WO2025170057A1

WO2025170057A1 - 方向性電磁鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: WO2025170057A1
Application number: PCT/JP2025/004179
Authority: WO
Inventors: 和年竹田; 隆史片岡; 龍太郎山縣; 真介高谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2024-02-09
Filing date: 2025-02-07
Publication date: 2025-08-14
Anticipated expiration: 2026-08-09

Abstract

この方向性電磁鋼板は、母材鋼板と、前記母材鋼板の表面に形成された、リン酸金属塩を含む絶縁被膜と、を有する方向性電磁鋼板であって、前記母材鋼板は、前記母材鋼板と前記絶縁被膜との界面に接する領域に、Ｓｉの酸化物を含む酸化物層を有し、前記酸化物層の、前記界面からの平均厚さが、０．５～２．５μｍである。

Description

方向性電磁鋼板及びその製造方法

　本発明は、方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。
　本願は、２０２４年０２月０９日に、日本に出願された特願２０２４－０１８８５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　方向性電磁鋼板は、主として、変圧器に使用される。変圧器は、据付けから廃棄までの長期間にわたり連続的に励磁され、エネルギー損失を発生し続ける。そのため、交流で磁化される際のエネルギー損失、即ち、鉄損が、変圧器の性能を決定する主要な指標となる。

　方向性電磁鋼板の鉄損を低減するため、（ａ）｛１１０｝＜００１＞方位（ゴス方位）への集積を高める、（ｂ）Ｓｉ等の固溶元素の含有量を多くして鋼板の電気抵抗を高める、又は、（ｃ）電磁鋼板の板厚を薄くする、との観点から、これまで、多くの技術が開発されてきた。

　また、鋼板に張力を付与することが、鉄損の低減に有効である。鋼板より熱膨張係数が小さい材質の被膜を、高温で、鋼板表面に形成することが、鉄損低減のための有効な手段である。電磁鋼板の仕上げ焼鈍工程で、鋼板表面の酸化物と焼鈍分離剤が反応して生成する、被膜密着性に優れるフォルステライト系被膜（無機質系被膜）は、鋼板に張力を付与することができる被膜である。

　例えば、特許文献１に開示の、コロイド状シリカとリン酸塩とを主体とするコーティング液を、鋼板表面に焼き付けて絶縁被膜を形成する方法は、鋼板への張力付与の効果が大きいので、鉄損の低減に有効な方法である。それ故、仕上げ焼鈍工程で生成したフォルステライト系被膜を残し、その上に、リン酸塩を主体とする絶縁コーティングを施すことが、一般的な方向性電磁鋼板の製造方法となっている。

　しかしながら、近年、トランスの小型化及び高性能化の要求が高まっており、トランスの小型化のために、磁束密度の高い場合であっても鉄損が良好であるような、高磁場鉄損に優れることが、方向性電磁鋼板に求められている。同時に、近年、フォルステライト系被膜が磁壁の移動を妨げ、鉄損に悪影響を及ぼすことが明らかになった。方向性電磁鋼板において、磁区は、交流磁場の下で磁壁が移動して変化する。この磁壁の移動が円滑かつ迅速であることが、鉄損の低減に効果的であるが、フォルステライト系被膜（グラス被膜、一次被膜とも言う）は、それ自身が非磁性体であるとともに、鋼板と被膜との界面において凹凸構造を有し、この凹凸構造が磁壁の移動を妨げるので、鉄損に悪影響を及ぼすと考えられる。
　そのため、高磁場鉄損を改善する手段として、フォルステライト系被膜を研磨などの機械的手段、又は、酸洗などの化学的手段を用いて除去する方法や、高温仕上げ焼鈍におけるフォルステライト系被膜の生成を防止したりすることにより、フォルステライト系被膜を有しない方向性電磁鋼板を製造する技術や、鋼板表面を鏡面状態とする技術（換言すれば、鋼板表面を磁気的に平滑化する技術）が研究されている。

　フォルステライト系被膜の生成防止技術として、例えば特許文献２には、通常の仕上げ焼鈍後に酸洗して表面形成物を除去した後、化学研磨又は電解研磨により鋼板表面を鏡面状態とする技術が開示されている。このような公知の方法により得られた、フォルステライト系被膜を有しない方向性電磁鋼板の表面に対して、張力付与絶縁被膜を形成することにより、更に優れた鉄損改善効果が得られることが判明している。また、張力付与絶縁被膜によれば、鉄損改善以外にも、耐食性、耐熱性、すべり性といった種々の特性が付与できる。

　しかしながら、フォルステライト系被膜には、絶縁性を発現する効果と共に、張力被膜（張力付与絶縁被膜）を形成する際に密着性を確保する中間層としての効果がある。すなわち、フォルステライト系被膜は、鋼板中に深く入り込んだ状態で形成されることから、金属である鋼板との密着性に優れている。そのため、コロイド状シリカやリン酸塩などを主成分とする張力付与型の被膜（張力被膜）を、フォルステライト系被膜の表面に形成した場合に、被膜密着性に優れる。一方、一般に、金属と酸化物との結合は困難であるため、フォルステライト系被膜が存在しない場合には、張力被膜と鋼板表面との間で、十分な密着性を確保することが困難であった。
　そのため、フォルステライト系被膜を有しない方向性電磁鋼板に対し、張力被膜を形成する場合、フォルステライト系被膜の中間層としての役割を代替する層を設けることが検討されている。

　特許文献３には、張力付与コーティングを形成する際に予め中間層となるコーティングを施すことにより、張力付与絶縁被膜の密着性を確保する技術が開示されている。
　しかしながら、特許文献３に開示されている技術では、大きな張力を有する張力付与絶縁被膜を密着性良く保持することができないという問題がある。

　また、例えば、特許文献４には、母材鋼板と、前記母材鋼板の表面に形成された絶縁被膜と、を有し、前記絶縁被膜が、前記母材鋼板側に形成され、結晶性リン酸金属塩を含む中間層と、前記絶縁被膜の表面側に形成された張力被膜層と、を有する方向性電磁鋼板が開示されている。特許文献４では、方向性電磁鋼板は、フォルステライト系被膜を有さず、被膜密着性に優れ、被膜張力に優れ、かつ磁気特性に優れることが示されている。

　しかしながら、方向性電磁鋼板は、用途によっては、所定の形状に加工された後、歪取焼鈍に供される場合がある。本発明者らが検討を行った結果、特許文献４の技術を適用した方向性電磁鋼板では、歪取焼鈍が行われることは想定されておらず、歪取焼鈍を行った場合に、被膜の密着性が低下する場合があることが分かった。

日本国特開昭４８－３９３３８号公報日本国特開昭４９－９６９２０号公報日本国特開平５－２７９７４７号公報国際公開第２０２２／２１５７０９号

　上述の通り、特許文献１～４では、フォルステライト系被膜を有さない方向性電磁鋼板において、歪取焼鈍を行った場合（歪取焼鈍後）にも優れた被膜密着性が得られる方向性電磁鋼板は開示されていなかった。
　そのため、本発明は、フォルステライト系被膜を有さない方向性電磁鋼板を前提とした上で、被膜張力、耐食性、被膜からのリンの耐溶出性、コアとした際の占積率及び鉄損は従来と同等以上を確保しつつ、歪取焼鈍後であっても優れた被膜密着性が得られる方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供することを課題とする。

　本発明者らは、歪取焼鈍による絶縁被膜の密着性への影響について検討を行った。
　その結果、フォルステライト系被膜の形成されていない方向性電磁鋼板の表面に化成処理によって中間層及び絶縁被膜となるリン酸塩被膜を形成し、歪取焼鈍時に中間層と絶縁被膜とを融合させるとともに、融合して得られる絶縁被膜の直下にＳｉの酸化物を含む層（酸化物層）を形成することで、磁気特性やその他の被膜特性も劣化させずに、絶縁被膜の密着性低下を抑制することができることを見出した。

　本発明は上記の知見に鑑みてなされた。
　本発明の要旨は以下の通りである。
［１］本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、母材鋼板と、前記母材鋼板の表面に形成された、リン酸金属塩を含む絶縁被膜と、を有する方向性電磁鋼板であって、前記母材鋼板は、前記母材鋼板と前記絶縁被膜との界面に接する領域に、Ｓｉの酸化物を含む酸化物層を有し、前記酸化物層の、前記界面からの平均厚さが、０．５～２．５μｍである。
［２］［１］に記載の方向性電磁鋼板は、前記母材鋼板と前記絶縁被膜との前記界面の長さに占める、前記酸化物層と前記絶縁被膜との界面の長さの割合が、３０％以上であってもよい。
［３］［１］または［２］に記載の方向性電磁鋼板は、前記絶縁被膜における、ボイドの面積率が３０％以下であってもよい。
［４］本発明の別の態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、鋼板に、Ａｌ_２Ｏ_３を１０～１００質量％を含む焼鈍分離剤を塗布し、乾燥させた後、仕上げ焼鈍を行う仕上げ焼鈍工程と、前記仕上げ焼鈍工程後の前記鋼板に対し、余剰の前記焼鈍分離剤を除去する焼鈍分離剤除去工程と、前記焼鈍分離剤除去工程後の前記鋼板を０．１～５．０質量％の無機酸で、１０～６０秒間酸洗する軽酸洗工程と、前記軽酸洗工程後の前記鋼板を、水洗し、乾燥させる水洗工程と、前記水洗工程後の前記鋼板を、液温が３０～８５℃で、リン酸金属塩濃度が１．０～１０．０質量％の処理液に５～１５０秒間浸漬し、前記処理液を水洗除去した後、前記鋼板を乾燥させる、第１絶縁被膜形成工程と、前記第１絶縁被膜形成工程後の前記鋼板に、リン酸金属塩とコロイダルシリカとを含み、前記リン酸金属塩１００質量部に対する、前記コロイダルシリカの含有量が３０～１５０質量部であり、固形分濃度が１０～４０質量％であるコーティング液を塗布し、乾燥させた後、板温が７００～９５０℃の状態で１０～９０秒間保持する、第２絶縁被膜形成工程と、前記第２絶縁被膜形成工程後の前記鋼板を、露点が０～３０℃、窒素含有量が５０～１００体積％かつ水素含有量が０～５０体積％である雰囲気中で、７００～９００℃の温度域まで加熱し、前記温度域で１０～１８０分間保持する、熱処理工程と、を含む。
［５］［４］に記載の方向性電磁鋼板の製造方法は、前記焼鈍分離剤が、さらにＭｇＯ：５～９０質量％、塩化物：０．５～１０．０質量％の１種または２種を含んでもよい。

　本発明の上記態様によれば、歪取焼鈍後であっても優れた被膜密着性が得られる方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る方向性電磁鋼板の、絶縁被膜及び母材鋼板を含む断面の写真の例である。

　本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板（本実施形態に係る方向性電磁鋼板）及びその製造方法について説明する。

＜方向性電磁鋼板＞
　図１に示すように、本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、母材鋼板１１と、母材鋼板１１の表面に形成された、リン酸金属塩を含む絶縁被膜２１と、を有する。
　以下、それぞれについて説明する。

［母材鋼板］
　図１に示すように、母材鋼板１１は、母材鋼板１１と絶縁被膜２１との界面ＩＦに接する領域に、Ｓｉの酸化物を含む酸化物層１２を有する。酸化物層１２以外の部分については、鋼板からなる。

（酸化物層）
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、母材鋼板の、母材鋼板と絶縁被膜との界面に接する領域に、Ｓｉの酸化物を含む酸化物層が形成されている。この酸化物層は、母材鋼板と絶縁被膜との密着性の向上に寄与する。酸化物層が形成されていないと、十分な密着性が確保できない。
　高い密着性向上効果と磁気特性とを得る場合、酸化物層の、母材鋼板と絶縁被膜との界面からの平均厚さは、０．５～２．５μｍである。平均厚さが０．５μｍ未満では密着性の向上の効果が小さくなる。一方、平均厚さが２．５μｍ超であると、磁気特性が劣位となる。

　また、酸化物層が、母材鋼板と絶縁被膜との界面に接する領域に存在する、すなわち、絶縁被膜との界面を構成することで、密着性（被膜の密着性）が向上する。より高い密着性向上効果を得る場合、母材鋼板と絶縁被膜との界面の長さに占める、酸化物層と絶縁被膜との界面の長さの割合（被覆率）が、３０％以上であることが好ましい。長さの割合は、１００％であってもよい。

　酸化物層は、Ｓｉの酸化物を主に含むが、Ｓｉ酸化物層におけるＳｉ含有量は、６０～７０質量％であることが好ましい。Ｓｉ酸化物には、ＳｉＯ_２やＦｅＳｉＯ_４等のＳｉを含む複合酸化物を含む。Ｓｉ酸化物以外には、鉄酸化物、酸化アルミニウム、酸化クロム等が含まれていてもよい。また、酸化物層のＰ含有量は、１．０質量％以下であり、絶縁被膜とは明確に判別可能である。
　また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の酸化物層は、母材鋼板の一部として形成されることで、母材鋼板との密着性が極めて高い。

　酸化物層が形成されているかどうか、酸化物層の平均厚さ、界面に占める割合（被覆率）は、それぞれ以下の方法で求めることができる。
　表層近傍を含む鋼板断面について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、３００００倍に拡大し、長さ１０μｍ以上の界面に沿った近傍を撮影する。
　撮影した画像から母材鋼板と絶縁被膜とを判別可能である。これは、母材はほぼ鉄原子から構成されているのに対し、絶縁被膜にはリン酸塩や凝集したコロイダルシリカ、空隙が観察されるためである。
　また、母材鋼板には内部酸化層としての酸化物層が存在するが、ほぼシリカから構成されてＰ含有量が少なく、母材内部に存在するため、リン酸塩を主体とする絶縁被膜との相違は元素分析を行うことにより確認可能である。画像の解像度が低く、明瞭な画像が得られない場合にはルーゼックス等の画像処理装置を用いて明確化することも可能である。
　別の方法としては、絶縁被膜側からＰ元素の分布が急激に減少するところを絶縁被膜と母材の界面としてもよい。Ｐ元素は絶縁被膜中でリン酸あるいは酸化リンの形態で存在し、鋼中にほとんど拡散しないからである。
　同様に、絶縁被膜中にカチオンとして存在すると推察される、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｌｉが急激に減少するところを絶縁被膜と母材の界面としてもよい。
　上記のように得られた３ヶ所以上のＴＥＭ画像を元に、それぞれの画像内で３ヶ所（すなわち計９ヶ所以上で）測定した酸化物層の厚さを平均することで、酸化物層の平均厚さとする。
　酸化物層の界面に占める割合は、上記の３ヶ所以上のＴＥＭ画像の、それぞれの画像内の３ヶ所で、撮影可能な幅として１０μｍの範囲の母材鋼板と絶縁被膜との界面において、酸化物層と絶縁被膜との界面となっている長さを測定し、その割合を算出し、得られた結果を平均することで得る。

　酸化物層のＳｉ含有量は、透過型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて、３視野について、それぞれ３ヶ所以上の元素分析を行い、測定結果を平均することで得られる。

（化学組成）
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板の、酸化物層以外の部分（鋼板部分）の化学組成については、方向性電磁鋼板として一般に求められる特性を得るための、方向性電磁鋼板として公知の範囲であればよい。
　例えば、化学組成を構成する化学成分として、以下を含むことが好ましい。本実施形態において、化学成分に係る％は、断りがない限り質量％である。

　Ｃ：０．０１０％以下
　Ｃ（炭素）は、製造工程における脱炭焼鈍工程の完了までの工程での鋼板の組織制御に有効な元素である。しかしながら、Ｃ含有量が０．０１０％を超えると、製品板である方向性電磁鋼板の磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、Ｃ含有量は、０．０１０％以下とすることが好ましい。Ｃ含有量は、より好ましくは０．００５％以下である。Ｃ含有量は、低ければ低い方が好ましいが、Ｃ含有量を０．０００１％未満に低減しても、組織制御の効果は飽和し、製造コストが嵩むだけとなる。従って、Ｃ含有量は、０．０００１％以上としてもよい。

　Ｓｉ：２．５０～４．００％
　Ｓｉ（珪素）は、方向性電磁鋼板の電気抵抗を高めて、鉄損特性を改善する元素である。Ｓｉ含有量が２．５０％未満では、十分な渦電流損低減効果が得られない。そのため、Ｓｉ含有量は２．５０％以上とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは２．７０％以上、さらに好ましくは３．００％以上である。
　一方、Ｓｉ含有量が４．００％を超えると、方向性電磁鋼板が脆化し、通板性が顕著に劣化する。また、方向性電磁鋼板の加工性が低下し、圧延時に鋼板が破断しうる。このため、Ｓｉ含有量は４．００％以下とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは３．８０％以下、さらに好ましくは３．７０％以下である。

　Ｍｎ：０．０１～０．５０％
　Ｍｎ（マンガン）は、製造過程で、Ｓと結合して、ＭｎＳを形成する元素である。この析出物は、インヒビター（正常結晶粒成長の抑制剤）として機能し、鋼において、二次再結晶を発現させる。Ｍｎは、更に、鋼の熱間加工性も高める元素である。Ｍｎ含有量が０．０１％未満である場合には、上記のような効果を十分に得ることができない。そのため、Ｍｎ含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は、より好ましくは０．０２％以上である。
　一方、Ｍｎ含有量が０．５０％を超えると、二次再結晶が発現せずに、鋼の磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、Ｍｎ含有量は、０．５０％以下とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は、より好ましくは０．２０％以下、さらに好ましくは０．１０％以下である。

　Ｎ：０．０１０％以下
　Ｎ（窒素）は、製造工程においてＡｌと結合して、インヒビターとして機能するＡｌＮを形成する元素である。しかしながら、方向性電磁鋼板中にインヒビターが過剰に残存して、Ｎ含有量が０．０１０％を超えると、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、Ｎ含有量は、０．０１０％以下とすることが好ましい。Ｎ含有量は、より好ましくは０．００８％以下である。
　一方、Ｎ含有量の下限値は、特に規定するものではないが、０．００１％未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、Ｎ含有量は、０．００１％以上としてもよい。

　ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０％以下
　ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶性アルミニウム）は、方向性電磁鋼板の製造過程において、Ｎと結合して、インヒビターとして機能するＡｌＮを形成する元素である。しかしながら、母材鋼板中にインヒビターが過剰に残存して、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０２０％を超えると、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は、０．０２０％以下とすることが好ましい。ｓｏｌ．Ａｌ含有量は、より好ましくは０．０１０％以下であり、さらに好ましくは０．００１％未満である。ｓｏｌ．Ａｌ含有量の下限値は、特に規定するものではないが、０．０００１％未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は、０．０００１％以上としてもよい。

　Ｓ：０．０１０％以下
　Ｓ（硫黄）は、製造工程においてＭｎと結合して、インヒビターとして機能するＭｎＳを形成する元素である。しかしながら、Ｓ含有量が０．０１０％を超える場合には、残存するインヒビターにより、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、Ｓ含有量は、０．０１０％以下とすることが好ましい。方向性電磁鋼板におけるＳ含有量は、なるべく低い方がより好ましい。例えば０．００１％未満である。しかしながら、方向性電磁鋼板の母材鋼板中のＳ含有量を０．０００１％未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、方向性電磁鋼板の母材鋼板中のＳ含有量は、０．０００１％以上であってもよい。

　残部：Ｆｅ及び不純物
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成は、上述の元素を含有し、残部は、Ｆｅ及び不純物であってもよい。しかしながら、磁気特性等を高めることを目的として、さらにＳｎ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｓｂを以下に示す範囲で含有してもよい。またこれら以外の元素として、例えばＷ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏのいずれか１種類あるいは２種類以上を合計で１．０％以下含有しても、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の効果を阻害するものではない。
　ここで、不純物とは、母材鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入するものであり、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の作用に悪影響を及ぼさない含有量で含有することを許容される元素を意味する。

　Ｓｎ：０～０．５０％
　Ｓｎ（スズ）は、一次再結晶組織制御を通じ、磁気特性改善に寄与する元素である。磁気特性改善効果を得るためには、Ｓｎ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上である。
　一方、Ｓｎ含有量が０．５０％を超える場合には、二次再結晶が不安定となり、磁気特性が劣化する。そのため、Ｓｎ含有量は０．５０％以下とすることが好ましい。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。

　Ｃｕ：０～０．５０％
　Ｃｕ（銅）は、二次再結晶組織におけるＧｏｓｓ方位占有率の増加に寄与する元素である。上記効果を得るためには、Ｃｕ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上である。
　一方、Ｃｕ含有量が０．５０％を超える場合には、熱間圧延中に鋼板が脆化する。そのため、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板では、Ｃｕ含有量を０．５０％以下とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．３０％以下、さらに好ましくは０．１０％以下である。

　Ｓｅ：０～０．０２０％
　Ｓｅ（セレン）は、磁気特性改善効果を有する元素である。Ｓｅを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Ｓｅ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。Ｓｅ含有量は、より好ましくは０．００３％以上であり、さらに好ましくは０．００６％以上である。
　一方、Ｓｅ含有量が０．０２０％を超えると、被膜の密着性が劣化する。従って、Ｓｅ含有量を０．０２０％以下とすることが好ましい。Ｓｅ含有量は、より好ましくは０．０１５％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下である。

　Ｓｂ：０～０．５０％
　Ｓｂ（アンチモン）は、磁気特性改善効果を有する元素である。Ｓｂを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Ｓｂ含有量を０．００５％以上とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．０１％以上であり、さらに好ましくは０．０２％以上である。
　一方、Ｓｂ含有量が０．５０％を超えると、被膜の密着性が顕著に劣化する。従って、Ｓｂ含有量を０．５０％以下とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。

　上述の通り、本実施形態に方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成は、上述の元素を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなることが例示される。

　本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成は、公知のＩＣＰ発光分光分析法を用いて測定することが可能である。ただし、測定の際には、表面に絶縁被膜が形成されている場合には、これを剥離してから測定する。剥離方法としては、高濃度アルカリ液（例えば８５℃に加熱した３０％水酸化ナトリウム溶液）に２０分以上浸漬することにより、剥離させることが可能である。剥離したかどうかは目視で判定することが可能である。小試料の場合には、表面研削で剥離させても良い。

（板厚）
　母材鋼板の板厚は限定されないが、鉄損の点で０．１５～０．３５ｍｍであることが好ましい。

［絶縁被膜］
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、母材鋼板の上に絶縁被膜が形成されている。すなわち、フォルステライト系被膜が形成されていないので、絶縁被膜は母材鋼板に直接接して形成されている。
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板が含む絶縁被膜は、後述するように、第１絶縁被膜と第２絶縁被膜とが、熱処理によって融合することによって形成される単一の層である。
　この絶縁被膜は、リン酸金属塩を含む。リン酸金属塩は、例えば、リン酸Ａｌ、リン酸Ｍｇ、リン酸Ｍｎ、リン酸Ｚｎ、リン酸Ｃａ、リン酸Ｆｅ、リン酸Ｃｕ、リン酸Ｃｏ、リン酸Ｌｉである。
　また、この絶縁被膜は、コロイダルシリカに由来するＳｉを含む。
　絶縁被膜において、リン酸金属塩が９０～５０質量％、Ｓｉ含有量が１０～４０質量％であることが好ましい。

　絶縁被膜のリン酸金属塩及びＳｉ含有量の割合は、後述するように、ＳＥＭ－ＥＤＳによって測定することができる。

（ボイド）
　絶縁被膜における、ボイドの面積率は３０％以下であることが好ましい。ボイドの面積率を小さくすることで、被膜張力がより向上するという効果が得られる。

　絶縁被膜のボイドの面積率については以下の方法で求める。
　表層近傍を含む鋼板断面について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて撮影した３００００倍に拡大した長さ１０μｍ以上の画像を元にして、リン酸塩を主体とする絶縁被膜とボイドとを元素分析を行うことにより確認し、ボイド面積を判別する。観察視野の面積全体に占めるボイドの面積の割合をボイドの面積率（％）とする。画像の解像度が低く、明瞭な画像が得られない場合にはルーゼックス等の画像処理装置を用いて明確化することも可能である。

（厚み）
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、絶縁被膜２１の厚みは、占積率の点で、１．０～１０．０μｍであることが好ましい。

　絶縁被膜の厚みは以下の方法で求める。
　平坦部においては、１０ｍｍ角（圧延方向に１０ｍｍ、圧延方向と直角方向に１０ｍｍ）のサイズの試料を採取し、圧延方向直角方向の試料の厚さ方向の断面を走査電子顕微鏡で観察し、５点以上の厚みを計測し、その平均を絶縁被膜の厚みとする。
　その際、エネルギー分散型元素分析装置によってＰ含有量を測定し、絶縁被膜側（表面側）からＰ元素の分布が急激に減少する位置を、絶縁被膜と母材鋼板との界面とする。また、絶縁被膜中にカチオンとして存在すると推察される、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｌｉが急激に減少するところを絶縁被膜と母材の界面としてもよい。

　また、走査電子顕微鏡とエネルギー分散型元素分析装置を用いることにより、リン酸金属塩の質量割合とリン酸金属塩の種類とを特定する。また、Ｓｉ含有量も、走査電子顕微鏡とエネルギー分散型元素分析装置とを用いることによって測定できる。リン酸金属塩の質量割合とＳｉ含有量は、３ヶ所で測定し、その平均の値とする。

＜製造方法＞
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、製造方法によらず、上記の構成を有していれば、その効果が得られるが、例えば以下の工程を含む製造方法によれば好ましく製造できる。
（ｉ）鋼片を加熱し、熱間圧延によって鋼片を熱延板とする、熱間圧延工程、
（ｉｉ）前記熱延板に熱延板焼鈍を施す、熱延板焼鈍工程、
（ｉｉｉ）前記熱延板焼鈍工程後の前記熱延板を酸洗する、酸洗工程、
（ｉｖ）前記酸洗工程後の前記熱延板に、冷間圧延を行って鋼板（冷延板）とする、冷間圧延工程、
（ｖ）前記鋼板に脱炭焼鈍を施す、脱炭焼鈍工程、
（ｖｉ）前記脱炭焼鈍後の前記鋼板に、Ａｌ_２Ｏ_３を１０～１００質量％を含む焼鈍分離剤を塗布し、乾燥させた後、仕上げ焼鈍を行う仕上げ焼鈍工程、
（ｖｉｉ）前記仕上げ焼鈍工程後の前記鋼板に対し、余剰の前記焼鈍分離剤を除去する焼鈍分離剤除去工程、
（ｖｉｉｉ）前記焼鈍分離剤除去工程後の前記鋼板を０．１～５．０質量％の無機酸で、１０～６０秒間酸洗する軽酸洗工程、
（ｉｘ）前記軽酸洗工程後の前記鋼板を、水洗し、乾燥させる水洗工程と、
（ｘ）前記水洗工程後の前記鋼板を、液温が３０～８５℃で、リン酸金属塩濃度が１．０～１０．０質量％の処理液に５～１５０秒間浸漬し、前記処理液を水洗除去した後、前記鋼板を乾燥させ、第１絶縁被膜を形成する、第１絶縁被膜形成工程、
（ｘｉ）前記第１絶縁被膜形成工程後の前記鋼板に、リン酸金属塩とコロイダルシリカとを含み、前記リン酸金属塩１００質量部に対する、前記コロイダルシリカの含有量が３０～１５０質量部であり、固形分濃度が１０～４０質量％であるコーティング液を塗布し、乾燥させた後、板温が７００～９５０℃の状態で１０～９０秒間保持することで、第２絶縁被膜を形成する、第２絶縁被膜形成工程、及び、
（ｘｉｉ）前記第２絶縁被膜形成工程後の前記鋼板を、露点が０～３０℃、窒素含有量が５０～１００体積％かつ水素含有量が０～５０体積％である雰囲気中で、７００～９００℃の温度域まで加熱し、前記温度域で１０～１８０分間保持することで、前記第１絶縁被膜と前記第２絶縁被膜とを融合させて絶縁被膜とするとともに、前記鋼板中に酸化物層を形成する、熱処理工程。
　本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、（ｖｉ）仕上げ焼鈍工程～（ｘｉｉ）熱処理工程に特徴があり、（ｉ）熱間圧延工程～（ｖ）脱炭焼鈍工程については、特に限定されず、公知の条件を適用できる。

［熱間圧延工程］
　熱間圧延工程では、所定の化学組成を有するスラブなどの鋼片を、加熱した後に熱間圧延し、熱延板を得る。鋼片の加熱温度は、１１００～１４５０℃の範囲内とすることが好ましい。加熱温度は、より好ましくは１３００～１４００℃である。
　鋼片の化学組成は、最終的に得たい方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成に応じて変更すればよいが、例えば質量％で、Ｃ：０．０１～０．２０％、Ｓｉ：２．５０～４．００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１～０．０４０％、Ｍｎ：０．０１～０．５０％、Ｎ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００５～０．０４０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｓｎ：０～０．５０％、Ｓｅ：０～０．０２０％、Ｓｂ：０～０．５０％及びを含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を例示できる。
　熱間圧延条件については、特に限定されず、求められる特性に基づいて適宜設定すればよい。熱延板の板厚は、例えば、２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。

［熱延板焼鈍工程］
　熱延板焼鈍工程では、熱間圧延工程後の鋼板（熱延板）を焼鈍する。このような焼鈍処理を施すことで、鋼板組織に再結晶が生じ、良好な磁気特性を実現することが可能となる。
　本実施形態の熱延板焼鈍工程では、公知の方法に従い、熱間圧延工程を経て製造された熱延板を焼鈍すればよい。焼鈍に際して熱延板を加熱する手段については、特に限定されるものではなく、公知の加熱方式を採用することが可能である。例えば、いわゆる連続焼鈍でもよく、熱延板をコイル状のものとしてバッチ焼鈍としても良い。また、焼鈍条件についても、特に限定されるものではないが、例えば、熱延板に対して、９００～１２００℃の温度域で１０秒～５分間の焼鈍を行うことができる。また雰囲気は特に制限されるものではないが、鋼板の酸化は抑制した方が好ましく窒素やアルゴン、水素などの非酸化雰囲気で行うことが好ましい。

［酸洗工程］
　酸洗工程では、熱間圧延および熱延板焼鈍にて鋼板表面に生成したスケール（酸化物）を除去する。本実施形態の酸洗工程では、公知の方法が用いられる。酸洗液としては塩酸や硫酸、硝酸など公知の酸が用いられる。また酸洗液には必要に応じ公知の酸洗抑制剤や酸洗促進剤等を添加してもよい。さらに鋼板を酸洗液に接触させる前に、スケールと鋼板の界面に酸洗液を浸透させ、酸洗効率を向上させる目的で、酸洗前に鋼板へのショットブラスト等の物理的な処理を行うことも可能である。

［冷間圧延工程］
　冷間圧延工程では、酸洗工程後の鋼板を冷間圧延して、冷延板（方向性電磁鋼板の母材鋼板と同じ板厚を有する鋼板）とする。冷間圧延は、一回の（中間焼鈍を挟まない一連の）冷間圧延でもよく、冷延工程の最終パスの前に、冷延を中断し少なくとも一回または二回以上の中間焼鈍を実施して、中間焼鈍をはさむ複数回の冷間圧延を施してもよい。
　冷間圧延の条件は、公知の方法に従えばよい。方向性電磁鋼板における冷間圧延率はその磁気特性に大きく影響をおよぼす。特に最終圧下率の影響が大きく、最終圧下率を８０～９５％とすることができる。最終圧下率とは、冷間圧延の累積圧下率であり、中間焼鈍を行う場合には、最終中間焼鈍後の冷間圧延の累積圧下率である。
　中間焼鈍を行う場合、例えば、８００～１２００℃の温度に５～１８０秒間保持する。焼鈍雰囲気は特には限定されないが、鋼板の酸化を防ぐため、窒素やアルゴン、水素などの非酸化雰囲気で行うことが好ましい。また焼鈍方法としていわゆる連続焼鈍でもコイル形状でのバッチ焼鈍でもいずれでも良く、他の手法でもよい。中間焼鈍の回数は製造コストを考慮すると３回以内が好ましい。

［脱炭焼鈍工程］
　脱炭焼鈍工程では、研削工程後の冷延板に、脱炭焼鈍を行う。この脱炭焼鈍では、鋼板から磁気特性に悪影響を及ぼすＣが除去（脱炭）されるとともに、冷延板が一次再結晶する。
　脱炭焼鈍条件は限定されないが、脱炭のための窒素水素混合雰囲気とし加湿により酸素ポテンシャルを高めた雰囲気にて焼鈍がなされる。また合わせて一次再結晶組織を形成させることが必要なため、再結晶に必要な焼鈍温度と当該焼鈍温度で脱炭可能な酸素ポテンシャルの観点で加湿温度（露点）が決定される。
　焼鈍温度は例えば７００～９００℃程度であり、一般的に連続焼鈍工程にて焼鈍がなされるため、３０～９０秒間の均熱がなされる。

［窒化処理工程］
　脱炭焼鈍工程と後述する仕上げ焼鈍工程との間に、窒化処理を行ってもよい。
　窒化処理工程では、例えば脱炭焼鈍された鋼板を窒化処理雰囲気（水素、窒素、及びアンモニア等の窒化能を有するガスを含有する雰囲気）内で７００～８５０℃程度に維持することで窒化処理を行う。ＡｌＮをインヒビターとして活用する場合、窒化処理によって鋼板の窒素濃度を４０ｐｐｍ（０．００４０質量％）以上とすることが好ましい。一方、鋼板の窒素濃度が１０００ｐｐｍ（０．１０００質量％）超となった場合、仕上げ焼鈍において二次再結晶完了後も鋼板内に過剰にＡｌＮが存在する。このようなＡｌＮは鉄損劣化の原因となる。このため、窒化処理工程後の鋼板の窒素濃度は１０００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。

［仕上げ焼鈍工程］
　仕上げ焼鈍工程では、脱炭焼鈍工程後（または窒化処理工程後）の鋼板に、Ａｌ_２Ｏ_３を１０～１００質量％を含む焼鈍分離剤を塗布し、乾燥させた後、仕上げ焼鈍を行う。
　従来の方向性電磁鋼板の製造方法では、ＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤を塗布して仕上げ焼鈍を行うことで、鋼板（冷延板）の表面にフォルステライト系被膜を形成していた。これに対し、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、フォルステライト系被膜を形成しないように、Ａｌ_２Ｏ_３を１０質量％以上含む焼鈍分離剤を用いる。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は４０質量％以上であることが好ましい。
　一方で、Ａｌ_２Ｏ_３の割合は１００質量％でもよいが、鋼板表面にＡｌ_２Ｏ_３が焼付くことを防止する観点で、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法において、焼鈍分離剤には、ＭｇＯを含むことが好ましい。ＭｇＯは０％でもよいが、上記効果を得る場合、ＭｇＯの割合は、５質量％以上とすることが好ましい。ＭｇＯを含む場合、ＭｇＯの割合は、１０質量％以上のＡｌ_２Ｏ_３を確保するため、９０質量％以下とする。ＭｇＯの割合は、好ましくは、５０質量％以下である。焼鈍分離剤に対して、Ａｌ_２Ｏ_３とＭｇＯとの合計が固形分換算で５０質量％超であればよい。
　また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法において、焼鈍分離剤には、さらに塩化物を含有させても良い。焼鈍分離剤が塩化物を含むことで、フォルステライト系被膜がより形成されにくくなるという効果が得られる。塩化物の含有量は特に限定せず、０％でもよいが、上記効果を得る場合、０．５～１０．０質量％が好ましい。塩化物としては、例えば、塩化ビスマス、塩化カルシウム、塩化コバルト、塩化鉄、塩化ニッケル等が有効である。
　仕上げ焼鈍条件は限定されないが、例えば、１１５０～１２５０℃の温度で１０～６０時間保持する条件を採用することができる。

［焼鈍分離剤除去工程］
　焼鈍分離剤除去工程では、仕上げ焼鈍工程後の鋼板に対し、余剰の焼鈍分離剤を除去する。例えば水洗を行うことで余剰の焼鈍分離剤を除去することができる。

［軽酸洗工程］
　軽酸洗工程では、焼鈍分離剤除去工程後の鋼板を０．１～５．０質量％の無機酸で、１０～６０秒間酸洗する。
　軽酸洗の条件が好ましくないと、余剰の焼鈍分離剤が鋼板表面に残存し表面粗度が大きくなって占積率が低下したり、酸が強すぎると鋼板表面がエッチングされて磁気特性が低下したりすると言った問題が生じる。

［水洗工程］
　水洗工程では、軽酸洗工程後の鋼板を、水洗し、乾燥させる。
　これにより、酸洗液が除去されて発錆を抑制することが可能となる。
　水洗、乾燥の条件については限定されない。

［第１絶縁被膜形成工程］
　第１絶縁被膜形成工程では、水洗工程後の鋼板を、液温が３０～８５℃で、リン酸金属塩濃度が１．０～１０．０質量％の処理液に５～１５０秒間浸漬し、処理液を水洗除去した後、鋼板を乾燥させることで、鋼板の表面に、第１絶縁被膜を形成する。
　処理液の液温が３０℃未満では、第１絶縁被膜の形成量が少な過ぎ、部分的に絶縁被膜の密着性が低下する結果となる。一方、液温が８５℃超では、第１絶縁被膜が部分的に厚くなり過ぎて最終的に表面粗度が大きくなり占積率が低下する結果となる。
　また、リン酸金属塩濃度（リン酸金属塩の濃度）が、１．０質量％未満では第１絶縁被膜の形成に時間がかかり過ぎてコスト的に不利となる。一方、リン酸金属塩濃度が１０．０質量％超では第１絶縁被膜の形成が部分的に厚くなり最終的に不均一な絶縁被膜となる。
　また、処理時間が５秒未満では、第１絶縁被膜の形成量が少な過ぎ、部分的に絶縁被膜の密着性が低下する結果となる。一方、１５０秒超であると時間がかかり過ぎてコスト的に不利となる。

［第２絶縁被膜形成工程］
　第２絶縁被膜形成工程では、第１絶縁被膜形成工程後の鋼板に、リン酸金属塩とコロイダルシリカとを含み、前記リン酸金属塩１００質量部に対する、コロイダルシリカの含有量が３０～１５０質量部であり、固形分濃度が１０～４０質量％であるコーティング液（絶縁被膜形成液）を塗布し、乾燥させた後、板温が７００～９５０℃の状態で１０～９０秒間保持することで、第１絶縁被覆の上に、第２絶縁被膜を形成する。
　板温が７００℃未満であると、低張力となって磁気特性が劣位となる。そのため、板温は７００℃以上とすることが好ましい。一方、板温が９５０℃超であると、鋼板の剛性が低下して変形しやすくなる。この場合、移送等によって鋼板に歪が入り磁気特性が劣位となる場合がある。そのため、板温は９５０℃以下とすることが好ましい。
　また、保持時間が１０秒未満であると、耐溶出性が劣位となる。そのため、保持時間は、１０秒以上とする。一方、保持時間が９０秒超であると、密着性が低下したり、密着性の低下を回避しようとすると生産性が劣位となる。そのため、保持時間は９０秒以下が好ましい。
　コーティング液は、リン酸金属塩と、コロイダルシリカとを、リン酸金属塩１００質量部に対し、コロイダルシリカが３０～１５０質量部含まれるようにする。コーティング液の固形分濃度は１０～４０質量％とし、コーティング液に対して、リン酸金属塩とコロイダルシリカとの合計が固形分換算で、５０質量％超であることが好ましい。リン酸金属塩としては、例えば、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、リン酸マグネシウム、リン酸ニッケル、リン酸銅、リン酸リチウム、リン酸コバルトなどから選択される１種又は２種以上の混合物が使用できる。
　コーティング液には、追加元素として、バナジウム、タングステン、モリブデン、ジルコニウム等を含んでもよい。
　コロイダルシリカは、Ｓタイプ、Ｃタイプのものを用いることができる。コロイダルシリカのＳタイプとは、シリカ溶液がアルカリ性のものを言い、Ｃタイプとはシリカ粒子表にアルミニウム処理を行い、シリカ溶液がアルカリ性から中性のものを言う。Ｓタイプのコロイダルシリカは広く一般に使用されており、価格も比較的廉価であるが、酸性のリン酸金属塩溶液と混合する際に凝集して沈殿する虞があり注意が必要である。Ｃタイプのコロイダルシリカはリン酸金属塩溶液と混合しても安定で、沈殿の虞は無いが処理工数が多い分比較的高価である。調製するコーティング液の安定性に応じて使い分けることが好ましい。

［磁区細分化工程］
　磁区細分化工程では、前記絶縁被膜の表面（母材鋼板と、絶縁被膜とを備える方向性電磁鋼板が備える絶縁被膜の表面）にエネルギー線を照射して、１８０°磁区の細分化を行ってもよい。磁区細分化を行うことで、方向性電磁鋼板の鉄損をより低減させることができる。
　磁区細分化処理の方法としては公知の方法でよい。例えば、圧延方向に交差する方向に延びる線状または点状の溝部を、圧延方向に沿って所定間隔で形成することにより、１８０°磁区の幅を狭くする（１８０°磁区の細分化を行う）方法がある。
　溝部を形成する場合には、歯車などによる機械的溝形成法、電解エッチングによる化学的溝形成法、および、レーザ照射による熱的溝形成法などが適用できる。
　応力歪部や溝部の形成によって絶縁被膜に損傷が発生して絶縁性等の特性が劣化するような場合には、再度絶縁被膜を形成して損傷を補修してもよい。

［熱処理工程］
　熱処理工程では、第２絶縁被膜形成工程後の鋼板を、露点が０～３０℃、窒素含有量が５０～１００体積％かつ水素含有量が０～５０体積％、である雰囲気中で、７００～９００℃の温度域まで加熱し、この温度域で１０～１８０分間保持することで、第１絶縁被膜と第２絶縁被膜とを融合させて絶縁被膜とするとともに、鋼板中に酸化物層を形成する。
　また、この熱処理工程は、歪取焼鈍を兼ねることができる。熱処理工程が歪取焼鈍を兼ねる場合、熱処理工程の前に、加工を行い、鋼板の形状を所定の形状に（例えば鉄心形状に）変化させてもよい。
　露点が０℃未満であると、酸化物層が十分に形成されない。一方、露点が３０℃超であると、酸化物層の平均厚さが過剰になる。
　雰囲気中の水素含有量は５０体積％超では、酸化物層が十分に形成されない虞がある。
　熱処理温度が７００℃未満では、酸化物層の形成速度が遅く、酸化物が十分に形成されない。一方、９００℃超では酸化物形成速度が速くなり過ぎてバラツキが大きくなり酸化物層の厚みが過剰になる。
　また、保持時間が１０分未満では、酸化物の形成が不十分でバラツキが大きくなって、酸化物層の厚みが過剰になる。一方、１８０分超では、酸化量が過剰となって、酸化物層の厚みが過剰になる。
　本願では、上記酸化物層の形成に合わせて追加の焼鈍を施しても良い。例えば、露点が２０℃の雰囲気で１０分間加熱し、引き続いて窒素１００％で露点が－２０℃の雰囲気で１２０分焼鈍しても良い。

　質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．３１％、Ｍｎ：０．０７％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２８％、Ｎ：０．００８％を含み、残部がＦｅ及び不純物であるスラブを鋳造し、スラブ加熱後熱延し、２．２ｍｍの熱延板とした。
　この熱延板を１１００℃で１０秒間保持する焼鈍を行った。
　その後、公知の条件で酸洗した後、中間焼鈍を挟まない連続の冷間圧延によって０．２２ｍｍまで冷延し、鋼板（冷延板）を得た。
　この鋼板に、８３０℃で３分保持する脱炭焼鈍を行った。
　脱炭焼鈍後、ＭｇＯ：４８質量％とＡｌ_２Ｏ_３：４８質量％、ＢｉＣｌ_３：４質量％を含有する焼鈍分離剤を塗布し、乾燥させた後、１２００℃まで加熱し、２０時間保持する仕上げ焼鈍を行った。
　仕上げ焼鈍後、水洗して余剰の焼鈍分離剤を取り除いたところ、鋼板表面にはフォルステライト系被膜は形成されていなかった。
　この鋼板に対し、表１に示す条件で軽酸洗を行った。
　その後、鋼板を、水洗し、乾燥させた。
　この鋼板を、表１に示すリン酸金属塩と防腐剤や粘性調整剤などの添加剤とを混合した処理液に浸漬させ、処理液を水洗除去した後、鋼板を乾燥させて、第１絶縁被膜を形成した。
　その後、表２に示すリン酸金属塩とコロイダルシリカとを表２の割合で含有するコーティング液を塗布し、乾燥させて、第２絶縁被膜を形成した。
　その後、鋼板表面に歯形によって圧延方向から８０°傾けた方向に６ｍｍの間隔で、深さが２０μｍ、幅が５０μｍの溝を形成した。
　その後、表３に示す条件で熱処理を行い、方向性電磁鋼板を得た。

　得られた方向性電磁鋼板に対し、酸化物層の有無、酸化物層の平均厚さ、酸化物層の被覆率を測定した。
　また、絶縁被膜の組成、厚みについて測定した。結果を表４に示す。

　また、表には示さないが、母材鋼板（酸化物層を除く）の化学組成は、Ｓｉ：３．３０質量％、Ｃ：０．００１８質量％、Ｍｎ：０．０６質量％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００２質量％、残部はＦｅ及び不純物であった。

　また、得られた方向性電磁鋼板において、以下の要領で、被膜密着性、被膜張力、耐食性、耐溶出性、占積率、鉄損を測定した。結果を表５に示す。

［被膜密着性］
　被膜の密着性は、鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍのサンプルを採取し、このサンプルを、１０ｍｍφの円柱に巻き付け、巻戻す、曲げ密着試験を行った後の、被膜の剥離度合い（面積率）によって評価した。
　評価基準を以下の通りとし、Ｅｘ、Ｇ、Ｆの場合に、被膜密着性に優れると判断した。
Ｅｘ　：剥離面積率　０～０．５％
Ｇ　　：剥離面積率　０．５％超、５．０％以下
Ｆ　　：剥離面積率　５．０％超、２０％以下
Ｐ　　：剥離面積率　２０％超、５０％以下
Ｂ　　：剥離面積率　５０％超

［被膜張力］
　被膜張力は、絶縁被膜の片面を剥離した時の湾曲状況から逆算して、計算した。得られた被膜張力が４．０ＭＰａ以上である場合に、十分な被膜張力を有すると判断した。

［耐食性］
　耐食性は、ＪＩＳ法の塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ２３７１：２０１５）に準じて３５℃の雰囲気中で５％ＮａＣｌ水溶液を７時間サンプルに自然降下させた。
　その後、発錆面積を１０点評価で行った。評価基準は、以下の通りである。評点が５以上であれば耐蝕性に優れると判断した。
　　　１０：錆発生が無かった
　　　９：錆発生が極少量（面積率：０．１０％以下）
　　　８：錆の発生した面積率＝０．１０％超過０．２５％以下
　　　７：錆の発生した面積率＝０．２５％超過０．５０％以下
　　　６：錆の発生した面積率＝０．５０％超過１．０％以下
　　　５：錆の発生した面積率＝１．０％超過２．５％以下
　　　４：錆の発生した面積率＝２．５％超過５．０％以下
　　　３：錆の発生した面積率＝５．０％超過１０％以下
　　　２：錆の発生した面積率＝１０％超過２５％以下
　　　１：錆の発生した面積率＝２５％超過５０％以下

［耐溶出性］
　耐溶出性は、サンプルからリン酸が溶出することを抑制できるかどうかで評価した。
　溶出量の測定方法は、サンプルを沸騰させた純水中で１０分間煮沸し、純水中に溶出したリン酸の量を測定し、リン酸の量を煮沸された方向性電磁鋼板の絶縁被膜の面積で割ることで行った。純水中に溶出したリン酸の量の測定は、リン酸が溶出した純水（溶液）を冷却し、冷却後の溶液を純水で希釈したサンプルのリン酸濃度をＩＣＰ－ＡＥＳにて測定することで算出した。
　溶出量が４０ｍｇ／ｍ^２未満であれば、耐溶出性に優れるとした。

［占積率］
　占積率はＪＩＳ　Ｃ　２５５０－５（２０２０）に準拠した方法で測定した。試験片は幅３０ｍｍ、長さ３２０ｍｍのものを３０枚使用した。サンプルの合計質量を測定後、１ＭＰａ加圧した状態で積層体を挟んでいる上下の当て板間を測定して算出した。
　占積率が９６．０％以上であれば、高い占積率が確保できていると判断した。

［鉄損］
　得られた鋼板（方向性電磁鋼板）に、Ｂ８（磁化力８００Ａ／ｍにおける磁束密度）と、Ｗ１７／５０（磁束密度の振幅１．７Ｔ、５０Ｈｚにおける質量当たりの鉄損）とを測定した。
　これらの特性値は、ＪＩＳ　Ｃ２５５６（２０１５）に準じた単板磁気特性測定法（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｓｈｅｅｔ　Ｔｅｓｔｅｒ：ＳＳＴ）により測定した。
　鉄損が０．７４Ｗ／ｋｇ以下であれば磁気特性に優れると判断した。

　表１～表５からわかるように、好ましい製造方法によって得られた、発明例に相当する方向性電磁鋼板では、母材鋼板と、母材鋼板の表面に形成された、リン酸金属塩を含む絶縁被膜とを有し、母材鋼板が、母材鋼板と絶縁被膜との界面に接する領域に、Ｓｉの酸化物を含む酸化物層を有し、酸化物層の、界面からの平均厚さが、０．５～２．５μｍであることで、被膜密着性、被膜張力、耐食性、耐溶出性、占積率、鉄損の全てが優れていた。
　これに対し、比較例の方向性電磁鋼板では、第１被膜形成工程、第２被膜形成工程、熱処理工程のいずれか１つ以上の条件が本発明範囲を外れたことで、所定の酸化物層が形成されず、被膜密着性、被膜張力、耐食性、耐溶出性、占積率、鉄損の１つ以上が目標を下回った。

　１１　　母材鋼板
　１２　　酸化物層
　２１　　絶縁被膜

Claims

　母材鋼板と、
　前記母材鋼板の表面に形成された、リン酸金属塩を含む絶縁被膜と、
を有する方向性電磁鋼板であって、
　前記母材鋼板は、前記母材鋼板と前記絶縁被膜との界面に接する領域に、Ｓｉの酸化物を含む酸化物層を有し、
　前記酸化物層の、前記界面からの平均厚さが、０．５～２．５μｍである、
ことを特徴とする方向性電磁鋼板。
　前記母材鋼板と前記絶縁被膜との前記界面の長さに占める、前記酸化物層と前記絶縁被膜との界面の長さの割合が、３０％以上である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
　前記絶縁被膜における、ボイドの面積率が３０％以下である、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板。
　鋼板に、Ａｌ_２Ｏ_３を１０～１００質量％を含む焼鈍分離剤を塗布し、乾燥させた後、仕上げ焼鈍を行う仕上げ焼鈍工程と、
　前記仕上げ焼鈍工程後の前記鋼板に対し、余剰の前記焼鈍分離剤を除去する焼鈍分離剤除去工程と、
　前記焼鈍分離剤除去工程後の前記鋼板を０．１～５．０質量％の無機酸で、１０～６０秒間酸洗する軽酸洗工程と、
　前記軽酸洗工程後の前記鋼板を、水洗し、乾燥させる水洗工程と、
　前記水洗工程後の前記鋼板を、液温が３０～８５℃で、リン酸金属塩濃度が１．０～１０．０質量％の処理液に５～１５０秒間浸漬し、前記処理液を水洗除去した後、前記鋼板を乾燥させる、第１絶縁被膜形成工程と、
　前記第１絶縁被膜形成工程後の前記鋼板に、リン酸金属塩とコロイダルシリカとを含み、前記リン酸金属塩１００質量部に対する、前記コロイダルシリカの含有量が３０～１５０質量部であり、固形分濃度が１０～４０質量％であるコーティング液を塗布し、乾燥させた後、板温が７００～９５０℃の状態で１０～９０秒間保持する、第２絶縁被膜形成工程と、
　前記第２絶縁被膜形成工程後の前記鋼板を、露点が０～３０℃、窒素含有量が５０～１００体積％かつ水素含有量が０～５０体積％である雰囲気中で、７００～９００℃の温度域まで加熱し、前記温度域で１０～１８０分間保持する、熱処理工程と、
を含む、
ことを特徴とする、方向性電磁鋼板の製造方法。
　前記焼鈍分離剤が、さらにＭｇＯ：５～９０質量％、塩化物：０．５～１０．０質量％の１種または２種を含む、
ことを特徴とする、請求項４に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。