高频铁损特性优异的无方向性电磁钢板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高频铁损特性优异的无方向性电磁钢板。
【背景技术】
[0002] 从小型化、高效率化的观点出发，混合动力汽车、电动汽车用的电机以400~2kHz 的高频区域驱动。对于这样的高频电机的芯材所使用的无方向性电磁钢板，希望高频时的 铁损低。
[0003] 为了减少在高频的铁损，有效的是减少板厚和增大固有电阻。但是，减少板厚的方 法有如下问题：由于材料的刚性降低，不仅操作变难，而且冲孔工时、堆积工时增加，因此生 产率降低。与此相对，提高固有电阻的方法没有上述的不利方面，所以可以说是优选的减少 尚频铁损的方法。
[0004] 为了提高固有电阻，有效的是添加Si。但是，由于Si是固溶强化能力大的元素，所 以随着Si添加量的增加，有材料发生固化、乳制性降低的问题。作为解决该问题的方法之 一，有添加Mn来代替Si的方法。由于Mn与Si相比固溶强化能力小，所以能够抑制制造性 降低的同时减少高频铁损。
[0005] 作为活用上述Mn的添加效果的技术，例如，在专利文献1中公开了一种无方向性 电磁钢板，其含有31:0.5~2.5质量％、]?11 :1.0~3.5质量％^1:1.0~3.0质量％。另 外，专利文献2中公开了一种无方向性电磁钢板，其含有Si :3. 0质量％以下、Mn:1.0~4. 0 质量％、Al :1. 0~3. 0质量％。
[0006] 专利文献1 :日本特开2002-47542号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2002-30397号公报
【发明内容】
[0008] 但是，上述专利文献1和2中公开的技术均存在如下问题，即，有时随着Mn添加量 的增加，磁滞损耗增加，得不到所期望的铁损减少效果。
[0009] 本发明是鉴于现有技术中存在的上述问题而完成的，其目的在于提供一种无方向 性电磁钢板，其在大量含有Mn的情况下，也具有稳定且优异的尚频铁损特性。
[0010] 本发明的发明人等为了解决上述课题，着眼于钢板所含的杂质成分反复进行深入 研究。其结果发现，高锰钢的高频铁损特性的劣化是作为杂质而含有的Bi的存在所致的， 因此，通过抑制Bi的含量，即使Mn含量高，也能够稳定地减少高频铁损，由此开发了本发 明。
[0011] 基于上述发现，本发明是一种无方向性电磁钢板，其由以下成分组成构成：含有 C :0? 005质量％以下、Si :1. 5~4质量％、Mn :1. 0~5质量％、P :0? 1质量％以下、S :0? 005 质量％以下、A1 :3质量％以下、N :0. 005质量％以下、Bi :0. 0030质量％以下，其余部分为 Fe和不可避免的杂质。
[0012] 本发明的无方向性电磁钢板的特征在于，除上述成分组成之外，进一步含有选自 Ca :0? 0005~0? 005质量％和Mg :0? 0002~0? 005质量％中的1种或2种。
[0013] 另外，本发明的无方向性电磁钢板的特征在于，除上述成分组成之外，进一步含有 选自Sb :0. 0005~0. 05质量％和Sn :0. 0005~0. 05质量％中的1种或2种。
[0014] 另外，本发明的无方向性电磁钢板的特征在于，除上述成分组成之外，进一步含有 Mo:0? 0005~0? 0030质量％。
[0015]另外，本发明的无方向性电磁钢板的特征在于，Ti的含量为0. 002质量％以下。
[0016] 根据本发明，通过抑制作为杂质而含有的Bi的含量，即使Mn添加量高，也能够生 广率良好地制造稳定且尚频铁损特性优异的无方向性电磁钢板。
【附图说明】
[0017] 图1是表示含有Bi对Mn含量与高频铁损W1Q/4。。的关系产生的影响的图。
[0018] 图2是表不Bi含量与尚频铁损W1Q/4。。的关系的图。
【具体实施方式】
[0019] 首先，对成为开发本发明的契机的实验进行说明。
[0020] 以含有C :0? 0016质量％、Si :3. 35质量％、P :0? 013质量％、S :0? 0004质量％、A1 : 1. 4质量％以及N :0. 0018质量％的钢为基础，向其中添加Mn，将使Mn在0. 1~5. 2质量％ 的范围进行各种变化添加而成的钢在实验室中溶解，制成钢锭并进行热乳，在lOOvol% N2 环境下施行1000°C X30sec的热乳板退火后，进行冷乳而制成板厚0. 30mm的冷乳板，在 20vol% H2-80vol% N2环境中施行1000°C X30sec的最终退火。
[0021] 图1的鲁标记是以Mn添加量与铁损W1Q/4。。的关系的形式表示上述实验结果的标 记。由其结果可知，Mn小于1质量％时，铁损随着Mn添加量的增大而降低，但为1质量％ 以上时，铁损降低变缓慢，若超过4质量％，则铁损反而增加。为了调查其原因，用TEM观察 含有2质量％ Mn的钢板，其结果，在晶界观察到粒状的Bi。
[0022] 因此，为了进一步研究Bi对磁特性产生的影响，以含有C :0. 0014质量％、Si : 3. 33 质量％、A1 :1. 2 质量％、P :0? 014 质量％、S :0? 0006 质量％、N :0? 0020 质量％且 Bi 的含量为〇. 0010质量％以下的高纯度钢为基础，向其中添加Mn，将使Mn在0. 1~5. 2质 量％的范围发生各种变化添加而成的钢在实验室中溶解，与上述实验同样地制成冷乳退火 板，测定铁损W1Q/400〇
[0023] 将如此得到的实验结果在图1中用▲标记表示。由其结果可知，在使用减少Bi的 高纯度钢的冷乳退火板中，Mn添加量越高，相对于用鲁标记表示的钢板，其铁损越低。另外， 用TEM观察含有2质量％的Mn的钢板，其结果，在晶界没有观察到粒状的Bi。由该结果推 定，铁损随着上述鲁标记的钢板中的Mn添加量的增加而增大是由于由Bi的微细析出所致 的磁滞损耗的增加。
[0024] 另一方面，认为可能是因为，就Mn小于1质量％的钢板而言，虽然能够看到因Bi 减少所致的铁损的改善效果，但其比例小的理由仍不十分清楚，但对于提高了 Mn的钢而 言，由于Mn的溶质拖曳（solute drag)，晶粒生长的驱动力降低，所以由于微量的Bi的存 在，晶粒生长容易受到很大的影响。
[0025] Bi通常是从废料混入的杂质，随着近年来废料的使用比率增加，不仅混入的量增 大，偏差也逐渐变大。认为这样的Bi含量的增加对于Mn含量低的电磁钢板而言不是大的 问题，但对于Mn含量高的钢而言，由于Mn的溶质拖曳使晶粒生长性降低，所以微量Bi也产 生很大影响。
[0026] 接下来，为了研究Bi含量对铁损的影响，以含有C:0. 0022质量％、Si :3. 20质 量％、]^ :1. 7 质量％、A1 :1. 3 质量％、P :0? 014 质量％、S :0? 0005 质量％、N :0? 0020 质量％ 的钢为基础，向其中添加Bi，将使Bi的含量在tr.~0. 0045质量％的范围内进行各种变化 添加而成的钢在实验室中溶解，与上述实验同样地制成板厚0. 30mm的冷乳退火板，测定铁 W10/400°
[0027] 图2中以Bi含量与铁损W1Q/4。。的关系的形式表示上述实验结果。由该图可知，Bi 含量为0.0030质量％以下（30ma SSppm以下）时铁损显著降低。认为这是因为，通过减少 Bi，晶粒生长性提高。由该结果可知，为了抑制Bi对晶粒生长产生的不良影响，需要将Bi 的含量减少到〇. 0030质量％以下。本发明基于上述新的发现而完成。
[0028] 接下来，对本发明的无方向性电磁钢板的成分组成进行说明。
[0029] C:0.005 质量％ 以下
[0030] C是与Mn形成碳化物的元素，若大于0. 005质量％，则上述Mn系碳化物的量增加 而阻碍晶粒生长，因此将上限设为0. 005质量％。优选为0. 002质量％以下。
[0031] Si :1. 5 ~4 质量％
[0032] Si是对提尚钢的固有电阻、减少铁损有效的兀素，所以添加1. 5质量％以上。另 一方面，若添加大于4质量％，则磁通密度降低，因此上限设为4质量％。优选Si的下限为 2. 0质量％、上限为3. 0质量％。
[0033] Mn: 1.0 ~5质量 ％
[0034] Mn是不对加工性造成大的伤害而对提尚钢的固有电阻、减少铁损有效的本