JP2014009371A

JP2014009371A - 絶縁被膜付き電磁鋼板

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Publication number: JP2014009371A
Application number: JP2012146014A
Authority: JP
Inventors: Nobue Fujibayashi; 亘江藤林; Yasuhide Oshima; 安秀大島; Kazumichi Sashi; 一道佐志; Tomosuke Okumura; 友輔奥村; Takahiro Kubota; 隆広窪田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-20
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP5928195B2

Abstract

【課題】高Ａｌ含有率の電磁鋼板の表面に形成する絶縁被膜中にクロム化合物を含まずとも耐食性およびＴＩＧ溶接性にともに優れた、絶縁被膜付き電磁鋼板を提供する。
【解決手段】本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は、水素、アルキル基、およびフェニル基から選ばれた少なくとも１種の非反応性置換基のみからなるトリアルコキシシランおよびジアルコキシシラン、ならびに、テトラアルコキシシランから選ばれる少なくとも１種（Ａ）と、シランカップリング剤（Ｂ）と、全固形分に対し３〜２０質量％の、Ｌｉ化合物、Ｍｇ化合物、Ｃａ化合物、Ｔｉ化合物およびＭｎ化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物（Ｃ）と、水とを含む表面処理剤を、Ａｌ：０．５０〜１．５０質量％を含有する電磁鋼板の少なくとも片面に塗布、乾燥して成る絶縁被膜を有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、絶縁被膜付き電磁鋼板に関する。本発明は特に、高Ａｌ含有率の電磁鋼板の表面に形成する絶縁被膜中にクロム化合物を含まずとも耐食性およびＴＩＧ溶接性にともに優れた、絶縁被膜付き電磁鋼板に関するものである。

モータや変圧器などに使用される電磁鋼板の絶縁被膜には、層間抵抗だけでなく、加工成形時の利便性および保管、使用時の安定性など種々の特性が要求される。電磁鋼板は多様な用途に使用されるため、その用途に応じて種々の絶縁被膜の開発が行われている。また、モータに使用される電磁鋼板の場合、電磁鋼板を打ち抜き、積層した後、打抜き端部を溶接して使用することがある。そのため、電磁鋼板には、打抜き性のみならず、溶接性を兼ね備えていることが要求される。

電磁鋼板の絶縁被膜は、大別して
（１）溶接性、耐熱性を重視し、歪取り焼鈍に耐える無機被膜、
（２）打抜性、溶接性の両立を目指し歪取り焼鈍に耐える樹脂含有の無機被膜（すなわち、半有機被膜）、
（３）特殊用途で歪取り焼鈍不可の有機被膜
の３種に分類されるが、汎用品として歪取り焼鈍に耐えるのは、上記（１），（２）に示した無機成分を含む被膜であり、これらは両者ともクロム化合物を含むものが一般的であった。特に、（２）のタイプのクロム酸塩系絶縁被膜は、１コート１ベークの製造で無機系絶縁被膜に比較して打抜性を格段に向上させることができるので広く利用されている。

しかし、昨今、環境意識が高まり、電磁鋼板の分野においてもクロム化合物を含まない絶縁被膜を有するクロメートフリーの製品が需要家などから望まれている。クロム化合物は含まず、有機成分と無機成分の両方を含む表面処理剤を電磁鋼板表面に塗布して、上記（２）に該当する絶縁被膜を形成する技術には、以下のようなものがある。

特許文献１には、コロイド状シリカ、アルミナゾル、ジルコニアゾルの１種または２種以上よりなる無機コロイド状物質に対して、水溶性またはエマルジョンタイプの樹脂の１種または２種以上からなる有機物を加えた水溶液を表面処理剤として、歪取り焼鈍前の耐食性などに優れた絶縁被膜を形成する技術が記載されている。

特許文献２には、Ａｌの第一リン酸塩溶液を１００重量部と、粒子径０．２〜３．０μｍの有機樹脂エマルジョン１〜３００重量部とを主成分とする処理液を表面処理剤として、溶接性、密着性および歪取り焼鈍後の滑り性に優れた絶縁被膜を形成する技術が記載されている。

特許文献３には、ポリシロキサンと各種有機樹脂とを共重合したポリシロキサン重合体と、シリカ、シリケート等の無機化合物とからなる絶縁被膜を有する、耐食性、密着性、耐溶剤性、耐スティキング性に優れた電磁鋼板が記載されている。

特許文献４には、Ｂ化合物およびＳｉ化合物の無機成分と有機樹脂からなる半有機絶縁被膜をそなえる、耐食性、耐水性、スティッキング性、ＴＩＧ溶接性および打抜性に優れ、しかも歪取り焼鈍後の外観にも優れる半有機絶縁被膜付き電磁鋼板が記載されている。

特開平１０−４６３５０号公報特開平６−３３０３３８号公報特開２００７−１９７８２０号公報特開２０１２−００１８０７号公報

本発明者らは、特許文献１〜４に記載の絶縁被膜と同等またはそれ以上の耐食性、打抜き性および溶接性を発揮できる絶縁被膜の検討を種々行ったところ、有機成分として特定のシラン化合物とシランカップリング剤とを含む表面処理剤を電磁鋼板表面に塗布して絶縁被膜を形成した場合に、この絶縁被膜が良好な耐食性および打抜き性を発揮することを見出した。しかしながら、この絶縁被膜は、Ａｌを０．５０質量％以上含有する高Ａｌ組成の電磁鋼板に適用した場合には、ＴＩＧ溶接を行った際に、十分な溶接強度を得ることができないという問題があることが判明した。

特許文献１および２は電磁鋼板のＡｌ組成の開示がなく、上記のような問題を何ら考慮していない。また、特許文献３でも、電磁鋼板の組成は限定されておらず、実施例においてはＡｌ：０．４８質量％の電磁鋼板が使用されており、高Ａｌ組成の電磁鋼板の場合のＴＩＧ溶接性の劣化について、何ら考慮していない。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、高Ａｌ含有率の電磁鋼板の表面に形成する絶縁被膜中にクロム化合物を含まずとも耐食性およびＴＩＧ溶接性にともに優れた、絶縁被膜付き電磁鋼板を提供することを目的とする。

この目的を達成すべく本発明者らがさらに検討したところ、電磁鋼板の表面に塗布する表面処理剤として、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、およびテトラアルコキシシランから選ばれる少なくとも１種（Ａ）と、シランカップリング剤（Ｂ）とを併用したものを用いた場合に、さらに、所定の金属化合物（Ｃ）を添加することによって、上記の目的を達成できる絶縁被膜付き電磁鋼板を得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）水素、アルキル基、およびフェニル基から選ばれた少なくとも１種の非反応性置換基のみからなるトリアルコキシシランおよびジアルコキシシラン、ならびに、テトラアルコキシシランから選ばれる少なくとも１種（Ａ）と、シランカップリング剤（Ｂ）と、全固形分に対し３〜２０質量％の、Ｌｉ化合物、Ｍｇ化合物、Ｃａ化合物、Ｔｉ化合物およびＭｎ化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物（Ｃ）と、水とを含む表面処理剤を、Ａｌ：０．５０〜１．５０質量％を含有する電磁鋼板の少なくとも片面に塗布、乾燥して成る絶縁被膜を有することを特徴とする絶縁被膜付き電磁鋼板。

（２）前記Ｌｉ化合物がリチウムシリケート、炭酸リチウムおよび酢酸リチウムから選ばれる少なくとも１種を含む上記（１）に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。

（３）前記Ｍｇ化合物が炭酸マグネシウムまたは酸化マグネシウムを含む上記（１）または（２）に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。

（４）前記Ｃａ化合物が炭酸カルシウムまたは硝酸カルシウムを含む上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。

（５）前記Ｔｉ化合物が酸化チタンまたは水溶性有機チタンを含む上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。

（６）前記Ｍｎ化合物が炭酸マンガン、硝酸マンガンおよび酢酸マンガンから選ばれる少なくとも１種を含む上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。

（７）前記表面処理剤は、平均粒子径が５〜１００ｎｍの水分散性シリカ（Ｄ）を、前記表面処理剤の全固形分に対し１０〜３０質量％含む上記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。

（８）前記表面処理剤は、平均粒子径が０．０８〜０．５μｍかつアスペクト比が１０〜１００である板状シリカ（Ｅ）を、前記表面処理剤の全固形分に対し２〜１５質％含む上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。

本発明によれば、高Ａｌ含有率の電磁鋼板の表面に形成する絶縁被膜中にクロム化合物を含まずとも耐食性およびＴＩＧ溶接性にともに優れた、絶縁被膜付き電磁鋼板を提供することができる。

以下、本発明を具体的に説明する。

＜電磁鋼板＞
本発明において、素材である電磁鋼板としては、Ａｌ：０．５０〜１．５０質量％を含有する電磁鋼板であれば特に制限はなく、従来から公知のものいずれもが適合する。すなわち、Ａｌ：０．５０質量％未満の場合、既述のようなＴＩＧ溶接強度が十分に得られないという問題は顕在化しない。本発明は、Ａｌ：０．５０質量％以上、好ましくはＡｌ：０．６０質量％以上の電磁鋼板の場合に顕在化する上記問題を解決するものである。また、上記問題は、電磁鋼板中に比較的Ｓｉを多く含有する場合にも顕著になる傾向がある。よって、電磁鋼板中のＳｉ含有率は好ましくは１．０〜３．５質量％であり、より好ましくは１．５〜３．５質量％である。

＜表面処理剤＞
本発明で用いる表面処理剤は、Ｓｉに結合する置換基が、水素、アルキル基、およびフェニル基から選ばれた少なくとも１種の非反応性置換基のみからなるトリアルコキシシランおよびジアルコキシシラン、ならびに、テトラアルコキシシランから選ばれる少なくとも１種（Ａ）と、シランカップリング剤（Ｂ）と、Ｌｉ化合物、Ｍｇ化合物、Ｃａ化合物、Ｔｉ化合物およびＭｎ化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物（Ｃ）と、水とを含有する。

トリアルコキシシランの種類は特に限定されず、一般式Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ’）_３で示され、それらの１種以上を用いることができる。Ｒ１は水素、アルキル基、およびフェニル基から選ばれる非反応性置換基である。Ｒ１がアルキル基の場合は、好ましくは炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜３の直鎖または分岐のアルキル基である。Ｒ’はアルキル基であり、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２の直鎖または分岐のアルキル基である。例えば、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、およびこれらの加水分解物などが使用できる。なかでも、電磁鋼板の耐食性、および打抜き性がより優れるという観点からアルキル基を有するトリアルコキシシランが好ましい。

ジアルコキシシランの種類は特に限定されず、一般式Ｒ２Ｒ３Ｓｉ（ＯＲ’’）_２で示され、それらの１種以上を用いることができる。ここで、Ｒ２およびＲ３は水素、アルキル基、およびフェニル基から選ばれる非反応性置換基であり、好ましくは炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜３の直鎖または分岐のアルキル基である。Ｒ’’はアルキル基であり、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２の直鎖または分岐のアルキル基である。例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、およびこれらの加水分解物などが使用できる。なかでも、電磁鋼板の耐食性、および打抜き性がより優れるという観点からアルキル基を有するジアルコキシシランが好ましい。

テトラアルコキシシランの種類は特に限定されず、一般式Ｓｉ（ＯＲ’’’）_４で示され、それらの１種以上を用いることができる。Ｒ’’’はアルキル基であり、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２の直鎖または分岐のアルキル基である。例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、およびこれらの加水分解物などが使用できる。なかでも、電磁鋼板の耐食性がより優れるという観点から、テトラエトキシシランおよびテトラメトキシシランが好ましい。

シランカップリング剤（Ｂ）の種類は特に限定されず、一般式ＸＳｉ(Ｒ４）_ｎ(ＯＲ)_３−ｎ（ここで、ｎの範囲は０〜２）で示され、それらの１種以上を同時に用いることができる。Ｘは活性水素含有アミノ基、エポキシ基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれる少なくとも１種の反応性官能基である。Ｒ４はアルキル基であり、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２の直鎖または分岐のアルキル基である。ＯＲは任意の加水分解性基であり、Ｒは例えばアルキル基であり、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２の直鎖または分岐のアルキル基である。また、Ｒは例えばアシル基（−ＣＯＲ５）であり、Ｒ５は好ましくは炭素数１〜４の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２の直鎖または分岐のアルキル基である。シランカップリング剤（Ｂ）として例えば、Ｎ−（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、およびこれらの加水分解物などが使用できる。なかでも、電磁鋼板の耐食性、および打抜き性がより優れるという観点からアミノ基またはエポキシ基を有するシランカップリング剤が好ましい。

本発明に用いる表面処理剤では、有機成分として、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、およびテトラアルコキシシランから選ばれる少なくとも１種（Ａ）と、シランカップリング剤（Ｂ）との組み合わせを用いた。この両者を含む表面処理剤によって、クロム化合物を含まずとも耐食性が劣化することのない絶縁被膜を得ることができる。

本発明に用いる表面処理剤では、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランから選ばれる少なくとも１種（Ａ）とシランカップリング剤（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）を、好ましくは０．０５〜１．０の範囲とし、より好ましくは０．１〜０．５の範囲とする。質量比（Ａ／Ｂ）を１．０以下とすることにより、シランカップリング剤（Ｂ）を十分に含むため、絶縁被膜の強靭性を十分に得ることができる。その結果、十分な打抜き性を得ることができ、また、耐テンションパッド性の劣化やハンドリングでの傷や被膜剥離なども発生しにくい。また、質量比（Ａ／Ｂ）を０．０５以上にすることにより、電磁鋼板のＴＩＧ溶接性が劣化しにくい。

しかし、上記成分（Ａ）および（Ｂ）を含む表面処理剤の場合、Ａｌを０．５０質量％以上含有する高Ａｌ組成の電磁鋼板に塗布して絶縁被膜を形成すると、ＴＩＧ溶接を行った際に、ビードの形成が不十分となり、十分な溶接強度を得ることができないという問題があった。ＴＩＧ溶接時の電流値を高くしたり溶接スピードを遅くしたりすれば、ビード形成は確実になるものの、生産性が低下するため好ましくない。本発明者らは、ビード形成が不十分になる原因を以下のように推定している。すなわち、溶接においてはシラン化合物やシランカップリング剤に由来する有機成分は気化等により消滅するが、シラン化合物やシランカップリング剤から生成するシリカ成分が、ＴＩＧ溶接によって溶解したＦｅの中に残存する。この残存した絶縁物であるシリカにより溶接の電流の流れが阻害され、ビードが十分に形成されないものと思われる。

本発明者らは、上記課題を解決すべく種々検討した結果、シラン化合物やシランカップリング剤を主成分として用いた表面処理剤に、Ｌｉ化合物、Ｍｇ化合物、Ｃａ化合物、Ｔｉ化合物およびＭｎ化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物（Ｃ）をさらに含有させることにより、低電流や高スピードでの溶接でも十分なビードが形成されることを見出した。これは、ＴＩＧ溶接によってシラン化合物やシランカップリング剤から生成するシリカと上記金属化合物（Ｃ）とにより複合酸化物を形成して、該複合酸化物は低融点であり容易に溶解したためと推測される。

金属化合物（Ｃ）は特に限定されないが、シラン化合物やシランカップリング剤によって形成する緻密なシロキサン結合と界面密着性により確保される耐食性および薬液の安定性を阻害しにくい化合物として、以下のようなものを用いることが好ましい。まず、Ｌｉ化合物としてはリチウムシリケート、炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）または酢酸リチウム（ＣＨ_３ＣＯ_２Ｌｉ）が挙げられる。また、Ｍｇ化合物としては、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が挙げられる。Ｃａ化合物としては、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）または硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ_３）_２）が挙げられる。Ｔｉ化合物としては、酸化チタン（ＴｉＯ_２）または水溶性有機チタンが挙げられる。Ｍｎ化合物としては、炭酸マンガン（ＭｎＣＯ_３）、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ_３）_２）または酢酸マンガン（Ｍｎ（ＯＣＯＣＨ_３）_２）が挙げられる。これらの化合物はいずれも、表面処理剤中に分散または溶解させることが可能である。また、複数の結晶構造を有する化合物の場合、いずれの結晶構造でもよい。また、水和物として存在する化合物の場合、それらを排除するものではない。

水溶性有機チタンとは、乳酸などのカルボン酸をＴｉにキレートさせ水溶性としたオキシカルボン酸キレートチタンである。

金属化合物（Ｃ）の含有量は、表面処理剤の全固形分に対し３〜２０質量％とする。３質量％未満の場合、ＴＩＧ溶接性の向上の効果を十分に得ることができず、２０質量％超えの場合、耐食性やその他の諸性能に悪影響を及ぼす可能性があるからである。

本発明に用いる表面処理剤には、平均粒子径が５〜１００ｎｍの水分散性シリカ（Ｄ）を含むことができる。水分散性シリカ（Ｄ）は、耐スティッキング性をさらに向上させることができる点で有効である。その理由は定かではないが、水分散性微粒子シリカ（Ｄ）は、シラン化合物（Ａ）とシランカップリング剤（Ｂ）が形成する被膜の形態を、鋼板凹凸に追随した均一な絶縁被膜に変化させると推測される。なお、本明細書において水分散性微粒子シリカの「平均粒子径」は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した粒度分布の累積度数が体積百分率で５０％となる粒子径とする。

水分散性シリカ（Ｄ）の含有量（固形分）は、表面処理剤の全固形分に対し１０〜３０質量％の範囲とすることが好ましい。１０質量％以上とすれば、耐スティッキング性をさらに向上させる効果を確実に得ることができる。一方、３０質量％以下であれば、シラン（Ａ）とシランカップリング剤（Ｂ）によるポリシロキサン結合が分断されることがないため、耐食性が低下することがない。

水分散性シリカ（Ｄ）の種類は、特に限定されず、コロイダルシリカや乾式シリカを用いることができる。コロイダルシリカとしては、例えば、日産化学（株）製のスノーテックスＣ、Ｎ、２０、ＯＳ、ＯＸＳ、ＯＬ、（いずれも商品名）などが挙げられ、また、乾式シリカとしては日本アエロジル（株）製のＡＥＲＯＳＩＬ５０、１３０、２００、３００、３８０（いずれも商品名）などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。

本発明に用いる表面処理剤には、平均粒子径が０．０８〜０．５μｍかつアスペクト比が１０〜１００である板状シリカ（Ｅ）を含むことができる。板状シリカ（Ｅ）も、耐スティッキング性をさらに向上させることができる点で有効である。その理由は定かではないが、板状シリカ（Ｅ）は、シラン（Ａ）とシランカップリング剤（Ｂ）が形成する被膜の形態を、層状構造に変化させると推測される。

なお、本明細書において板状シリカの「平均粒子径」は、ＳＥＭにて観察したときの、板状シリカの厚みに垂直な面における長径について、視野中の複数の粒子間で平均した長さを意味するものとする。また、本明細書において板状シリカの「アスペクト比」とは、ＳＥＭにて観察したときの、各粒子についての板状シリカの厚みに垂直な面における長径／最大厚みの比の値を、視野中の１０個の粒子について平均した値を意味するものとする。

板状シリカ（Ｅ）の含有量（固形分）は、表面処理剤の固形分に対し２〜１５質量％の範囲とすることが好ましい。２質量％以上であれば、耐スティッキング性をさらに向上させる効果を確実に得ることができる。一方、１５質量％以下であれば、シラン（Ａ）とシランカップリング剤（Ｂ）によるポリシロキサン結合が分断されることがないため、耐食性が低下することがない。

表面処理剤は、上記した成分を脱イオン水、蒸留水などの水中で混合することにより得られる。表面処理液の固形分割合は適宜選択すればよい。また、表面処理剤には、必要に応じてアルコール、ケトン、セロソルブ系の水溶性溶剤、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、ｐＨ調整剤、防菌防カビ剤などを添加しても良い。これらを添加することにより、表面処理剤の乾燥性、塗布外観、作業性、意匠性が向上する。ただし、これらは本発明で得られる品質を損なわない程度に添加することが重要であり、添加量は多くても表面処理液の全固形分に対して５質量％未満である。

先述のとおり、本発明においては、電磁鋼板の表面に表面処理剤を塗布・乾燥、好ましくは加熱乾燥することにより、被膜を形成する。表面処理剤を電磁鋼板に塗布する方法としては、ロールコート法、バーコート法、浸漬法、スプレー塗布法などが挙げられ、処理される電磁鋼板の形状などによって適宜最適な方法が選択される。より具体的には、例えば、電磁鋼板がシート状であればロールコート法、バーコート法またはスプレー塗布法を選択できる。スプレー塗布法は、表面処理剤を電磁鋼板にスプレーしてロール絞りや気体を高圧で吹きかけて塗布量を調整する方法である。電磁鋼板が成型品とされている場合であれば、表面処理液に浸漬して引き上げ、場合によっては圧縮エアーで余分な表面処理剤を吹き飛ばして塗布量を調整する方法などが選択される。

電磁鋼板の表面に塗布した表面処理剤を、乾燥する際の乾燥温度（最高到達板温）は、通常８０〜３５０℃であるが、シラン化合物（Ａ）およびシランカップリング剤（Ｂ）を主成分とする本発明に用いる表面処理剤の場合、２００℃以下であることがより好ましい。耐食性が劣化することがないからである。また、加熱時間は、使用される電磁鋼板の種類などによって適宜最適な条件が選択される。なお、生産性などの観点からは、０．１〜６０秒が好ましく、１〜３０秒がより好ましい。

また、電磁鋼板の前処理については特に限定されず、表面処理剤を塗布する前に、必要に応じて、電磁鋼板の油分、汚れ、および酸化膜を除去することを目的とした前処理を電磁鋼板に施してもよい。電磁鋼板は、防錆目的で防錆油が塗られている場合が多く、また、防錆油で塗油されていない場合でも、作業中に付着した汚れや酸化膜などがある。また、これらの塗油、汚れ、および酸化膜は、電磁鋼板の表面の濡れ性を阻害し、均一な被膜を形成する上で支障をきたすが、上記の前処理を施すことにより、電磁鋼板の表面が清浄化され、均一に濡れやすくなる。電磁鋼板の表面上に油分、汚れ、および酸化膜などがなく、表面処理剤が均一に濡れる場合は、前処理工程は特に必要はない。なお、前処理の方法は特に限定されず、例えば湯洗、溶剤洗浄、アルカリなどによる脱脂処理や、塩酸、硫酸、リン酸などによる酸洗処理などの方法が挙げられる。

電磁鋼板の被膜付着量は特に限定しないが、片面当たり０．０５〜５．０ｇ／ｍ^２程度とすることが好ましい。付着量、すなわち本発明の絶縁被膜の全固形分質量は、アルカリ剥離による被膜除去後の重量減少から測定することができる。また、付着量が少ない場合には、アルカリ剥離法によって測定した付着量既知の標準試料を蛍光Ｘ線分析により測定し得た検量線から測定することができる。付着量が０．０５ｇ／ｍ^２以上であれば、耐食性と共に絶縁性を満足することができ、一方５．０ｇ／ｍ^２以下であれば、被膜密着性が向上するだけでなく、塗装焼付時にふくれが発生せずに、塗装性の低下を招くことがない。より好ましくは０．１〜３．０ｇ／ｍ^２であり、さらに好ましく２．０ｇ／ｍ^２であり、最も好ましくは１．０ｇ／ｍ^２以下である。絶縁被膜は鋼板の両面に形成することが好ましいが、目的によっては片面のみでもよく、他面は他の絶縁被膜としても構わない。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（１）素材
Ａｌを１．０質量％、Ｓｉを３．０質量％含む板厚：０．５ｍｍの電磁鋼板を供試材として使用した。

（２）前処理（洗浄）
試験板の作製方法としては、まず上記の供試材の表面上の油分や汚れを取り除き、次に、水道水で水洗して供試材表面が水で１００％濡れることを確認した後、更に純水（脱イオン水）を流しかけ、１００℃雰囲気のオーブンで水分を乾燥したものを試験板として使用した。

（３）表面処理剤
各成分を表１−１〜１−３に示す組成（質量比）にて水中で混合し、表面処理剤を得た。以下に、表１−１〜１−３で使用した化合物について説明する。

＜トリアルコキシシラン／ジアルコキシシラン／テトラアルコキシシラン＞
Ａ１：メチルトリメトキシシラン
Ａ２：ジメチルジメトキシシラン
Ａ３：テトラメトキシシラン

＜シランカップリング剤＞
Ｂ１：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
Ｂ２：Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン
Ｂ３：３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン

＜Ｌｉ化合物＞
Ｃ１：リチウムシリケート（日産化学工業株式会社製リチウムシリケート３５）
Ｃ２：炭酸リチウム
Ｃ３：酢酸リチウム

＜Ｍｇ化合物＞
Ｃ４：炭酸マグネシウム
Ｃ５：酸化マグネシウム

＜Ｃａ化合物＞
Ｃ６：炭酸カルシウム
Ｃ７：硝酸カルシウム

＜Ｔｉ化合物＞
Ｃ８：酸化チタン
Ｃ９：水溶性有機チタン

＜Ｍｎ化合物＞
Ｃ１０：炭酸マンガン
Ｃ１１：硝酸マンガン
Ｃ１２：酢酸マンガン

＜水分散性微粒子シリカ＞
Ｄ１：平均粒子径：１５ｎｍ、コロイダルシリカ
Ｄ２：平均粒子径：５０ｎｍ、コロイダルシリカ
Ｄ３：平均粒子径：１００ｎｍ、コロイダルシリカ

＜板状シリカ＞
Ｅ１：平均粒子径：０．１μｍ、アスペクト比１０
Ｅ２：平均粒子径：０．２μｍ、アスペクト比３０

（４）処理方法
上記の表面処理剤を用いて、バーコート塗装にて表面処理剤を試験板表面に塗装し、その後、水洗することなく、そのままオーブンに入れて、最高到達板温が１４０℃となるようにして加熱乾燥させ、表１−１〜１−３に示される片面当たりの付着量の絶縁被膜を試験板の両面に形成させた。乾燥温度は、オーブン中の雰囲気温度とオーブンに入れている時間とで調節した。なお、乾燥温度は試験板表面の最高到達温度を示す。バーコート塗装の具体的な方法は、以下のとおりである。

バーコート塗装：表面処理剤を試験板に滴下して、＃３〜１０バーコーターで塗装した。使用したバーコーターの番手と表面処理剤の濃度とにより、所定の付着量となるように調整した。

（評価方法）
（１）耐食性
試験板に対して湿潤試験（５０℃、相対湿度≧９８％）を行い、４８時間後の赤錆発生率を目視で観察し、面積率で評価した。
（判定基準）
◎：赤錆面積率１５％未満
○：赤錆面積率１５％以上、５０％未満
△：赤錆面積率５０％以上、７０％未満
×：赤錆面積率７０％以上

（２）ＴＩＧ溶接性
試験板を３０ｍｍの厚みで０．３９ＭＰａ（４ｋｇｆ／ｃｍ^２）の圧力にて積層し、その端面部（長さ３０ｍｍ）に対して、次の条件でＴＩＧ溶接を実施した。
・溶接電流：７５Ａ
・Ａｒガス流量：６リットル／ｍｉｎ
・溶接速度：２０ｃｍ／ｍｉｎ
（判定基準）
ビード幅の狭小部の有無および程度により、ＴＩＧ溶接の強度を評価した。
◎：なし
○：１〜２箇所
△：３〜４箇所
×：５箇所以上

（３）耐スティッキング性
５０ｍｍ角の試験板１０枚を重ねて荷重：２０ｋＰａ（２００ｇ／ｃｍ^２）をかけながら窒素雰囲気下で７５０℃，２時間の条件にて焼鈍を行った。ついで、重ねた試験板上に５００ｇの分銅を落下させ、５分割するときの落下高さを調査した。
（判定基準）
◎：１０ｃｍ以下
○：１０ｃｍ超、１５ｃｍ以下
△：１５ｃｍ超、３０ｃｍ以下
×：３０ｃｍ超

実施例および比較例に記載の表面処理剤を用いて得られた絶縁被膜付き電磁鋼板に関して、上記の評価を行った結果を、表１−１〜１−３に示す。

実施例の結果、表１−１〜１−３に示すように、本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は、耐食性およびＴＩＧ溶接性にともに優れていることがわかった。一方、化合物（Ｃ）を含まない比較例はＴＩＧ溶接性に劣り、化合物（Ｃ）を２５質量％含む比較例は耐食性に劣った。また、水分散性シリカ（Ｄ）または板状シリカ（Ｅ）を添加することによって、耐食性およびＴＩＧ溶接性に加えて耐スティッキング性を向上させることもできた。

Claims

水素、アルキル基、およびフェニル基から選ばれた少なくとも１種の非反応性置換基のみからなるトリアルコキシシランおよびジアルコキシシラン、ならびに、テトラアルコキシシランから選ばれる少なくとも１種（Ａ）と、シランカップリング剤（Ｂ）と、全固形分に対し３〜２０質量％の、Ｌｉ化合物、Ｍｇ化合物、Ｃａ化合物、Ｔｉ化合物およびＭｎ化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物（Ｃ）と、水とを含む表面処理剤を、Ａｌ：０．５０〜１．５０質量％を含有する電磁鋼板の少なくとも片面に塗布、乾燥して成る絶縁被膜を有することを特徴とする絶縁被膜付き電磁鋼板。
前記Ｌｉ化合物がリチウムシリケート、炭酸リチウムおよび酢酸リチウムから選ばれる少なくとも１種を含む請求項１に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
前記Ｍｇ化合物が炭酸マグネシウムまたは酸化マグネシウムを含む請求項１または２に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
前記Ｃａ化合物が炭酸カルシウムまたは硝酸カルシウムを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
前記Ｔｉ化合物が酸化チタンまたは水溶性有機チタンを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
前記Ｍｎ化合物が炭酸マンガン、硝酸マンガンおよび酢酸マンガンから選ばれる少なくとも１種を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
前記表面処理剤は、平均粒子径が５〜１００ｎｍの水分散性シリカ（Ｄ）を、前記表面処理剤の全固形分に対し１０〜３０質量％含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
前記表面処理剤は、平均粒子径が０．０８〜０．５μｍかつアスペクト比が１０〜１００である板状シリカ（Ｅ）を、前記表面処理剤の全固形分に対し２〜１５質％含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。