JP3300117B2 - 方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法 - Google Patents
方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、方向性珪素鋼板の表面
に張力付与性の優れた絶縁被膜の形成方法に関するもの
である。
に張力付与性の優れた絶縁被膜の形成方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】方向性珪素鋼板は、主として変圧器やそ
の他の電気機器の鉄心として利用され、鋼板の表面には
絶縁被膜が施されている。方向性珪素鋼板の絶縁被膜
は、通常最終仕上焼鈍時に形成されるフォルステライト
被膜と、その上に施されるリン酸塩系の絶縁被膜からな
る。これらの被膜は高温で形成され、しかも低い熱膨張
率をもつことから冷却後は鋼板とコーティングの熱膨張
率の違いにより、鋼板に張力を付与し鉄損を低減する効
果がある。そのため、できるだけ高い張力を鋼板に付与
することが望まれ、特に最近進歩の著しい高磁束密度の
方向性珪素鋼板に張力を付与した場合には鉄損の改善効
果が著しいので、コーティングの張力を強化することが
重要な課題の一つである。
の他の電気機器の鉄心として利用され、鋼板の表面には
絶縁被膜が施されている。方向性珪素鋼板の絶縁被膜
は、通常最終仕上焼鈍時に形成されるフォルステライト
被膜と、その上に施されるリン酸塩系の絶縁被膜からな
る。これらの被膜は高温で形成され、しかも低い熱膨張
率をもつことから冷却後は鋼板とコーティングの熱膨張
率の違いにより、鋼板に張力を付与し鉄損を低減する効
果がある。そのため、できるだけ高い張力を鋼板に付与
することが望まれ、特に最近進歩の著しい高磁束密度の
方向性珪素鋼板に張力を付与した場合には鉄損の改善効
果が著しいので、コーティングの張力を強化することが
重要な課題の一つである。
【０００３】このような鋼板に張力を付与する絶縁被膜
処理剤としてはリン酸マグネシウム、コロイダルシリカ
及びクロム酸塩を含むコーティング液を最終仕上焼鈍後
の鋼板表面に塗布し、 700〜900 ℃の温度範囲で焼付処
理する方法（特公昭56−52117 号公報）、あるいはリン
酸アルミニウム、コロイダルシリカ、及びクロム酸塩を
含むコーティング液を塗布する方法（特公昭53−28375
号公報）、更には上記以外の種々のリン酸塩を含む数多
くの方法が提案されている。
処理剤としてはリン酸マグネシウム、コロイダルシリカ
及びクロム酸塩を含むコーティング液を最終仕上焼鈍後
の鋼板表面に塗布し、 700〜900 ℃の温度範囲で焼付処
理する方法（特公昭56−52117 号公報）、あるいはリン
酸アルミニウム、コロイダルシリカ、及びクロム酸塩を
含むコーティング液を塗布する方法（特公昭53−28375
号公報）、更には上記以外の種々のリン酸塩を含む数多
くの方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
提案の従来技術の絶縁被膜形成方法において、鋼板の張
力付与効果を更に強化するにはコーティング膜厚を厚く
すると達成できるが、占積率が低下するので積層鉄心に
加工した場合には張力を強化したことによる鉄損低減効
果が発揮されない。
提案の従来技術の絶縁被膜形成方法において、鋼板の張
力付与効果を更に強化するにはコーティング膜厚を厚く
すると達成できるが、占積率が低下するので積層鉄心に
加工した場合には張力を強化したことによる鉄損低減効
果が発揮されない。
【０００５】一方コロイダルシリカを含有する前述のリ
ン酸塩系絶縁被膜において、コロイダルシリカの割合が
リン酸塩に比べて多くなると絶縁被膜の熱膨張係数は小
さくなり鋼板の張力付与効果は強くなるが粘結剤として
のリン酸塩が少なすぎるため、成膜後の表面は微細な網
目状の割れが生じ耐食性が劣化すると共にスリット加工
時に発粉が生じたり、あるいはメジャーリングロールと
呼ばれる長さ測定用ロールに粉が付着して測定長さに狂
を生じたりする。
ン酸塩系絶縁被膜において、コロイダルシリカの割合が
リン酸塩に比べて多くなると絶縁被膜の熱膨張係数は小
さくなり鋼板の張力付与効果は強くなるが粘結剤として
のリン酸塩が少なすぎるため、成膜後の表面は微細な網
目状の割れが生じ耐食性が劣化すると共にスリット加工
時に発粉が生じたり、あるいはメジャーリングロールと
呼ばれる長さ測定用ロールに粉が付着して測定長さに狂
を生じたりする。
【０００６】このように従来技術では占積率や耐食性及
び耐発粉性などのコーティング特性を損なうことなく効
果的に張力を強化することができず、その開発が望まれ
ていた。この発明は、上記の要請に有利に応えるもの
で、種々のコーティング特性を損なうことなく鋼板に対
し効果的に張力を付与し、鉄損低減を可能とした方向性
珪素鋼板の製造方法を提案することを目的とするもので
ある。
び耐発粉性などのコーティング特性を損なうことなく効
果的に張力を強化することができず、その開発が望まれ
ていた。この発明は、上記の要請に有利に応えるもの
で、種々のコーティング特性を損なうことなく鋼板に対
し効果的に張力を付与し、鉄損低減を可能とした方向性
珪素鋼板の製造方法を提案することを目的とするもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は最
終仕上焼鈍済みの、フォルステライト被膜を有する方向
性珪素鋼板の表面に張力コーティングを施すに当り、鋼
板の表面に１ｍ2 当り0.1〜1.5 ｇの無水ケイ酸層を塗
布、乾燥して形成したのち、リン酸塩を含むコーティン
グ液を塗布、焼付けする方向性珪素鋼板への絶縁被膜形
成方法である。
終仕上焼鈍済みの、フォルステライト被膜を有する方向
性珪素鋼板の表面に張力コーティングを施すに当り、鋼
板の表面に１ｍ2 当り0.1〜1.5 ｇの無水ケイ酸層を塗
布、乾燥して形成したのち、リン酸塩を含むコーティン
グ液を塗布、焼付けする方向性珪素鋼板への絶縁被膜形
成方法である。
【０００８】この発明において鋼板の表面に無水ケイ酸
層を形成する方法としては、鋼板の表面に水あるいは有
機溶媒に分散した無水ケイ酸、あるいはシリコンアルコ
キシド等を塗布、乾燥する方法がとり得る。また、リン
酸塩を含むコーティング液としては、従来、張力付与の
ために用いられている通常のコーティング液を用いるこ
とができる。
層を形成する方法としては、鋼板の表面に水あるいは有
機溶媒に分散した無水ケイ酸、あるいはシリコンアルコ
キシド等を塗布、乾燥する方法がとり得る。また、リン
酸塩を含むコーティング液としては、従来、張力付与の
ために用いられている通常のコーティング液を用いるこ
とができる。
【０００９】
【作用】この発明においては、絶縁被膜を二層に形成す
るので、絶縁被膜の組成が上層部と下層部で変化し、鋼
板に近い下層部はシリカ濃度が高く、熱膨張係数の低い
ガラス被膜が形成するので、より強い張力を付与するこ
とができる。また上層部は通常の従来技術と同じ組成の
絶縁被膜を用いることができるので、特にシリカを増量
した従来技術のように網目状の微細な割れの発生がな
く、耐食性劣化や耐発粉性を損うという問題は解決でき
た。
るので、絶縁被膜の組成が上層部と下層部で変化し、鋼
板に近い下層部はシリカ濃度が高く、熱膨張係数の低い
ガラス被膜が形成するので、より強い張力を付与するこ
とができる。また上層部は通常の従来技術と同じ組成の
絶縁被膜を用いることができるので、特にシリカを増量
した従来技術のように網目状の微細な割れの発生がな
く、耐食性劣化や耐発粉性を損うという問題は解決でき
た。
【００１０】次にこの発明に到った実験結果について述
べる。実験には板厚0.23mmの高磁束密度方向性珪素鋼板
の最終焼鈍板を供試し、 800℃×３時間の連続焼鈍を施
した。この素材の磁束密度はＢ8 で1.94（Ｔ）、鉄損は
Ｗ17/50 で0.84（Ｗ／kg）である。この鋼板の表面に種
々の酸化物ゾルを乾燥目付量 0.5ｇ／ｍ2 （両面当り）
塗布、乾燥し、その後更にリン酸マグネシウム：50％、
コロイダルシリカ：40％、無水クロム酸：10％の配合割
合になるコーティング液を乾燥目付量で９ｇ／ｍ2 （両
面当り）塗布したのち、乾窒素雰囲気中で 850℃、２分
間焼付けた。表１に、絶縁被膜の形成前と後から測定し
た鉄損改善代（ΔＷ17/50 ）とコーティング張力の指標
として、コーティングを片面除去した後の鋼板の反りの
値を酸化物ゾルを塗布しない従来技術のリン酸塩塗布だ
けの条件も含めて示す。
べる。実験には板厚0.23mmの高磁束密度方向性珪素鋼板
の最終焼鈍板を供試し、 800℃×３時間の連続焼鈍を施
した。この素材の磁束密度はＢ8 で1.94（Ｔ）、鉄損は
Ｗ17/50 で0.84（Ｗ／kg）である。この鋼板の表面に種
々の酸化物ゾルを乾燥目付量 0.5ｇ／ｍ2 （両面当り）
塗布、乾燥し、その後更にリン酸マグネシウム：50％、
コロイダルシリカ：40％、無水クロム酸：10％の配合割
合になるコーティング液を乾燥目付量で９ｇ／ｍ2 （両
面当り）塗布したのち、乾窒素雰囲気中で 850℃、２分
間焼付けた。表１に、絶縁被膜の形成前と後から測定し
た鉄損改善代（ΔＷ17/50 ）とコーティング張力の指標
として、コーティングを片面除去した後の鋼板の反りの
値を酸化物ゾルを塗布しない従来技術のリン酸塩塗布だ
けの条件も含めて示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】同表から明らかなように鋼板表面にSiO2の
酸化物ゾルを塗布して得られた絶縁被膜は板の反りから
求めた張力効果が大きく、鉄損改善代が大きいことが判
明した。このように最終仕上焼鈍板に直接コーティング
液を塗布する従来技術に対し、最終焼鈍板の表面にシリ
カゾルを塗布したのちに同様のコーティングを施すこと
によって、被膜の張力効果が更に強化され鉄損の改善効
果が向上するという事実は、この発明で初めて見出され
た。
酸化物ゾルを塗布して得られた絶縁被膜は板の反りから
求めた張力効果が大きく、鉄損改善代が大きいことが判
明した。このように最終仕上焼鈍板に直接コーティング
液を塗布する従来技術に対し、最終焼鈍板の表面にシリ
カゾルを塗布したのちに同様のコーティングを施すこと
によって、被膜の張力効果が更に強化され鉄損の改善効
果が向上するという事実は、この発明で初めて見出され
た。
【００１３】次にシリカゾルについて、塗布量の好適範
囲を検討した。実験には上記と同じ最終仕上焼鈍済みの
方向性珪素鋼板を用い、これにシリカゾルの目付量を２
ｇ／ｍ2 の範囲内で塗布、乾燥した後、リン酸マグネシ
ウム：60％、コロイダルシリカ：30％、無水クロム酸10
％の配合割合になるコーティング剤を乾燥目付量で10ｇ
／ｍ2 （両面当り）塗布し、乾窒素雰囲気中で 820℃、
２分間焼付けした。
囲を検討した。実験には上記と同じ最終仕上焼鈍済みの
方向性珪素鋼板を用い、これにシリカゾルの目付量を２
ｇ／ｍ2 の範囲内で塗布、乾燥した後、リン酸マグネシ
ウム：60％、コロイダルシリカ：30％、無水クロム酸10
％の配合割合になるコーティング剤を乾燥目付量で10ｇ
／ｍ2 （両面当り）塗布し、乾窒素雰囲気中で 820℃、
２分間焼付けした。
【００１４】かくして得られた珪素鋼板の焼付前後にお
ける鉄損改善代と、25mmφの屈曲による被膜の剥離面積
について調べた結果を図１に示す。同図からわかるよう
にシリカゾルの目付量が 0.1ｇ／ｍ2 から、 1.5ｇ／ｍ
2 の範囲が鉄損低減効果と密着性の両特性を満足し、こ
れより目付量が増えると密着性が劣化した。次にこの発
明における限定理由について述べる。
ける鉄損改善代と、25mmφの屈曲による被膜の剥離面積
について調べた結果を図１に示す。同図からわかるよう
にシリカゾルの目付量が 0.1ｇ／ｍ2 から、 1.5ｇ／ｍ
2 の範囲が鉄損低減効果と密着性の両特性を満足し、こ
れより目付量が増えると密着性が劣化した。次にこの発
明における限定理由について述べる。
【００１５】この発明に従う絶縁コートは方向性珪素鋼
板に適用されるもので、通常は約３％Siを含む珪素鋼塊
を熱間圧延、冷間圧延、脱炭焼鈍及び仕上焼鈍の一連の
工程を経た鋼板である。この鋼板の磁気特性は鋼板組成
と上記一連の工程によって決定づけられるが、鉄損特性
を更に向上するためには張力付与効果の強い絶縁被膜を
形成することが重要である。
板に適用されるもので、通常は約３％Siを含む珪素鋼塊
を熱間圧延、冷間圧延、脱炭焼鈍及び仕上焼鈍の一連の
工程を経た鋼板である。この鋼板の磁気特性は鋼板組成
と上記一連の工程によって決定づけられるが、鉄損特性
を更に向上するためには張力付与効果の強い絶縁被膜を
形成することが重要である。
【００１６】すなわち熱膨張率の小さい絶縁被膜を形成
するには仕上焼鈍後の鋼板表面にSiO2の薄膜層を形成し
た後に従来技術にみられる特公昭56−52117 号公報や特
公昭53−28375 号公報で提案されているリン酸塩系の処
理液を塗布し、絶縁被膜内部にシリカの濃度の高い絶縁
被膜を形成することによって達成できる。SiO2の薄膜層
は水溶媒、あるいは有機溶媒のシリカゾル（コロイダル
シリカ）あるいはSiの金属アルコキシドなどのSiを含む
溶液を塗布し乾燥する。目付量は 0.1〜1.5 ｇ／ｍ2 が
望ましい。 0.1ｇ／ｍ2 よりも少なければ最終製品の絶
縁被膜の張力付与効果が発揮されず、また 1.5ｇ／ｍ2
より多くなると被膜の密着性が劣化するので好ましくな
い。
するには仕上焼鈍後の鋼板表面にSiO2の薄膜層を形成し
た後に従来技術にみられる特公昭56−52117 号公報や特
公昭53−28375 号公報で提案されているリン酸塩系の処
理液を塗布し、絶縁被膜内部にシリカの濃度の高い絶縁
被膜を形成することによって達成できる。SiO2の薄膜層
は水溶媒、あるいは有機溶媒のシリカゾル（コロイダル
シリカ）あるいはSiの金属アルコキシドなどのSiを含む
溶液を塗布し乾燥する。目付量は 0.1〜1.5 ｇ／ｍ2 が
望ましい。 0.1ｇ／ｍ2 よりも少なければ最終製品の絶
縁被膜の張力付与効果が発揮されず、また 1.5ｇ／ｍ2
より多くなると被膜の密着性が劣化するので好ましくな
い。
【００１７】このSiO2層の上に塗布するリン酸塩被膜の
目付量は両面当り５〜15ｇ／ｍ2 の範囲が好ましい。５
ｇ／ｍ2 未満では絶縁膜としての層間抵抗が低くなり、
また張力付与効果も小さい。15ｇ／ｍ2 超では占積率の
低下をきたすので好ましくない。焼付は従来技術に開示
されている 700〜900 ℃の温度範囲が好ましい。上記限
定範囲において形成された絶縁被膜は、内層部に熱膨張
率の低い高濃度のシリカガラス、上層部は従来技術にみ
られる欠陥のない絶縁被膜となる。
目付量は両面当り５〜15ｇ／ｍ2 の範囲が好ましい。５
ｇ／ｍ2 未満では絶縁膜としての層間抵抗が低くなり、
また張力付与効果も小さい。15ｇ／ｍ2 超では占積率の
低下をきたすので好ましくない。焼付は従来技術に開示
されている 700〜900 ℃の温度範囲が好ましい。上記限
定範囲において形成された絶縁被膜は、内層部に熱膨張
率の低い高濃度のシリカガラス、上層部は従来技術にみ
られる欠陥のない絶縁被膜となる。
【００１８】
【実施例】通常の工程を経て得られた方向性珪素鋼の最
終仕上焼鈍板（板厚0.23mm）の未反応分離剤を除去し、
次いでリン酸酸洗を行った後下記に示す処理液を塗布し
た。その後、 850℃×２分間の焼付を行った。かくして
得られた絶縁被膜の種々の特性と磁気特性を表２に示
す。この発明の方法では極めて高い張力を付与し鉄損特
性が向上すると共にコーティング特性も従来のものに比
べて劣ることはなかった。
終仕上焼鈍板（板厚0.23mm）の未反応分離剤を除去し、
次いでリン酸酸洗を行った後下記に示す処理液を塗布し
た。その後、 850℃×２分間の焼付を行った。かくして
得られた絶縁被膜の種々の特性と磁気特性を表２に示
す。この発明の方法では極めて高い張力を付与し鉄損特
性が向上すると共にコーティング特性も従来のものに比
べて劣ることはなかった。
【００１９】塗布剤 コロイダルシリカを 1.0ｇ／ｍ2 塗布後、リン酸マ
グネシウム：50％、コロイダルシリカ：40％、無水クロ
ム酸：10％の処理液10ｇ／ｍ2 塗布 コロイダルシリカを 0.5ｇ／ｍ2 塗布後、リン酸ア
ルミニウム：45％、コロイダルシリカ：45％、無水クロ
ム酸：10％の処理液12ｇ／ｍ2 塗布 金属アルコキシド（Si）： 0.2ｇ／ｍ2 塗布後、リ
ン酸マグネシウム：40％、コロイダルシリカ：50％、無
水クロム酸：９％、シリカ粉末１％の処理液９ｇ／ｍ2 リン酸マグネシウム：50％、コロイダルシリカ：40
％、無水クロム酸10％の処理液10ｇ／ｍ2 （従来技術） リン酸アルミニウム：20％、コロイダルシリカ：75
％、無水クロム酸５％の処理液12ｇ／ｍ2
グネシウム：50％、コロイダルシリカ：40％、無水クロ
ム酸：10％の処理液10ｇ／ｍ2 塗布 コロイダルシリカを 0.5ｇ／ｍ2 塗布後、リン酸ア
ルミニウム：45％、コロイダルシリカ：45％、無水クロ
ム酸：10％の処理液12ｇ／ｍ2 塗布 金属アルコキシド（Si）： 0.2ｇ／ｍ2 塗布後、リ
ン酸マグネシウム：40％、コロイダルシリカ：50％、無
水クロム酸：９％、シリカ粉末１％の処理液９ｇ／ｍ2 リン酸マグネシウム：50％、コロイダルシリカ：40
％、無水クロム酸10％の処理液10ｇ／ｍ2 （従来技術） リン酸アルミニウム：20％、コロイダルシリカ：75
％、無水クロム酸５％の処理液12ｇ／ｍ2
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】この発明によれば密着性や耐食性の劣化
をきたすことなく鋼板に与える張力の強い絶縁コートを
形成でき、良好な磁気特性の製品を提供し得る。
をきたすことなく鋼板に与える張力の強い絶縁コートを
形成でき、良好な磁気特性の製品を提供し得る。
【図１】SiO2塗布量とコーティング前後における鉄損の
改善代及び被膜の密着性の関係を示したグラフである。
改善代及び被膜の密着性の関係を示したグラフである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−130376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−144419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−131976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−182222（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−47975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−68425（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−184762（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 22/00 - 22/86
Claims (1)
- 【請求項１】 仕上焼鈍済みの、フォルステライト被膜
を有する方向性珪素鋼板の表面に張力コーティングを施
すに当り、鋼板の表面に１ｍ2 当り 0.1〜1.5 ｇの無水
ケイ酸層を塗布、乾燥して形成したのち、リン酸塩を含
むコーティング液を塗布、焼付けすることを特徴とする
方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18518293A JP3300117B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18518293A JP3300117B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0741958A JPH0741958A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3300117B2 true JP3300117B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=16166283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18518293A Expired - Fee Related JP3300117B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3300117B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100321030B1 (ko) * | 1997-09-26 | 2002-03-08 | 이구택 | 절연피막 형성용 피복조성물 및 이를 이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 |
| CN115449243A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-09 | 首钢智新迁安电磁材料有限公司 | 一种取向硅钢绝缘涂层液及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53144419A (en) * | 1977-05-23 | 1978-12-15 | Kawasaki Steel Co | Method of making one directional silicon steel plate with extremely low core loss |
| JPS60131976A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Kawasaki Steel Corp | 鉄損特性に優れた一方向性けい素鋼板の製造方法 |
| JPS62182222A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-10 | Kawasaki Steel Corp | 一方向性けい素鋼板の製造方法 |
| JPS6468425A (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-14 | Kawasaki Steel Co | Manufacture of grain-oriented silicon steel sheet with superlow iron loss |
| JPH0347975A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-28 | Kawasaki Steel Corp | 低鉄損一方向性珪素鋼板 |
| JP2670155B2 (ja) * | 1989-10-17 | 1997-10-29 | 川崎製鉄株式会社 | 磁気特性の極めて良好な一方向性けい素鋼板の製造方法 |
| JP2698003B2 (ja) * | 1992-08-25 | 1998-01-19 | 新日本製鐵株式会社 | 一方向性珪素鋼板の絶縁皮膜形成方法 |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP18518293A patent/JP3300117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0741958A (ja) | 1995-02-10 |
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