JP2016138333A - Electromagnetic steel sheet - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic steel sheet capable of obtaining excellent rust resistance without using hexavalent chromium as a raw material for an insulation coat.SOLUTION: An electromagnetic steel sheet 1 has a base metal 2 for a silicon steel, and an insulation coat 3 formed on the surface of the base metal 2, and containing a polyvalent metal phosphate. When expressing each mass of Fe, Fecontained in the insulation coat 3 as [Fe], [Fe], the value of a parameter Q [Q=[Fe]/([Fe]+[Fe])] is 0.50 or less, and the mass of Feper 1 mof the base metal 2 is 100 mg or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電磁鋼板に関する。   The present invention relates to an electromagnetic steel sheet.

電磁鋼板は腐食環境下で使用されたり、輸送されたりする。例えば、電磁鋼板は高温多湿の地域で使用されたり、海上輸送されたりする。海上輸送の際には、多量の塩分が飛来してくる。このため、電磁鋼板には耐錆性が要求される。耐錆性を得るために電磁鋼板の表面に絶縁被膜が形成されている。絶縁被膜として、クロム酸塩系絶縁被膜が挙げられる。クロム酸塩系絶縁被膜は優れた耐錆性を示すが、クロム酸塩系絶縁被膜の原料に使用される6価クロムは発がん性を有する。このため、6価クロムを原料に使用せずに形成することができる絶縁被膜の開発が要請されている。   Electrical steel sheets are used or transported in corrosive environments. For example, electrical steel sheets are used in hot and humid areas or transported by sea. When transporting by sea, a large amount of salt comes in. For this reason, the electromagnetic steel sheet is required to have rust resistance. In order to obtain rust resistance, an insulating coating is formed on the surface of the electromagnetic steel sheet. Examples of the insulating coating include chromate-based insulating coatings. Although chromate-based insulating coatings exhibit excellent rust resistance, hexavalent chromium used as a raw material for chromate-based insulating coatings has carcinogenic properties. For this reason, development of the insulation film which can be formed without using hexavalent chromium as a raw material is requested | required.

6価クロムを原料に使用せずに形成することができる絶縁被膜としてりん酸塩系絶縁被膜、シリカ系絶縁被膜及びジルコニウム系絶縁被膜が挙げられる(特許文献1〜12)。しかしながら、これら絶縁被膜では、クロム酸塩系絶縁被膜と同程度の耐錆性が得られない。絶縁被膜を厚くすれば耐錆性が向上するものの、絶縁被膜が厚いほど溶接性及びかしめ性が低下する。   Examples of insulating coatings that can be formed without using hexavalent chromium as a raw material include phosphate insulating coatings, silica insulating coatings, and zirconium insulating coatings (Patent Documents 1 to 12). However, these insulating coatings do not provide the same level of rust resistance as chromate-based insulating coatings. If the insulating film is thickened, the rust resistance is improved. However, the thicker the insulating film is, the lower the weldability and caulking properties are.

特公昭53−028375号公報Japanese Examined Patent Publication No. 53-028375 特開平05−078855号公報JP 05-078855 A 特開平06−330338号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-330338 特開平11−131250号公報JP-A-11-131250 特開平11−152579号公報JP-A-11-152579 特開2001−107261号公報JP 2001-107261 A 特開2002−047576号公報JP 2002-047776 A 国際公開第2012/057168号International Publication No. 2012/057168 特開2002−47576号公報JP 2002-47576 A 特開2008−303411号公報JP 2008-303411 A 特開2002−249881号公報JP 2002-249881 A 特開2002−317277号公報JP 2002-317277 A

本発明は、6価クロムを絶縁被膜の原料に使用せずに優れた耐錆性を得ることができる電磁鋼板を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an electrical steel sheet that can obtain excellent rust resistance without using hexavalent chromium as a raw material for an insulating coating.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、絶縁被膜に含まれるFeの存在形態が適切である場合に優れた耐錆性が得られることが明らかになった。このような絶縁被膜の形成には、キレート剤を含む塗布液を用いることが重要であることも明らかになった。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it was revealed that excellent rust resistance can be obtained when the presence form of Fe contained in the insulating coating is appropriate. It has also become clear that it is important to use a coating solution containing a chelating agent for the formation of such an insulating coating.

本発明者らは、このような知見に基づいて更に鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。   As a result of further intensive studies based on such knowledge, the present inventors have conceived various aspects of the invention described below.

(1)
電磁鋼の母材と、
前記母材の表面に形成され、多価金属りん酸塩を含む絶縁被膜と、
を有し、
前記絶縁被膜に含まれるFe2+、Fe3+の質量をそれぞれ[Fe2+]、[Fe3+]としたとき、「Q=[Fe3+]/([Fe2+]+[Fe3+])」で表されるパラメータQの値が0.50以下であり、かつFe3+の質量は前記母材の1m2当たり100mg以下であることを特徴とする電磁鋼板。
(1)
With the base material of electromagnetic steel,
An insulating film formed on the surface of the base material and containing a polyvalent metal phosphate;
Have
When the masses of Fe 2+ and Fe 3+ contained in the insulating film are [Fe 2+ ] and [Fe 3+ ], respectively, “Q = [Fe 3+ ] / ([Fe 2+ ] + [Fe 3+ ]) ”, the value of parameter Q is 0.50 or less, and the mass of Fe 3+ is 100 mg or less per 1 m 2 of the base material.

(2)
前記絶縁被膜が有機樹脂を含有することを特徴とする(1)に記載の電磁鋼板。
(2)
The electrical steel sheet according to (1), wherein the insulating coating contains an organic resin.

本発明によれば、絶縁被膜に含まれる特定価数のFeの量及び存在形態が適切であるため、6価クロムを絶縁被膜の原料に使用せずに優れた耐錆性を得ることができる。このため、絶縁被膜の厚膜化に伴う溶接性及びかしめ性の低下を回避することもできる。   According to the present invention, since the amount and existence form of Fe having a specific valence contained in the insulating coating are appropriate, excellent rust resistance can be obtained without using hexavalent chromium as a raw material for the insulating coating. . For this reason, it is also possible to avoid a decrease in weldability and caulking properties accompanying the increase in the thickness of the insulating coating.

本発明の実施形態に係る電磁鋼板の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electromagnetic steel plate which concerns on embodiment of this invention. 耐錆性の試験結果の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the test result of rust resistance. 耐錆性の試験結果の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the test result of rust resistance.

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る電磁鋼板の構造を示す断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る電磁鋼板1には、図1に示すように、電磁鋼の母材2、及び母材2の表面に形成され、多価金属りん酸塩を含む絶縁被膜3が含まれる。母材2は方向性電磁鋼板又は無方向性電磁鋼板に適した組成を有する。絶縁被膜3に含まれるFe2+、Fe3+の質量をそれぞれ[Fe2+]、[Fe3+]としたとき、「Q=[Fe3+]/([Fe2+]+[Fe3+])」で表されるパラメータQの値が0.50以下であり、かつFe3+の質量は前記母材の1m2当たり100mg以下である。多価金属りん酸塩は、例えばAl、Zn、Mg若しくはCa又はこれらの任意の組み合わせを含む。以下、Al、Zn、Mg若しくはCa又はこれらの任意の組み合わせをMで表すことがある。 As shown in FIG. 1, the electrical steel sheet 1 according to the embodiment of the present invention includes a base material 2 of the electrical steel and an insulating coating 3 formed on the surface of the base material 2 and containing a polyvalent metal phosphate. It is. The base material 2 has a composition suitable for a grain-oriented electrical steel sheet or a non-oriented electrical steel sheet. When the masses of Fe 2+ and Fe 3+ contained in the insulating coating 3 are [Fe 2+ ] and [Fe 3+ ], respectively, “Q = [Fe 3+ ] / ([Fe 2+ ] + [Fe 3+ ]) ”is 0.50 or less, and the mass of Fe 3+ is 100 mg or less per 1 m 2 of the base material. Multivalent metal phosphates include, for example, Al, Zn, Mg or Ca, or any combination thereof. Hereinafter, Al, Zn, Mg, Ca, or any combination thereof may be represented by M.

詳細は後述するが、上記のような絶縁被膜3は従来の電磁鋼板に含まれる絶縁被膜よりも緻密であり、優れた耐錆性を有する。従って、電磁鋼板1によれば、6価クロムを絶縁被膜3の原料に使用せずに、溶接性及びかしめ性を低下させることなく優れた耐錆性を得ることができる。   Although details will be described later, the insulating coating 3 as described above is denser than the insulating coating contained in the conventional electromagnetic steel sheet and has excellent rust resistance. Therefore, according to the electromagnetic steel sheet 1, excellent rust resistance can be obtained without reducing weldability and caulking properties without using hexavalent chromium as a raw material for the insulating coating 3.

絶縁被膜3に含まれるFeの質量は、例えば、次のようにして特定することができる。この方法では、絶縁被膜3をヨウ素メタノール法で母材2から分離して粉末化し、この粉末のアルカリ融解及び酸分解を行い、得られた試料液の誘導結合プラズマ(inductively coupled plasma:ICP)分析を行う。パラメータQの値は、例えば、次のようにして特定することができる。この方法では、絶縁被膜3をヨウ素メタノール法で母材2から分離して粉末化し、メスバウワー分光法によりこの粉末の分析を行う。例えば、線源として57Co/Rhマトリックスを用い、絶縁被膜3の粉末をろ紙の表面に展開して試料とする。そして、線源から取り出したγ線を試料展開面に照射し、試料展開面の裏面から放出されるγ線の強度を測定し、純鉄に対するドップラーシフトを求め、Fe3+及びFe2+を同定する。同定した各ドップラーシフトにおける吸収カーブに基づいてパラメータQの値を特定することができる。メスバウワー分光法は、原子核がガンマ線を放射し、もう一方の同じ原子核がそのガンマ線を共鳴吸収する現象であるメスバウワー効果を利用したもので、Feはその効果が大きいことがよく知られている。メスバウワー分光法により、Feの原子状態、即ち、価数やスピン状態、配位数などに応じて吸収エネルギが変化するため、試料中でFeがどのような状態にいるかの情報を得ることができる。Fe2+の質量及びFe3+の質量はX線光電子分光法等も用いることができるが、本手法は、極表面のみの状態を解析する方法であり、絶縁被膜3の全体の状態を把握・解析する方法としては不十分である。 The mass of Fe contained in the insulating coating 3 can be specified as follows, for example. In this method, the insulating coating 3 is separated from the base material 2 by the iodine-methanol method and pulverized. The powder is subjected to alkali melting and acid decomposition, and the obtained sample solution is subjected to inductively coupled plasma (ICP) analysis. I do. The value of the parameter Q can be specified as follows, for example. In this method, the insulating coating 3 is separated from the base material 2 by the iodine methanol method and pulverized, and the powder is analyzed by Mossbauer spectroscopy. For example, a 57 Co / Rh matrix is used as a radiation source, and the powder of the insulating coating 3 is spread on the surface of a filter paper to obtain a sample. Then, the sample development surface is irradiated with γ-rays extracted from the radiation source, the intensity of γ-rays emitted from the back surface of the sample development surface is measured, the Doppler shift with respect to pure iron is obtained, and Fe 3+ and Fe 2+ are Identify. The value of the parameter Q can be specified based on the absorption curve at each identified Doppler shift. Mossbauer spectroscopy uses the Mossbauer effect, which is a phenomenon in which a nucleus emits gamma rays and the other same nucleus resonates and absorbs the gamma rays, and it is well known that Fe has a large effect. Mossbauer spectroscopy makes it possible to obtain information on the state of Fe in the sample because the absorption energy changes according to the atomic state of Fe, that is, the valence, spin state, coordination number, etc. . Although the mass of Fe 2+ and the mass of Fe 3+ can be used by X-ray photoelectron spectroscopy, etc., this method is a method of analyzing the state of the pole surface only, and grasps the entire state of the insulating coating 3・ It is insufficient as a method of analysis.

ここで、本発明の実施形態に想到した経緯について説明する。   Here, the background of the embodiment of the present invention will be described.

従来の電磁鋼板の製造方法では、多価金属りん酸塩の水溶液を電磁鋼の母材に塗布し、焼き付けている。多価金属のりん酸塩としては、第一りん酸アルミニウム、第一りん酸亜鉛、第一りん酸マグネシウム及び第一りん酸カルシウムが例示される。以下、りん酸アルミニウム、りん酸亜鉛、りん酸マグネシウム、りん酸カルシウムは、それぞれ第一りん酸アルミニウム、第一りん酸亜鉛、第一りん酸マグネシウム、第一りん酸カルシウムを示す。   In a conventional method for manufacturing an electrical steel sheet, an aqueous solution of polyvalent metal phosphate is applied to a base material of the electrical steel and baked. Examples of the polyvalent metal phosphate include monoaluminum phosphate, monobasic zinc phosphate, monobasic magnesium phosphate and monobasic calcium phosphate. Hereinafter, aluminum phosphate, zinc phosphate, magnesium phosphate, and calcium phosphate represent primary aluminum phosphate, primary zinc phosphate, primary magnesium phosphate, and primary calcium phosphate, respectively.

水溶液の焼き付けの際にりん酸塩が脱水縮合反応で架橋して絶縁被膜が形成される。このとき、母材からFeが溶出し、このFeも絶縁被膜に取り込まれる。りん酸塩の架橋反応には、様々な因子が影響するが、耐食性、特に、耐錆性を高めるには、りん酸塩の架橋反応を促進して、腐食原因の水、塩分等が透過しにくい緻密で均一な架橋状態(被膜構造)を形成することが重要である。しかしながら、従来の製造方法では、緻密で均一な架橋状態(被膜構造)を形成することができない。   When the aqueous solution is baked, the phosphate is crosslinked by a dehydration condensation reaction to form an insulating film. At this time, Fe is eluted from the base material, and this Fe is also taken into the insulating coating. Various factors affect the phosphate cross-linking reaction. To improve corrosion resistance, especially rust resistance, the phosphate cross-linking reaction is promoted and water, salt, etc. that cause corrosion penetrate. It is important to form a difficult, dense and uniform cross-linked state (film structure). However, the conventional manufacturing method cannot form a dense and uniform cross-linked state (film structure).

本発明者が、このような問題点に着目して種々の試験を行った結果、多価金属りん酸塩、キレート剤及び水からなる塗布液を用い、所定の条件下で絶縁被膜を形成することにより、優れた耐錆性が得られることが判明した。   As a result of various tests conducted by the inventors paying attention to such problems, an insulating film is formed under predetermined conditions using a coating solution composed of a polyvalent metal phosphate, a chelating agent and water. Thus, it was found that excellent rust resistance can be obtained.

ここで、耐錆性の評価方法について説明する。   Here, a method for evaluating rust resistance will be described.

電磁鋼板の耐錆性を評価する試験として、JIS K 2246に規定される湿潤試験及びJIS Z 2371に規定される塩水噴霧試験が例示される。しかしながら、これらの試験における腐食環境は、電磁鋼板に錆が生じるような腐食環境とは大きく異なっており、必ずしも、電磁鋼板の耐錆性を適切に評価できるとはいえない。   Examples of the test for evaluating the rust resistance of the electrical steel sheet include a wet test specified in JIS K 2246 and a salt spray test specified in JIS Z 2371. However, the corrosive environment in these tests is greatly different from the corrosive environment in which rust is generated in the electromagnetic steel sheet, and it cannot be said that the rust resistance of the electromagnetic steel sheet can be properly evaluated.

そこで、本発明者らは、電磁鋼板に錆が生じるような腐食環境における耐錆性を適切に評価できる方法について検討した。この結果、次のような方法により耐錆性を適切に評価できることが判明した。この方法では、絶縁被膜を有する電磁鋼板の表面に濃度が相違する塩化ナトリウム水溶液の液滴を0.5μlずつ付着させて乾燥させ、温度が50℃、相対湿度RHが90%の恒温恒湿の雰囲気に電磁鋼板を48時間保持する。恒温恒湿槽を用いてもよい。その後、錆の有無を確認し、当該電磁鋼板において錆が発生しない塩化ナトリウムの濃度を特定する。そして、錆が発生しない塩化ナトリウムの濃度に基づいて耐錆性を評価する。   Therefore, the present inventors examined a method that can appropriately evaluate rust resistance in a corrosive environment in which rust is generated on an electromagnetic steel sheet. As a result, it was found that the rust resistance can be appropriately evaluated by the following method. In this method, 0.5 μl droplets of sodium chloride aqueous solution having different concentrations are attached to the surface of an electrical steel sheet having an insulating coating and dried, and the temperature is 50 ° C. and the relative humidity RH is 90%. The magnetic steel sheet is kept in the atmosphere for 48 hours. A constant temperature and humidity chamber may be used. Then, the presence or absence of rust is confirmed, and the density | concentration of the sodium chloride which does not generate | occur | produce rust in the said magnetic steel sheet is specified. And rust resistance is evaluated based on the density | concentration of sodium chloride which rust does not generate | occur | produce.

つまり、この方法では、電磁鋼板が塩化ナトリウム水溶液の液滴の付着及び乾燥の後に湿潤雰囲気に曝される。このような過程は、保管、輸送及び使用の際に電磁鋼板の表面に塩が付着し、その後に湿度が上昇して塩が潮解するという、電磁鋼板が曝される腐食環境に類似している。塩化ナトリウムの濃度が高いほど、乾燥後に残存する塩化ナトリウムの量が多く、錆が生じやすい。従って、塩化ナトリウム水溶液の濃度を段階的に低下させながら観察を行い、錆が発生しない濃度(以下、「限界塩化ナトリウム濃度」ということがある)を特定すれば、この限界塩化ナトリウム濃度に基づいて、電磁鋼板が実際に曝される腐食環境における耐錆性を定量的に評価することができる。   That is, in this method, the magnetic steel sheet is exposed to a humid atmosphere after the droplets of sodium chloride aqueous solution are attached and dried. Such a process is similar to the corrosive environment to which the electrical steel sheet is exposed, in which salt adheres to the surface of the electrical steel sheet during storage, transportation and use, and then the humidity rises and the salt deliquesces. . As the concentration of sodium chloride increases, the amount of sodium chloride remaining after drying increases and rust is likely to occur. Therefore, if observation is performed while gradually reducing the concentration of the sodium chloride aqueous solution and a concentration at which rust does not occur (hereinafter sometimes referred to as “limit sodium chloride concentration”) is specified, based on this limit sodium chloride concentration The rust resistance in a corrosive environment where the electromagnetic steel sheet is actually exposed can be quantitatively evaluated.

図2(a)〜(e)に、上記の方法による試験結果の例を示す。この試験では、塩化ナトリウム濃度を、1.0質量%(図2(a))、0.3質量%(図2(b))、0.1質量%(図2(c))、0.03質量%(図2(d))又は0.01質量%(図2(e))とした。そして、図2(a)〜(e)に示すように、塩化ナトリウムの濃度が1質量%、0.3質量%、0.1質量%又は0.03質量%の場合に錆が確認され、塩化ナトリウムの濃度が0.01質量%の場合に錆が確認されなかった。このため、この電磁鋼板の限界塩化ナトリウム濃度は0.01質量%である。本発明者らは、恒温恒湿の雰囲気での保持時間が48時間を超えても、このような発錆状況がほとんど変化しないことを確認してある。   2A to 2E show examples of test results obtained by the above method. In this test, the sodium chloride concentration was adjusted to 1.0 mass% (FIG. 2 (a)), 0.3 mass% (FIG. 2 (b)), 0.1 mass% (FIG. 2 (c)), 0. It was set to 03% by mass (FIG. 2 (d)) or 0.01% by mass (FIG. 2 (e)). And as shown to FIG.2 (a)-(e), rust is confirmed when the density | concentration of sodium chloride is 1 mass%, 0.3 mass%, 0.1 mass%, or 0.03 mass%, Rust was not confirmed when the concentration of sodium chloride was 0.01% by mass. For this reason, the limit sodium chloride concentration of this electrical steel sheet is 0.01% by mass. The present inventors have confirmed that such a rusting state hardly changes even when the holding time in a constant temperature and humidity atmosphere exceeds 48 hours.

図3(a)に、キレート剤を含まない塗布液を用いて絶縁被膜を形成した電磁鋼板についての上記の方法による試験結果の例を示し、図3(b)に、キレート剤を含む塗布液を用いて絶縁被膜を形成した電磁鋼板についての上記の方法による試験結果の例を示す。いずれの塗布液にも多価金属りん酸塩としてりん酸アルミニウムが含まれる。キレート剤を含まない塗布液を用いて絶縁被膜を形成した電磁鋼板では、図3(a)に示すように、濃度が0.03質量%の塩化ナトリウム水溶液を用いた場合に錆が確認された。一方、キレート剤を含む塗布液を用いて絶縁被膜を形成した電磁鋼板では、図3(b)に示すように、濃度が0.2質量%の塩化ナトリウム水溶液を用いた場合でも錆が確認されなかった。   FIG. 3 (a) shows an example of the test result by the above method for an electrical steel sheet in which an insulating film is formed using a coating solution containing no chelating agent, and FIG. 3 (b) shows a coating solution containing a chelating agent. The example of the test result by said method about the electromagnetic steel plate which formed the insulating film using is shown. Any coating solution contains aluminum phosphate as a polyvalent metal phosphate. In the electrical steel sheet in which the insulating film is formed using the coating liquid not containing the chelating agent, rust was confirmed when a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 0.03% by mass was used as shown in FIG. . On the other hand, in the electrical steel sheet in which the insulating film is formed using the coating solution containing the chelating agent, rust is confirmed even when a 0.2% by mass sodium chloride aqueous solution is used as shown in FIG. There wasn't.

このように、キレート剤を含む塗布液を用いて絶縁被膜を形成した場合には、キレート剤を含まない塗布液を用いて絶縁被膜を形成した場合よりも、限界塩化ナトリウム濃度が高く、優れた耐錆性が得られる。   As described above, when the insulating film is formed using the coating liquid containing the chelating agent, the limit sodium chloride concentration is higher and superior than when the insulating film is formed using the coating liquid not containing the chelating agent. Rust resistance is obtained.

前述したように、キレート剤を含まない塗布液を用いたのでは、架橋反応は十分に進行し難く、絶縁被膜内に緻密で均一な架橋状態(被膜構造)が形成されない。その一方で、キレート剤を含む塗布液を用いた場合には、優れた耐錆性が得られる。絶縁被膜の形成時にはFeが母材から溶出し、絶縁被膜に取り込まれることを考慮すると、絶縁被膜中のFeの状態がりん酸塩の架橋反応で形成される架橋状態(被膜構造)の緻密性及び均一性に影響していると考えられる。   As described above, when a coating solution containing no chelating agent is used, the crosslinking reaction does not proceed sufficiently and a dense and uniform crosslinked state (film structure) is not formed in the insulating film. On the other hand, when a coating solution containing a chelating agent is used, excellent rust resistance is obtained. In consideration of the fact that Fe elutes from the base material and is taken into the insulating film during the formation of the insulating film, the state of Fe in the insulating film is dense in the cross-linked state (film structure) formed by the cross-linking reaction of phosphate. And is considered to affect the uniformity.

そこで、本発明者らは、母材から溶出して絶縁被膜に含まれたFeに着目し、キレート剤の有無が絶縁被膜中のFeの状態に影響を及ぼしていると考え、Feの状態と耐錆性との関係について調査した。この調査では、上記のヨウ素メタノール法による分離並びにICP分析又はメスバウワー分光法による分析により、絶縁被膜に含まれる母材の1m2当たりのFeの質量及びパラメータQの値を測定した。これらFeの質量及びパラメータQの値から、絶縁被膜に含まれる母材の1m2当たりのFe2+の質量及びFe3+の質量を算出することもできる。 Therefore, the present inventors focused on Fe eluted from the base material and contained in the insulating coating, and considered that the presence or absence of a chelating agent had an effect on the state of Fe in the insulating coating. The relationship with rust resistance was investigated. In this investigation, the mass of Fe per 1 m 2 of the base material contained in the insulating coating and the value of parameter Q were measured by the above-described separation by iodine methanol method and the analysis by ICP analysis or Mossbauer spectroscopy. From the mass of Fe and the value of the parameter Q, the mass of Fe 2+ and the mass of Fe 3+ per m 2 of the base material included in the insulating coating can be calculated.

この測定の結果、キレート剤を含まない塗布液を用いて形成した絶縁被膜とキレート剤を含む塗布液を用いて形成した絶縁被膜とを比較すると、これらの間でFeの量及びFeの価数状態が相違することが明らかになった。以下、キレート剤を含まない塗布液を用いて形成した絶縁被膜を「キレート剤無添加被膜」ということがあり、キレート剤を含む塗布液を用いて形成した絶縁被膜を「キレート剤添加被膜」ということがある。   As a result of this measurement, when comparing an insulating film formed using a coating liquid containing no chelating agent with an insulating film formed using a coating liquid containing a chelating agent, the amount of Fe and the valence of Fe between them were compared. It became clear that the situation was different. Hereinafter, an insulating film formed using a coating solution containing no chelating agent may be referred to as a “chelating agent-free coating”, and an insulating coating formed using a coating solution containing a chelating agent is referred to as a “chelating agent-added coating”. Sometimes.

例えば、母材から溶出して絶縁被膜に含まれたFeの価数は2又は3であるが、キレート剤無添加被膜では、キレート剤添加被膜よりも、3価のFeの割合が高かった。すなわち、母材に塗布した塗布液の量が等しい場合、絶縁被膜に含まれるFe2+、Fe3+の質量をそれぞれ[Fe2+]、[Fe3+]としたとき、「Q=[Fe3+]/([Fe2+]+[Fe3+])」で表されるパラメータQの値が、キレート剤無添加被膜においてキレート剤添加被膜よりも大きかった。また、キレート剤無添加被膜に含まれるFeの量はキレート剤添加被膜に含まれるFeの量よりも多かった。パラメータQの値が大きい場合に耐錆性が低い理由は明確でないが、Feの酸化に伴う膨張で、絶縁被膜の緻密性が阻害されて、水、塩分、塩素イオン等の腐食因子の透過が容易な構造となることで、耐錆性が低下すると考えられる。 For example, although the valence of Fe eluted from the base material and contained in the insulating coating is 2 or 3, the proportion of trivalent Fe was higher in the chelating agent-free coating than in the chelating agent-added coating. That is, when the amount of the coating solution applied to the base material is equal, when the masses of Fe 2+ and Fe 3+ contained in the insulating film are [Fe 2+ ] and [Fe 3+ ], respectively, “Q = [ The value of the parameter Q represented by “Fe 3+ ] / ([Fe 2+ ] + [Fe 3+ ])” was larger in the chelating agent-free coating than in the chelating agent-added coating. In addition, the amount of Fe contained in the chelating agent-free coating was greater than the amount of Fe contained in the chelating agent-added coating. The reason why the rust resistance is low when the value of parameter Q is large is not clear, but due to the expansion due to the oxidation of Fe, the denseness of the insulating film is hindered, and the penetration of corrosion factors such as water, salt, chloride ions, etc. It is considered that the rust resistance decreases due to the easy structure.

本発明者らが行った測定の一例では、次の結果が得られた。キレート剤無添加被膜では、Feの量:211mg/m2、Fe2+の量:99mg/m2(47質量%)、Fe3+の量:112mg/m2(53質量%)、かつパラメータQ:0.53であり、キレート剤添加被膜では、Feの量:123mg/m2、Fe2+の量:84mg/m2(68質量%)、Fe3+の量=39mg/m2(32質量%)、かつパラメータQ:0.32であった。 In an example of the measurement performed by the present inventors, the following results were obtained. In the coating film without addition of a chelating agent, the amount of Fe: 211 mg / m 2 , the amount of Fe 2+ : 99 mg / m 2 (47% by mass), the amount of Fe 3+ : 112 mg / m 2 (53% by mass), and the parameters Q: 0.53, and in the chelating agent-added coating, the amount of Fe: 123 mg / m 2 , the amount of Fe 2+ : 84 mg / m 2 (68% by mass), the amount of Fe 3+ = 39 mg / m 2 ( 32% by mass), and the parameter Q was 0.32.

このように、耐錆性に優れる絶縁被膜に含まれるFeの量は少なく、かつ、パラメータQの値が小さいことが確認できた。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明の実施形態に想到した。   Thus, it was confirmed that the amount of Fe contained in the insulating coating excellent in rust resistance was small and the value of the parameter Q was small. Based on these findings, the inventors have arrived at an embodiment of the present invention.

パラメータQの値が0.50を超えると、十分な耐錆性が得られない。従って、パラメータQの値は0.50以下であり、好ましくは0.40以下である。詳細は後述するが、Fe2+の割合が高ければ高いほど、言い換えるとFe3+の割合が低ければ低いほど、優れた耐錆性が得られるため、パラメータQの値が0であってもよい。Fe3+の質量は母材の1m2当たり100mg以下である。後述のようにFe3+は絶縁被膜の緻密性を低下させ耐錆性を低下させるので、少なければ少ないほどよく、0であってもよい。 If the value of parameter Q exceeds 0.50, sufficient rust resistance cannot be obtained. Therefore, the value of the parameter Q is 0.50 or less, preferably 0.40 or less. As will be described in detail later, the higher the proportion of Fe 2+ , in other words, the lower the proportion of Fe 3+ , the better the rust resistance, so even if the value of parameter Q is 0 Good. The mass of Fe 3+ is 100 mg or less per 1 m 2 of the base material. As will be described later, Fe 3+ lowers the denseness of the insulating film and lowers the rust resistance. Therefore, the smaller the amount, the better.

次に、電磁鋼板1を製造する方法について説明する。この方法では、Mを含む多価金属りん酸塩、キレート剤並びに水からなる塗布液を電磁鋼の母材に塗布し、焼き付ける。水としては、Caイオン及びMgイオンの合計濃度が100ppm以下のものを用いる。多価金属りん酸塩としては、第一りん酸アルミニウム、第一りん酸亜鉛、第一りん酸マグネシウム及び第一りん酸カルシウムが例示される。以下、りん酸アルミニウム、りん酸亜鉛、りん酸マグネシウム、りん酸カルシウムは、それぞれ第一りん酸アルミニウム、第一りん酸亜鉛、第一りん酸マグネシウム、第一りん酸カルシウムを示す。   Next, a method for manufacturing the electromagnetic steel sheet 1 will be described. In this method, a coating liquid composed of a polyvalent metal phosphate containing M, a chelating agent, and water is applied to a base material of electrical steel and baked. As the water, water having a total concentration of Ca ions and Mg ions of 100 ppm or less is used. Examples of the polyvalent metal phosphate include monobasic aluminum phosphate, monobasic zinc phosphate, monobasic magnesium phosphate and monobasic calcium phosphate. Hereinafter, aluminum phosphate, zinc phosphate, magnesium phosphate, and calcium phosphate represent primary aluminum phosphate, primary zinc phosphate, primary magnesium phosphate, and primary calcium phosphate, respectively.

塗布液の焼き付けの際にりん酸塩の末端同士が脱水縮合反応で架橋して絶縁被膜が形成される。母材に、りん酸塩水溶液を主体とする塗布液を塗布し焼き付けて絶縁被膜を形成する際、母材から塗布液に溶出するFeは、化学式1に従ってイオン化する。その後、化学式2に従って、Fe3+まで酸化され、主に、りん酸第二鉄又は水酸化第二鉄となって、絶縁被膜中に固定されると考えらえる。
Fe → Fe2++2e- (化学式1)
Fe2++O → Fe3+ (化学式2)
When the coating solution is baked, the phosphate ends are cross-linked by a dehydration condensation reaction to form an insulating film. When an insulating film is formed by applying and baking a coating solution mainly containing a phosphate aqueous solution on a base material, Fe eluted from the base material into the coating solution is ionized according to Chemical Formula 1. Then, it is considered that it is oxidized to Fe 3+ according to the chemical formula 2 and mainly becomes ferric phosphate or ferric hydroxide and is fixed in the insulating coating.
Fe → Fe 2+ + 2e - (Formula 1)
Fe 2+ + O → Fe 3+ (Chemical formula 2)

塗布液に溶出したFeがFe3+まで酸化されると(化学式2)、絶縁被膜中に多量のりん酸第二鉄又は水酸化第二鉄(Fe3+)が存在するようになり、パラメータQの値が大きくなる。Feの酸化による膨張が、絶縁被膜の緻密性を阻害するので、多量のりん酸第二鉄又は水酸化第二鉄(Fe3+)の存在は、絶縁被膜の耐錆性の低下を招く。 When Fe eluted in the coating solution is oxidized to Fe 3+ (Chemical formula 2), a large amount of ferric phosphate or ferric hydroxide (Fe 3+ ) is present in the insulating coating, and the parameters The value of Q increases. Since the expansion due to the oxidation of Fe inhibits the denseness of the insulating film, the presence of a large amount of ferric phosphate or ferric hydroxide (Fe 3+ ) causes a decrease in the rust resistance of the insulating film.

一方、キレート剤添加被膜においては、キレート剤無添加被膜に比べ、耐錆性が向上していること、及び、パラメータQの値が小さい(FeのFe3+までの酸化が抑制されている)ことを参酌すると、化学式3に示す、キレート剤(HO−R−OH)とFe2+の反応(R−OH基とFe2+の反応)により、多くのFe2+が、Fe2+のまま維持されて、絶縁被膜の耐錆性が向上していると考えられる。
HO−R−OH+Fe2+ → HO−R−O−Fe2+−O−R−OH (化学式3)
On the other hand, in the chelating agent-added film, the rust resistance is improved and the value of the parameter Q is small compared to the chelating agent-free film (the oxidation of Fe up to Fe 3+ is suppressed). with reference to the fact, illustrated in formula 3, by the reaction of the chelating agent (HO-R-OH) Fe 2+ (reaction R-OH group and Fe 2+), a number of Fe 2+, the Fe 2+ It is considered that the rust resistance of the insulating coating is improved.
HO—R—OH + Fe 2+ → HO—R—O—Fe 2+ —O—R—OH (Chemical Formula 3)

化学式3の反応は、母材から溶出したFeがイオン化したFe2+と、キレート剤のR−OH基の反応であるので、この反応が生じる前に、他の金属イオンとR−OH基が反応すると、キレート剤は活性を失い、化学式3の反応は生じ難くなる。その結果、母材から溶出したFeは、Fe3+まで酸化されてしまい、絶縁被膜の耐錆性が低下する。 The reaction of Chemical Formula 3 is a reaction between Fe 2+ ionized from Fe eluted from the base material and the R—OH group of the chelating agent. Therefore, before this reaction occurs, other metal ions and R—OH groups are reacted with each other. Upon reaction, the chelating agent loses activity and the reaction of Formula 3 is less likely to occur. As a result, Fe eluted from the base material is oxidized to Fe 3+ and the rust resistance of the insulating coating is lowered.

従って、キレート剤の活性を高く維持すべく、りん酸塩に含まれる金属以外の金属が、塗布液の焼き付けが完了する前にキレート剤と反応しないようする。このため、水中のキレート剤との反応性が高い金属イオンの濃度が低いことが好ましい。このような金属イオンとして、Caイオン及びMgイオンが例示される。   Therefore, in order to keep the activity of the chelating agent high, metals other than the metal contained in the phosphate are prevented from reacting with the chelating agent before the baking of the coating solution is completed. For this reason, it is preferable that the density | concentration of the metal ion with high reactivity with the chelating agent in water is low. Examples of such metal ions include Ca ions and Mg ions.

Caイオン及びMgイオンの合計濃度が100ppm超では、キレート剤の活性が低下したり、耐錆性が低下したりする。従って、水中のCaイオン及びMgイオンの合計濃度は100ppm以下であり、好ましくは50ppm以下である。Caイオン及びMgイオン以外のアルカリ土類金属イオンも少なければ少ないほど好ましい。   When the total concentration of Ca ions and Mg ions exceeds 100 ppm, the activity of the chelating agent decreases or the rust resistance decreases. Therefore, the total concentration of Ca ions and Mg ions in water is 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less. The fewer alkaline earth metal ions other than Ca ions and Mg ions, the better.

キレート剤は末端に水酸基を有しており、水酸基は化学式4で表される会合状態(水素結合)をとりやすい。
R−OH・・・O=R (化学式4)
The chelating agent has a hydroxyl group at the terminal, and the hydroxyl group easily takes an association state (hydrogen bond) represented by Chemical Formula 4.
R-OH ... O = R (Chemical Formula 4)

キレート剤の水酸基の会合度(水素結合の程度)が高くなると、Fe2+を取り込むキレート剤が活性を失い、化学式3で表されるキレート剤とFe2+との反応が生じ難い。このため、塗布液の塗布は、会合度がなるべく小さくなるように行うことが好ましい。例えば、ローラを用いた塗布(ロールコーティング)を行う場合には、塗布液にせん断力を付与して、キレート剤の会合度を低下させつつ塗布液を塗布することが好ましい。ローラの直径を小さくし、かつ、母材の移動速度を高くすることにより、会合状態を解くのに適切なせん断力を付与することができる。例えば、直径が700mm以下のローラを用いて母材の移動速度を60m/分以上とすることが好ましく、直径が500mm以下のローラを用いて母材の移動速度を70m/分以上とすることがより好ましい。 When the degree of association of the hydroxyl group of the chelating agent (the degree of hydrogen bonding) increases, the chelating agent that takes in Fe 2+ loses activity, and the reaction between the chelating agent represented by Formula 3 and Fe 2+ hardly occurs. For this reason, it is preferable to apply the coating solution so that the degree of association is as small as possible. For example, when performing application (roll coating) using a roller, it is preferable to apply the application liquid while reducing the degree of association of the chelating agent by applying a shearing force to the application liquid. By reducing the diameter of the roller and increasing the moving speed of the base material, it is possible to apply a shearing force appropriate for solving the association state. For example, it is preferable that the moving speed of the base material is 60 m / min or more using a roller having a diameter of 700 mm or less, and the moving speed of the base material is 70 m / min or more using a roller having a diameter of 500 mm or less. More preferred.

キレート剤としては、例えば、オキシカルボン酸系、ジカルボン酸系又はホスホン酸系のキレート剤を用いる。オキシカルボン酸系キレート剤として、リンゴ酸、グリコール酸及び乳酸が例示される。ジカルボン酸系キレート剤として、シュウ酸、マロン酸及びコハク酸が例示される。ホスホン酸系キレート剤としては、アミノトリメチレンホスホン酸、ヒドロキシエチリデンモノホスホン酸及びヒドロキシエチリデンジホスホン酸が例示される。   As the chelating agent, for example, an oxycarboxylic acid-based, dicarboxylic acid-based or phosphonic acid-based chelating agent is used. Examples of oxycarboxylic acid chelating agents include malic acid, glycolic acid and lactic acid. Examples of dicarboxylic acid-based chelating agents include oxalic acid, malonic acid, and succinic acid. Examples of the phosphonic acid chelating agent include aminotrimethylene phosphonic acid, hydroxyethylidene monophosphonic acid and hydroxyethylidene diphosphonic acid.

塗布液に含まれるキレート剤の量は、焼き付け後の絶縁被膜の質量に対して1質量%〜30質量%である。りん酸塩を含む塗布液は酸性であるため、塗布液の乾燥が終了せず、かつ、塗布液が酸性に保持されている間、母材からFeが塗布液中に溶出する。そして、Feが過度に溶出し、キレート剤の反応限界を上回ると、化学式2の反応が促進されて、主にりん酸第二鉄及び水酸化第二鉄が生成され、十分な耐錆性が得られない。このような現象はキレート剤とFe2+との反応が不十分な場合、特にキレート剤の量が1質量%未満の場合に顕著である。従って、キレート剤の量は焼き付け後の絶縁被膜の質量に対して1質量%以上である。一方、キレート剤の量が30質量%超では、塗布液中のりん酸塩が70質量%未満であり、絶縁被膜に十分な耐熱性が得られない。従って、キレート剤の量は焼き付け後の絶縁被膜の質量に対して30質量%以下である。 The amount of the chelating agent contained in the coating solution is 1% by mass to 30% by mass with respect to the mass of the insulating coating after baking. Since the coating solution containing phosphate is acidic, the drying of the coating solution is not completed, and while the coating solution is kept acidic, Fe elutes from the base material into the coating solution. And when Fe elutes excessively and exceeds the reaction limit of the chelating agent, the reaction of Chemical Formula 2 is promoted, mainly ferric phosphate and ferric hydroxide are generated, and sufficient rust resistance is achieved. I can't get it. Such a phenomenon is remarkable when the reaction between the chelating agent and Fe 2+ is insufficient, particularly when the amount of the chelating agent is less than 1% by mass. Therefore, the amount of the chelating agent is 1% by mass or more with respect to the mass of the insulating coating after baking. On the other hand, if the amount of the chelating agent exceeds 30% by mass, the phosphate in the coating solution is less than 70% by mass, and sufficient heat resistance cannot be obtained for the insulating coating. Therefore, the amount of the chelating agent is 30% by mass or less based on the mass of the insulating coating after baking.

塗布液の焼き付けは250℃〜350℃の温度で行い、塗布時の母材の温度、例えば30℃程度の室温から100℃までの昇温速度(第1昇温速度)を8℃/秒以上とし、150℃から250℃までの昇温速度(第2昇温速度)を第1昇温速度よりも低くする。塗布時の温度は実質的に塗布液の温度に等しい。   The coating solution is baked at a temperature of 250 ° C. to 350 ° C., and the temperature of the base material at the time of coating, for example, a temperature increase rate from about 30 ° C. to 100 ° C. (first temperature increase rate) is 8 ° C./second or more And the temperature increase rate (second temperature increase rate) from 150 ° C. to 250 ° C. is set lower than the first temperature increase rate. The temperature at the time of application is substantially equal to the temperature of the application liquid.

前述のキレート剤の会合の進行は、塗布液の流動性がなくなれば生じなくなる。従って、会合度をなるべく低くするために、水の沸点(100℃)までの第1昇温速度は高くすることが好ましい。第1昇温速度が8℃/秒未満では、昇温中にキレート剤の会合度が急激に高まるため、化学式3で表されるキレート剤とFe2+との反応が生じ難くなる。従って、第1昇温速度は8℃/秒以上とする。 The aforementioned progress of the association of the chelating agent will not occur if the fluidity of the coating solution is lost. Therefore, in order to make the degree of association as low as possible, it is preferable to increase the first temperature increase rate up to the boiling point of water (100 ° C.). When the first rate of temperature rise is less than 8 ° C./second, the degree of association of the chelating agent increases rapidly during the temperature rise, and the reaction between the chelating agent represented by Chemical Formula 3 and Fe 2+ hardly occurs. Therefore, the first heating rate is 8 ° C./second or more.

化学式3のキレート剤とFe2+との反応は150℃〜250℃の温度範囲で生じる。このため、150℃から250℃までの第2昇温速度を小さくすることで、キレート剤の分解を抑制しながらキレート剤とFe2+との反応を促進することができる。しかし、昇温速度の低下は生産性の低下を招くことがある。一方、キレート剤の架橋反応は、前述のキレート剤の会合度により変化する。そのため、第1昇温速度を大きくし、キレート剤の会合度を小さくしておけば、第2昇温速度を大きくしても、りん酸塩とキレート剤との架橋反応を促進することができる。他方、第1昇温速度が小さく、キレート剤の会合度が大きい場合には、それに応じて第2昇温速度を低くしなければ、キレート剤とりん酸塩との架橋反応を十分に進行させることができない。本発明者らの検討により、第1昇温速度が8℃/秒以上であり、第2昇温速度が第1昇温速度より低ければ、キレート剤の会合度に応じてりん酸塩とキレート剤との架橋反応が進行し、優れた耐錆性が得られることが判明している。ただし、第2昇温速度が過度に大きい場合、例えば18℃/秒超では、第1昇温速度が8℃/秒以上であっても、架橋が十分に完了せず、優れた耐錆性が得られない。従って、第2昇温速度は18℃/秒以下とする。一方、第2昇温速度が低いほど生産性が低くなり、5℃/秒未満で顕著となる。従って、第2昇温速度は好ましくは5℃/秒以上とする。 The reaction of the chelating agent of Formula 3 with Fe 2+ occurs in the temperature range of 150 ° C to 250 ° C. For this reason, by making the 2nd temperature increase rate from 150 degreeC to 250 degreeC small, reaction of a chelating agent and Fe <2+> can be accelerated | stimulated, suppressing decomposition | disassembly of a chelating agent. However, a decrease in the heating rate may cause a decrease in productivity. On the other hand, the crosslinking reaction of the chelating agent varies depending on the degree of association of the aforementioned chelating agent. Therefore, if the first temperature increase rate is increased and the association degree of the chelating agent is decreased, the crosslinking reaction between the phosphate and the chelating agent can be promoted even if the second temperature increase rate is increased. . On the other hand, when the first heating rate is small and the degree of association of the chelating agent is large, the crosslinking reaction between the chelating agent and the phosphate is sufficiently advanced unless the second heating rate is lowered accordingly. I can't. According to the study of the present inventors, if the first temperature rising rate is 8 ° C./second or more and the second temperature rising rate is lower than the first temperature rising rate, the phosphate and the chelate are selected according to the degree of association of the chelating agent. It has been found that the crosslinking reaction with the agent proceeds and excellent rust resistance can be obtained. However, when the second temperature rising rate is excessively large, for example, when it exceeds 18 ° C./second, the crosslinking is not sufficiently completed even when the first temperature rising rate is 8 ° C./second or more, and excellent rust resistance. Cannot be obtained. Therefore, the second heating rate is set to 18 ° C./second or less. On the other hand, the lower the second heating rate, the lower the productivity, and becomes remarkable at less than 5 ° C./second. Therefore, the second heating rate is preferably 5 ° C./second or more.

焼き付け温度が250℃未満では、キレート剤とFe2+との反応が不十分になったり、生産性が低下したりする。焼き付け温度が350℃超では、Fe2+の酸化(化学式2)が促進され、優れた耐錆性が得られない。従って、焼き付け温度は250℃〜350℃であり、好ましくは250℃〜320℃である。100℃に到達してから焼き付けの終了までの時間が60秒間超では、Fe2+の酸化(化学式2)が促進され、優れた耐錆性が得られない。従って、100℃に到達してから焼き付けの終了までの時間は60秒間以下であり、好ましくは50秒間以下である。 When the baking temperature is less than 250 ° C., the reaction between the chelating agent and Fe 2+ becomes insufficient, or the productivity decreases. When the baking temperature exceeds 350 ° C., the oxidation of Fe 2+ (Chemical Formula 2) is promoted, and excellent rust resistance cannot be obtained. Therefore, the baking temperature is 250 ° C to 350 ° C, preferably 250 ° C to 320 ° C. When the time from reaching 100 ° C. to the end of baking exceeds 60 seconds, the oxidation of Fe 2+ (Chemical Formula 2) is promoted and excellent rust resistance cannot be obtained. Therefore, the time from reaching 100 ° C. to the end of baking is 60 seconds or less, and preferably 50 seconds or less.

このような電磁鋼の母材への塗布液の塗布及び焼き付けを経て電磁鋼板1を製造することができる。   The electromagnetic steel sheet 1 can be manufactured through such application and baking of the coating liquid to the base material of the electromagnetic steel.

塗布液が有機樹脂を含んでいてもよい。塗布液に含まれる有機樹脂は打抜き金型の摩耗を抑制する作用を備える。このため、有機樹脂を含む塗布液を用いることで、電磁鋼板の打抜き加工性が向上する。有機樹脂は好ましくは水分散性有機エマルジョンとして用いられる。水分散性有機エマルジョンが用いられる場合、これに含まれるCaイオン、Mgイオン等のアルカリ土類金属イオンは少なければ少ないほど好ましい。有機樹脂として、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂及びメラミン樹脂が例示される。   The coating solution may contain an organic resin. The organic resin contained in the coating solution has an action of suppressing the wear of the punching die. For this reason, the punching workability of the electrical steel sheet is improved by using a coating liquid containing an organic resin. The organic resin is preferably used as a water-dispersible organic emulsion. When a water-dispersible organic emulsion is used, the smaller the amount of alkaline earth metal ions such as Ca ions and Mg ions contained therein, the better. Examples of the organic resin include acrylic resin, acrylic styrene resin, alkyd resin, polyester resin, silicone resin, fluorine resin, polyolefin resin, styrene resin, vinyl acetate resin, epoxy resin, phenol resin, urethane resin, and melamine resin.

本実施形態に係る電磁鋼板1によれば、6価クロムを絶縁被膜3の原料に使用せずに優れた耐錆性を得ることができる。例えば、電磁鋼板1は、海上輸送時等の高飛来塩分環境下でも、亜熱帯又は熱帯に相当する高温多湿環境下でも十分な耐錆性を呈する。絶縁被膜3を厚く形成する必要がないため、溶接性及びかしめ性の低下を回避できる。   According to the electromagnetic steel sheet 1 according to the present embodiment, excellent rust resistance can be obtained without using hexavalent chromium as a raw material for the insulating coating 3. For example, the electromagnetic steel sheet 1 exhibits sufficient rust resistance even in a high-flying salinity environment such as during ocean transportation or in a high-temperature and high-humidity environment corresponding to a subtropical or tropical environment. Since it is not necessary to form the insulating coating 3 thickly, it is possible to avoid a decrease in weldability and caulking properties.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

次に、本発明の実施例について説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。   Next, examples of the present invention will be described. The conditions in the examples are one condition example adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is not limited to this one condition example. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.

本発明者らは、表1に示すりん酸塩、キレート剤、有機樹脂及び水からなる塗布液を作製し、これを電磁鋼の母材の両面に塗布して焼き付けた。水に含まれるCaイオン及びMgイオンの合計濃度(イオン合計濃度)も表1に示す。塗布の条件及び焼き付けの条件も表1に示す。第1昇温速度は30℃から100℃までの昇温速度であり、第2昇温速度は150℃〜250℃までの昇温速度であり、保持時間は100℃に到達してから焼き付けが終了するまでの時間である。到達温度が250℃よりも低い場合は150℃〜当該温度までの昇温速度である。母材はSiを0.3質量%含み、母材の厚さは0.5mmであった。試料No.29では、参考のために、りん酸塩に代えてクロム酸塩を用いて絶縁被膜を形成した。   The inventors prepared a coating solution composed of a phosphate, a chelating agent, an organic resin, and water shown in Table 1, and applied and baked the coating solution on both surfaces of the base material of the electromagnetic steel. Table 1 also shows the total concentration (ion total concentration) of Ca ions and Mg ions contained in water. The coating conditions and baking conditions are also shown in Table 1. The first temperature increase rate is a temperature increase rate from 30 ° C. to 100 ° C., the second temperature increase rate is a temperature increase rate from 150 ° C. to 250 ° C., and the holding time reaches 100 ° C. It is the time to finish. When the ultimate temperature is lower than 250 ° C., the heating rate is from 150 ° C. to the temperature. The base material contained 0.3 mass% of Si, and the thickness of the base material was 0.5 mm. Sample No. In 29, for reference, an insulating film was formed using chromate instead of phosphate.

次いで、絶縁被膜に含まれるFeの量の測定及びパラメータQの値の算出並びに耐錆性及び溶接性の評価を行った。   Next, measurement of the amount of Fe contained in the insulating coating, calculation of the value of parameter Q, and evaluation of rust resistance and weldability were performed.

絶縁被膜に含まれるFeの量の測定では、各電磁鋼板からヨウ素メタノール法で絶縁被膜を分離して粉末化し、ほう酸リチウムを融解したるつぼ内に装入して溶解させ、溶融塩全体を酸で分解した。そして、得られた試料液のICP分析を行った。この結果を表2に示す。表2中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。   In the measurement of the amount of Fe contained in the insulating coating, the insulating coating is separated from each magnetic steel sheet by the iodine-methanol method and pulverized, charged in a crucible in which lithium borate is melted and dissolved, and the entire molten salt is treated with acid. Disassembled. Then, ICP analysis of the obtained sample solution was performed. The results are shown in Table 2. The underline in Table 2 indicates that the numerical value is out of the scope of the present invention.

パラメータQの値の算出では、上記のようにして作製した絶縁被膜の分析をメスバウワー分光法で行った。ここでは、線源として57Co/Rhマトリックスを用い、絶縁被膜の粉末をろ紙の表面に展開して試料とした。そして、線源から取り出したγ線を試料展開面に照射し、試料展開面の裏面から放出されるγ線の強度を測定し、純鉄に対するドップラーシフトを求め、Fe3+及びFe2+の存在を同定した。同定した各ドップラーシフトにおける吸収カーブに基づいて、Fe3+及びFe2+の存在比を求め、パラメータQの値を求めた。この結果も表2に示す。表2中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。なお、表2中の「Fe3+(mg/m2)」は、Feの量にパラメータQの値を乗じて得たものである。 In calculating the value of the parameter Q, the insulating film produced as described above was analyzed by Mossbauer spectroscopy. Here, a 57 Co / Rh matrix was used as the radiation source, and the insulating coating powder was spread on the surface of the filter paper to prepare a sample. Then, the sample development surface is irradiated with γ-rays extracted from the radiation source, the intensity of the γ-rays emitted from the back surface of the sample development surface is measured, the Doppler shift with respect to pure iron is obtained, and Fe 3+ and Fe 2+ Identified. Based on the absorption curve at each identified Doppler shift, the abundance ratio of Fe 3+ and Fe 2+ was determined, and the value of parameter Q was determined. The results are also shown in Table 2. The underline in Table 2 indicates that the numerical value is out of the scope of the present invention. Note that “Fe 3+ (mg / m 2 )” in Table 2 is obtained by multiplying the amount of Fe by the value of the parameter Q.

耐錆性の評価では、各電磁鋼板から試験片を準備し、試験片の表面に濃度が相違する塩化ナトリウム水溶液の液滴を0.5μlずつ付着させて乾燥させ、温度が50℃、相対湿度RHが90%の恒温恒湿の雰囲気に試験片を48時間保持した。塩化ナトリウム水溶液の濃度は、0.001質量%、0.01質量%、0.02質量%、0.03質量%、0.10質量%、0.20質量%、0.30質量%及び1.0質量%とした。その後、錆の有無を確認し、各試験片の限界塩化ナトリウム(NaCl)濃度を特定した。この結果も表2に示す。   In the evaluation of rust resistance, a test piece is prepared from each magnetic steel sheet, 0.5 μl of sodium chloride aqueous solution having a different concentration is attached to the surface of the test piece and dried, and the temperature is 50 ° C. and relative humidity. The test piece was held in a constant temperature and humidity atmosphere with 90% RH for 48 hours. The concentration of the sodium chloride aqueous solution is 0.001% by mass, 0.01% by mass, 0.02% by mass, 0.03% by mass, 0.10% by mass, 0.20% by mass, 0.30% by mass and 1%. 0.0 mass%. Then, the presence or absence of rust was confirmed and the limit sodium chloride (NaCl) density | concentration of each test piece was specified. The results are also shown in Table 2.

溶接性の評価では、溶接電流を120Aとし、電極としてLa−W(2.4mmφ)を用い、ギャップを1.5mmとし、Arガスの流量を6l/分、締付圧力を50kg/cm2として、種々の溶接速度で溶接を行った。そして、ブローホールが発生しない最大溶接速度を特定した。この結果も表2に示す。 In the evaluation of weldability, the welding current was 120 A, La-W (2.4 mmφ) was used as the electrode, the gap was 1.5 mm, the Ar gas flow rate was 6 l / min, and the clamping pressure was 50 kg / cm 2. Welding was performed at various welding speeds. And the maximum welding speed which a blowhole does not generate | occur | produce was specified. The results are also shown in Table 2.

表2に示すように、本発明の範囲内にある試料No.6〜No.11、No.13、No.16〜No.20、No.24〜No.26において、0.10質量%以上の限界塩化ナトリウム濃度及び100cm/分の溶接速度の両方が得られた。つまり、優れた耐錆性及び溶接性が得られた。   As shown in Table 2, sample Nos. Within the scope of the present invention. 6-No. 11, no. 13, no. 16-No. 20, no. 24-No. In No. 26, both a limiting sodium chloride concentration of 0.10% by mass and a welding speed of 100 cm / min were obtained. That is, excellent rust resistance and weldability were obtained.

試料No.1〜No.5、No.12、No.14〜No.15、No.21〜No.23、No.27〜No.28、No.30〜No.33では、限界塩化ナトリウム濃度が0.03質量%以下であったり、溶接速度が50cm/分であったりした。つまり、耐錆性若しくは溶接性又はこれらの両方が低かった。   Sample No. 1-No. 5, no. 12, no. 14-No. 15, no. 21-No. 23, no. 27-No. 28, no. 30-No. In No. 33, the limit sodium chloride concentration was 0.03% by mass or less, and the welding speed was 50 cm / min. That is, rust resistance or weldability or both were low.

1:電磁鋼板
2:母材
3:絶縁被膜
1: Electromagnetic steel sheet 2: Base material 3: Insulation coating

Claims (2)

電磁鋼の母材と、
前記母材の表面に形成され、多価金属りん酸塩を含む絶縁被膜と、
を有し、
前記絶縁被膜に含まれるFe2+、Fe3+の質量をそれぞれ[Fe2+]、[Fe3+]としたとき、「Q=[Fe3+]/([Fe2+]+[Fe3+])」で表されるパラメータQの値が0.50以下であり、かつFe3+の質量は前記母材の1m2当たり100mg以下であることを特徴とする電磁鋼板。
With the base material of electromagnetic steel,
An insulating film formed on the surface of the base material and containing a polyvalent metal phosphate;
Have
When the masses of Fe 2+ and Fe 3+ contained in the insulating film are [Fe 2+ ] and [Fe 3+ ], respectively, “Q = [Fe 3+ ] / ([Fe 2+ ] + [Fe 3+ ]) ”, the value of parameter Q is 0.50 or less, and the mass of Fe 3+ is 100 mg or less per 1 m 2 of the base material.
前記絶縁被膜が有機樹脂を含有することを特徴とする請求項1に記載の電磁鋼板。   The electrical steel sheet according to claim 1, wherein the insulating coating contains an organic resin.
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