JP2000282249A - 方向性電磁鋼板の絶縁被膜およびその形成方法 - Google Patents
方向性電磁鋼板の絶縁被膜およびその形成方法Info
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- JP2000282249A JP2000282249A JP8596499A JP8596499A JP2000282249A JP 2000282249 A JP2000282249 A JP 2000282249A JP 8596499 A JP8596499 A JP 8596499A JP 8596499 A JP8596499 A JP 8596499A JP 2000282249 A JP2000282249 A JP 2000282249A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面を平滑化した電磁鋼板に対しても、強い
張力を付与して鉄損の有利な低減を図ることができる方
向性電磁鋼板の絶縁被膜を提供する。 【解決手段】 仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面
に、ガラスフリットおよび／またはガラス原料を塗布
し、弱酸化性雰囲気において 600℃以上、1100℃以下の
温度で５〜300 秒焼き付けて、ガラス質、結晶化ガラス
質または結晶質あるいはこれら２種以上の混合体からな
る絶縁被膜を形成する。
張力を付与して鉄損の有利な低減を図ることができる方
向性電磁鋼板の絶縁被膜を提供する。 【解決手段】 仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面
に、ガラスフリットおよび／またはガラス原料を塗布
し、弱酸化性雰囲気において 600℃以上、1100℃以下の
温度で５〜300 秒焼き付けて、ガラス質、結晶化ガラス
質または結晶質あるいはこれら２種以上の混合体からな
る絶縁被膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、方向性電磁鋼板の
絶縁被膜およびその形成方法に関し、特にかような絶縁
被膜を電磁鋼板の表面に形成することによって、従来に
比べて鉄損特性の一層の向上を図ろうとするものであ
る。
絶縁被膜およびその形成方法に関し、特にかような絶縁
被膜を電磁鋼板の表面に形成することによって、従来に
比べて鉄損特性の一層の向上を図ろうとするものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】変圧器などの鉄心に用いられる方向性電
磁鋼板には、その表面に絶縁被膜が被成されている。こ
のような絶縁被膜としては、特開昭52-25296号公報等に
開示されているようなリン酸塩系の被膜が一般的に用い
られている。このリン酸塩系被膜は、低熱膨張性のた
め、鋼板に対して圧延方向に張力を付与する作用も有し
ており、鉄損の低減や歪感受性の緩和といった効果をも
たらしている。従来、かかるリン酸塩系被膜は、仕上げ
焼鈍で形成されるフォルステライト被膜の上に成膜され
ており、フォルステライト被膜が鋼板とリン酸塩系被膜
とを密着させる働きを持っている。
磁鋼板には、その表面に絶縁被膜が被成されている。こ
のような絶縁被膜としては、特開昭52-25296号公報等に
開示されているようなリン酸塩系の被膜が一般的に用い
られている。このリン酸塩系被膜は、低熱膨張性のた
め、鋼板に対して圧延方向に張力を付与する作用も有し
ており、鉄損の低減や歪感受性の緩和といった効果をも
たらしている。従来、かかるリン酸塩系被膜は、仕上げ
焼鈍で形成されるフォルステライト被膜の上に成膜され
ており、フォルステライト被膜が鋼板とリン酸塩系被膜
とを密着させる働きを持っている。
【０００３】一方、特開平３−130376号公報等に見られ
るように、フォルステライト被膜を除去して鋼板表面を
平滑化することで鉄損の大幅な低減が可能であることが
知られている。しかしながら、従来のリン酸塩系被膜
は、平滑化した鋼板では剥離し易いという問題があった
るように、フォルステライト被膜を除去して鋼板表面を
平滑化することで鉄損の大幅な低減が可能であることが
知られている。しかしながら、従来のリン酸塩系被膜
は、平滑化した鋼板では剥離し易いという問題があった
【０００４】また、特公昭61-10963号公報や特開平２-1
8562号公報等には、低軟化点のガラスフリットを鋼板に
塗布し、焼き付けて張力効果を持つ絶縁被膜とする技術
が示されている。発明者らの調査によれば、これらのガ
ラスフリットを用いた被膜は表面を平滑化した鋼板にも
よく密着した。しかしながら、鋼板に対する付与張力は
その熱膨張係数から期待される値より小さく、鉄損も増
大することが判明した。
8562号公報等には、低軟化点のガラスフリットを鋼板に
塗布し、焼き付けて張力効果を持つ絶縁被膜とする技術
が示されている。発明者らの調査によれば、これらのガ
ラスフリットを用いた被膜は表面を平滑化した鋼板にも
よく密着した。しかしながら、鋼板に対する付与張力は
その熱膨張係数から期待される値より小さく、鉄損も増
大することが判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、表面
を平滑化して鉄損を低減した電磁鋼板には、従来のリン
酸塩系の絶縁被膜は形成できず、またガラスフリットを
使った被膜では鉄損の増大を招いていた。本発明は、上
記の問題を有利に解決するもので、表面を平滑化した電
磁鋼板に対しても、強い張力を付与して鉄損の有利な低
減を図ることができる方向性電磁鋼板の絶縁被膜を、そ
の有利な形成方法と共に提案することを目的とする。
を平滑化して鉄損を低減した電磁鋼板には、従来のリン
酸塩系の絶縁被膜は形成できず、またガラスフリットを
使った被膜では鉄損の増大を招いていた。本発明は、上
記の問題を有利に解決するもので、表面を平滑化した電
磁鋼板に対しても、強い張力を付与して鉄損の有利な低
減を図ることができる方向性電磁鋼板の絶縁被膜を、そ
の有利な形成方法と共に提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下に述べ
る知見を得た。 (1) 従来の技術で表面を平滑化した鋼板上にガラスフリ
ットを使った被膜を形成した場合、焼き付けの際に軟化
して流動するようになったガラスが水滴状に収縮してし
まい、著しい膜厚偏差が生じる。 (2) 被膜が鋼板に与える張力は、膜厚に依存しているた
め、鋼板に付加される張力が不均一になり、これが鋼板
の磁区構造を乱して鉄損を増大させてしまう。 (3) しかしながら、焼き付けの際の雰囲気を適当な弱酸
化性雰囲気にすると、このような膜厚偏差がなくなり、
均一な被膜となって低鉄損の電磁鋼板が得られる。 (4) 従来は、このような酸化性の雰囲気での焼き付けは
鋼板を酸化させるため有害と考えられていたが、適当な
弱酸化性雰囲気の焼き付けでは均一な被膜が鋼板表面を
急速に覆うため、鋼板の酸化は抑制される。本発明は、
上記の知見に立脚するものである。
の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下に述べ
る知見を得た。 (1) 従来の技術で表面を平滑化した鋼板上にガラスフリ
ットを使った被膜を形成した場合、焼き付けの際に軟化
して流動するようになったガラスが水滴状に収縮してし
まい、著しい膜厚偏差が生じる。 (2) 被膜が鋼板に与える張力は、膜厚に依存しているた
め、鋼板に付加される張力が不均一になり、これが鋼板
の磁区構造を乱して鉄損を増大させてしまう。 (3) しかしながら、焼き付けの際の雰囲気を適当な弱酸
化性雰囲気にすると、このような膜厚偏差がなくなり、
均一な被膜となって低鉄損の電磁鋼板が得られる。 (4) 従来は、このような酸化性の雰囲気での焼き付けは
鋼板を酸化させるため有害と考えられていたが、適当な
弱酸化性雰囲気の焼き付けでは均一な被膜が鋼板表面を
急速に覆うため、鋼板の酸化は抑制される。本発明は、
上記の知見に立脚するものである。
【０００７】すなわち、本発明の要旨構成は次のとおり
である。 １．方向性珪素鋼板の表面に被成したガラス質、結晶化
ガラス質または結晶質あるいはこれら２種以上の混合体
からなる絶縁被膜であって、珪素鋼板の地鉄表面におけ
る絶縁被膜の主成分とは異なる酸化物の量が酸素目付量
で片面当たり 0.5g/m2 以下で、かつ該絶縁被膜の熱膨
張係数が８×10-6／℃以下、被膜厚みが 0.5〜10μm 、
膜厚偏差が15％以下であることを特徴とする方向性電磁
鋼板の絶縁被膜。
である。 １．方向性珪素鋼板の表面に被成したガラス質、結晶化
ガラス質または結晶質あるいはこれら２種以上の混合体
からなる絶縁被膜であって、珪素鋼板の地鉄表面におけ
る絶縁被膜の主成分とは異なる酸化物の量が酸素目付量
で片面当たり 0.5g/m2 以下で、かつ該絶縁被膜の熱膨
張係数が８×10-6／℃以下、被膜厚みが 0.5〜10μm 、
膜厚偏差が15％以下であることを特徴とする方向性電磁
鋼板の絶縁被膜。
【０００８】２．仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面
に、ガラスフリットおよび／またはガラス原料を塗布
し、弱酸化性雰囲気において 600℃以上、1100℃以下の
温度で５〜300 秒焼き付けて、ガラス質、結晶化ガラス
質または結晶質あるいはこれら２種以上の混合体からな
る被膜を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の絶
縁被膜形成方法。
に、ガラスフリットおよび／またはガラス原料を塗布
し、弱酸化性雰囲気において 600℃以上、1100℃以下の
温度で５〜300 秒焼き付けて、ガラス質、結晶化ガラス
質または結晶質あるいはこれら２種以上の混合体からな
る被膜を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の絶
縁被膜形成方法。
【０００９】３．上記２において、弱酸化性雰囲気下で
の焼き付け後、非酸化性雰囲気中で焼鈍を施し、ガラス
質の一部または全部を結晶化することを特徴とする方向
性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法。
の焼き付け後、非酸化性雰囲気中で焼鈍を施し、ガラス
質の一部または全部を結晶化することを特徴とする方向
性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法。
【００１０】４．上記２または３において、弱酸化性雰
囲気が、酸素：0.001 〜0.5vol％を含み、残部は実質的
に窒素または不活性ガスからなる雰囲気であることを特
徴とする方向性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法。
囲気が、酸素：0.001 〜0.5vol％を含み、残部は実質的
に窒素または不活性ガスからなる雰囲気であることを特
徴とする方向性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明による電磁鋼板の絶縁被膜
は、鋼板表面を平滑化したいわゆる膜なし材に適用して
好適なものであるが、その場合には、地鉄表面における
絶縁被膜の主成分とは組成が異なる酸化物の量を、酸素
目付量で片面当たり 0.5 g/m2 以下に抑制しなければな
らない。というのは、酸化物の量がこれ以上多いと地鉄
表面の凹凸が大きくなり、鉄損の構成要素の一つである
履歴損失が大きくなるだけでなく、絶縁被膜と鋼板との
密着を阻害し、被膜が剥離し易くなるからである。かか
る酸化物の量は、少ないほど鉄損の低減に有利であるた
め、その下限は特に規定しない。このように酸化物を低
減するためには、仕上げ焼鈍に用いる焼鈍分離剤の主成
分をアルミナやシリカにしたり、塩化物を添加する等の
方法で酸化物の付着を防止する方法や、仕上げ焼鈍後に
酸洗、電解エッチング、化学研磨、機械的研磨等によっ
て表面を平滑化する方法などが使用できる。
は、鋼板表面を平滑化したいわゆる膜なし材に適用して
好適なものであるが、その場合には、地鉄表面における
絶縁被膜の主成分とは組成が異なる酸化物の量を、酸素
目付量で片面当たり 0.5 g/m2 以下に抑制しなければな
らない。というのは、酸化物の量がこれ以上多いと地鉄
表面の凹凸が大きくなり、鉄損の構成要素の一つである
履歴損失が大きくなるだけでなく、絶縁被膜と鋼板との
密着を阻害し、被膜が剥離し易くなるからである。かか
る酸化物の量は、少ないほど鉄損の低減に有利であるた
め、その下限は特に規定しない。このように酸化物を低
減するためには、仕上げ焼鈍に用いる焼鈍分離剤の主成
分をアルミナやシリカにしたり、塩化物を添加する等の
方法で酸化物の付着を防止する方法や、仕上げ焼鈍後に
酸洗、電解エッチング、化学研磨、機械的研磨等によっ
て表面を平滑化する方法などが使用できる。
【００１２】また、絶縁被膜の熱膨張係数は８×10-6／
℃以下とする必要がある。その理由は、鋼板に張力を与
えるためであり、熱膨張係数がこれより大きいと、他の
要件を満たしていても鉄損の低減効果はわずかでしかな
いからである。このような性質を持つガラスまたは結晶
化ガラスの成分は特に限定されるものではないが、SiO2
−B2O3−ZnO 系、SiO2−B2O3−PbO 系、SiO2−RxO 系
（Ｒはアルカリ元素またはアルカリ土類元素、ｘは１ま
たは２）ガラスが有利に適合し、さらにZrO2, TiO2, Cu
O, Na2O, K2O, MgO, CaO, BaO, Al2O3, B2O3, Sb2O5, S
nO 2, NiO, CoO 等を軟化点、結晶化温度、化学的安定
性、流動性、密着性、熱膨張係数および電気抵抗等の調
整のために添加することができる。また、被膜の機械的
強度の向上や熱膨張係数およびスティッキング性の改善
等のために、酸化物や窒化物等のセラミックスフィラ
ー、アルミナおよび／またはシリカフラワー等を微量に
添加することもできる。
℃以下とする必要がある。その理由は、鋼板に張力を与
えるためであり、熱膨張係数がこれより大きいと、他の
要件を満たしていても鉄損の低減効果はわずかでしかな
いからである。このような性質を持つガラスまたは結晶
化ガラスの成分は特に限定されるものではないが、SiO2
−B2O3−ZnO 系、SiO2−B2O3−PbO 系、SiO2−RxO 系
（Ｒはアルカリ元素またはアルカリ土類元素、ｘは１ま
たは２）ガラスが有利に適合し、さらにZrO2, TiO2, Cu
O, Na2O, K2O, MgO, CaO, BaO, Al2O3, B2O3, Sb2O5, S
nO 2, NiO, CoO 等を軟化点、結晶化温度、化学的安定
性、流動性、密着性、熱膨張係数および電気抵抗等の調
整のために添加することができる。また、被膜の機械的
強度の向上や熱膨張係数およびスティッキング性の改善
等のために、酸化物や窒化物等のセラミックスフィラ
ー、アルミナおよび／またはシリカフラワー等を微量に
添加することもできる。
【００１３】また、絶縁被膜の厚みは 0.5〜10μm とす
る必要がある。というのは、被膜厚みが 0.5μm に満た
ないと均一な被膜が形成されにくく、鉄損の低減に悪影
響を及ぼす他、絶縁性や防錆性が不十分となり、一方被
膜厚みが10μm を超えると鋼板の厚さに対して絶縁被膜
の厚さが大きすぎ、占積率の低下を招くからである。
る必要がある。というのは、被膜厚みが 0.5μm に満た
ないと均一な被膜が形成されにくく、鉄損の低減に悪影
響を及ぼす他、絶縁性や防錆性が不十分となり、一方被
膜厚みが10μm を超えると鋼板の厚さに対して絶縁被膜
の厚さが大きすぎ、占積率の低下を招くからである。
【００１４】そしてさらに、被膜厚みの偏差は15％以下
に抑制しなければならず、この要件が本発明において特
に重要である。というのは、膜厚偏差が15％を超えると
鉄損が増大するようになるからである。すなわち、本発
明のような熱膨張係数の小さい被膜では、膜厚偏差が15
％超えると、厚さの薄い部分、あるいは厚い部分の周辺
部に圧縮応力によって生じるメイズパターンと呼ばれる
磁区構造の発生が著しくなり、これが鋼板の磁化に悪影
響を及ぼすからである。
に抑制しなければならず、この要件が本発明において特
に重要である。というのは、膜厚偏差が15％を超えると
鉄損が増大するようになるからである。すなわち、本発
明のような熱膨張係数の小さい被膜では、膜厚偏差が15
％超えると、厚さの薄い部分、あるいは厚い部分の周辺
部に圧縮応力によって生じるメイズパターンと呼ばれる
磁区構造の発生が著しくなり、これが鋼板の磁化に悪影
響を及ぼすからである。
【００１５】従来のフォルステライト被膜を有する方向
性電磁鋼板では、15％を超える膜厚偏差であっても、フ
ォルステライト被膜自身の張力が絶縁被膜の張力の不均
一を緩和する効果により、上記のような磁区の乱れや磁
化への悪影響は抑制されていた。従って、かかる膜厚偏
差の限定は、表面を平滑化した方向性電磁鋼板において
特に必要なものである。また、発明者らの調査によれ
ば、ほう酸アルミナのような結晶質の絶縁被膜において
も、膜厚偏差を15％以下に抑制することが、良好な鉄損
特性を得る上で有効であることが確認されている。
性電磁鋼板では、15％を超える膜厚偏差であっても、フ
ォルステライト被膜自身の張力が絶縁被膜の張力の不均
一を緩和する効果により、上記のような磁区の乱れや磁
化への悪影響は抑制されていた。従って、かかる膜厚偏
差の限定は、表面を平滑化した方向性電磁鋼板において
特に必要なものである。また、発明者らの調査によれ
ば、ほう酸アルミナのような結晶質の絶縁被膜において
も、膜厚偏差を15％以下に抑制することが、良好な鉄損
特性を得る上で有効であることが確認されている。
【００１６】次に、このような均一な厚さの被膜を形成
する方法について説明する。まず、仕上げ焼鈍後の方向
性電磁鋼板に、ガラスフリットおよび／またはガラス原
料を塗布する。ここに、ガラス原料とは、ゾル−ゲル法
のガラス原料である金属アルコキシド、コロイド状シリ
カまたはアルミナ、Ｉ〜VI族元素（好適にはZn, Ｖ, T
i, Zr, Cr等）の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、
硫酸塩およびハロゲン化物等のガラス構成物質を指す。
この塗布には、フリットおよび／またはガラス原料を懸
濁液として、ディップ法、ロールコーター法、スプレー
法、沈降法、電気泳動法等を利用することができる。ま
た、静電塗布を利用しても良い。この時、フリットの粒
径は特に規定しないが、小さいほど均一な厚さの被膜を
短時間の焼き付けで得ることができるので、好ましくは
平均粒径：５μm 以下とすることが有利である。
する方法について説明する。まず、仕上げ焼鈍後の方向
性電磁鋼板に、ガラスフリットおよび／またはガラス原
料を塗布する。ここに、ガラス原料とは、ゾル−ゲル法
のガラス原料である金属アルコキシド、コロイド状シリ
カまたはアルミナ、Ｉ〜VI族元素（好適にはZn, Ｖ, T
i, Zr, Cr等）の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、
硫酸塩およびハロゲン化物等のガラス構成物質を指す。
この塗布には、フリットおよび／またはガラス原料を懸
濁液として、ディップ法、ロールコーター法、スプレー
法、沈降法、電気泳動法等を利用することができる。ま
た、静電塗布を利用しても良い。この時、フリットの粒
径は特に規定しないが、小さいほど均一な厚さの被膜を
短時間の焼き付けで得ることができるので、好ましくは
平均粒径：５μm 以下とすることが有利である。
【００１７】なお、本発明の製造方法における対象素材
である仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板としては、その表
面における酸化物の量が酸素目付量で 0.5 g/m2 以下
（片面当たり）のいわゆる平滑状態としたものが低鉄損
化の面で特に好適であるが、本発明法の場合、対象素材
はかような平滑状態の鋼板だけに限られるものではな
い。というのは、本発明法では、下地被膜を有する鋼板
に適用しても同様の効果を挙げることができるからであ
る。
である仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板としては、その表
面における酸化物の量が酸素目付量で 0.5 g/m2 以下
（片面当たり）のいわゆる平滑状態としたものが低鉄損
化の面で特に好適であるが、本発明法の場合、対象素材
はかような平滑状態の鋼板だけに限られるものではな
い。というのは、本発明法では、下地被膜を有する鋼板
に適用しても同様の効果を挙げることができるからであ
る。
【００１８】次に、 600℃以上、1100℃以下の温度で５
〜300 秒間焼き付けて、ガラス質、結晶化ガラス質また
は結晶質あるいはこれら２種以上の混合体からなる絶縁
被膜を被成する。ここで、焼き付け温度が 600℃に満た
ないと、フリットが粒状のまま広がらず、またガラス原
料からガラスが生成する反応が進行せず、一方1100℃を
超えると鋼板の酸化が激しく進行して鉄損の低減が望め
ないからである。また、焼き付け時間が５秒に満たない
とやはりフリットが十分に昇温されずに広がらず、また
ガラス原料が十分に反応せず、一方 300秒を超えるとや
はり鋼板の酸化が大きくなり、鉄損の劣化を招くからで
ある。特に好ましい焼き付け時間は20〜100 秒である。
〜300 秒間焼き付けて、ガラス質、結晶化ガラス質また
は結晶質あるいはこれら２種以上の混合体からなる絶縁
被膜を被成する。ここで、焼き付け温度が 600℃に満た
ないと、フリットが粒状のまま広がらず、またガラス原
料からガラスが生成する反応が進行せず、一方1100℃を
超えると鋼板の酸化が激しく進行して鉄損の低減が望め
ないからである。また、焼き付け時間が５秒に満たない
とやはりフリットが十分に昇温されずに広がらず、また
ガラス原料が十分に反応せず、一方 300秒を超えるとや
はり鋼板の酸化が大きくなり、鉄損の劣化を招くからで
ある。特に好ましい焼き付け時間は20〜100 秒である。
【００１９】さらに、焼き付け時の雰囲気は弱い酸化性
雰囲気とする必要がある。というのは、純窒素や純アル
ゴンなどの不活性ガス中では、ガラスが軟化しても鋼板
への濡れ性が低いため表面張力によって水滴状に収縮し
てしまい、均一な厚さの被膜とはならないからである。
鋼板にガラス原料を塗布して焼き付けた場合でも、同様
に生成したガラスが水滴状に収縮してしまう。一方、大
気のような強い酸化性雰囲気では、ガラスが均一に広が
る前に鋼板が酸化されてしまい、鉄損の劣化が避けられ
ない。好ましい酸化性雰囲気としては、酸素が 0.001〜
0.5vol％で、残部が窒素または不活性ガスからなる雰囲
気が挙げられる。かかる雰囲気であれば、十分なガラス
の広がりと鋼板の酸化抑制の両者が実現される。なお、
酸化作用が等しければ、湿潤水素雰囲気、二酸化炭素・
一酸化炭素雰囲気、二酸化炭素・窒素雰囲気など、他の
弱酸化性雰囲気を適用してもかまわない。
雰囲気とする必要がある。というのは、純窒素や純アル
ゴンなどの不活性ガス中では、ガラスが軟化しても鋼板
への濡れ性が低いため表面張力によって水滴状に収縮し
てしまい、均一な厚さの被膜とはならないからである。
鋼板にガラス原料を塗布して焼き付けた場合でも、同様
に生成したガラスが水滴状に収縮してしまう。一方、大
気のような強い酸化性雰囲気では、ガラスが均一に広が
る前に鋼板が酸化されてしまい、鉄損の劣化が避けられ
ない。好ましい酸化性雰囲気としては、酸素が 0.001〜
0.5vol％で、残部が窒素または不活性ガスからなる雰囲
気が挙げられる。かかる雰囲気であれば、十分なガラス
の広がりと鋼板の酸化抑制の両者が実現される。なお、
酸化作用が等しければ、湿潤水素雰囲気、二酸化炭素・
一酸化炭素雰囲気、二酸化炭素・窒素雰囲気など、他の
弱酸化性雰囲気を適用してもかまわない。
【００２０】本発明の熱処理を行った後に、鋼板の形状
を矯正する等の目的で窒素または不活性ガス等の非酸化
性雰囲気中でさらに 600〜1100℃程度の焼鈍を行っても
かまわない。既に均一な被膜が形成されているので、非
酸化性雰囲気でもガラスが水滴状の収縮を起こさないか
らである。また、かような熱処理により、ガラス質の絶
縁被膜の一部または全部が結晶化してもかまわない。
を矯正する等の目的で窒素または不活性ガス等の非酸化
性雰囲気中でさらに 600〜1100℃程度の焼鈍を行っても
かまわない。既に均一な被膜が形成されているので、非
酸化性雰囲気でもガラスが水滴状の収縮を起こさないか
らである。また、かような熱処理により、ガラス質の絶
縁被膜の一部または全部が結晶化してもかまわない。
【００２１】また、本発明の絶縁被膜を有する鋼板の表
面に、圧延方向とほぼ直交する方向に線状に溝を形成し
たり、レーザー照射やプラズマジェット照射による熱歪
みを鋼板に与える、いわゆる磁区細分化処理を加えて、
鉄損を一層の低減を図ることも可能である。なお、本発
明は、いわゆる方向性電磁鋼板であれば、従来公知のも
のいずれにも適用することができ、成分組成範囲や板厚
等が制限されることはない。
面に、圧延方向とほぼ直交する方向に線状に溝を形成し
たり、レーザー照射やプラズマジェット照射による熱歪
みを鋼板に与える、いわゆる磁区細分化処理を加えて、
鉄損を一層の低減を図ることも可能である。なお、本発
明は、いわゆる方向性電磁鋼板であれば、従来公知のも
のいずれにも適用することができ、成分組成範囲や板厚
等が制限されることはない。
【００２２】
【実施例】まず、通常の工程で製造した厚さ：0.23mmの
方向性電磁鋼板（3.3 ％Si）を、塩酸酸洗とフッ酸を用
いた化学研磨で平滑化した厚さ：0.2 mmの鋼板を、試料
として準備した。なお、この鋼板の表面には、磁区細分
化のため圧延方向とほぼ直交する方向に３mm間隔で深
さ：20μm 、幅：150 μm の線状溝が片面に形成されて
いる。ついで、平滑化した鋼板試料の表面に、熱膨張係
数が５×10-7／℃、軟化点が650 ℃のSiO2−B203−ZnO
系ガラスフリットの懸濁液をロールコーターで塗布し、
120 ℃の電気炉で乾燥した後、表１に示す種々の条件
で焼き付けた。この際、ガラスフリットの塗布量は、均
一な膜となった場合に膜厚が２μm になるようにした。
上記のようにして絶縁被膜を被成した場合の被膜性状お
よび電磁鋼板の鉄損特性について調べた結果を表１に併
記する。
方向性電磁鋼板（3.3 ％Si）を、塩酸酸洗とフッ酸を用
いた化学研磨で平滑化した厚さ：0.2 mmの鋼板を、試料
として準備した。なお、この鋼板の表面には、磁区細分
化のため圧延方向とほぼ直交する方向に３mm間隔で深
さ：20μm 、幅：150 μm の線状溝が片面に形成されて
いる。ついで、平滑化した鋼板試料の表面に、熱膨張係
数が５×10-7／℃、軟化点が650 ℃のSiO2−B203−ZnO
系ガラスフリットの懸濁液をロールコーターで塗布し、
120 ℃の電気炉で乾燥した後、表１に示す種々の条件
で焼き付けた。この際、ガラスフリットの塗布量は、均
一な膜となった場合に膜厚が２μm になるようにした。
上記のようにして絶縁被膜を被成した場合の被膜性状お
よび電磁鋼板の鉄損特性について調べた結果を表１に併
記する。
【００２３】
【表１】
【００２４】同表から明らかなように、本発明に従って
絶縁被膜を被成した鋼板試料の鉄損Ｗ17/50 はいずれ
も、0.63 W/kg 以下であり、比較例よりも 0.10 W/kg以
上低い鉄損値が得られた。比較例のうち被膜が黒変して
いたものは、地鉄表面が酸化されており、これらの被膜
を水酸化ナトリウム浴で除去して鋼板の酸素目付量を調
査したところ、いずれも 0.5 g/m2 を超えていた。ま
た、凹凸が大きかったり、膜化していない試料では、被
膜が鋼板全面を覆っていなかった。また、上記の実験
を、同じ酸素量と残部アルゴンからなる雰囲気でも実施
したが、本発明に従う焼き付けを行った場合のみ、0.60
W/kg 以下の優れた鉄損値が得られた。なお、通常の工
程で製造した厚さ：0.2 mmのフォルステライト被膜を有
する方向性電磁鋼板（3.3 ％Si）に、コロイダルシリ
カ、リン酸マグネシウム、無水クロム酸を原料とするリ
ン酸塩系被膜を成膜した従来材の鉄損は 0.75 W/kgであ
ったので、本発明は従来の方向性電磁鋼板と比較しても
はるかに低鉄損であることが判る。
絶縁被膜を被成した鋼板試料の鉄損Ｗ17/50 はいずれ
も、0.63 W/kg 以下であり、比較例よりも 0.10 W/kg以
上低い鉄損値が得られた。比較例のうち被膜が黒変して
いたものは、地鉄表面が酸化されており、これらの被膜
を水酸化ナトリウム浴で除去して鋼板の酸素目付量を調
査したところ、いずれも 0.5 g/m2 を超えていた。ま
た、凹凸が大きかったり、膜化していない試料では、被
膜が鋼板全面を覆っていなかった。また、上記の実験
を、同じ酸素量と残部アルゴンからなる雰囲気でも実施
したが、本発明に従う焼き付けを行った場合のみ、0.60
W/kg 以下の優れた鉄損値が得られた。なお、通常の工
程で製造した厚さ：0.2 mmのフォルステライト被膜を有
する方向性電磁鋼板（3.3 ％Si）に、コロイダルシリ
カ、リン酸マグネシウム、無水クロム酸を原料とするリ
ン酸塩系被膜を成膜した従来材の鉄損は 0.75 W/kgであ
ったので、本発明は従来の方向性電磁鋼板と比較しても
はるかに低鉄損であることが判る。
【００２５】次に、平滑化した鋼板試料の表面に、熱膨
張係数を種々に調整したSiO2−B2O3−ZnO 系、SiO2−B2
O3−PbO 系およびSiO2−B2O3−ZnO −Na2O系のガラスフ
リットを 0.2〜10μm の膜厚に相当する量塗布し、 120
℃の電気炉で乾燥したのち、0.2 ％酸素と残部窒素か
らなる雰囲気中で 850℃, 60秒焼き付けた場合の鉄損に
ついて調べた結果を表２に示す。
張係数を種々に調整したSiO2−B2O3−ZnO 系、SiO2−B2
O3−PbO 系およびSiO2−B2O3−ZnO −Na2O系のガラスフ
リットを 0.2〜10μm の膜厚に相当する量塗布し、 120
℃の電気炉で乾燥したのち、0.2 ％酸素と残部窒素か
らなる雰囲気中で 850℃, 60秒焼き付けた場合の鉄損に
ついて調べた結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】同表に示したとおり、本発明を満足する被
膜を形成した場合はいずれも、0.61W/kg 以下の低い鉄
損が得られている。
膜を形成した場合はいずれも、0.61W/kg 以下の低い鉄
損が得られている。
【００２８】次に、表３に、被膜の厚さ偏差と鉄損との
関係について調べた結果を示す。これらの試料のうち、
ガラス質被膜のものは、平滑化した鋼板試料の表面に、
熱膨張係数を調整したSiO2−B2O3−ZnO 系ガラスフリッ
トを３μm の膜厚に相当する量塗布し、 120 ℃の電気
炉で乾燥したのち、酸素濃度：0.2vol％の雰囲気で 850
℃, 30秒間焼き付けたものである。この時、粒径：50μ
m を超える粗粒フリットを混ぜて様々な膜厚偏差を作り
出した。また、結晶質被膜のものは、平滑化した鋼板試
料の表面にベーマイトゾル、ほう酸を主成分とした微粒
子分散液を３μm の膜厚に相当する量塗布し、75％H2−
25％N2中で 850℃, 30秒間焼き付けたものである。ここ
で、液の一部を予めゲル化させて、種々の板厚偏差の試
料を作り出した。
関係について調べた結果を示す。これらの試料のうち、
ガラス質被膜のものは、平滑化した鋼板試料の表面に、
熱膨張係数を調整したSiO2−B2O3−ZnO 系ガラスフリッ
トを３μm の膜厚に相当する量塗布し、 120 ℃の電気
炉で乾燥したのち、酸素濃度：0.2vol％の雰囲気で 850
℃, 30秒間焼き付けたものである。この時、粒径：50μ
m を超える粗粒フリットを混ぜて様々な膜厚偏差を作り
出した。また、結晶質被膜のものは、平滑化した鋼板試
料の表面にベーマイトゾル、ほう酸を主成分とした微粒
子分散液を３μm の膜厚に相当する量塗布し、75％H2−
25％N2中で 850℃, 30秒間焼き付けたものである。ここ
で、液の一部を予めゲル化させて、種々の板厚偏差の試
料を作り出した。
【００２９】
【表３】
【００３０】同表から明らかなように、膜厚偏差が15％
以下でないと十分な鉄損の低減は達成されないことが判
る。
以下でないと十分な鉄損の低減は達成されないことが判
る。
【００３１】さらに、表４に、鋼板を平滑化するときの
酸洗時間を調整してフォルステライトを主とする酸化物
の残留量を変え、酸化物の残留量のみが異なる本発明例
の被膜を形成したときの鉄損について調べた結果を示
す。
酸洗時間を調整してフォルステライトを主とする酸化物
の残留量を変え、酸化物の残留量のみが異なる本発明例
の被膜を形成したときの鉄損について調べた結果を示
す。
【００３２】
【表４】
【００３３】同表から明らかなように、被膜形成前の酸
素目付量が 0.5 g/m2 以下の場合に特に良好な鉄損が得
られている。
素目付量が 0.5 g/m2 以下の場合に特に良好な鉄損が得
られている。
【００３４】
【発明の効果】かくして、本発明によれば、表面平滑化
処理を施した方向性電磁鋼板に対しても、その表面に一
様な張力を与える絶縁被膜を被成することができ、その
結果、従来に比べて鉄損の一層の低減を達成することが
できる。
処理を施した方向性電磁鋼板に対しても、その表面に一
様な張力を与える絶縁被膜を被成することができ、その
結果、従来に比べて鉄損の一層の低減を達成することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村木 峰男 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K026 AA03 AA22 BA02 BA08 BB05 BB10 CA16 CA18 EA03 EA07 EA12 EB11 4K033 PA04 TA03 5E041 AA02 BC01 CA02 HB11 NN05 NN06 NN17 NN18
Claims (4)
- 【請求項１】 方向性珪素鋼板の表面に被成したガラス
質、結晶化ガラス質または結晶質あるいはこれら２種以
上の混合体からなる絶縁被膜であって、珪素鋼板の地鉄
表面における絶縁被膜の主成分とは異なる酸化物の量が
酸素目付量で片面当たり 0.5 g/m2 以下で、かつ該絶縁
被膜の熱膨張係数が８×10-6／℃以下、被膜厚みが 0.5
〜10μm 、膜厚偏差が15％以下であることを特徴とする
方向性電磁鋼板の絶縁被膜。 - 【請求項２】 仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面
に、ガラスフリットおよび／またはガラス原料を塗布
し、弱酸化性雰囲気において 600℃以上、1100℃以下の
温度で５〜300 秒焼き付けて、ガラス質、結晶化ガラス
質または結晶質あるいはこれら２種以上の混合体からな
る被膜を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の絶
縁被膜形成方法。 - 【請求項３】 請求項２において、弱酸化性雰囲気下で
の焼き付け後、非酸化性雰囲気中で焼鈍を施し、ガラス
質の一部または全部を結晶化することを特徴とする方向
性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法。 - 【請求項４】 請求項２または３において、弱酸化性雰
囲気が、酸素：0.001 〜0.5vol％を含み、残部は実質的
に窒素または不活性ガスからなる雰囲気であることを特
徴とする方向性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8596499A JP2000282249A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 方向性電磁鋼板の絶縁被膜およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8596499A JP2000282249A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 方向性電磁鋼板の絶縁被膜およびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282249A true JP2000282249A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13873433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8596499A Pending JP2000282249A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 方向性電磁鋼板の絶縁被膜およびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000282249A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1441044A1 (en) * | 2001-10-05 | 2004-07-28 | Nippon Steel Corporation | IRON CORE EXHIBITING EXCELLENT INSULATING PROPERTY AT END FACE, AND METHOD FOR COATING END FACE OF IRON CORE |
| JP2004327676A (ja) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Nippon Steel Corp | 積層鉄心用電磁鋼板およびその製造法 |
| JP2012046825A (ja) * | 2004-10-18 | 2012-03-08 | Nippon Steel Corp | 耐熱接着性絶縁被膜 |
| JP2012057201A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 絶縁皮膜付き電磁鋼板 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP8596499A patent/JP2000282249A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1441044A1 (en) * | 2001-10-05 | 2004-07-28 | Nippon Steel Corporation | IRON CORE EXHIBITING EXCELLENT INSULATING PROPERTY AT END FACE, AND METHOD FOR COATING END FACE OF IRON CORE |
| US7173509B2 (en) | 2001-10-05 | 2007-02-06 | Nippon Steel Corporation | Core having superior end face insulation and method of treating core end faces to give insulation coating |
| US7471182B2 (en) | 2001-10-05 | 2008-12-30 | Nippon Steel Corporation | Core having superior end face insulation and method of treating core end faces to give insulation coating |
| EP1441044A4 (en) * | 2001-10-05 | 2009-06-10 | Nippon Steel Corp | IRON CORE WITH EXCELLENT INSULATION PROPERTIES AT THE END SURFACE AND METHOD FOR COATING THE END SURFACE OF AN IRON CORE |
| JP2004327676A (ja) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Nippon Steel Corp | 積層鉄心用電磁鋼板およびその製造法 |
| JP2012046825A (ja) * | 2004-10-18 | 2012-03-08 | Nippon Steel Corp | 耐熱接着性絶縁被膜 |
| JP2012057201A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 絶縁皮膜付き電磁鋼板 |
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