JP2698501B2 - 一方向性珪素鋼板の絶縁皮膜形成方法 - Google Patents

一方向性珪素鋼板の絶縁皮膜形成方法

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JP2698501B2 JP4085501A JP8550192A JP2698501B2 JP 2698501 B2 JP2698501 B2 JP 2698501B2 JP 4085501 A JP4085501 A JP 4085501A JP 8550192 A JP8550192 A JP 8550192A JP 2698501 B2 JP2698501 B2 JP 2698501B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は仕上げ焼鈍後の一方向性
珪素鋼板(以下、一方向性電磁鋼板と呼ぶ)に絶縁皮膜
を形成するに当たり、フォルステライト皮膜をもたない
一方向性電磁鋼板、さらには、鏡面ないしはそれに近い
状態に調整した仕上げ焼鈍後の一方向性電磁鋼板に良好
な皮膜密着性をもち、かつ鋼板に強い張力を付与できる
絶縁皮膜の形成方法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】一方向性電磁鋼板は磁気鉄芯材料として
多用されており、特にエネルギーロスを少なくするため
に鉄損の少ない材料が求められている。鉄損の低減には
鋼板に張力を付与することが有効であることが知られて
いる。鋼板に張力を付与するためには、鋼板より熱膨張
係数の小さい材質からなる皮膜を高温で形成することが
有効である。仕上げ焼鈍工程で鋼板表面の酸化物と焼鈍
分離剤とが反応して生成するフォルステライト皮膜は、
鋼板に張力を与えることができ、皮膜密着性も優れてい
る。
【0003】さらに、特開昭48−39338号公報で
開示されたコロイド状シリカと燐酸塩を主体とするコー
ティング液を焼き付けることによって絶縁皮膜を形成す
る方法は、鋼板に対する張力付与の効果が大きく、鉄損
低減に有効である。したがって、仕上げ焼鈍工程で生じ
た皮膜を残した上で張力性の絶縁コーティングを施すこ
とが一般的な一方向性電磁鋼板の製造方法となってい
る。
【0004】一方、最近、フォルステライト系皮膜と地
鉄の乱れた界面構造が、鉄損に対する皮膜張力効果をあ
る程度相殺していることが明らかになってきた。そこ
で、例えば、特開昭49−96920号公報に開示され
ている如く、仕上げ焼鈍工程で生ずるフォルステライト
質皮膜を除いたり、更に鏡面化仕上げを行った後、張力
皮膜を改めて形成させることにより、更なる鉄損低減を
試みる技術が開発された。
【0005】しかしながら、上記の絶縁コーティングは
フォルステライトを主体とする皮膜の上に施した場合に
はかなりの密着性が得られるが、フォルステライト系皮
膜を除去したり、あるいは仕上げ焼鈍工程で意図的にフ
ォルステライト皮膜の形成を行わなかった場合には絶縁
皮膜の密着性が悪い。フォルステライト系皮膜のない場
合は絶縁コーティングのみで所要の皮膜張力を確保する
必要があり、必然的に厚膜化しなければならず、より一
層の皮膜密着性の確保が必要である。したがって、従来
の絶縁コーティングでは鏡面化の効果を、十分に引き出
すほどの皮膜張力を達成することは困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術における問題点を解決し、密着性が高くかつ鋼板に
付与する張力の大きい絶縁皮膜を形成する方法を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は燐酸塩とコロイ
ド状シリカを主成分とするコーティング液を塗布した
後、焼き付けるに当たって水素を含有した雰囲気中で焼
き付けを行うことによって、良好な皮膜密着性をもちか
つ強い張力を鋼板に付与できる絶縁皮膜を形成する方法
である。
【0008】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。一方向性電磁
鋼板における張力付与は、耐熱性のある酸化物系の皮膜
を高温において形成させ、冷却過程における鋼板と皮膜
との熱膨張差を利用してなされている。ところが、鋼板
に張力を印加しようとすると界面に応力が生じ、皮膜の
密着性が十分でなければ皮膜は剥離してしまう。この傾
向はフォルステライト皮膜のない鋼板に絶縁皮膜を形成
しようとする際に特に顕著で、より一層の皮膜密着性が
必要となる。
【0009】発明者らは、絶縁皮膜の密着性に対して焼
き付け雰囲気の影響があるのではないかと考え検討を重
ねた。その結果、燐酸塩とコロイド状シリカを主体とし
たコーティング液を塗布し焼き付ける時の雰囲気に水素
を含有させることによって、絶縁皮膜の密着性を著しく
向上させることができることを新規に知見して発明を完
成させた。
【0010】絶縁皮膜の密着性と焼き付け雰囲気の水素
分圧についての実験をまとめたものが図1である。実験
はすべて3%のSiを含有する0.23mm板厚の最終仕
上げ焼鈍済みの一方向性電磁鋼板につき、酸洗によりフ
ォルステライト皮膜を除去した板厚0.22mmの鋼板に
対して行った。
【0011】焼き付けは温度850℃で30秒間行い、
皮膜の密着性評価は直径20mmの丸棒を用いて試料の1
80°曲げ試験を行い、内側の皮膜の残存率を判定する
ことによって行った。また、皮膜形成によって付与され
た張力の測定は、片面のみ皮膜を形成させた試料の曲率
半径より算出した。
【0012】図1の○は皮膜の残存率を表し、×は鋼板
に印加された張力を表す。図1から焼き付け雰囲気中に
水素を含有させることによって良好な密着性をもつ皮膜
を得ることができ、さらに、皮膜の密着性が良好なとき
は、同時に鋼板へ強い張力が印加されていることがわか
る。
【0013】焼き付けの際、温度が700℃未満だと張
力の付与が十分でないので焼き付け温度は700℃以上
でなくてはいけない。また、時間が10秒未満の場合焼
き付け後、鋼板に吸湿性があるので焼き付け時間は10
秒以上でなくてはならない。なお、特開昭59−104
431号公報に絶縁皮膜の焼き付けをH2 もしくはH2
およびCOを15%(体積%)以下含有し、かつ残部実
質的にN2 からなる弱還元性の雰囲気で行うことが開示
されている。該公報はフォルステライト皮膜のある鋼板
に絶縁皮膜を形成させるものであり、本発明のフォルス
テライトを除去あるいはフォルステライトの生成を防止
した鋼板に絶縁皮膜を形成させるものとは構成において
全く異なる。さらに、該公報は絶縁皮膜を形成させる際
に鋼板表面が赤く変色し、鋼板が脆化するのを防止する
ための開示であり、本発明の絶縁皮膜の密着性の向上を
意図したものとは目的においても全く異なるものであ
る。
【0014】
【実施例】
実施例1 3%Siを含有する最終板厚0.23mmに圧延された珪
素鋼に対し、脱炭焼鈍を兼ねて珪素鋼表面にSiO2
含む酸化層を形成させた後、MgOを主体とする焼鈍分
離剤を塗布し、最終仕上げ焼鈍を行った。このようにし
て焼鈍した一方向性電磁鋼板表面にはフォルステライト
を主体とする皮膜が存在している。このフォルステライ
ト系皮膜付きの鋼板を硫フッ酸溶液に浸漬することによ
り、フォルステライト系皮膜を除去した(板厚0.22
mm)。
【0015】この鋼板表面に20%コロイド状シリカ1
00ml、50%燐酸アルミニウム溶液100ml、無水ク
ロム酸5gからなる処理液を溝付きゴムロールにより片
面当たり9g/m2 塗布し、水素20%、窒素80%の
雰囲気中、850℃で焼き付けた。比較例として、窒素
100%の雰囲気中で焼き付けたものも作製した。この
ようにして作製した絶縁皮膜つきの一方向性電磁鋼板の
諸特性を表に示す。水素を含有する雰囲気で焼き付け
たものは皮膜密着性に優れ、かつ鋼板に1.0g/m2
の強い張力が印加され、鉄損も優れていることがわか
る。
【0016】
【表1】
【0017】実施例2 3%Siを含有する最終板厚0.23mmに圧延された珪
素鋼に対し、脱炭焼鈍を兼ねて珪素鋼表面にSiO2
含む酸化層を形成させた後、MgOを主体とする焼鈍分
離剤を塗布し最終仕上げ焼鈍を行った。このようにして
焼鈍した一方向性電磁鋼板表面にはフォルステライトを
主体とする皮膜が存在している。このフォルステライト
系皮膜付きの鋼板を硫フッ酸溶液に浸漬することによ
り、フォルステライト系皮膜を除去し、さらに化学研磨
により鏡面化した(板厚0.20mm)。
【0018】この鋼板表面に20%コロイド状シリカ1
00ml、35%燐酸マグネシウム溶液60ml、無水クロ
ム酸5gからなる処理液を溝付きゴムロールにより片面
当たり9g/m2 塗布し、水素20%、窒素80%の雰
囲気中、850℃で焼き付けた。比較例として、窒素1
00%の雰囲気中で焼き付けたものも作製した。このよ
うにして作製した絶縁皮膜付きの一方向性電磁鋼板の諸
特性を表2に示す。水素を含有する雰囲気で焼き付けた
ものは皮膜密着性に優れ、かつ鋼板に1.0g/m2
強い張力が印加され、鉄損も優れていることがわかる。
【0019】
【表2】
【0020】実施例3 3%Siを含有する最終板厚0.23mmに圧延された珪
素鋼に対し、脱炭焼鈍を兼ねて珪素鋼表面にSiO2
含む酸化層を形成させた後、MgOを主体とする焼鈍分
離剤を塗布し、最終仕上げ焼鈍を行った。このようにし
て焼鈍した一方向性電磁鋼板表面にはフォルステライト
を主体とする皮膜が存在している。このフォルステライ
ト系皮膜付きの鋼板を硫フッ酸溶液に浸漬することによ
り、フォルステライト系皮膜を除去し、乾燥水素雰囲気
中で1200℃、20時間焼鈍することにより、表面を
平坦化した(板厚0.21mm)。
【0021】この鋼板表面に20%コロイド状シリカ1
00ml、50%燐酸アルミニウム溶液100ml、無水ク
ロム酸5gからなる処理液を溝付きゴムロールにより片
面当たり9g/m2 塗布し、水素20%、窒素80%の
雰囲気中、850℃で焼き付けた。比較例として、窒素
100%の雰囲気中で焼き付けたものも作製した。この
ようにして作製した絶縁皮膜つきの一方向性電磁鋼板の
諸特性を表に示す。水素を含有する雰囲気で焼き付け
たものは皮膜密着性に優れ、かつ鋼板に1.1g/m2
の強い張力が印加され、鉄損も優れていることがわか
る。
【0022】
【表3】
【0023】実施例4 3%Siを含有する最終板厚0.145mmに圧延された
珪素鋼に対し、脱炭焼鈍後、Al2 3 を主体とする焼
鈍分離剤を塗布し、最終仕上げ焼鈍を行った。このよう
にして焼鈍した一方向性電磁鋼板には焼鈍による皮膜が
形成されず、鏡面状態を呈する(板厚0.145mm)。
【0024】この鋼板表面に30%コロイド状シリカ1
00ml、35%燐酸マグネシウム溶液60ml、無水クロ
ム酸5gからなる処理液を溝付きゴムロールにより片面
当たり9g/m2 塗布し、水素20%、窒素80%の雰
囲気中、850℃で焼き付けた。比較例として、窒素1
00%の雰囲気中で焼き付けたものも作製した。このよ
うにして作製した絶縁皮膜つきの一方向性電磁鋼板の諸
特性を表に示す。水素を含有する雰囲気で焼き付けた
ものは皮膜密着性に優れ、かつ鋼板に1.5g/m2
強い張力が印加され、鉄損も優れていることがわかる。
【0025】
【表4】
【0026】
【発明の効果】本発明は良好な密着性をもち、かつ鋼板
に対して強い張力を付与できる絶縁皮膜を形成させる方
法を提供するものである。本絶縁皮膜形成方法により、
鋼板表面にフォルステライト皮膜のない鋼板に対して強
い張力の付与された鉄損の低い一方向性電磁鋼板が製造
でき、その工業的効果は甚大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼き付け雰囲気中の水素含有率と皮膜密着性
(曲げ試験後の皮膜残存率)及び鋼板に付与される張力
の関係を示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 収 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本 製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 牛神 義行 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 昭61−130421(JP,A) 特開 昭59−104431(JP,A) 特開 昭55−138024(JP,A) 特開 昭60−39123(JP,A) 特開 昭61−41778(JP,A) 特開 平4−80322(JP,A) 特開 昭48−39338(JP,A) 特開 昭49−96920(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 最終仕上げ焼鈍工程で鋼板表面に生成し
    たフォルステライトを除去した、あるいは、最終仕上げ
    焼鈍工程でフォルステライトが生成するのを意図的に防
    止して製造した一方向性珪素鋼板に対して、燐酸塩とコ
    ロイド状シリカを主成分とするコーティング液を塗布し
    た後、水素を含有する雰囲気中で焼き付けて絶縁皮膜を
    形成することを特徴とする一方向性珪素鋼板の絶縁皮膜
    形成方法。
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