JP3334657B2 - 耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板とその製造方法 - Google Patents
耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板とその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用電気機器に
用いられる変圧器や回転機の鉄芯に用いられる電磁鋼板
に関し、特に耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板およ
びその製造方法に関する。
用いられる変圧器や回転機の鉄芯に用いられる電磁鋼板
に関し、特に耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板およ
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁鋼板はモーターやトランス等の電気
機器用鉄芯材として使用されている。電気機器用鉄芯は
絶縁皮膜が施してある電磁鋼板を所定の形に打ち抜き・
積層した後、溶接またはかしめにより組み立てられる。
場合によっては打抜き後の電磁鋼板は、磁気特性向上の
ための歪取焼鈍を施される。
機器用鉄芯材として使用されている。電気機器用鉄芯は
絶縁皮膜が施してある電磁鋼板を所定の形に打ち抜き・
積層した後、溶接またはかしめにより組み立てられる。
場合によっては打抜き後の電磁鋼板は、磁気特性向上の
ための歪取焼鈍を施される。
【０００３】電磁鋼板用皮膜は渦電流損を抑制するため
に優れた電気絶縁性のほか、優れた打ち抜き性や溶接
性、耐食性を有していることが必要である。
に優れた電気絶縁性のほか、優れた打ち抜き性や溶接
性、耐食性を有していることが必要である。
【０００４】無方向性電磁鋼板用の絶縁皮膜は、打ち抜
き性のよい重クロム酸塩と有機樹脂を主成分とする皮膜
が主流となっている（日本鉄鋼協会主催 第１５５，１
５６回西山記念技術講座「軟磁性材料の最近の進歩」、
平成７年（１９９５）７月１日発行、１８１頁）。
き性のよい重クロム酸塩と有機樹脂を主成分とする皮膜
が主流となっている（日本鉄鋼協会主催 第１５５，１
５６回西山記念技術講座「軟磁性材料の最近の進歩」、
平成７年（１９９５）７月１日発行、１８１頁）。
【０００５】一般に、電磁鋼板は、鉄鋼メーカーで絶縁
皮膜を施されコイルとして製造された後、客先でスリッ
ト工程、打ち抜き工程、溶接・かしめ工程、切削工程等
を経て製品となる。その間に磁気特性改善のための歪取
焼鈍が施される場合もあり、歪取焼鈍が施されるものを
セミプロセス品、施されないものをフルプロセス品と呼
ぶ。
皮膜を施されコイルとして製造された後、客先でスリッ
ト工程、打ち抜き工程、溶接・かしめ工程、切削工程等
を経て製品となる。その間に磁気特性改善のための歪取
焼鈍が施される場合もあり、歪取焼鈍が施されるものを
セミプロセス品、施されないものをフルプロセス品と呼
ぶ。
【０００６】電磁鋼板は前記のように、製品化まで多数
の工程を経るため、鋼板表面の絶縁皮膜にすり疵や扱い
疵（以下単に疵と称する）が入ることがあり、とくにフ
ルプロセスの場合、高温多湿下でコイルが扱われると、
それらの疵を基点として錆が発生することがある。
の工程を経るため、鋼板表面の絶縁皮膜にすり疵や扱い
疵（以下単に疵と称する）が入ることがあり、とくにフ
ルプロセスの場合、高温多湿下でコイルが扱われると、
それらの疵を基点として錆が発生することがある。
【０００７】従来の重クロム酸塩と有機樹脂を主成分と
する皮膜についてはこの疵部耐食性が劣る問題があっ
た。その原因の１つとして皮膜の焼付け不足があげられ
る。すなわち、６価クロムを含有する処理剤を塗布して
不溶性の３価クロムに還元する際、比較的高温で焼き付
け処理しなければならないが、過度に焼付け温度を高く
すると（例えば、３００℃以上）、有機樹脂の一部が熱
分解し外観が黄変したり、膨れ等が発生し、密着性が低
下するので焼き付け温度をあまり高くできない。さらに
高温焼付けはエネルギーコスト上昇、生産速度低下、設
備に負担がかかる等の問題がある。
する皮膜についてはこの疵部耐食性が劣る問題があっ
た。その原因の１つとして皮膜の焼付け不足があげられ
る。すなわち、６価クロムを含有する処理剤を塗布して
不溶性の３価クロムに還元する際、比較的高温で焼き付
け処理しなければならないが、過度に焼付け温度を高く
すると（例えば、３００℃以上）、有機樹脂の一部が熱
分解し外観が黄変したり、膨れ等が発生し、密着性が低
下するので焼き付け温度をあまり高くできない。さらに
高温焼付けはエネルギーコスト上昇、生産速度低下、設
備に負担がかかる等の問題がある。
【０００８】この対策として例えば、特開平６−１０１
０５７号公報には、絶縁皮膜が有機樹脂、Ａｌ、Ｍｇ、
Ｃａ、Ｚｎのクロム酸塩を含有し、皮膜の表面粗さと粗
粒有機樹脂エマルジョンの突起の形状とを規定した絶縁
皮膜付き電磁鋼板が開示され、ひずみ取り焼鈍前後の打
抜き性、溶接性、スティッキング性、潤滑性、耐疵付き
性、耐食性等に優れているとしている。
０５７号公報には、絶縁皮膜が有機樹脂、Ａｌ、Ｍｇ、
Ｃａ、Ｚｎのクロム酸塩を含有し、皮膜の表面粗さと粗
粒有機樹脂エマルジョンの突起の形状とを規定した絶縁
皮膜付き電磁鋼板が開示され、ひずみ取り焼鈍前後の打
抜き性、溶接性、スティッキング性、潤滑性、耐疵付き
性、耐食性等に優れているとしている。
【０００９】特開平１０−１２８９０３号公報には、絶
縁皮膜に有機樹脂、シリカおよびアルカリ金属酸化物を
含有させることによって比較的低温で製造可能な絶縁皮
膜付き電磁鋼板が開示されている。
縁皮膜に有機樹脂、シリカおよびアルカリ金属酸化物を
含有させることによって比較的低温で製造可能な絶縁皮
膜付き電磁鋼板が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平６
−１０１０５７号公報、特開平１０−１２８９０３号公
報に開示された技術を用いても、電磁鋼板の製品化の過
程においては、不可避的に鋼板に疵が入ってしまう場合
があり、その場合の十分な疵部耐食性を有しない場合が
ある。
−１０１０５７号公報、特開平１０−１２８９０３号公
報に開示された技術を用いても、電磁鋼板の製品化の過
程においては、不可避的に鋼板に疵が入ってしまう場合
があり、その場合の十分な疵部耐食性を有しない場合が
ある。
【００１１】これらの従来技術の問題を解決すべく、本
発明の目的は絶縁皮膜の耐食性、特に疵部の耐食性に優
れた絶縁皮膜付き電磁鋼板とその製造方法を提供するこ
とにある。
発明の目的は絶縁皮膜の耐食性、特に疵部の耐食性に優
れた絶縁皮膜付き電磁鋼板とその製造方法を提供するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】発明者らはクロム酸系の
絶縁皮膜を有する電磁鋼板に、素地まで達する人工疵を
付け、疵部耐食性を調査したところ、皮膜条件が同じよ
うに見えても耐食性に差が見られることを見出した。こ
れらの試料を焼き付け温度で整理したところ、焼付け温
度の高い（例えば、３００℃以上）ものは疵部耐食性が
良好であることに着目し、これらの焼付け温度の高い試
料は絶縁皮膜内の残留有機酸が少ないことを見出した。
これらの耐食性の評価をさらに残留有機酸濃度で整理し
た。
絶縁皮膜を有する電磁鋼板に、素地まで達する人工疵を
付け、疵部耐食性を調査したところ、皮膜条件が同じよ
うに見えても耐食性に差が見られることを見出した。こ
れらの試料を焼き付け温度で整理したところ、焼付け温
度の高い（例えば、３００℃以上）ものは疵部耐食性が
良好であることに着目し、これらの焼付け温度の高い試
料は絶縁皮膜内の残留有機酸が少ないことを見出した。
これらの耐食性の評価をさらに残留有機酸濃度で整理し
た。
【００１３】図１は絶縁皮膜中の残留有機酸およびその
アニオンをシュウ酸アニオン量に換算した濃度（重量
％）と疵部耐食性評点の関係を示すグラフである。同図
に示すように、残留有機酸量が０．０５％以下であれ
ば、ほぼ耐食性は良好である。
アニオンをシュウ酸アニオン量に換算した濃度（重量
％）と疵部耐食性評点の関係を示すグラフである。同図
に示すように、残留有機酸量が０．０５％以下であれ
ば、ほぼ耐食性は良好である。
【００１４】この残留有機酸は有機還元剤に由来する。
電磁鋼板の絶縁皮膜の形成に広く用いられるクロム酸お
よびその塩と、有機樹脂で形成される絶縁皮膜では、処
理剤中の６価クロムを３価クロムに還元するために有機
還元剤（以下単に還元剤と称する）が使用される。この
還元剤としては、アルコール系化合物（エチレングリコ
ール、メタノール、グリセリン、エタノール、１，４−
ブタンジオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、
ポリエチレングリコールなど）が多用される。
電磁鋼板の絶縁皮膜の形成に広く用いられるクロム酸お
よびその塩と、有機樹脂で形成される絶縁皮膜では、処
理剤中の６価クロムを３価クロムに還元するために有機
還元剤（以下単に還元剤と称する）が使用される。この
還元剤としては、アルコール系化合物（エチレングリコ
ール、メタノール、グリセリン、エタノール、１，４−
ブタンジオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、
ポリエチレングリコールなど）が多用される。
【００１５】これらの還元剤は焼付け中に、アルコール
系化合物→有機酸→二酸化炭素＋水の順序で酸化される
が、一部が完全には酸化されず、有機酸のままで留まる
ことがあり、絶縁皮膜中に残留して疵部耐食性を劣化さ
せているのである。
系化合物→有機酸→二酸化炭素＋水の順序で酸化される
が、一部が完全には酸化されず、有機酸のままで留まる
ことがあり、絶縁皮膜中に残留して疵部耐食性を劣化さ
せているのである。
【００１６】さらに発明者らは、この残留有機酸は電磁
鋼板を水洗することによって除去可能であることを確認
した。
鋼板を水洗することによって除去可能であることを確認
した。
【００１７】本発明は前記で得られた結果・知見からな
されたものであり、その要旨は下記(1) および(2) の絶
縁皮膜付き電磁鋼板、ならびに(3) および(4) の電磁鋼
板の製造方法からなる。
されたものであり、その要旨は下記(1) および(2) の絶
縁皮膜付き電磁鋼板、ならびに(3) および(4) の電磁鋼
板の製造方法からなる。
【００１８】(1) 電磁鋼板の表面に焼き付けられた樹脂
を含む絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／または
そのアニオンの合計がシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮
膜付着量の０．０５重量％以下であることを特徴とする
耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板。
を含む絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／または
そのアニオンの合計がシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮
膜付着量の０．０５重量％以下であることを特徴とする
耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板。
【００１９】(2) 絶縁皮膜がクロム酸およびその塩なら
びに重クロム酸およびその塩のうち少なくとも一種の化
合物をクロム酸換算で３０〜８０重量％と、２価または
３価の金属の酸化物および／または水酸化物より選ばれ
る一種あるいは複数種の化合物を５〜４０重量％と、有
機樹脂を５〜３０重量％とを含有することを特徴とする
前記(1) 項に記載の耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼
板。
びに重クロム酸およびその塩のうち少なくとも一種の化
合物をクロム酸換算で３０〜８０重量％と、２価または
３価の金属の酸化物および／または水酸化物より選ばれ
る一種あるいは複数種の化合物を５〜４０重量％と、有
機樹脂を５〜３０重量％とを含有することを特徴とする
前記(1) 項に記載の耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼
板。
【００２０】(3) 絶縁皮膜の構成成分が溶解・分散した
表面処理剤を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼き付けて絶
縁皮膜を形成させた後、その電磁鋼板を水洗することに
より、絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／または
そのアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮
膜の付着量の０．０５重量％以下とすることを特徴とす
る耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板の製造方法。
表面処理剤を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼き付けて絶
縁皮膜を形成させた後、その電磁鋼板を水洗することに
より、絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／または
そのアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮
膜の付着量の０．０５重量％以下とすることを特徴とす
る耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板の製造方法。
【００２１】(4) クロム酸およびその塩あるいは重クロ
ム酸およびその塩から選ばれる少なくとも一種の化合物
と、２価または３価の金属の酸化物および／または水酸
化物より選ばれる一種あるいは複数種の化合物と、有機
樹脂エマルジョンと、有機還元剤とを含有する絶縁皮膜
表面処理剤を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼き付けて絶
縁皮膜を形成させた後、その電磁鋼板を水洗することに
より、絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／または
そのアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮
膜付着量の０．０５重量％以下とすることを特徴とする
耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板の製造方法。
ム酸およびその塩から選ばれる少なくとも一種の化合物
と、２価または３価の金属の酸化物および／または水酸
化物より選ばれる一種あるいは複数種の化合物と、有機
樹脂エマルジョンと、有機還元剤とを含有する絶縁皮膜
表面処理剤を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼き付けて絶
縁皮膜を形成させた後、その電磁鋼板を水洗することに
より、絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／または
そのアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮
膜付着量の０．０５重量％以下とすることを特徴とする
耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板の製造方法。
【００２２】ここで、有機酸およびそのアニオンのシュ
ウ酸アニオン量への換算方法は以下のように行う。
ウ酸アニオン量への換算方法は以下のように行う。
【００２３】絶縁皮膜付着量をＡ0 （ｇ／ｍ2 ）とし、
液体クロマトグラフィーなどで測定した有機酸量（およ
びそのアニオンを含む）をＡ1 （ｇ／ｍ2 ）とする。有
機酸の分子量をＭ、有機酸の酸価をｘとすると、絶縁皮
膜中のシュウ酸アニオン換算含有量Ｙ（％）は、 Ｙ＝（Ａ1 ／Ａ0 ）｛８８／（Ｍ−ｘ）｝（ｘ／２）×１００ ＝４４ｘ／（Ｍ−ｘ）×（Ａ1 ／Ａ0 ）×１００（％） で与えられる。
液体クロマトグラフィーなどで測定した有機酸量（およ
びそのアニオンを含む）をＡ1 （ｇ／ｍ2 ）とする。有
機酸の分子量をＭ、有機酸の酸価をｘとすると、絶縁皮
膜中のシュウ酸アニオン換算含有量Ｙ（％）は、 Ｙ＝（Ａ1 ／Ａ0 ）｛８８／（Ｍ−ｘ）｝（ｘ／２）×１００ ＝４４ｘ／（Ｍ−ｘ）×（Ａ1 ／Ａ0 ）×１００（％） で与えられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の耐食性に優れた絶
縁皮膜付き電磁鋼板表面及びその製造方法について詳細
に説明する。
縁皮膜付き電磁鋼板表面及びその製造方法について詳細
に説明する。
【００２５】(A) 電磁鋼板母材 本発明で用いられる電磁鋼板は通常の電磁鋼板でよい。
電磁特性確保のためＳｉが添加されていてもよい。電磁
鋼板の種類としては無方向性、一方向性、二方向性のい
ずれでもよい。均一で美麗な絶縁皮膜を形成するための
表面処理剤を塗布する前に、酸洗あるいはアルカリ洗浄
やブラッシング処理等の前処理を行ってもよい。
電磁特性確保のためＳｉが添加されていてもよい。電磁
鋼板の種類としては無方向性、一方向性、二方向性のい
ずれでもよい。均一で美麗な絶縁皮膜を形成するための
表面処理剤を塗布する前に、酸洗あるいはアルカリ洗浄
やブラッシング処理等の前処理を行ってもよい。
【００２６】(B) 絶縁皮膜 本発明の電磁鋼板の絶縁皮膜は有機樹脂を含み、残留有
機酸および／またはそのアニオン含有量の合計がシュウ
酸アニオン換算で絶縁皮膜付着量の０．０５重量％以下
とする。
機酸および／またはそのアニオン含有量の合計がシュウ
酸アニオン換算で絶縁皮膜付着量の０．０５重量％以下
とする。
【００２７】有機樹脂は電磁鋼板の打抜き性を向上させ
るとともに耐疵付き性を高める効果がある。
るとともに耐疵付き性を高める効果がある。
【００２８】シュウ酸アニオン量に換算するのは、各種
の有機還元剤は分解過程で種々の酸価数の有機酸になる
が、これらの酸価の当量合計を評価するためである。
の有機還元剤は分解過程で種々の酸価数の有機酸になる
が、これらの酸価の当量合計を評価するためである。
【００２９】残留有機酸および／またはそのアニオンの
含有量合計がシュウ酸アニオン換算（以下、アニオン合
計量という）で絶縁皮膜付着量の０．０５重量％を超え
ると、地鉄に達する疵のある電磁鋼板が湿潤雰囲気に曝
された場合、錆が発生したり腐食したりする。アニオン
合計量の下限は特に限定せず、少ないほどよいが過度に
少なくしようとすると、後述のように水洗時間が長くな
って能率が低下する恐れがある。
含有量合計がシュウ酸アニオン換算（以下、アニオン合
計量という）で絶縁皮膜付着量の０．０５重量％を超え
ると、地鉄に達する疵のある電磁鋼板が湿潤雰囲気に曝
された場合、錆が発生したり腐食したりする。アニオン
合計量の下限は特に限定せず、少ないほどよいが過度に
少なくしようとすると、後述のように水洗時間が長くな
って能率が低下する恐れがある。
【００３０】絶縁皮膜の付着量は通常０．１〜５．０ｇ
／ｍ2 とするのがよい。本発明の絶縁皮膜は付き電磁鋼
板は、クロム系の皮膜や樹脂＋シリカ系の非クロム系皮
膜のいずれの絶縁皮膜付き電磁鋼板にも適用可能であ
る。
／ｍ2 とするのがよい。本発明の絶縁皮膜は付き電磁鋼
板は、クロム系の皮膜や樹脂＋シリカ系の非クロム系皮
膜のいずれの絶縁皮膜付き電磁鋼板にも適用可能であ
る。
【００３１】以下では、クロム系の皮膜（クロム酸およ
びその塩あるいは重クロム酸およびその塩、金属酸化物
および有機樹脂からなる皮膜）の電磁鋼板での適用例を
説明する。
びその塩あるいは重クロム酸およびその塩、金属酸化物
および有機樹脂からなる皮膜）の電磁鋼板での適用例を
説明する。
【００３２】絶縁皮膜の成分は、(a) クロム酸およびそ
の塩あるいは重クロム酸およびその塩から選ばれる少な
くとも一種の化合物、(b) ２価または３価の金属の酸化
物あるいは水酸化物の一種あるいは複数種の化合物、
(c) 有機樹脂、の３成分を含む。また、皮膜形成に用い
る処理剤は有機樹脂エマルジョンを含有し、さらに還元
剤を含有する。以下それぞれの成分について、詳細を説
明する。
の塩あるいは重クロム酸およびその塩から選ばれる少な
くとも一種の化合物、(b) ２価または３価の金属の酸化
物あるいは水酸化物の一種あるいは複数種の化合物、
(c) 有機樹脂、の３成分を含む。また、皮膜形成に用い
る処理剤は有機樹脂エマルジョンを含有し、さらに還元
剤を含有する。以下それぞれの成分について、詳細を説
明する。
【００３３】(a) クロム酸およびその塩あるいは重クロ
ム酸およびその塩 クロム酸およびその塩あるいは重クロム酸およびその塩
には、ＣｒＯ3 で表されるクロム酸の他、Ａｌ、Ｍｇ、
Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ等のクロム酸塩あるいは重クロム酸塩
が使用できる。
ム酸およびその塩 クロム酸およびその塩あるいは重クロム酸およびその塩
には、ＣｒＯ3 で表されるクロム酸の他、Ａｌ、Ｍｇ、
Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ等のクロム酸塩あるいは重クロム酸塩
が使用できる。
【００３４】クロム酸およびその塩あるいは重クロム酸
およびその塩の含有量はクロム酸換算で３０〜８０重量
％とするのが好ましい。３０重量％未満であると絶縁皮
膜の耐食性と絶縁性能が不足するためである。上限の８
０重量％を超えると、耐食性が飽和するとともに、脱水
時の収縮のため皮膜性状が悪くなる恐れがある。好まし
くは、４５〜７０重量％である。
およびその塩の含有量はクロム酸換算で３０〜８０重量
％とするのが好ましい。３０重量％未満であると絶縁皮
膜の耐食性と絶縁性能が不足するためである。上限の８
０重量％を超えると、耐食性が飽和するとともに、脱水
時の収縮のため皮膜性状が悪くなる恐れがある。好まし
くは、４５〜７０重量％である。
【００３５】(b) ２価または３価の金属の酸化物あるい
は水酸化物 ２価あるいは３価の金属の酸化物あるいは水酸化物はク
ロム酸（または重クロム酸）を中和して有機樹脂を安定
化させる効果がある。この２価あるいは３価の金属酸化
物については、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ等の酸化
物・水酸化物が使用できる。一般的にはＭｇ塩を用いる
ことが多い。２価あるいは３価の金属酸化物あるいは水
酸化物の含有量は５〜４０重量％とするのが望ましい。
下限の５重量％未満の場合、処理剤の安定性が失われる
恐れがある。上限の４０重量％を超えると溶解した水酸
化物が温度変化により析出する恐れがある。好ましく
は、１５〜３０重量％である。
は水酸化物 ２価あるいは３価の金属の酸化物あるいは水酸化物はク
ロム酸（または重クロム酸）を中和して有機樹脂を安定
化させる効果がある。この２価あるいは３価の金属酸化
物については、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ等の酸化
物・水酸化物が使用できる。一般的にはＭｇ塩を用いる
ことが多い。２価あるいは３価の金属酸化物あるいは水
酸化物の含有量は５〜４０重量％とするのが望ましい。
下限の５重量％未満の場合、処理剤の安定性が失われる
恐れがある。上限の４０重量％を超えると溶解した水酸
化物が温度変化により析出する恐れがある。好ましく
は、１５〜３０重量％である。
【００３６】(c) 有機樹脂 有機樹脂としてはエポキシ系、メラミン系、フェノール
系、ポリエステル系、アクリル系、アクリル−スチレン
系、酢酸ビニル系、シリコン系、フッ素系樹脂のいずれ
も使用できる。さらに２種類以上併用してもかまわな
い。
系、ポリエステル系、アクリル系、アクリル−スチレン
系、酢酸ビニル系、シリコン系、フッ素系樹脂のいずれ
も使用できる。さらに２種類以上併用してもかまわな
い。
【００３７】さらに、上記の物質の他、耐熱性向上の目
的でホウ酸、ホウ酸塩、コロイド状アルミナやコロイド
状シリカを含有してもよい。有機樹脂の含有量は５〜３
０重量％とするのが望ましい。下限の５重量％未満の場
合、所望の打ち抜き性や皮膜の密着性が劣化する恐れが
ある。上限の３０重量％を超えると溶接時にブローホー
ルが発生する恐れがあるためである。好ましくは１０〜
２０重量％である。
的でホウ酸、ホウ酸塩、コロイド状アルミナやコロイド
状シリカを含有してもよい。有機樹脂の含有量は５〜３
０重量％とするのが望ましい。下限の５重量％未満の場
合、所望の打ち抜き性や皮膜の密着性が劣化する恐れが
ある。上限の３０重量％を超えると溶接時にブローホー
ルが発生する恐れがあるためである。好ましくは１０〜
２０重量％である。
【００３８】絶縁皮膜の厚さは一般的に片面あたりの付
着量で０．１〜５．０ｇ／ｍ2 が好ましい。０．１ｇ／
ｍ2 未満の場合、積層した電磁鋼板間の絶縁が不十分と
なり、５．０ｇ／ｍ2 を超えると電磁鋼板の積層体積が
増加して磁気特性が低下する。
着量で０．１〜５．０ｇ／ｍ2 が好ましい。０．１ｇ／
ｍ2 未満の場合、積層した電磁鋼板間の絶縁が不十分と
なり、５．０ｇ／ｍ2 を超えると電磁鋼板の積層体積が
増加して磁気特性が低下する。
【００３９】次に、本発明の絶縁皮膜付き電磁鋼板の製
造方法について説明する。 (a) 有機樹脂含有処理剤 本発明の電磁鋼板に塗布する有機樹脂を含む処理剤は水
系エマルジョンをベースとしたものが好適である。有機
樹脂のエマルジョンの粒子径として０．０５〜１．０μ
ｍ程度に調整されたものを用いるのが好ましく、さらに
好ましくは０．１〜０．５μｍである。粒子径が過大で
あると、処理液中での安定性が不充分で、塗装時に問題
が生じる可能性がある。一方、粒子径が微小なエマルジ
ョンは工業的には得にくく、得られたとしてもコスト的
に不利であるため、上記の範囲を好適範囲とした。
造方法について説明する。 (a) 有機樹脂含有処理剤 本発明の電磁鋼板に塗布する有機樹脂を含む処理剤は水
系エマルジョンをベースとしたものが好適である。有機
樹脂のエマルジョンの粒子径として０．０５〜１．０μ
ｍ程度に調整されたものを用いるのが好ましく、さらに
好ましくは０．１〜０．５μｍである。粒子径が過大で
あると、処理液中での安定性が不充分で、塗装時に問題
が生じる可能性がある。一方、粒子径が微小なエマルジ
ョンは工業的には得にくく、得られたとしてもコスト的
に不利であるため、上記の範囲を好適範囲とした。
【００４０】クロム酸系の皮膜形成の場合、処理剤中の
各成分の含有量は、溶媒（水）および後述の還元剤を除
き、クロム酸およびその塩、２価または３価の金属の酸
化物および／または水酸化物、樹脂の各成分が前記の皮
膜成分と同等の配合比で含有されている処理剤を用いれ
ばよい。
各成分の含有量は、溶媒（水）および後述の還元剤を除
き、クロム酸およびその塩、２価または３価の金属の酸
化物および／または水酸化物、樹脂の各成分が前記の皮
膜成分と同等の配合比で含有されている処理剤を用いれ
ばよい。
【００４１】(b) 処理剤中の還元剤 本発明方法に係るクロム酸およびその塩あるいは重クロ
ム酸およびその塩、２価または３価の金属の酸化物（ま
たは水酸化物）および有機樹脂からなる絶縁皮膜を形成
する処理剤は、上記３系統の物質を含む水系の処理剤を
用い、さらに６価クロムを３価クロムに還元するための
還元剤を含む必要がある。絶縁皮膜中に６価クロムが残
存すると、耐湿性や耐食性が悪くなるためである。
ム酸およびその塩、２価または３価の金属の酸化物（ま
たは水酸化物）および有機樹脂からなる絶縁皮膜を形成
する処理剤は、上記３系統の物質を含む水系の処理剤を
用い、さらに６価クロムを３価クロムに還元するための
還元剤を含む必要がある。絶縁皮膜中に６価クロムが残
存すると、耐湿性や耐食性が悪くなるためである。
【００４２】処理剤中のクロム酸はｐＨが６以下である
と重クロム酸となる。通常はｐＨ６以下の酸性溶液で処
理することが多いので重クロム酸およびその塩が生成し
ていると考えられる。以下の説明ではクロム酸、重クロ
ム酸を含めてクロム酸と総称する。
と重クロム酸となる。通常はｐＨ６以下の酸性溶液で処
理することが多いので重クロム酸およびその塩が生成し
ていると考えられる。以下の説明ではクロム酸、重クロ
ム酸を含めてクロム酸と総称する。
【００４３】還元剤としては通常のアルコール系化合物
が使用できる。例としてエチレングリコール、メタノー
ル、グリセリン、エタノール、１，４−ブタンジオー
ル、１，２，３，４−ブタンテトロール、ポリエチレン
グリコールなどが挙げられる。還元剤の添加量として
は、クロム酸およびその塩に含まれるクロム量がクロム
酸（ＣｒＯ3 ）換算で１００重量部当たり１０〜１００
重量部であることが好ましく、さらには１５〜６０重量
部が好ましい。形成される絶縁皮膜の耐食性は、残留す
る有機酸およびそのアニオンが少ない方がよいため、焼
付け温度、設備能力等を考慮しつつ、処理剤中の還元剤
は少なくする方が好ましい。
が使用できる。例としてエチレングリコール、メタノー
ル、グリセリン、エタノール、１，４−ブタンジオー
ル、１，２，３，４−ブタンテトロール、ポリエチレン
グリコールなどが挙げられる。還元剤の添加量として
は、クロム酸およびその塩に含まれるクロム量がクロム
酸（ＣｒＯ3 ）換算で１００重量部当たり１０〜１００
重量部であることが好ましく、さらには１５〜６０重量
部が好ましい。形成される絶縁皮膜の耐食性は、残留す
る有機酸およびそのアニオンが少ない方がよいため、焼
付け温度、設備能力等を考慮しつつ、処理剤中の還元剤
は少なくする方が好ましい。
【００４４】上記の(a) 処理剤および(b) 還元剤を電磁
鋼板に塗布し、焼き付ける。焼き付け温度は通常１５０
〜３００℃、焼き付け時間は２０〜１８０ｓ程度であ
る。
鋼板に塗布し、焼き付ける。焼き付け温度は通常１５０
〜３００℃、焼き付け時間は２０〜１８０ｓ程度であ
る。
【００４５】(c) 絶縁皮膜中の残留有機酸およびそのア
ニオンの低減方法 クロム酸およびその塩と有機樹脂からなる絶縁皮膜を形
成する場合、絶縁皮膜処理剤を電磁鋼板に塗布した後焼
き付け設備において、皮膜中の６価クロムを完全に３価
クロムに還元するだけの焼付け温度・時間が確保できな
いことが多い。その場合、クロム酸およびその塩の還元
当量よりも多い量の還元剤を処理剤に入れることで、ク
ロムを十分に還元させることが可能となる。このとき皮
膜中の易溶性の６価クロムは難溶性の３価クロムに還元
され、湿潤雰囲気での耐食性が確保される。しかし、皮
膜中には十分酸化されなかった有機酸およびそのアニオ
ンが残留しているため疵部の耐食性が劣化することが多
い。
ニオンの低減方法 クロム酸およびその塩と有機樹脂からなる絶縁皮膜を形
成する場合、絶縁皮膜処理剤を電磁鋼板に塗布した後焼
き付け設備において、皮膜中の６価クロムを完全に３価
クロムに還元するだけの焼付け温度・時間が確保できな
いことが多い。その場合、クロム酸およびその塩の還元
当量よりも多い量の還元剤を処理剤に入れることで、ク
ロムを十分に還元させることが可能となる。このとき皮
膜中の易溶性の６価クロムは難溶性の３価クロムに還元
され、湿潤雰囲気での耐食性が確保される。しかし、皮
膜中には十分酸化されなかった有機酸およびそのアニオ
ンが残留しているため疵部の耐食性が劣化することが多
い。
【００４６】皮膜の焼付け後、水洗することにより、皮
膜中の有機酸およびそのアニオンを除去し、耐食性を改
善することが可能である。絶縁皮膜中に含まれる残留有
機酸およびそのアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換
算で皮膜付着量の０．０５重量％以下とすることで、耐
食性特に疵部耐食性が著しく改善される。
膜中の有機酸およびそのアニオンを除去し、耐食性を改
善することが可能である。絶縁皮膜中に含まれる残留有
機酸およびそのアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換
算で皮膜付着量の０．０５重量％以下とすることで、耐
食性特に疵部耐食性が著しく改善される。
【００４７】高温で絶縁皮膜を施した電磁鋼板は通常冷
却処理を行うが、本発明の方法では、残留有機酸および
そのアニオン量を低減する目的で、高温の水で水洗処理
することが望ましい。これは一般的に有機酸およびその
アニオンの水に対する溶解度が高温ほど高いからであ
り、効率的に有機酸およびそのアニオンを除去できるか
らである。
却処理を行うが、本発明の方法では、残留有機酸および
そのアニオン量を低減する目的で、高温の水で水洗処理
することが望ましい。これは一般的に有機酸およびその
アニオンの水に対する溶解度が高温ほど高いからであ
り、効率的に有機酸およびそのアニオンを除去できるか
らである。
【００４８】実際の製造プロセスでは水洗水の温度Ｔ
（℃）と水洗時間ｔ（ｓ）の関係は下記(1) 式および
(2) 式を満たす範囲にあるのが好ましい。この範囲を外
れると水洗の効果が飽和する反面、生産速度が低下した
り、設備費用が増大するためである。 １５≦３Ｔ≦３００−ｔ (1) ０．５≦ｔ≦１８０ (2)
（℃）と水洗時間ｔ（ｓ）の関係は下記(1) 式および
(2) 式を満たす範囲にあるのが好ましい。この範囲を外
れると水洗の効果が飽和する反面、生産速度が低下した
り、設備費用が増大するためである。 １５≦３Ｔ≦３００−ｔ (1) ０．５≦ｔ≦１８０ (2)
【００４９】
【実施例】（実施例１）表１に示す成分の処理剤を作成
し、Ｓｉを０．１重量％含有の無方向性電磁鋼板表面
に、焼き付け後の付着量０．９ｇ／ｍ2 （膜厚で０．５
μｍ）となるように塗布した。その後、鋼板最高温度２
００℃〜２８０℃の範囲で３０秒間焼付けた後、表２に
示す条件にて水洗処理を行った。
し、Ｓｉを０．１重量％含有の無方向性電磁鋼板表面
に、焼き付け後の付着量０．９ｇ／ｍ2 （膜厚で０．５
μｍ）となるように塗布した。その後、鋼板最高温度２
００℃〜２８０℃の範囲で３０秒間焼付けた後、表２に
示す条件にて水洗処理を行った。
【００５０】
【表１】
【００５１】耐食性試験および皮膜中の残留有機酸およ
びそのアニオン量の測定を下記のように行った。
びそのアニオン量の測定を下記のように行った。
【００５２】(a) 耐食性試験 焼付け後の鋼板表面にカッタナイフを用いて地鉄に達す
る長さ５０ｍｍの疵を５本付け、５０℃、湿度９５％Ｒ
Ｈに調整した恒温恒湿漕内に３００時間曝露し、表面の
発生した錆の個数を１０倍ルーペを用いてカウントし
た。その平均値を算出して疵部の耐食性を以下のように
評価し、◎および○の評価を良好とした。
る長さ５０ｍｍの疵を５本付け、５０℃、湿度９５％Ｒ
Ｈに調整した恒温恒湿漕内に３００時間曝露し、表面の
発生した錆の個数を１０倍ルーペを用いてカウントし
た。その平均値を算出して疵部の耐食性を以下のように
評価し、◎および○の評価を良好とした。
【００５３】 ◎ 錆の個数が０個、 ○ 錆の個数が１〜１０個、 △ 錆の個数が１１〜３０個、 × 錆の個数が３１〜５０個、 ×× 錆の個数が５１個以上。
【００５４】(b) 皮膜中の残留有機酸およびそのアニオ
ンの測定方法 ７０℃に加温した水を１リットル入れたガラスビーカー中
に、１００ｍｍ角の試験片１００枚を２４ｈ浸漬した
後、液中の有機酸濃度を液体クロマトグラフィーにて測
定した。測定結果を各有機酸別にシュウ酸アニオンに換
算しその合計量を求めた。
ンの測定方法 ７０℃に加温した水を１リットル入れたガラスビーカー中
に、１００ｍｍ角の試験片１００枚を２４ｈ浸漬した
後、液中の有機酸濃度を液体クロマトグラフィーにて測
定した。測定結果を各有機酸別にシュウ酸アニオンに換
算しその合計量を求めた。
【００５５】表２に示す皮膜中有機酸の欄は残留有機酸
およびそのアニオンのシュウ酸アニオン量換算値（アニ
オン合計量）であるが、浸漬液に溶出した有機酸および
そのアニオン量を絶縁皮膜の総付着量で除した値（重量
％）で表したものである。ここで、総皮膜付着量は以下
のように算出される。
およびそのアニオンのシュウ酸アニオン量換算値（アニ
オン合計量）であるが、浸漬液に溶出した有機酸および
そのアニオン量を絶縁皮膜の総付着量で除した値（重量
％）で表したものである。ここで、総皮膜付着量は以下
のように算出される。
【００５６】総付着量＝（皮膜付着量）×（試験片面
積）×（両面）×（枚数）＝０．９ｇ／ｍ2 ×１０００
０ｍｍ2 ×２×１００枚＝１．８ｇ
積）×（両面）×（枚数）＝０．９ｇ／ｍ2 ×１０００
０ｍｍ2 ×２×１００枚＝１．８ｇ
【００５７】
【表２】
【００５８】表２の結果に示すように、皮膜中の残留有
機酸（本実施例ではシュウ酸）のアニオン合計量を皮膜
付着量の０．０５％以下まで低減することにより、耐食
性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板が得られた。
機酸（本実施例ではシュウ酸）のアニオン合計量を皮膜
付着量の０．０５％以下まで低減することにより、耐食
性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板が得られた。
【００５９】（実施例２）表３に示す成分の処理剤を作
成し、Ｓｉを０．１重量％含有の無方向性電磁鋼板表面
に、焼き付け後の付着量が１．２６ｇ／ｍ2 （膜厚で
０．７μｍ）となるように塗布した。
成し、Ｓｉを０．１重量％含有の無方向性電磁鋼板表面
に、焼き付け後の付着量が１．２６ｇ／ｍ2 （膜厚で
０．７μｍ）となるように塗布した。
【００６０】
【表３】
【００６１】その後、鋼板の最高温度２４０℃で、５〜
５０秒間の範囲で処理剤を焼付けた後、表４に示す条件
にて水洗処理を行った。各試験片の皮膜中の耐食性試験
および残留有機酸およびそのアニオン量の測定を行っ
た。測定方法は実施例１の方法と同じである。
５０秒間の範囲で処理剤を焼付けた後、表４に示す条件
にて水洗処理を行った。各試験片の皮膜中の耐食性試験
および残留有機酸およびそのアニオン量の測定を行っ
た。測定方法は実施例１の方法と同じである。
【００６２】
【表４】
【００６３】表４の結果に示すように、焼付け時間を長
くとり、かつ処理剤中の還元剤添加量を低く抑えること
で疵部の耐食性が良好となる。さらに水洗処理を行うこ
とで耐食性特に疵部耐食性が改善することがわかった。
くとり、かつ処理剤中の還元剤添加量を低く抑えること
で疵部の耐食性が良好となる。さらに水洗処理を行うこ
とで耐食性特に疵部耐食性が改善することがわかった。
【００６４】
【発明の効果】本発明の絶縁皮膜付き電磁鋼板およびそ
の製造方法を適用することにより、特に扱い疵の出やす
いフルプロセスで使用される無方向性電磁鋼板の疵部耐
食性を向上させることができる。
の製造方法を適用することにより、特に扱い疵の出やす
いフルプロセスで使用される無方向性電磁鋼板の疵部耐
食性を向上させることができる。
【図１】絶縁皮膜中の残留有機酸およびそのアニオンを
シュウ酸アニオンに換算して、その合計量と疵部耐食性
の関係を示すグラフである。
シュウ酸アニオンに換算して、その合計量と疵部耐食性
の関係を示すグラフである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−53078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−128650（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−101057（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−15013（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭45−19366（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 22/00 - 22/82 C21D 9/46 501
Claims (4)
- 【請求項１】 電磁鋼板の表面に焼き付けられた樹脂を
含む絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／またはそ
のアニオンの合計がシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮膜
付着量の０．０５重量％以下であることを特徴とする耐
食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板。 - 【請求項２】 絶縁皮膜がクロム酸およびその塩ならび
に重クロム酸およびその塩のうち少なくとも一種の化合
物をクロム酸換算で３０〜８０重量％と、２価または３
価の金属の酸化物および／または水酸化物より選ばれる
一種あるいは複数種の化合物を５〜４０重量％と、有機
樹脂を５〜３０重量％とを含有することを特徴とする請
求項１に記載の耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板。 - 【請求項３】 絶縁皮膜の構成成分が溶解・分散した表
面処理剤を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼き付けて絶縁
皮膜を形成させた後、その電磁鋼板を水洗することによ
り、絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／またはそ
のアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮膜
の付着量の０．０５重量％以下とすることを特徴とする
耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項４】 クロム酸およびその塩あるいは重クロム
酸およびその塩から選ばれる少なくとも一種の化合物
と、２価または３価の金属の酸化物および／または水酸
化物より選ばれる一種あるいは複数種の化合物と、有機
樹脂エマルジョンと、有機還元剤とを含有する絶縁皮膜
表面処理剤を、電磁鋼板の表面に塗布し、焼き付けて絶
縁皮膜を形成させた後、その電磁鋼板を水洗することに
より、絶縁皮膜中に含まれる残留有機酸および／または
そのアニオンの合計をシュウ酸アニオン量換算で絶縁皮
膜付着量の０．０５重量％以下とすることを特徴とする
耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37310998A JP3334657B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37310998A JP3334657B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000192249A JP2000192249A (ja) | 2000-07-11 |
| JP3334657B2 true JP3334657B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=18501591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37310998A Expired - Fee Related JP3334657B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 耐食性に優れた絶縁皮膜付き電磁鋼板とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334657B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP4112866B2 (ja) * | 2002-01-16 | 2008-07-02 | 新日本製鐵株式会社 | 被膜性能の優れる無方向性電磁鋼板 |
| WO2009113392A1 (ja) * | 2008-03-13 | 2009-09-17 | 新日本製鐵株式会社 | 熱伝導性に優れた絶縁被膜を持つ電磁鋼板及びその製造方法 |
| JP6736878B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2020-08-05 | 日本製鉄株式会社 | 電磁鋼板 |
| JP6705147B2 (ja) * | 2015-10-14 | 2020-06-03 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板の絶縁皮膜及びその形成方法 |
-
1998
- 1998-12-28 JP JP37310998A patent/JP3334657B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2000192249A (ja) | 2000-07-11 |
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