JP3570045B2 - 電磁鋼板の絶縁被膜形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁鋼板の絶縁被膜形成方法に関し、特に、電気絶縁性、耐食性、密着性および打抜き性に優れ、大型発電機等の素材として好適な電磁鋼板の絶縁被膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電磁鋼板の絶縁被膜には、電気絶縁性（層間抵抗）、耐食性、密着性、打抜き性、溶接性などの数多い特性に優れることが要求される。そこで、従来から、これらの要求特性を満足させるために、数多くの絶縁被膜が開発され、また改善されてきた。現在までに実用化された絶縁被膜は、
１）燐酸塩系あるいはクロム酸塩系の無機質被膜
２）燐酸塩−樹脂系あるいはクロム酸塩−樹脂系の半無機（半有機）質被膜および
３）樹脂系の有機質被膜
の３種類に大別される。
【０００３】
しかし、これら従来の絶縁被膜は、大型発電機などに使用する電磁鋼板の絶縁被膜としては、いずれも不十分なものであった。例えば、大型発電機などに用いられる電磁鋼板の絶縁被膜として最も重要視されるのが電気絶縁性である。また、無機質被膜や半無機（半有機）質被膜は、水性処理によるものであり、簡便な高速処理にて、均一に厚く塗布することが困難である。層間抵抗（ＪＩＳ Ｃ２５５０第２法）は、１００Ω−ｃｍ^２ ／以上を確保することは至難である。また、たとえ厚く塗布が施せたとしても、被膜の密着性が非常に悪く、打抜き加工時のトラブルの原因となる。
【０００４】
このため、重電メーカーでは、無機質被膜や半無機質被膜からなる絶縁被膜を有する電磁鋼板を使用する場合は、打抜き加工後の抜き板１枚毎に樹脂被膜を重ねて施すことにより、必要な層間絶縁性を確保している。そのため、水性処理液を用いて形成される従来の絶縁被膜を有する電磁鋼板は、作業効率の悪化させる原因となるおそれがあった。
【０００５】
一方、樹脂系被膜では、高い層間絶縁性を有する絶縁被膜を得るためには、厚く塗布すればよく、作業は容易である。しかし、樹脂系被膜の場合、乾燥焼付時に溶剤の蒸発に起因してピンホールが発生し易く、耐食性が悪化する原因となる。従って、高い耐食性を得るためには、ピンホールを減少させるための重ね塗りを行うことが必要となる。また、特開昭６０−３８０６９号公報に示されているように、重ね塗り後の膜厚が３〜１２μｍとなる極厚塗布量では、塗料のレベリング性の安定に欠け、占積率の低下が懸念される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、電気絶縁性、耐食性、密着性および打抜き性に優れ、大型発電機等の素材として好適な電磁鋼板の絶縁被膜形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、層間絶縁性および耐食性に優れる絶縁被膜を形成する方法について検討を行い、燐酸塩の下地被膜を生成させた後、密着性劣化の懸念がない特定の樹脂を塗布して被膜を形成することにより、高い層間絶縁性を、高耐食性と優れた密着性および打抜き性とともに兼備する絶縁被膜を形成できることを知見し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、電磁鋼板の表面に厚さ０．３〜０．５μｍの燐酸塩被膜を形成させた後、燐酸塩被膜の上にエポキシエステル系樹脂およびメラミン樹脂からなる水溶性樹脂を塗布、焼付して、乾燥膜厚１．０〜２．５μｍの絶縁被膜を形成する工程を有する電磁鋼板の絶縁被膜形成方法を提供するものである。
【０００９】
以下、本発明の電磁鋼板の絶縁被膜形成方法（以下、「本発明の方法」という）について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の方法を適用して絶縁被膜を形成する電磁鋼板は、特に制限されず、例えば、冷延鋼板等のいずれの鋼板であってもよい。
【００１１】
本発明の方法において、まず、電磁鋼板の表面に燐酸塩被膜が形成される。燐酸塩被膜の形成の方法は、鋼板素地との密着性に優れる燐酸塩被膜を形成できる方法であれば、特に制限されず、常用の燐酸塩処理液を用いて常法にしたがって行うことができる。本発明において、この燐酸塩被膜は、厚さ０．３〜０．５μｍ、好ましくは０．３５〜０．４５μｍに形成される。燐酸塩被膜の厚さが０．３μｍ未満であると、上塗り樹脂被膜の密着性が劣り、十分な耐食性が得られず、また、０．５μｍを超えると、打抜き加工時に燐酸塩被膜と鋼板素地との界面での剥離が生じ易くなる。
【００１２】
本発明の方法において、前記のように形成された燐酸塩被膜の上に絶縁被膜が形成される。この絶縁被膜の形成は、燐酸塩被膜の上に水溶性樹脂を含む塗布液を塗布、焼付して、行うことができる。本発明においては、安全衛生上、作業環境を悪化させる原因となる有機溶剤が不要であり、取扱いが容易である点で、水溶性樹脂が用いられる。また、この水溶性樹脂は、エポキシエステル系樹脂およびメラミン樹脂である。このエポキシエステル系樹脂またはメラミン樹脂は、極性基が極めて少なく、耐水性の良好な被膜を形成する樹脂である。
【００１３】
絶縁被膜の形成は、前記燐酸塩被膜が施された電磁鋼板の表面に、ロールコーター方式等の方法によって、水溶性樹脂を含む塗布液を塗布し、３００〜５００℃程度の温度で短時間の焼付を行う方法にしたがって行うことができる。
【００１４】
本発明において、この水溶性樹脂からなる絶縁被膜の厚さは、乾燥膜厚で１．０〜２．０μｍである。絶縁被膜の乾燥膜厚が０．５μｍ未満では、十分な電気絶縁性、打抜き性および耐食性が得られず、２．５μｍを超えると占積率が劣る。この絶縁被膜の厚さの範囲について、実験を行った。すなわち、板厚０．５ｍｍの３．０％珪素鋼板を、脱脂水洗後、燐酸マグネシウム系処理液をロールコーター法により塗布し、焼付け乾燥して０．３５μｍの燐酸塩被膜を生成させた。この燐酸塩被膜の上に重ねて、エポキシエステル樹脂／メラミン樹脂混合系（混合比７５／２５）の水溶性樹脂の水溶液を、種々の量をロールコーター法により塗布し、４００℃で８０秒間焼付処理を行って、異なる膜厚の絶縁被膜を有する電磁鋼板の試料を作成した。得られた電磁鋼板試料における絶縁被膜の層間抵抗（ＪＩＳ Ｃ２５５０第２法）、耐食性（塩水噴霧試験ＪＩＳ Ｚ２３７１）および占積率（ＪＩＳ Ｃ２５５０）を測定し、その結果を図１〜３にまとめて示す。この図１〜３に示す結果から、本発明において、層間絶縁抵抗、耐食性および占積率において所期の効果を得るためには、絶縁被膜の厚さが１．０〜２．５μｍの範囲が好ましいことが分かる。
【００１５】
【作用】
本発明において、絶縁被膜をＯＨ基やＣＯＯＨ基などの極性基をほとんど含まないエポキシエステル樹脂およびメラミン樹脂からなる水溶性樹脂で形成することにより、打抜き性に優れる電磁鋼板の絶縁被膜を得ることができると考えられる。これに対して、ＯＨ基、ＣＯＯＨ基等の極性基を多く含んでいるため、耐水性に劣るアルキッド樹脂等の樹脂を用いる場合には、高湿潤下に暴露された場合、水分を吸収して被膜が膨潤することに起因して密着強度が劣化し、樹脂被膜／燐酸塩被膜界面での被膜剥離が起こりがちとなる。このような被膜を施した電磁鋼板を打抜くと、切断エッジ部に被膜剥離を起こしてその被膜粉がダイスの目づまりや焼付きの原因となる。すなわち、打抜き中に発粉することがなく、切断個所のごく近傍の被膜も破損しない程度に十分に高い密着性を有し、かつ打抜きの際の潤滑剤としても効果的に作用する樹脂としては、上記のとおり、ＯＨ基やＣＯＯＨ基などの極性基をほとんど含まないエポキシエステル樹脂およびメラミン樹脂が有効であると考えられる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明する。
【００１７】
（実施例１）
脱脂水洗した電磁鋼板（板厚：０．５ｍｍ、珪素含有量：３．０％）の表面に、燐酸マグネシウム系処理液（重クロム酸カリウムまたは重クロム酸アンモニウム）をロールコータ法によって塗布し、焼付け乾燥して厚さ０．４μｍの燐酸塩被膜を生成させた。次に、この燐酸塩被膜の上に重ねて、エポキシエステル樹脂／メラミン樹脂の混合系（混合比７５：２５）の水溶性樹脂の水溶液を、乾燥膜厚が２．０μｍとなるようにロールコーター法により塗布し、３００〜５００℃で８０秒間焼付けして絶縁被膜を有する電磁鋼板を製造した。
得られた電磁鋼板の絶縁被膜について、電気絶縁性、耐食性および打抜き性を評価または測定したところ、表１に示すとおり、高電気絶縁性、高耐食性を示し、また、打抜き性に優れているものであった。
【００１８】
（比較例１）
エポキシエステル樹脂／メラミン樹脂の混合系水溶性樹脂の代わりに、アルキッド樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にして、絶縁被膜を有する電磁鋼板を製造し、その絶縁被膜について、電気絶縁性、耐食性および打抜き性を評価または測定したところ、表１に示すとおり、高電気絶縁性は得られたものの、特に耐湿（水）性が非常に悪く、打抜き時にも切断エッジ部が被膜剥離を起こし、打抜き性が劣っていた。
【００１９】
（比較例２）
燐酸塩被膜の膜厚を１．０μｍに変えた以外は、実施例１と同様にして、絶縁被膜を有する電磁鋼板を製造し、その電気絶縁性、耐食性および打抜き性を評価または測定したところ、表１に示すとおり、電気絶縁性および耐食性は良好であるが、密着性が悪く、打抜き加工時に被膜剥離が素材／燐酸塩被膜界面で起こり、打抜き性が悪いものであった。
【００２０】
（比較例３）
脱脂後の鋼板表面に、エポキシエステル樹脂／メラミン樹脂の混合系水溶性樹脂を乾燥膜厚が０．５μｍとなるように塗布し、３００〜５００℃で８０秒間焼付けて被膜を形成した。この鋼板の絶縁被膜について、実施例１と同様にして、電気絶縁性、耐食性および打抜き性を評価または測定したところ、表１に示すとおり、耐食性に劣るものであった。
【００２１】
また、従来の無機質被膜を有する珪素鋼板（板厚０．５ｍｍ）についての電気絶縁性、耐食性および打抜き性の評価または測定の結果を表１に併記する。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、電気絶縁性、耐食性、密着性および打抜き性に優れる絶縁被膜を有する電磁鋼板を製造することができる。そのため、本発明の方法によって得られる電磁鋼板は、大型発電機等の用途で要請される高い電気絶縁性を、耐食性、特に密着性さらに打抜き性の劣化なしに確保することができるので、従来必要とした抜き板の樹脂処理の如き煩雑工程を排除することができる。そのため、本発明の方法によって得られる電磁鋼板は、打抜き後に行われている樹脂処理の如きを必要とせずして大型発電機などにも有利に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁被膜の膜厚と層間抵抗との関係を示すグラフである。
【図２】絶縁被膜の膜厚と耐食性との関係を示すグラフである。
【図３】絶縁被膜の膜厚と占積率との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 電磁鋼板の表面に厚さ０．３〜０．５μｍの燐酸塩被膜を形成させた後、燐酸塩被膜の上にエポキシエステル系樹脂およびメラミン樹脂からなる水溶性樹脂を塗布、焼付して、乾燥膜厚１．０〜２．５μｍの絶縁被膜を形成する工程を有する電磁鋼板の絶縁被膜形成方法。

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