BR112019014347B1

BR112019014347B1 - Chapa de aço elétrico e líquido de revestimento para chapa de aço elétrico

Info

Publication number: BR112019014347B1
Application number: BR112019014347-5A
Authority: BR
Inventors: Kazutoshi Takeda; Yoshiaki Natori; Takuya Matsumoto; Hiroyoshi Yashiki
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2024-04-09

Abstract

A presente invenção refere-se a uma chapa de aço eletromagnético e um líquido de revestimento para chapas de aço eletromagnético; e o propósito da presente invenção é fornecer uma chapa de aço eletromagnético que tenha uma resistência ao calor, resistência à corrosão e aparência mais excelentes sem conter cromo, e que apresenta excelentes propriedades de isolamento mesmo após o recozimento de alívio de estresse executado a temperaturas maiores que em qualquer ocasião anterior, e um líquido de revestimento para alcançar essa chapa de aço eletromagnético. Uma chapa de aço eletromagnético de acordo coma presente invenção é principalmente composta de um sal de fosfato metálico e partículas finas de composto inorgânico em forma de placas, partículas secundárias que têm um diâmetro médio de partícula de 0,05 óm a 5 óm (inclusive) e uma área de superfície específica de 1-80 m2/g, e partículas primárias que têm uma razão de aspecto de 50-1000. O teor das partículas finas de composto inorgânico em forma de placas é de 0,1 parte em massa a 20 partes em massa (inclusive) em relação a 100 partes em massa de sal fosfato metálico; e cada uma das partículas finas de composto inorgânico em forma de placas tem uma película de revestimento isolante na (...).

Description

Campo

[1] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico e a um líquido de revestimento para a chapa de aço elétrico.

Antecedentes

[2] Nos últimos anos, houve uma forte demanda por uma maior eficiência e miniaturização dos equipamentos elétricos para evitar o aquecimento global e do ponto de vista de economia da energia global. Várias medidas são exigidas para alcançar a alta eficiência e a miniaturização dos equipamentos elétricos, mas as chapas de aço elétrico usadas como núcleos de ferro de motores ou pequenos núcleos de ferro de transformadores também precisam ter propriedades magnéticas melhoradas e capacidade de processamento.

[3] Em geral, a superfície dessas chapas de aço elétrico é revestida com um revestimento isolante. Tal revestimento isolante precisa ter características de revestimento tais como resistência à corrosão, capacidade de soldagem, aderência, resistência ao calor, etc. em adição à propriedade isolante. Para alcançar uma alta eficiência e miniaturização de equipamentos elétricos, é importante suprimir a geração de calor (calor Joule) do motor, e como meio para aquele propósito, medidas para melhorar a remoção de calor foram tomadas aumentando-se a eficiência dos núcleos de ferro e fios de enrolamento e instalando-se dissipadores de calor, etc.

[4] Mesmo se uma chapa de aço elétrico em si for melhorada em desempenho e eficiência, a deformação de processamento é introduzida na chapa de aço elétrico processando-se a chapa de aço elétrico em uma forma predeterminada quando se produz um motor ou um transformador. Uma vez que a deformação de processamento introduzida degrada as características magnéticas, é possível melhorar também a eficiência do equipamento elétrico executando-se, após o processamento, o assim chamado recozimento de alívio de tensão pelo cliente.

[5] Por outro lado, o revestimento isolante aplicado à superfície da chapa de aço elétrico é, em linhas gerais, classificado nos três tipos a seguir. (1) Um revestimento inorgânico capaz de ser recozido para alívio de tensão a 750°C onde a resistência ao calor é enfatizada; (2) Um revestimento misto orgânico-inorgânico capaz de ser recozido para alívio de tensão, visando a alcançar tanto capacidade puncionamento quanto capacidade de soldagem; e (3) Um revestimento orgânico onde a capacidade de puncionamento é enfatizada e o recozimento para alívio de tensão não é possível.

[6] Entre os três tipos de revestimentos isolantes mencionados acima, aqueles que são amplamente usados são revestimentos isolantes que contêm os componentes inorgânicos dos itens (1) e (2) mencionados acima que sejam capazes de serem recozidos para alívio de tensão. No momento, o revestimento misto orgânico- inorgânico do item (2) mencionado acima se tornou a tendência atual devido ao equilíbrio das características do revestimento tais como aparência, capacidade de puncionamento, aderência, etc., ser notavelmente excelente se comparado com o revestimento inorgânico.

[7] Como técnica relativa ao revestimento isolante misto orgânico-inorgânico para uma chapa de aço elétrico como mostrado no item (2) mencionado acima, existe, por exemplo, uma técnica que está descrita pelo Documento de Patente 1 e pelo Documento de Patente 2 como listado abaixo. O Documento de Patente 1 como listado abaixo descreve um método para formação de um revestimento isolante usando-se um líquido de tratamento contendo, como componentes principais, um dicromato e uma emulsão de resina orgânica tal como vinil acetato, copolímero de butadieno-estireno, ou resina acrílica. Além disso, o Documento de Patente 2 como listado abaixo, descreve um método para formação de um revestimento isolante usando-se um líquido de tratamento compreendendo uma mistura de uma solução aquosa de ácido crômico e uma emulsão do tipo resina e um agente de redução orgânica onde a solução aquosa de ácido crômico contém um composto de alumínio prontamente solúvel, um óxido metálico bivalente, etc., e H3BO3, e além disso, onde a razão molar de Me2 + / Al3 + na solução de ácido crômico é de 0 a 7,0 , e a razão molar de ((Al3 +) + (Me2 +)) / CrO3 é de 0,2 a 0,5, e a razão molar de H3BO3/CrO3 está na faixa de 0,1 a 1,5.

[8] Por outro lado, nos últimos anos, o desenvolvimento de um revestimento isolante que não use uma solução aquosa de ácido crômico contendo cromo hexavalente tem sido promovido em resposta à conscientização crescente dos problemas ambientais. Como tal técnica, por exemplo, o Documento de Patente 3 listado abaixo descreve um método de tratamento para obter um revestimento que use um líquido de tratamento sem um composto crômico, em que o revestimento tem propriedades de revestimento equivalentes a um revestimento isolante convencional que contenha um composto de cromo e mantenha uma excelente capacidade de escorregamento após o recozimento de alívio de tensão, onde um fosfato de uma composição específica, ácido bórico e/ou sílica coloidal, e uma emulsão de resina orgânica de um tamanho de partícula específico são misturados em uma razão específica e a composição resultante é cozida em uma chapa de aço.

[9] Além disso, o Documento de Patente 4 listado abaixo descreve uma técnica para produção de uma chapa de aço elétrico que tenha um revestimento isolante que seja excelente em características de revestimento, seja produzido por mistura, em uma razão específica, de um fosfato metálico com uma emulsão de resina que tenha faixas específicas de um valor hidroxila e de diâmetro de partícula.

[10] Mais recentemente, o Documento de Patente 5 listado abaixo descreve uma tecnologia relativa a uma chapa de aço elétrico que tenha um revestimento isolante formado a partir de um líquido de tratamento no qual um fosfato metálico e uma emulsão de resina orgânica tendo um valor absoluto de potencial zeta (potencial eletrocinético) de 30 mV ou mais são misturados em uma razão específica.

[11] Além disso, como uma técnica relativa a um revestimento inorgânico no item (1) listado acima, existem, por exemplo, técnicas que estão descritas nos Documento de Patente 6 e Documento de patente 7 listados abaixo. O Documento de Patente 6 listado abaixo descreve uma técnica relativa a uma chapa de aço elétrico que tenha um revestimento isolante excelente em propriedade de isolamento, que contenha uma quantidade específica de um fosfato metálico e um enchedor de sílica ou silicato tendo um tamanho de partícula específico e uma área de superfície específica. Em adição, o Documento de Patente 7 listado abaixo descreve uma tecnologia relativa a uma chapa de aço elétrico que tenha um revestimento isolante inorgânico, que seja excelente em capacidade de puncionamento e evite a deterioração da resistência à água e da resistência à corrosão por conter um composto Zr, um composto B, e um composto Si em uma razão específica.

Literatura da técnica anterior Documentos de Patente

[12] Documento de Patente 1: Publicação de Patente Japonesa Examinada (Kokoku) No. 50-15013 Documento de Patente 2: Publicação de Patente Japonesa Não Examinada(Kokai) No. 03-36284 Documento de Patente 3: Publicação de Patente Japonesa Não Examinada(Kokai) No. 06-330338 Documento de Patente 4: Publicação de Patente Japonesa Não Examinada(Kokai) No. 2000-129455 Documento de Patente 5: Publicação de Patente Japonesa Não Examinada(Kokai) No. 2002-69657 Documento de Patente 6: International Publication (WO) No. 2010/146821 Documento de Patente 7: Publicação de Patente Japonesa Não Examinada (Kokai) No. 2011-246783

Sumário Problemas a serem resolvidos pela invenção

[13] Uma vez que a deterioração magnética devido ao tensão do processo introduzido no momento do processamento se torna mais problemática na procura por alta eficiência e miniaturização do motor e do transformador como demonstrado acima, um recozimento de alívio de tensão tornou-se mais importante. Recentemente, aumentaram os casos em que a eficiência do recozimento de alívio de tensão foi exigida. Isto é, convencionalmente, o recozimento de alívio de tensão foi geralmente executado a uma temperatura de recozimento de cerca de 750°C e um tempo de imersão prolongado de cerca de 2 horas, mas nos últimos anos, houve uma demanda crescente para aumentar a temperatura do recozimento para 800°C ou 850°C e encurtar o seu tempo para melhorar a produtividade. Entretanto, a chapa de aço elétrico que tem o revestimento do tipo misto orgânico-inorgânico, que foi a tendência predominante até agora, tem um problema de que a temperatura de recozimento para alívio de tensão não pode ser aumentada, uma vez que a resistência ao calor da chapa de aço não é suficiente porque ela contém uma resina orgânica.

[14] Em adição, há o problema de que revestimentos isolantes inorgânicos que existem convencionalmente, não podem ser adotados como um revestimento isolante pelas razões a seguir. Eles contêm cromato, e os revestimentos isolantes de chapas de aço elétrico não têm capacidade de puncionamento, resistência à corrosão, aparência e resistência ao calor suficientes quando a temperatura do recozimento é alta. No caso dos revestimentos isolantes inorgânicos, há o problema de que o custo industrial é aumentado porque sua aparência é particularmente facilmente deteriorada e irregular.

[15] Consequentemente, a presente invenção foi feita tendo em vista os problemas acima. O propósito da presente invenção é fornecer uma chapa de aço elétrico que tenha resistência ao calor, resistência à corrosão, aderência e aparência excelentes sem conter cromo, e apresente excelentes propriedades de isolamento mesmo após o recozimento de alívio de tensão ser executado a uma alta temperatura que em qualquer ocasião anterior, e um líquido de revestimento para a chapa de aço elétrico.

Meios para resolver os problemas

[16] A essência da presente invenção é como segue. (1) Uma chapa de aço elétrico em uma superfície na qual um revestimento isolante está presente, onde o revestimento isolante está livre de cromo e compreende partículas em forma de placas de um composto inorgânico e um fosfato metálico, e o teor de partículas em forma de placas de um composto inorgânico é de não menos que 0,1 parte em massa e não mais que 20 partes em massa em relação a 100 partes em massa de fosfato metálico, e onde as partículas em forma de placas de composto inorgânico estão na forma de partículas secundárias, que são formadas agregando-se partículas primárias, e as partículas secundárias têm um diâmetro médio de partícula de não menos que 0,05 μm e não mais que 5 μm, e têm uma área de superfície específica de 1 a 80 m2/g, e as partículas primárias têm uma razão de aspecto de 50 a 1000. (2) A chapa de aço elétrico de acordo com o item (1), onde o fosfato metálico é um sal de ácido fosfórico com um ou mais elementos metálicos selecionados entre Al, Ba, Co, Fe, Mg, Mn, Ni e Zn. (3) A chapa de aço elétrico de acordo com o item (1) ou (2), onde o composto inorgânico em forma de placas é um óxido, um hidróxido, um carbonato ou um sulfato. (4) A chapa de aço elétrico de acordo com qualquer um dos itens (1) a (3), onde o composto inorgânico em forma de placas é alumina, gibbsita, sílica, talco, caulim, esmectita ou mica. (5) A chapa de aço elétrico de acordo com qualquer um dos itens (1) a (4), onde a chapa é uma chapa de aço elétrico não orientada. (6) Um líquido de revestimento para uma chapa de aço elétrico, onde o líquido de revestimento é isento de cromo e compreende uma solução de partículas em forma de placas de composto inorgânico e um fosfato metálico, e o teor das partículas em forma de placas é de não menos que 0,1 parte em massa e não mais que 20 partes em massa em relação a 100 partes em massa do fosfato metálico, e onde as partículas em forma de placas de composto inorgânico estão na forma de partículas secundárias, que são formadas agregando-se partículas primárias e as partículas secundárias têm um diâmetro médio de partícula de não menos que 0,05 μm e não mais que 5 μm, e têm uma área de superfície específica de 1 a 80 m2/g, e as partículas primárias têm uma razão de aspecto de 50 a 1000. (7) O líquido de revestimento de acordo com o item (6), onde o fosfato metálico é um sal de ácido fosfórico com um ou mais elementos metálicos selecionados entre Al, Ba, Co, Fe, Mg, Mn, Ni e Zn. (8) O líquido de revestimento de acordo com o item (6) ou (7), onde o composto inorgânico em forma de placas é um óxido, um hidróxido, um carbonato ou um sulfato. (9) O líquido de revestimento de acordo com qualquer um dos itens (6) a (8), onde o composto inorgânico em forma de placas é alumina, gibbsita, sílica, talco, caulim, esmectita ou mica. (10) O líquido de revestimento de acordo com qualquer um dos itens (6) a (9), onde a chapa de aço elétrico é uma chapa de aço elétrico não orientada.

Efeitos da invenção

[17] Como descrito acima, de acordo com a presente invenção, é possível fornecer uma chapa de aço elétrico que tenha excelentes resistência ao calor, resistência à corrosão, aderência e aparência sem conter cromo, e apresente excelentes propriedades de isolamento mesmo após a execução do recozimento de alívio de tensão a uma temperatura maior que em qualquer ocasião anterior.

Modo de execução da invenção

[18] Daqui em diante serão descritas em detalhes modalidades preferidas da presente invenção.

[19] As modalidades da presente invenção descritas em detalhes abaixo são descritas em relação a uma chapa de aço elétrico usada como material de núcleo de ferro de um equipamento elétrico e a um líquido de revestimento para a chapa de aço elétrico. Em particular, serão descritos em detalhes uma chapa de aço elétrico tendo um revestimento isolante isento de cromo, que tenha uma boa resistência ao calor e tenha propriedades iguais ou maiores que aquelas de um revestimento isolante que contenha uma resina orgânica, e uma solução de revestimento para a chapa de aço elétrico será descrita em detalhes.

[20] <Sobre a chapa de aço elétrico na qual é formado um revestimento isolante> Inicialmente será descrita uma chapa de aço elétrico na qual é formado um revestimento isolante de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[21] A chapa de aço elétrico (que pode ser uma chapa de aço elétrico não orientada) usada na presente modalidade não é particularmente limitada, mas é preferível usar-se uma chapa de aço elétrico que contenha Si: 0,1% em massa ou mais, Al: 0,05% em massa ou mais e o saldo sendo Fe e impurezas. Si é um elemento que melhora as propriedades magnéticas pelo aumento da resistência elétrica à medida que seu teor aumenta, mas ao mesmo tempo a fragilidade aumenta à medida que a resistência elétrica aumenta. Portanto, o teor de Si é preferivelmente menor que 4,0%. Similarmente, Al é também um elemento que melhora as propriedades magnéticas por conter Al, mas a capacidade de laminação é diminuída com a melhoria das propriedades magnéticas. Portanto, o teor de Al é preferivelmente menor que 3,0%.

[22] Em adição ao Si e ao Al acima, a chapa de aço elétrico usada na presente modalidade pode conter Mn na faixa de 0,01% em massa a 3,0% em massa em lugar de uma parte do Fe restante. Em adição, na chapa de aço elétrico usada na presente modalidade, o teor total de outros elementos típicos tais como S, N, e C é preferivelmente menor que 100 ppm, e mais preferivelmente menor que 30 ppm.

[23] Além disso, a chapa de aço elétrico usada na presente modalidade pode ser uma chapa de aço elétrico orientada ou uma chapa de aço elétrico não orientada. Chapas de aço elétrico com grão não orientado são frequentemente usadas para peças móveis tais como motores, e em adição à resistência ao calor e à resistência à corrosão, etc., é exigida a aderência. O revestimento isolante da chapa de aço elétrico de acordo com essa modalidade tem todas essas propriedades. É desnecessário dizer que o revestimento isolante da chapa de aço elétrico de acordo com a presente modalidade é também aplicável a uma chapa de aço elétrico orientada e também aplicável a uma chapa de aço elétrico que seja usada frequentemente para peças fixas tais como transformadores.

[24] Nessa modalidade, um lingote de aço (por exemplo, uma placa) tendo os componentes do aço mencionados acima é bobinado como uma chapa laminada a quente por laminação a quente, e opcionalmente recozida no estado de chapa laminada a quente na faixa de 800°C a 1050°C. Após isto, é preferível laminar a chapa a frio até uma espessura de 0,15 mm a 0,5 mm e também recozê-la e usá-la como chapa de aço elétrico. Mais preferivelmente a espessura da chapa de aço elétrico usada na presente modalidade é 0,25 mm ou menos. Além disso, no momento do recozimento após a laminação a frio, a temperatura do recozimento está preferivelmente na faixa de 750°C a 1000°C.

[25] Além disso, no caso da chapa de aço elétrico usada na presente modalidade, é preferível que sua rugosidade de superfície seja relativamente pequena, porque suas características magnéticas se tornam melhores. Especificamente, cada rugosidade média da linha central (Ra) na direção de laminação (direção L) e na direção (direção C) perpendicular à direção de laminação preferivelmente 1,0 μm ou menos, preferivelmente não menos que 0,1 μm e não mais que 0,5 μm. Isto é porque, quando a rugosidade média da linha central Ra excede 1,0 μm, as características magnéticas tendem a deteriorar.

[26] <Sobre o revestimento isolante> Na superfície da chapa de aço elétrico descrita acima (que pode ser uma chapa de aço elétrico não orientada), um revestimento isolante que não contenha cromo como descrito em detalhes abaixo é formado como um revestimento isolante. O revestimento isolante formado na superfície da chapa de aço elétrico de acordo com a presente modalidade é um revestimento isolante que compreende, como componentes principais, um fosfato metálico e partículas finas de um composto inorgânico tendo uma forma específica, e que é isento de cromo. Por ser isento de cromo, a carga ambiental é pequena. Além disso, o revestimento isolante de acordo com a presente modalidade pode não conter zircônio (Zr). O zircônio é uma matéria-prima relativamente cara, e a ausência de zircônio pode reduzir o custo do revestimento isolante. Daqui em diante, tal revestimento isolante será descrito em detalhes.

[27] [Fosfato metálico] O fosfato metálico contido no revestimento isolante de acordo com a presente modalidade se torna um teor sólido quando a solução (por exemplo, uma solução aquosa ou similar) contendo ácido fosfórico e íons metálicos como componentes principais é secada. O tipo de ácido fosfórico não é particularmente limitado, e vários ácidos fosfóricos conhecidos podem ser usados. Por exemplo, ácido ortofosfórico, ácido metafosfórico, ácido polifosfórico e similares são preferivelmente usados.

[28] Além disso, o tipo de íon metálico acima não é particularmente limitado, mas um ou mais elementos selecionados do grupo consistindo em Al, Ba, Co, Fe, Mg, Mn, Ni e Zn podem preferivelmente ser usados. Em particular, é mais preferível usar-se pelo menos um entre Al e Zn.

[29] Aqui, quando se prepara uma solução de fosfato metálico, pelo menos qualquer um dos óxidos, carbonatos e hidróxidos de íons metálicos é misturado com vários ácidos fosfóricos tais como ácido ortofosfórico (que pode ser uma solução, particularmente uma solução aquosa).

[30] [Partículas em forma de placas de composto inorgânico] Partículas finas de composto inorgânico com uma forma de placas (daqui em diante também referida como “partículas em forma de placas de composto inorgânico”) estão contidas na película isolante de acordo com a presente modalidade como um dos principais componentes.

[31] As partículas em forma de placas de composto inorgânico de acordo com a presente modalidade está na forma de partículas secundárias, formadas pela agregação de partículas primárias, e as partículas secundárias têm um diâmetro médio de partícula de não menos que 0,05 μm e não mais que 5 μm. Em adição, nas partículas em forma de placas de composto inorgânico de acordo com a presente modalidade, as partículas secundárias têm uma área de superfície específica na faixa de 1 a 80 m2/g, que está descrita em detalhes abaixo. Além disso, nas partículas em forma de placas de composto inorgânico de acordo com a presente modalidade, as partículas primárias têm uma razão de aspecto na faixa de 50 a 1000, que está descrita em detalhes abaixo. Na presente modalidade, as partículas primárias que satisfazem a razão de aspecto acima têm uma forma de chapa, forma de folha ou forma de escama, e as partículas primárias se agregam para formar as partículas secundárias. Nas partículas secundárias, as partículas primárias se sobrepõem aleatoriamente entre si para formar um espaço nas partículas secundárias. Pelo menos uma parte do espaço pode ser um espaço que se abre para a superfície da partícula secundária, ou pode ser um espaço fechado. As partículas secundárias que têm uma morfologia complicada são definidas satisfazendo-se o diâmetro médio de partícula e a superfície de área específica mencionados acima, e que satisfaça a faixa de razão de aspecto das partículas primárias mencionada acima.

[32] Como um componente das partículas em forma de placas de composto inorgânico descrito acima, por exemplo, é preferível pelo menos um óxido, um hidróxido, um carbonato e um sulfato, e um cloreto, um nitrato, um nitreto e um brometo é menos preferível. Entre tais compostos inorgânicos, o óxido pode incluir especificamente alumina, talco, caulim, sílica, etc., o hidróxido pode incluir gibbsita e similares, e a substância mineral pode incluir esmectita e mica.

[33] Aqui, quando o diâmetro médio de partícula das partículas secundárias das partículas em forma de placas de composto inorgânico é menor que 0,05 μm, a propriedade de revestimento é deteriorada, o que não é preferível. Por outro lado, quando o diâmetro médio de partícula das partículas secundárias das partículas em forma de placas do composto inorgânico excede 5 μm, o fator espaço diminui, o que não é preferível.

[34] O diâmetro médio de partícula das partículas em forma de placas de composto inorgânico como descrito acima pode ser medido por um método conhecido, mas nas partículas secundárias das partículas em forma de placas de composto inorgânico de acordo com a presente modalidade, o diâmetro médio de partícula significa um diâmetro de partícula a um valor integrado a 50% na distribuição do tamanho de partícula determinada por um método de difração a laser ou de dispersão.

[35] A área de superfície específica mencionada acima é medida por um método de absorção de gás e está de acordo com a JIS-K6217. Se a área de superfície específica das partículas secundárias das partículas em forma de placas de composto inorgânico for menor que 1,0 m2/g, torna-se mais difícil ou leva mais tempo para misturá-los em um líquido de tratamento (líquido de revestimento), uma vez que as partículas secundárias facilmente assentam ou flutuam no líquido. Se a área de superfície específica for maior que 80,0 m2/g, as partículas secundárias no tratamento líquido (líquido de revestimento) tendem a se agregar durante o cozimento de secagem para formar defeitos de revestimento. Portanto, na presente modalidade, a área de superfície específica está na faixa de 1,0 a 80,0 m2/g.

[36] Em adição, a razão de aspecto acima significa a razão do diâmetro para a espessura (diâmetro / espessura) da partícula primária da partícula em forma de placas de composto inorgânico. Além disso, o diâmetro da partícula primária da partícula em forma de placas de composto inorgânico é um diâmetro na superfície da partícula primária (plano de projeção) que tenha a maior área projetada quando a partícula primária é projetada em todas as direções. A espessura para definir a razão de aspecto é a espessura da partícula primária na direção perpendicular ao plano de projeção que dá o diâmetro. Em qualquer caso, uma forma externa da partícula em forma de placas de composto inorgânico de interesse é considerada como um círculo, e a razão do diâmetro para a espessura do círculo (mais especificamente, o valor dado por (diâmetro / espessura)) é a razão de aspecto.

[37] Aqui, o diâmetro e a espessura usados para definir a razão de aspecto podem ser medidos por um método de medição conhecido, a razão de aspecto é obtida observando-se a partícula com um microscópio de varredura eletrônica (SEM), e analisando-se por um método de análise definido na JIS Z 8827-1 “Método de análise da análise de imagem do diâmetro de partícula parte 1: método de análise de imagem estática”. A menos que especificado de forma diferente, a razão de aspecto na presente especificação é obtida observando-se uma imagem de SEM tomada a uma ampliação de aproximadamente 5000 vezes usando-se um JSM-7000F produzido por JEOL Ltd. A razão de aspecto é uma média das razões de aspecto de pelo menos 10 partículas. Incidentalmente, a razão de aspecto das partículas primárias é medida através da observação de imagens de SEM de partículas secundárias. As partículas primárias são agregadas para formar partículas secundárias, e as partículas primárias que constituem as partículas secundárias podem ser observadas com precisão pela ampliação e pelo ângulo de ajuste da imagem de partículas secundárias, e assim a razão de aspecto das partículas primárias pode ser calculada. Também a razão de aspecto das partículas primárias medida por esse método é considerada ser representativa da razão de aspecto das partículas primárias em um revestimento isolante atual.

[38] Incidentalmente, quando a razão de aspecto acima é menor que 50, a solução se torna instável e defeitos de aparência são passíveis de ocorrer, o que não é preferível. Por outro lado, quando a razão de aspecto mencionada acima excede 1000, a irregularidade é a miniaturização passível de ocorrer no revestimento isolante formado, levando a deteriorar a aderência, o que não é preferível. Tal razão de aspecto está preferivelmente na faixa de 100 a 500.

[39] Até agora foram descritas as razões para a limitação numérica dos três itens do diâmetro médio de partícula e da área de superfície específica das partículas em forma de placas de composto inorgânico, e a razão de aspecto das partículas primárias. As partículas em forma de placas de composto inorgânico de acordo com a modalidade da presente invenção satisfazem simultaneamente todos esses itens. Embora não desejando ser ligado a uma teoria em particular, pode ser considerado o seguinte: As partículas secundárias, nas quais as partículas primárias com a razão de aspecto acima são agregadas, formam uma morfologia complexa que satisfaz o diâmetro médio de partícula e a área de superfície específica como descrito acima. Formando-se um espaço adequado devido à morfologia complexa, o isolamento e a resistência ao calor do revestimento isolante são melhorados. Além disso, na porção de espaço, um fosfato metálico penetra facilmente e, além disso, devido ao seu efeito de proteção, a resistência à corrosão e a aderência são melhoradas, o que contribui para a melhoria da aparência.

[40] No revestimento isolante de acordo com a presente modalidade, o teor das partículas em forma de placas de composto inorgânico é de não menos de 0,1 parte em massa e não mais que 20 partes em massa, em relação a 100 partes em massa do fosfato metálico. Quando o teor de partículas em forma de placas de composto inorgânico é menor que 0,1 parte em massa, mesmo se os compostos inorgânicos estiverem contidos, o efeito de sua inclusão não é exibido suficientemente, o que não é preferível. Por outro lado, quando o teor de partículas em forma de placas de composto inorgânico é maior que 20 partes em massa, a propriedade de formação de revestimento é deteriorada, e a aderência após o recozimento de alívio de tensão pode ser deteriorada, o que não é preferível. O teor das partículas em forma de placas de composto inorgânico é preferivelmente de não menos de 0,5 parte em massa e não mais que 10 partes em massa, em relação a 100 partes em massa do fosfato metálico.

[41] Na chapa de aço elétrico de acordo com a presente modalidade, torna-se possível melhorar a resistência ao calor do revestimento isolante da chapa de aço elétrico pela formação de um revestimento isolante compreendendo o fosfato metálico da composição específica e as partículas finas do composto inorgânico específico como descrito acima a uma razão de aspecto na superfície da chapa de aço. Embora os detalhes da razão porque a resistência ao calor é melhorada pela formação do revestimento isolante tendo os componentes descritos acima seja desconhecida, espera-se que a resistência ao calor seja melhorada pela combinação do fosfato metálico específico em torno das partículas finas do composto inorgânico. Além disso, uma vez que as partículas secundárias das partículas de composto inorgânico têm uma morfologia complexa, elas agem como uma proteção do fosfato metálico, com o que a resistência à corrosão e a aderência são melhoradas, e assim pode ser obtida uma excelente aparência. Formando-se tal revestimento isolante na superfície da chapa de aço elétrico, o recozimento de alívio de tensão pode ser executado a uma temperatura maior que as anteriores, isto é, ela tem resistência ao calor. Além disso, é possível realizar excelentes propriedades de isolamento mesmo após o recozimento de alívio de tensão.

[42] [Quantidade de deposição de revestimento isolante] Na chapa de aço elétrico de acordo coma presente modalidade, a quantidade de deposição do revestimento isolante (revestimento isolante inorgânico) conforme descrito acima não é particularmente limitada, mas, por exemplo, é preferível que esteja na faixa de não menos que 0,5 g/m2 e não mais que 2,5 g/m2. Quando a quantidade de deposição do revestimento isolante é menor que 0,5 g/m2, a resistência intercamadas etc. são passíveis de serem deterioradas, o que pode tornar difícil manter a propriedade isolante. Por outro lado, quando a quantidade de deposição do revestimento isolante excede 2,5 g/m2, a tendência de deterioração da aderência pode ser notável. A quantidade de deposição do revestimento isolante é mais preferivelmente não menos que 0,5 g/m2 e não mais que 1,0 g/m2.

[43] Aqui, o teor de sólidos no tratamento líquido (revestimento líquido) usado na formação do revestimento isolante é substancialmente igual à quantidade de deposição de revestimento isolante como descrito acima, e a razão do fosfato metálico para as partículas em forma de placas de composto inorgânico no líquido de tratamento (líquido de revestimento) usado para a formação do revestimento isolante é substancialmente igual à razão do teor de fosfato metálico para as partículas em forma de placas de composto inorgânico no revestimento isolante como descrito acima. Incidentalmente, quando se mede a quantidade de deposição do revestimento isolante após a deposição, é possível utilizar vários métodos de medição conhecidos, por exemplo, um método de medição da diferença de peso antes e depois da imersão da solução aquosa de hidróxido de sódio, e um método de raios X fluorescente usando-se um método de curva de calibração, etc., pode ser usado adequadamente. Similarmente, quando o teor de partículas em forma de placas de composto inorgânico deve ser medido subsequentemente, vários métodos de medição conhecidos, por exemplo, um método de raios X fluorescente usando um método de curva de calibração pode ser usado adequadamente.

[44] [Método de formação do revestimento isolante] Na presente modalidade, um líquido de tratamento (líquido de revestimento) contendo os componentes acima é aplicado à superfície de uma chapa de aço elétrico (que pode ser uma chapa de aço elétrico não orientada) e secado. Como resultado, é possível formar um revestimento isolante como descrito acima. Como uma modalidade da presente invenção, é possível fornecer um líquido de revestimento para uma chapa de aço elétrico que contenha os componentes mencionados acima nos teores mencionados acima. O revestimento isolante mencionado acima é obtido por esse líquido de revestimento.

[45] O líquido de tratamento (líquido de revestimento) é preparado adicionando-se a solução aquosa de fosfato metálico mencionada acima a uma dispersão na qual as partículas em forma de placas de composto inorgânico são adicionadas preliminarmente e dispersas em várias soluções. Como partículas em forma de placas de composto inorgânico, podem ser usadas aquelas obtidas adicionando-se preliminarmente e dispersando-se partículas em forma de placas de composto inorgânico em vários solventes. Como solvente de dispersão, além da água pura, pode ser adequadamente usado um solvente orgânico tal como dioxano ou etanol. Aqui, o teor sólido (composto inorgânico em forma de placas e fosfato metálico) no líquido de tratamento (líquido de revestimento) é substancialmente igual à quantidade de deposição do revestimento isolante, e portanto a razão do teor do fosfato metálico para as partículas em forma de placas de composto inorgânico no líquido de tratamento (líquido de revestimento) é ajustada de forma que se torne substancialmente igual à razão entre o teor do fosfato metálico e o das partículas em forma de placas de composto inorgânico no revestimento isolante.

[46] Incidentalmente, quando o líquido de tratamento (líquido de revestimento) descrito acima é aplicado à superfície da chapa de aço elétrico, o método de revestimento não é especificamente limitado. É possível utilizar adequadamente um método de revestimento conhecido. Quando o líquido de tratamento (líquido de revestimento) é aplicado, por exemplo, pode ser usado um método de rolo aplicador de revestimento, ou pode ser usado um método tal como um método de pulverização ou um método de imersão.

[47] Além disso, o método de aquecimento no momento do aquecimento e da secagem o líquido de tratamento revestido (líquido de revestimento) não é especificamente limitado. É possível utilizar adequadamente um método de aquecimento conhecido. Como método de aquecimento, por exemplo, um método que usa um forno de radiação normal pode ser usado, ou pode ser usado um método de aquecimento usando eletricidade tal como um método de aquecimento por indução. Do ponto de vista de precisão do controle da taxa de aquecimento, um método de aquecimento por indução é usado mais preferivelmente. Um revestimento isolante pode ser formado mantendo-se a temperatura igual a ou maior que o ponto de ebulição do solvente do líquido de tratamento (líquido de revestimento) por um período predeterminado de tempo utilizando-se esses métodos de aquecimento.

[48] Incidentalmente, no líquido de tratamento mencionado acima (líquido de revestimento), um aditivo tal como um surfactante pode estar também contido. Como tal surfactante, por exemplo, um surfactante não iônico é preferivelmente usado. Em adição, no líquido de tratamento (líquido de revestimento) mencionado acima, um abrilhantador ou similar podem estar contidos.

[49] Acima, o revestimento isolante na chapa de aço elétrico de acordo com a presente modalidade foi descrito em detalhes.

[50] Como explicado acima, a chapa de aço elétrico de acordo com a presente modalidade é obtida formando-se um revestimento isolante em uma superfície de uma chapa de aço elétrico, o revestimento isolante composto de um fosfato metálico de uma composição específica e uma partícula fina de composto inorgânico específico a uma razão específica, para melhorar a resistência ao calor, a resistência à corrosão e a aderência do revestimento isolante na chapa de aço elétrico, e a chapa de aço elétrico resultante retém as características de isolamento e excelente aparência após o recozimento de alívio de tensão a uma temperatura maior que em qualquer ocasião anterior. Além disso, como uma modalidade dessa invenção, o líquido de revestimento para chapas de aço elétrico que pode formar o revestimento isolante da mencionada chapa de aço elétrico pode também ser fornecido.

Exemplo

[51] Subsequentemente, a chapa de aço elétrico de acordo com a presente invenção será descrita especificamente em relação aos exemplos. Entre os exemplos mostrados abaixo, aqueles que correspondem aos exemplos da presente invenção são meramente exemplos da chapa de aço elétrico de acordo com a presente invenção, e a chapa de aço elétrico de acordo com a presente invenção não é limitada aos exemplos a seguir.

[52] Vários compostos de partículas finas inorgânicas em forma de placas mostrados na Tabela 1 abaixo são preparados, e essas partículas em forma de placas de composto inorgânico estão incorporadas na solução de fosfato metálico mostrada na Tabela 2 nos teores mostrados na Tabela 1. Para ajuste da concentração, água pura foi adicionada conforme necessário e agitada para formar um líquido de tratamento (líquido de revestimento) para formar um revestimento isolante.

[53] O líquido de tratamento é compreendido de Si: 3,1%, Al: 0,6%, Mn: 0,1%, na base de % em massa, o saldo sendo Fe e impurezas. Ele foi aplicado à superfície de uma chapa de aço elétrico não orientada, que tinha uma espessura de chapa de 0,30 mm, e uma rugosidade de superfície Ra (rugosidade média na linha central) de 0,28 μm para cada uma entre a direção L e a direção C. O líquido de tratamento foi revestido em uma quantidade de 1,2 g/m2 com um rolo revestidor e cozido a uma temperatura de chapa de 350°C em um forno de aquecimento de 500°C por 60 segundos para formar um revestimento isolante.

[54] Incidentalmente, como partículas em forma de placas de composto inorgânico mostradas na Tabela 1 abaixo, foram usadas aquelas preparadas adicionando-se preliminarmente e dispersando-se partículas em forma de placas de composto inorgânico em vários solventes. Como o solvente, além de água pura, um solvente orgânico tal como um dioxano ou etanol foi usado adequadamente. Após isto, as soluções aquosas de fosfato metálico como descrito abaixo foram adicionadas a uma dispersão de 10 partes em massa de partículas em forma de placas de composto inorgânico dispersas em 100 partes em massa de água e solvente. Como resultado, o líquido de tratamento (líquido de revestimento) foi preparado de modo que o composto inorgânico teve uma parte em massa predeterminada na tabela em relação a 100 partes em massa de fosfato metálico, na base de teor de sólidos no revestimento. Em alguns casos, dispersantes tais como surfactantes também foram usados adequadamente.

[55] Em adição, na Tabela 2 abaixo, para cada um dos fosfatos metálicos, foram usadas soluções aquosas de fosfato disponibilizadas comercialmente, e água pura foi adicionada para ajustar a razão do teor de sólidos para ser 30% em massa, e cada um dos fosfatos metálicos foi misturado de modo que a razão de cada um dos elementos metálicos nos fosfatos metálicos fosse ajustada. Incidentalmente, na produção de fosfatos metálicos mostrada na Tabela 2, o ácido ortofosfórico foi usado como ácido fosfórico.

[56] Aqui, para cada um dos compostos inorgânicos mostrados na Tabela 1 abaixo, foram usados compostos disponibilizados comercialmente que tenham uma razão de aspecto, uma área de superfície específica, e um diâmetro médio de partícula (D50) como mostrado abaixo. Incidentalmente, para cada composto mostrado na Tabela 1, o diâmetro médio de partícula (D50) e a área de superfície específica são aqueles das partículas secundárias, respectivamente, que são valores de catálogo, e as razões de aspecto são aquelas das partículas primárias, que é o valor computado a partir do valor de medição real pela observação em um microscópio de varredura eletrônica de cada um dos compostos.

[57] Além disso, nos líquidos de tratamento (líquidos de revestimento) da Tabela 2 abaixo, os compostos disponibilizados comercialmente a seguir foram utilizados como cada fonte de metal dos fosfatos metálicos. Além disso, para cromato de Mg, foi utilizado um composto disponibilizado comercialmente.

[58] Al:Al(OH)3 Ba:Ba(OH)2 Co:CoCO3 Fe:Fe3O4 Mg:Mg(OH)2 Mn:MnO Ni:Ni(OH)2 Zn:ZnO Ca:CaO K:KOH

[59] Tabela 1

[60] Tabela 2

[61] Os revestimentos isolantes obtidos como descrito acima foram avaliados pelo método a seguir, e os resultados obtidos foram mostrados na Tabela 3 abaixo.

[62] <Propriedade isolante> A propriedade isolante foi avaliada com base na resistência intercamadas medida de acordo com o método JIS (JIS C2550). 4: não menos que 30 Ω• cm2/chapa 3: não menos que 10 Ω • cm2/chapa e menos de 30 Ω • cm2/chapa 2: não menos que 3 Ω • cm2/chapa e menos de 10 Ω • cm2/chapa 1: menos de 3 Ω • cm2/chapa O resultado do grau 3 ou maior significa “aprovado”.

[63] <Resistência à corrosão> Um teste de resistência à corrosão foi conduzido de acordo com o método JIS: o teste de pulverização de água salgada (JIS Z2371) e as amostras após o envelhecimento por 4 horas foram avaliadas usando-se 10 pontuações. O critério de avaliação foi como segue, e uma pontuação de 6 ou mais foi avaliada como “aprovado”.

[64] 10: Não houve ferrugem 9: A quantidade de geração de ferrugem foi extremamente pequena (razão de área de 0,1% ou menos) 8: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 0,1% e não mais que 0,25% 7: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 0,25% e não mais que 0,50% 6: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 0,50% e não mais que 1% 5: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 1% e não mais que 2,5% 4: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 2,5% e não mais que 5% 3: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 5% e não mais que 10% 2: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 10% e não mais que 25% 1: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 25% e não mais que 50%

[65] <Resistência ao calor> A resistência ao calor foi avaliada pela resistência à corrosão após o recozimento de alívio de tensão. O tratamento térmico foi executado em uma atmosfera de100% de nitrogênio a 850°C por 1 hora, e então o envelhecimento foi executado por 48 horas a uma temperatura constante e uma câmara de umidade com uma temperatura de 50°C e uma umidade de 90%. Então, a razão de área de geração de ferrugem foi avaliada como no caso da resistência à corrosão. Os critérios de avaliação são como a seguir, e uma pontuação de 6 ou mais foi avaliada como “aprovado”.

[66] 10: Não houve ferrugem 9: A quantidade de geração de ferrugem foi extremamente pequena (razão de área de 0,1% ou menos) 8: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 0,1% e não mais que 0,25% 7: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 0,25% e não mais que 0,50% 6: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 0,50% e não mais que 1% 5: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 1% e não mais que 2,5% 4: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 2,5% e não mais que 5% 3: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 5% e não mais que 10% 2: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 10% e não mais que 25% 1: Razão de área da geração de ferrugem = maior que 25% e não mais que 50%

[67] <Aderência> A aderência foi avaliada por um teste de deslizamento após o recozimento de alívio de tensão. Um filtro de papel 45 C foi enrolado em torno de um cilindro de 20 mmΦ, uma carga de 100 gf (1 gf é 9,8 x 10-3N) foi aplicada a ele e a superfície do revestimento de isolamento foi polida esfregando-se o filtro de papel cinco vezes. Então a quantidade de resíduo de revestimento aderida ao filtro de papel foi medida. O critério de avaliação foi como a seguir, e uma pontuação de 3 ou mais foi avaliada como “aprovado.”

[68] 5: Nenhum resíduo 4: Um resíduo muito leve aparece linearmente 3: Um resíduo claro adere 2: O resíduo tem uma largura de uma faixa. 1: Resíduo em pó adere ao filtro de papel.

[69] <Aparência> A aparência do revestimento isolante foi submetida à inspeção visual da chapa de aço elétrico não orientada obtida com revestimento de isolamento por um inspetor treinado. Os critérios de avaliação são como segue: 5: Brilhante liso e uniforme 4: Brilhante mas levemente inferior em uniformidade 3: Levemente brilhante e liso mas inferior em uniformidade 2: Menos brilhante, levemente inferior em lisura e inferior em uniformidade 1: Pobre em brilho, uniformidade e lisura e uma pontuação de 4 ou mais foi avaliada como “aprovado”.

[70] Tabela 3

[71] Como fica aparente da Tabela 3 acima, uma chapa de aço elétrico de acordo com a presente invenção, em que um revestimento isolante está presente em uma de suas superfícies, onde o revestimento isolante está isento de cromo e compreende partículas em forma de placas de composto inorgânico e fosfato metálico, e o teor das partículas em forma de placas de composto inorgânico é de 0,1 parte em massa a 20 partes em massa em relação a 100 partes em massa do fosfato metálico, e onde as partículas em forma de placas de composto inorgânico estão na forma de partículas secundárias, que são formadas pela agregação de partículas primárias, e as partículas secundárias têm um diâmetro médio de partícula de não menos que 0,05 μm e não mais que 5 μm, e têm uma área de superfície específica de 1 a 80 m2/g, e as partículas primárias têm uma razão de aspecto de 50 a 1000, é excelente em isolamento, resistência à corrosão, aderência, aparência se comparado com os exemplos comparativos, e também tem um notável efeito de melhoria em resistência ao calor que produz recozimento de alívio de tensão a uma alta temperatura.

[72] Embora modalidades preferidas da presente invenção tenham sido descritas em detalhes acima, a presente invenção não é limitada a tais exemplos. É óbvio que aqueles versados na técnica aos quais pertencem a presente invenção podem conceber várias mudanças ou modificações dentro do escopo da ideia técnica descrita nas reivindicações. Naturalmente, é entendido que essas mudanças ou modificações também caem dentro do escopo técnico da presente invenção.

Claims

1. Chapa de aço elétrico em uma superfície da qual um revestimento isolante está presente, caracterizada pelo fato de que o revestimento isolante é isento de cromo e compreende partículas em forma de placas de composto inorgânico e um fosfato metálico, e o teor das partículas em forma de placas de composto inorgânico é de não menos que 0,1 parte em massa e não mais que 20 partes em massa em relação a 100 partes em massa do fosfato metálico, e em que as partículas em forma de placas de composto inorgânico estão na forma de partículas secundárias, que são formadas pela agregação de partículas primárias, e as partículas secundárias têm um diâmetro médio de partícula de não menos que 0,05 μm e não mais que 5 μm, e têm uma área de superfície específica de 1 a 80 m2/g, e as partículas primárias têm uma razão de aspecto de 50 a 1000.

2. Chapa de aço elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o fosfato metálico é um sal de ácido fosfórico com um ou mais elementos metálicos selecionados entre Al, Ba, Co, Fe, Mg, Mn, Ni e Zn.

3. Chapa de aço elétrico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o composto inorgânico em forma de placas é um óxido, um hidróxido, um carbonato ou um sulfato.

4. Chapa de aço elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o composto inorgânico em forma de placas é alumina, gibbsita, sílica, talco, caulim, esmectita ou mica.

5. Chapa de aço elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que é uma chapa de aço elétrico não orientada.

6. Líquido de revestimento para uma chapa de aço elétrico, caracterizado pelo fato de que é isento de cromo e compreende uma solução de partículas em forma de placas de composto inorgânico e um fosfato metálico, e o teor de partículas em forma de placas de composto inorgânico é de não menos que 0,1 parte em massa e não mais que 20 partes em massa em relação a 100 partes em massa do fosfato metálico, e em que as partículas em forma de placas de composto inorgânico estão na forma de partículas secundárias, que são formadas agregando-se partículas primárias, e as partículas secundárias têm um diâmetro médio de partícula de não menos que 0,05 μm e não mais que 5 μm, e têm uma área de superfície específica de 1 a 80 m2/g e as partículas primárias têm uma razão de aspecto de 50 a 1000.

7. Líquido de revestimento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o fosfato metálico é um sal de ácido fosfórico com um ou mais elementos metálicos selecionados entre Al, Ba, Co, Fe, Mg, Mn, Ni e Zn.

8. Líquido de revestimento de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o composto inorgânico em forma de placas é um óxido, um hidróxido, um carbonato ou um sulfato.

9. Líquido de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o composto inorgânico em forma de placas é alumina, gibbsita, sílica, talco, caulim, esmectita ou mica.

10. Líquido de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que a chapa de aço elétrico é uma chapa de aço elétrico não orientada.