超低铁损晶粒取向硅钢板及其制造方法技术

根据本发明专利技术，当在最终退火后的晶粒取向硅钢板表面上形成多层陶瓷覆层时，利用空心电极法在给所述钢板施加一个高偏压的条件下形成作为第一覆层的ＴｉＮＯ覆层，由此陶瓷张力覆层具有极好的覆层粘附性能，并因而能够形成张力施加作用。因此，能够稳定地获得超低铁损晶粒取向硅钢板，该钢板即使在高温下长时间去应力退火后也具有极好的铁损特性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超低铁损晶粒取向的硅钢板以及生产该钢板的方法，用于当在退火后的硅钢板表面上形成多个陶瓷覆层时，通过有效地改善第一覆层的特性和粘附性能来更多地改善铁损特性。
技术介绍
在晶粒取向硅钢板的生产中，最近建议通过一个PVD工艺在晶粒取向硅钢板的表面上形成一个薄的陶瓷张力覆层如TiN、TiO2、CrN、TiC、Ti(C，N)、Si3N4、SiO2、AlN、Si系(Si-N-O-C)等来生产超低铁损硅钢板的方法，所述硅钢板没有镁橄榄石底覆层(下称无覆层硅钢板)。在这种生产方法中一个长期悬而未决的问题在于，有效地形成具有粘附特性和弯曲特性的陶瓷张力覆层，其可经受长时间的高温去应力退火，并能够获得超低铁损，而没有所担心的去应力退火中的铁损恶化。当陶瓷覆层通过PVD工艺在这样的无覆层钢板上形成时，尤其是当陶瓷覆层如TiN、TiO2、CrN、TiC、Ti(C，N)等形成时，一个具有低电压高电流特性和对沉积颗粒的极好的电离电势比(ionization ratio)的空心阴极放电法(HCD)据说是最合适的。另一方面，磁控管溅射法据说对陶瓷覆层如Si3N4、SiO2、AlN、Si系(S-N-O-C)等的形成是最佳的。然而，当陶瓷张力覆层通过利用普通的上述方法直接在无覆层板上形成时，很难获得一个在高温去应力退火后保持足够的粘附性能的陶瓷覆层。这主要考虑到由于以下事实，因为PVD法形成的陶瓷覆层与自然存在的陶瓷相比不稳定，在高温去应力退火中由于已形成的陶瓷覆层和无覆层板的表面之间的反应过程，容易引起剥落。本专利技术有利地解决了上述问题，本专利技术的目的是提供一种超低铁损晶粒取向硅钢板，该硅钢板具有一个即使在高温长时间去应力退火后仍然有极好粘附性能和弯曲性能的陶瓷张力覆层。本专利技术的第二目的是提供一个生产具有上述陶瓷张力覆层的超低铁损晶粒取向硅钢板的有利的方法。
技术实现思路
为了达到上述目的和获得下面所述的知识，本专利技术人进行了各种研究。(1)无覆层板的表面和由PVD法形成的陶瓷张力覆层之间的界面的粘附特性是最重要的。作为第一覆层(预覆层)，因此，形成一个具有一很薄厚度和一稍大热膨胀系数的陶瓷覆层是有利的。(2)在该预涂陶瓷层形成时，为增强粘附性能，对基板施加一个大的偏压以采用一种大的和电离电势比高的覆层工艺是有利的。(3)对于所述的预涂陶瓷层，使用一种具有小的热膨胀系数的陶瓷张力覆层，其在高温去应力退火中充当扩散阻挡层(diffusionbarrier)，用于在粘附性能没有恶化的情况下有效地给硅钢板施加张力。此外，应说明的是，为了满足上述要求(1)，通过HCD方法可有效形成一个TiN的薄陶瓷张力层，且为了满足要求(2)，在HCD方法中施加一个不小于-100V的高偏压，以及为了满足要求(3)，用磁控管溅射法来形成SiNx。然而，对于上述要求中之要求(2)，已经显示，当不小于-100V的高偏压直接施加在通过辊子等在HCD高等离子环境中的晶粒取向硅钢板的基板上时，异常放电常常引起TiN覆层成螺旋形式的隆起，且在隆起的TiN覆层上也产生许多裂纹，因此就不能得到充分的粘附特性。为了解决上述问题，考虑到对晶粒取向的硅钢板基板施加偏压最理想的是非接触系统。现在，本专利技术人研究了用于实现在非接触状态下施加高偏压的方法和装置，并获得如下知识。a)在非接触状态下，通过在所要处理材料的附近布置正电极和负电极，并在上述正负电极附近布置一个磁场产生装置，以便正负电极之间所产生的电子聚焦，就能够将高偏压施加到作为要处理材料的晶粒取向硅钢板上。同样，通过利用上述非接触型高偏压施加方法，在不引起异常放电等的情况下，高偏压也能够施加到晶粒取向硅钢板的基板上。b)由上述方法形成的陶瓷覆层的组成不是普通的TiN而是TiNO。同样，TiNO覆层外延生长，并以良好的相容性形成在钢板基板上，从而获得粘附性能的进一步改进和张力施加效果。本专利技术是基于上述知识而取得的。也就是，本专利技术的构成如下。1、一种超低铁损晶粒取向硅钢板，具有多个形成在最终退火后的晶粒取向硅钢板表面上的陶瓷覆层，其特征在于，所述钢板具有一个由空心阴极放电法形成的作为第一覆层的TiNO覆层。2、一种超低铁损晶粒取向硅钢板，具有多个形成在退火后的晶粒取向硅钢板表面上的陶瓷覆层，其特征在于，所述钢板具有一个由空心阴极放电法形成的作为第一覆层的TiNO覆层，而且还有一个用磁控管溅射法在所述TiNO覆层上形成的SiNx覆层。3、一种生产超低铁损晶粒取向硅钢板的方法，是通过在没有在钢板表面上形成一个镁橄榄石底覆层的情况下，在退火后的晶粒取向硅钢板表面上形成多个陶瓷覆层，其特征在于，利用空心阴极放电法在给所述钢板施加一个不小于-100V高偏压的条件下，在所述最终退火后的钢板表面上形成一个作为第一覆层的TiNO覆层。4、一种生产超低铁损晶粒取向硅钢板的方法，是通过在没有在钢板表面上形成一个镁橄榄石底覆层的情况下，在退火后的单一取向硅钢板的表面上形成多个陶瓷覆层，其特征在于，利用空心阴极放电法给所述钢板施加一个不小于-100V高偏压的条件下，在所述最终退火后的钢板表面上形成一个作为第一覆层的TiNO覆层，然后利用磁控管溅射法在TiNO覆层上形成一个SiNx覆层。下面将详细描述本专利技术。首先，解释说明一种适于本专利技术使用的非接触型高偏压施加装置。在附图说明图1中示意性地示出了一种结合有所述非接触型高偏压施加装置的HCD装置，其中数字1是一个真空箱，数字2是一待处理的材料(晶粒取向硅钢板)，数字3是一个布置在材料2后侧并在材料2附近的正电极(+极)，类似地数字4是一个负电极(-极)，这些电极分别与一个电源电路(未示出)连接。同样，数字5是一个作为磁场产生装置(电磁铁)用于施加磁场的磁铁。非接触型高偏压施加装置由上述+电极3、-电极4和用于施加磁场的磁铁5构成。数字6是一组高密度存在于材料2背面的电子。数字7是一个在HCD装置中产生的沉积离子(Ti离子。此外，数字8是一个Ta阴极，数字9是一个HCD枪，数字10是一个电子束，数字11是一个蒸汽源(熔融Ti)，以及数字12是一个坩埚，上述部件构成了所述HCD装置。而且，图1示出了圆柱形-极围绕垂直于材料2放置的直线形+极(顶部为盘状)布置作为+极3和-极4的情况，但是电极布置并不限于此。只要电极布置在待处理材料的附近，任何布置结构均可采用。例如，如图2所示，使用一个壳体14是特别有利的，许多喷嘴孔13设置在其前面，凸状+极15布置在与喷嘴孔13吻合的位置，而壳体14的框架是-极16，而且一个用于施加磁场的磁铁17布置在壳体14的背面。具有上述结构的高偏压施加装置能够产生良好方向性的电子。因此，电子数能够以良好的方向性向指定位置发射。从而，这样的高偏压施加装置的布置位置没必要限定在待处理材料的背面。例如，如图3所示，该装置能够布置在沉积离子(Ti离子)的照射侧和在材料2的侧面。此外，当反应气体如N2、O2、C2H2等通过一个反应气体管道18供应给高偏压施加装置的壳体14内部时，它们可以直接离子化以提供高密度的N-、C-、O-等。结果，有可能形成极好粘附性能的陶瓷覆层。而且，当一个偏压通过这样的偏压施加装置施加给待处理材料时，偏压为-100至-3000V是理想的(最好为约-15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低铁损晶粒取向硅钢板，具有多个形成在最终退火后的晶粒取向硅钢板表面上的陶瓷覆层，其特征在于，所述钢板具有一个由空心阴极放电法形成的作为第一覆层的ＴｉＮＯ覆层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井口征夫，
申请(专利权)人：川崎制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]