JP2017141480A - 電磁鋼板及び電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る電磁鋼板は、電磁鋼板の表面に、リン酸金属塩、特定のアクリル樹脂及び多価アルコールから構成される絶縁被膜、又は、コロイダルシリカ、特定のアクリル樹脂、多価アルコール及びホスホン酸化合物から構成される絶縁被膜を有する。また、リン酸金属塩の金属元素は、少なくとも2価の金属元素と3価の金属元素とが混在しており、2価の金属元素の混合比は、リン酸金属塩の金属元素の全体質量に対して、30〜80質量%である。
【選択図】なし
Description
(1)電磁鋼板の表面に、主成分であるリン酸金属塩100質量部と、平均粒径が0.05〜0.50μmであって、反応性乳化剤を利用したアクリル樹脂1〜50質量部と、多価アルコール0.5〜10質量部と、から構成された絶縁被膜を有し、前記リン酸金属塩の金属元素は、少なくとも2価の金属元素と3価の金属元素とが混在しており、前記2価の金属元素の混合比は、前記リン酸金属塩の金属元素の全体質量に対して、30〜80質量%である、電磁鋼板。
(2)前記絶縁被膜は、前記リン酸金属塩、前記アクリル樹脂及び前記多価アルコールに加えて、更に、前記リン酸金属塩、前記アクリル樹脂及び前記多価アルコールの合計の固形分100質量部に対して3〜50質量部のホスホン酸化合物から構成される、(1)に記載の電磁鋼板。
(3)電磁鋼板の表面に、主成分であるコロイダルシリカ100質量部、及び、平均粒径が0.05〜0.50μmであって、反応性乳化剤を利用したアクリル樹脂40〜400質量部から構成されるバインダーと、前記コロイダルシリカ100質量部に対して0.5〜10質量部の多価アルコールと、前記バインダーの固形分100質量部に対して3〜50質量部のホスホン酸化合物と、から構成される絶縁被膜を有する、電磁鋼板。
(4)主成分であるリン酸金属塩100質量部に対し、平均粒径が0.05〜0.50μmである、反応性乳化剤を用いて共重合させたアクリル樹脂のエマルジョンを樹脂固形分で1〜50質量部と、多価アルコール0.5〜10質量部と、を混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼付け乾燥する、電磁鋼板の製造方法。
(5)前記処理液の固形分100質量部に対して、固形分で3〜50質量部のホスホン酸化合物を更に混合する、(4)に記載の電磁鋼板の製造方法。
(6)前記リン酸金属塩の金属元素は、少なくとも2価の金属元素と3価の金属元素とが混在しており、前記2価の金属元素の混合比は、前記リン酸金属塩の金属元素の全体質量に対して、30〜80質量%である、(4)又は(5)に記載の電磁鋼板の製造方法。
(7)主成分であるコロイダルシリカ100質量部に対し、平均粒径が0.05〜0.50μmである、反応性乳化剤を用いて共重合させたアクリル樹脂のエマルジョンを樹脂固形分で40〜400質量部と、多価アルコール0.5〜10質量部と、を混合した後、得られた混合物の固形分100質量部に対し、ホスホン酸化合物を固形分として3〜50質量部混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼付け乾燥する、電磁鋼板の製造方法。
まず、本実施形態で母材として用いられる電磁鋼板について説明する。
本実施形態で使用する電磁鋼板は、公知である各種の電磁鋼板であれば特に限定されるものではないが、例えば、質量%で、Si:0.1mass%以上、Al:0.05mass%以上を含有し、残部がFe及び不純物である無方向性電磁鋼板が好適である。Siは、含有量が増加するに従って電気抵抗を増大させ、磁気特性を向上させる元素であるが、含有量の増加に伴い脆性が増大する。従って、Siの含有量は、4.0mass%未満とすることが好ましい。同様に、Alは、添加することで磁気特性を向上させる元素であるが、含有量の増加に伴い圧延性が低下するため、Alの含有量は、3.0mass%未満とすることが好ましい。なお、本実施形態で使用する電磁鋼板は、上記のSi、Al以外に、Mnも0.01mass%から1.0mass%の範囲で含有可能であり、その他のSやN、Cといった典型元素の含有量は、各々100ppm未満とすることが好ましく、20ppm未満とすることがより好ましい。
次に、上記電磁鋼板の表面に形成される絶縁被膜について、詳細に説明する。
上記電磁鋼板の表面には、(1)主成分であるリン酸金属塩100質量部と、平均粒径が0.05〜0.50μmであり、反応性乳化剤を利用したアクリル樹脂1〜50質量部と、多価アルコール0.5〜10質量部と、から構成された絶縁被膜、又は、(2)主成分であるコロイダルシリカ100質量部、及び、平均粒径が0.05〜0.50μmであり、反応性乳化剤を利用したアクリル樹脂40〜400質量部から構成されるバインダーと、コロイダルシリカ100質量部に対して0.5〜10質量部の多価アルコールと、バインダーの固形分100質量%に対して3〜50質量部のホスホン酸化合物と、から構成される絶縁被膜、の何れか一方が形成される。
本実施形態で用いられるリン酸金属塩とは、リン酸と金属イオンとを主成分とする、水溶液を乾燥させたときに固形分となるものであり、バインダーとして機能するものである。リン酸の種類としては、特に限定するものではないが、例えば、オルトリン酸、メタリン酸、ポリリン酸等を使用することが好ましい。
本実施形態で用いられるコロイダルシリカは、平均粒径が5nm〜40nmであり、かつ、Na含有量が0.5質量%以下のものであることが好ましい。
本実施形態で用いられるアクリル樹脂は、分子内にラジカル重合性不飽和基を有する反応性乳化剤の存在下で、アクリル樹脂のモノマーやオリゴマー等を共重合(より詳細には、乳化重合)して得られるものであり、本実施形態では、例えば、得られたアクリル系共重合体を水等の分散媒に分散させた分散液(エマルジョン)が用いられる。
以上説明したような、リン酸金属塩とアクリル樹脂との混合比率は、リン酸金属塩100質量部に対し、アクリル樹脂を1質量部〜50質量部の範囲とする。アクリル樹脂の混合比率が1質量部未満である場合には、樹脂濃度が薄過ぎるために凝集が発生し易く、液安定性に劣るため、好ましくない。一方、アクリル樹脂の混合比率が50質量部超である場合には、耐熱性に劣る可能性があるため、好ましくない。リン酸金属塩とアクリル樹脂との混合比率は、リン酸金属塩100質量部に対して、好ましくは、アクリル樹脂を10質量部〜35質量部の範囲である。
本実施形態に係る絶縁塗膜には、上記のようなバインダーに加えて、多価アルコールが含有される。本実施形態で用いられる多価アルコールとは、1分子内に2基以上の水酸基を有するものをいう。また、かかる多価アルコールは、本実施形態に係るバインダーの水性分散液(水溶液)に対して、十分溶解するものであることが好ましい。このような多価アルコールは、本実施形態に係るバインダーの水性分散液に対して十分に溶解するものであれば、公知の各種多価アルコールを利用することが可能であるが、かかる多価アルコールの具体例として、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、1、4ブチレングリコール、2、3−ブチレングリコール、2−メチル2、4ペンタンジオール、2−エチル−2、4ヘキサンジオール、グリセリン等を挙げることができる。
本実施形態で用いられるホスホン酸化合物としては、例えば、ホスホン酸、ホスホン酸塩、アミノトリメチレンホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸塩、ヒドロキシエタンホスホン酸、ヒドロキシエタンホスホン酸塩及びその誘導体等を挙げることができる。本実施形態で用いられるホスホン酸化合物は、特に好適には、1−1ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸である。
なお、本実施形態に係る絶縁被膜を形成するための処理液は、耐食性や耐疵付き性を更に向上させる目的で、シリケートやアルミナゾル等の水溶性無機物を更に含有してもよいし、フッ素系界面活性剤等の表面張力低下剤を含有してもよい。また、本実施形態に係る絶縁被膜を形成するための処理液は、酸化チタン、炭酸カルシウム等の着色顔料や体質顔料、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム等の防錆剤、増粘剤、分散剤、成膜助剤、消泡剤、有機溶媒、防腐剤等を更に含有してもよい。
以上説明したような、バインダー、多価アルコール、ホスホン酸化合物等から構成される絶縁被膜の膜厚は、例えば、0.3μm〜5.0μm程度が良好であり、更に好適には、0.5μm〜2.0μmである。絶縁被膜の膜厚を上記のような範囲とすることで、優れた均一性を保持することが可能となる。
本実施形態に係る電磁鋼板の製造方法では、上記のような成分から構成される絶縁被膜を形成するための絶縁被膜形成用処理液を準備し、かかる絶縁被膜形成用処理液を、母材として用いられる電磁鋼板の表面に塗布し、絶縁被膜形成用処理液の塗布された電磁鋼板を、焼付け乾燥することが実施される。
(2)メチルアクリレート20mass%、スチレンモノマー30mass%、イソブチルアクリレート25mass%、4−ヒドロキシブチルアクリレート20mass%、ジメタクリル酸エチレングリコール5mass%をアニオン性反応性乳化剤3mass%と共重合させたアクリル樹脂2
(3)メチルアクリレート35mass%,2−ヒドロキプロピル(メタ)アクリレート10mass%、n−ノニルアクリレート25mass%、無水マレイン酸30mass%を一般的なアクリル樹脂共重合用界面活性剤で共重合させたアクリル樹脂3
モールド樹脂密着性は、モールド樹脂0.05gを鋼板間に挟んだ上で、10kgf/cm2の加圧力により150℃×1分間加熱した後、引張強度を測定することで行い、得られた引張強度を密着強度とした。評価は、以下の基準で行い、評点が○又は◎であるものを合格とした。なお、1kgfは、約9.8Nである。
[評価基準]
◎:密着強度10kgf/cm2以上
○:密着強度5kgf/cm2以上10kgf/cm2未満
△:密着強度1kgf/cm2以上5kgf/cm2未満
×:密着強度1kgf/cm2未満
絶縁性は、JIS法(JIS C2550)に準じて測定した層間抵抗を基に、以下の基準により評価した。なお、評点が○又は◎であるものを合格とした。
[評価基準]
◎:30Ω・cm2/枚以上
○:10Ω・cm2/枚以上30Ω・cm2/枚未満
△:3Ω・cm2/枚以上10Ω・cm2/枚未満
×:3Ω・cm2/枚未満
耐キズ付き性は、直径10mmφの鋼球を荷重100gf(100gfは、約0.98Nである。)で鋼板面に直接押さえ付け、10往復摺動させた後、表面圧痕の程度によって判断した。評価は、以下の基準で行い、評点が○又は◎であるものを合格とした。
[評価基準]
◎:全く痕跡が残らなかったもの
○:極微かに痕跡が残ったもの
△:ハッキリと痕跡が残るもの
×:痕跡の凹凸が目立つもの
電着塗装性は、アルカリ脱脂及び表面調整剤処理後、電着塗装を行い、JIS法の碁盤目密着試験(JIS K5600)にて密着性を評価することで行った。評価は、電着塗装膜の剥離の有無で行った。
耐食性は、JIS法の塩水噴霧試験(JIS Z2371)に準じて行い、4時間経時後のサンプルを用いて10点評価で行った。評価基準は、以下の通りであり、評点5以上のものを合格とした。
10:錆発生が無かった
9:錆発生が極少量(面積率0.1%以下)
8:錆の発生した面積率=0.1%超過0.25%以下
7:錆の発生した面積率=0.25%超過0.50%以下
6:錆の発生した面積率=0.50%超過1%以下
5:錆の発生した面積率=1%超過2.5%以下
4:錆の発生した面積率=2.5%超過5%以下
3:錆の発生した面積率=5%超過10%以下
2:錆の発生した面積率=10%超過25%以下
1:錆の発生した面積率=25%超過50%以下
絶縁被膜の膜厚の均一性は、外観で判断した。評価は、以下の基準で行い、評点が3以上であるものを合格とした。
[評価基準]
5:光沢があり、平滑で均一であるもの
4:光沢はあるが均一性に若干劣るもの
3:やや光沢があり平滑ではあるが均一性に劣るもの
2:光沢が少なく、平滑性にやや劣り均一性に劣るもの
1:光沢、均一性、平滑性の劣るもの
占積率は、JIS法(JIS C2550)に準じて、測定した。得られた占積率が99.2%以上であるものを合格とした。
表3によれば、本発明の実施例に該当するサンプルは、絶縁被膜の膜厚が良好であり、バラツキが少なく、かつ、優れた均一性を有していることがわかった。また、本発明の実施例に該当するサンプルは、均一性に加えて、更に、電着塗装性、絶縁性、モールド樹脂密着性、耐食性及び占積率に優れることがわかった。また、本発明の比較例に該当するサンプルは、均一性が劣るものであり、また、電着塗装性、絶縁性、モールド樹脂密着性、耐食性及び占積率の全てに優れたものは存在しなかった。
Claims (7)
- 電磁鋼板の表面に、
主成分であるリン酸金属塩100質量部と、平均粒径が0.05〜0.50μmであって、反応性乳化剤を利用したアクリル樹脂1〜50質量部と、多価アルコール0.5〜10質量部と、から構成された絶縁被膜を有し、
前記リン酸金属塩の金属元素は、少なくとも2価の金属元素と3価の金属元素とが混在しており、前記2価の金属元素の混合比は、前記リン酸金属塩の金属元素の全体質量に対して、30〜80質量%である、電磁鋼板。 - 前記絶縁被膜は、前記リン酸金属塩、前記アクリル樹脂及び前記多価アルコールに加えて、更に、前記リン酸金属塩、前記アクリル樹脂及び前記多価アルコールの合計の固形分100質量部に対して3〜50質量部のホスホン酸化合物から構成される、請求項1に記載の電磁鋼板。
- 電磁鋼板の表面に、
主成分であるコロイダルシリカ100質量部、及び、平均粒径が0.05〜0.50μmであって、反応性乳化剤を利用したアクリル樹脂40〜400質量部から構成されるバインダーと、前記コロイダルシリカ100質量部に対して0.5〜10質量部の多価アルコールと、前記バインダーの固形分100質量部に対して3〜50質量部のホスホン酸化合物と、から構成される絶縁被膜を有する、電磁鋼板。 - 主成分であるリン酸金属塩100質量部に対し、平均粒径が0.05〜0.50μmである、反応性乳化剤を用いて共重合させたアクリル樹脂のエマルジョンを樹脂固形分で1〜50質量部と、多価アルコール0.5〜10質量部と、を混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼付け乾燥する、電磁鋼板の製造方法。
- 前記処理液の固形分100質量部に対して、固形分で3〜50質量部のホスホン酸化合物を更に混合する、請求項4に記載の電磁鋼板の製造方法。
- 前記リン酸金属塩の金属元素は、少なくとも2価の金属元素と3価の金属元素とが混在しており、前記2価の金属元素の混合比は、前記リン酸金属塩の金属元素の全体質量に対して、30〜80質量%である、請求項4又は5に記載の電磁鋼板の製造方法。
- 主成分であるコロイダルシリカ100質量部に対し、平均粒径が0.05〜0.50μmである、反応性乳化剤を用いて共重合させたアクリル樹脂のエマルジョンを樹脂固形分で40〜400質量部と、多価アルコール0.5〜10質量部と、を混合した後、得られた混合物の固形分100質量部に対し、ホスホン酸化合物を固形分として3〜50質量部混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼付け乾燥する、電磁鋼板の製造方法。
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