0質(zhì)量％。
[0033] Mn: 1.0 ~5質(zhì)量 ％
[0034] Mn是不對加工性造成大的傷害而對提尚鋼的固有電阻、減少鐵損有效的本