JP5125072B2 - Electrical steel sheet with insulating coating - Google Patents

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Description

本発明は、Crを含有しない絶縁被膜を有する電磁鋼板に関するものである。   The present invention relates to an electrical steel sheet having an insulating coating that does not contain Cr.

モータや変圧器等に使用される電磁鋼板の絶縁被膜は、層間抵抗だけでなく種々の特性が要求される。例えば、加工成形時の利便性、保管、使用時の安定性などである。さらに、電磁鋼板は多様な用途に使用されるため、その用途に応じて種々の絶縁被膜の開発が行われている。
例えば、電磁鋼板に打抜加工、せん断加工、曲げ加工などを施すと残留歪みにより磁気特性が劣化する。そこで、劣化した磁気特性を回復させるため750〜850℃程度で歪取り焼純を行う場合が多い。この場合には絶縁被膜が歪取り焼鈍に耐えるものでなければならない。
Insulating coatings on electrical steel sheets used for motors, transformers and the like are required to have not only interlayer resistance but also various characteristics. For example, convenience during processing, storage, stability during use, and the like. Furthermore, since electromagnetic steel sheets are used for various applications, various insulating coatings have been developed according to the applications.
For example, when a magnetic steel sheet is subjected to punching, shearing, bending, etc., the magnetic properties are deteriorated due to residual strain. Therefore, in order to recover the deteriorated magnetic characteristics, strain relief tempering is often performed at about 750 to 850 ° C. In this case, the insulating coating must withstand strain relief annealing.

絶縁被膜は、(1)溶接性、耐熱性を重視し、歪取り焼鈍に耐える無機被膜(原則として有機樹脂を含まない)、(2)打抜性、溶接性の両立を目指し、歪取り焼鈍に耐える、有機樹脂を含有する無機被膜、(3)特殊用途で歪取り焼鈍を施すことができない有機被膜、の3種に大別される。この中で、汎用品として歪取り焼鈍に耐えるのは(1)、(2)の無機物を含む被膜であり、両者とも被膜中にクロム化合物を含む。特に、(2)のタイプで有機樹脂を含有したクロム酸塩系絶縁被膜は、無機系絶縁被膜に比べて打抜性を格段に向上させることができるので広く利用されている。   Insulation coating (1) Emphasis on weldability and heat resistance, inorganic coating that can withstand strain relief annealing (in principle, does not include organic resin), (2) strain relief annealing with the aim of achieving both punchability and weldability Inorganic coating containing an organic resin that resists (3) Organic coating that cannot be subjected to strain relief annealing for special purposes. Among these, as a general-purpose product, it is a film containing the inorganic substances (1) and (2) that can withstand strain relief annealing, and both contain a chromium compound in the film. In particular, the chromate-based insulating coating containing the organic resin in the type (2) is widely used because punchability can be remarkably improved as compared with the inorganic insulating coating.

例えば、特許文献1には、少なくとも1種の2価金属を含む重クロム酸塩系水溶液に、該水溶液中のCrO3:100重量部に対し、酢酸ビニル/ベオバ(TM)比が90/10〜40/60の比率である樹脂エマルジョンを樹脂固形分で5〜120重量部、および有機還元剤を10〜60重量部の割合で配合して処理液(coating liquid)とし、該処理液を基地鉄板(steel sheet)の表面に塗布し、常法による焼付け工程を経て形成した、電気絶縁被膜を有する電磁鋼板が記載されている。
しかしながら、昨今、環境意識が高まり、これを受けて、電磁鋼板の分野においてもCrを含有しない絶縁被膜を有する製品が需要家等から望まれてきている。
For example, Patent Document 1 discloses that a dichromate aqueous solution containing at least one divalent metal has a vinyl acetate / veova (TM) ratio of 90/10 with respect to 100 parts by weight of CrO 3 in the aqueous solution. A resin emulsion having a ratio of ˜40 / 60 is blended in a proportion of 5 to 120 parts by weight in terms of resin solids and an organic reducing agent in a proportion of 10 to 60 parts by weight to form a coating liquid. There is described an electrical steel sheet having an electrical insulating coating that is applied to the surface of a steel sheet and formed through a conventional baking process.
However, in recent years, environmental awareness has increased, and in response to this demand, products having an insulating coating that does not contain Cr have been desired in the field of electrical steel sheets.

このような現状に対して、Crを含有しない絶縁被膜付き電磁鋼板が提案されている。特許文献2には、Crを含まず打抜性が良好な絶縁被膜として、樹脂および、コロイダルシリカとしてアルミナ含有シリカを成分としたものが記載されている。   In response to this situation, an electromagnetic steel sheet with an insulating coating that does not contain Cr has been proposed. Patent Document 2 describes a resin and a material containing alumina-containing silica as a colloidal silica as an insulating film that does not contain Cr and has good punchability.

特許文献3には、コロイド状シリカ、アルミナゾル、ジルコニアゾルの1種または2種以上よりなる無機コロイド状物質100重量部に対し、水溶性またはエマルジョンタイプの樹脂を15〜400重量部以上加えた水溶液を塗布し焼き付けてなる絶縁被膜が記載されている。   Patent Document 3 discloses an aqueous solution in which 15 to 400 parts by weight or more of a water-soluble or emulsion type resin is added to 100 parts by weight of an inorganic colloidal substance composed of one or more of colloidal silica, alumina sol, and zirconia sol. An insulating coating formed by applying and baking is described.

特許文献4には、Al、Si、Ti、Zrのうち少なくとも1種を含む酸化物系ポリマーからなる被膜にAl、Si、Ti、Zrのうち少なくとも1種からなる酸化物微粒子(粒子径10〜100nm)を35〜90重量%含有させてなる絶縁被膜が開示されている。   In Patent Document 4, a coating made of an oxide-based polymer containing at least one of Al, Si, Ti, and Zr is coated with an oxide fine particle (particle diameter of 10 to 10) of at least one of Al, Si, Ti, and Zr. Insulating coatings containing 35 to 90% by weight of 100 nm) are disclosed.

また、特許文献5には、クロムを含まないリン酸塩を主体とし、樹脂および選択的にコロイダルシリカを含有した絶縁被膜が記載されている。   Patent Document 5 describes an insulating coating mainly composed of a phosphate containing no chromium and containing a resin and optionally colloidal silica.

さらに、特許文献6には、有機樹脂100重量部にリン酸を5〜100重量部、Mn、Mg、Al等の化合物を20〜200重量部、ZrO2、Al23、SiO2、SnO2、Sb25のコロイド(ゾル)の1種あるいは2種以上5〜150重量部を、それぞれ配合したクロムフリー電磁鋼板表面処理用組成物が開示されている。
特公昭60−36476号公報 特開平10−130858公報 特開平10−46350公報 特許第2861702号公報 特許第2944849号公報 特開平9−316655号公報
Further, Patent Document 6 discloses that 100 parts by weight of an organic resin is 5 to 100 parts by weight of phosphoric acid, 20 to 200 parts by weight of a compound such as Mn, Mg, and Al, ZrO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , SnO. 2 , a composition for surface treatment of a chromium-free electrical steel sheet, in which one or more colloids (sols) of Sb 2 O 5 are blended in an amount of 5 to 150 parts by weight, is disclosed.
Japanese Patent Publication No. 60-36476 JP-A-10-130858 JP-A-10-46350 Japanese Patent No. 2861702 Japanese Patent No. 2944849 JP 9-316655 A

しかしながら、これらのCrを含有しない絶縁被膜付き電磁鋼板は、クロム化合物を含む場合に比べ、十分な耐食性が得られていなかった。また、コイル通板時にテンションパッドで粉吹きが発生しやすく、歪取り焼鈍後に被膜が弱くなり、キズが発生しやすいという問題があった。なお、焼付け温度は消費エネルギーおよび製造コストの低減等の観点から、できるだけ低くすべきであるが、上記の問題は、300℃以下の比較的低温で焼き付けた場合に特に発生しやすい。   However, the electrical steel sheet with an insulating coating that does not contain Cr does not have sufficient corrosion resistance as compared with the case of containing a chromium compound. Further, there is a problem that powder blowing is likely to occur with the tension pad when the coil is passed, and the film becomes weak after the strain relief annealing, so that scratches are easily generated. Note that the baking temperature should be as low as possible from the viewpoint of reducing energy consumption and manufacturing cost, but the above problem is particularly likely to occur when baking at a relatively low temperature of 300 ° C. or lower.

本発明は、上記の事情に鑑み、Crを含有しない無機物を主成分とする絶縁被膜であって、特に300℃以下で焼き付けた後(歪み取り焼鈍前)の、耐食性、耐粉吹き性、ならびに歪取り焼鈍後の耐食性および耐キズ性に優れる絶縁被膜を有する電磁鋼板を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention is an insulating coating mainly composed of an inorganic material not containing Cr, and particularly after being baked at 300 ° C. or less (before strain relief annealing), corrosion resistance, powder blowing resistance, and It is an object of the present invention to provide an electrical steel sheet having an insulating coating excellent in corrosion resistance and scratch resistance after strain relief annealing.

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、以下の知見を得た。
1)Zr化合物を被膜中に特定量含有することにより、ZrがFe表面の酸化物、水酸化物などと強固に結合しクロム化合物を使用しなくても強靭な被膜を形成することができる。
2)Zr化合物に含有されるアルカリ金属の量を所定の範囲することにより、耐食性および歪取り焼鈍後の耐キズ性に大きな改善効果が得られる。
The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. As a result, the following knowledge was obtained.
1) By containing a specific amount of Zr compound in the film, Zr can be strongly bonded to an oxide, hydroxide, etc. on the Fe surface, and a tough film can be formed without using a chromium compound.
2) By making the amount of the alkali metal contained in the Zr compound within a predetermined range, a great improvement effect can be obtained in corrosion resistance and scratch resistance after strain relief annealing.

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
[1]Zr、Pおよびアルカリ金属Mを含有する絶縁被膜を有する電磁鋼板であって、PがZrに対しモル比でP/Zr=0.4〜4.0であり、アルカリ金属M総量がZrに対しモル比で(Mの総量)/Zrが0.2〜2.5であり、さらに、アルカリ金属MはNa、Kの1種または2種から選ばれることを特徴とする絶縁被膜を有する電磁鋼板。
[2]前記[1]において、前記絶縁被膜中には、さらに、Si化合物を含有し、SiO2、ZrO2およびP25換算重量でSiO2/(SiO2+ZrO2+P25)が0.7以下であることを特徴とする絶縁被膜を有する電磁鋼板。
[3]前記[1]において、前記絶縁被膜中には、さらに、樹脂を、固形分重量換算で、樹脂固形分/(樹脂固形分+ZrO2+P25)が0.5以下含有することを特徴とする絶縁被膜を有する電磁鋼板。
[4]前記[2]において、前記絶縁被膜中には、さらに、樹脂を、固形分重量換算で、樹脂固形分/(樹脂固形分+SiO2+ZrO2+P25)が0.5以下含有することを特徴とする絶縁被膜を有する電磁鋼板。
[5]前記[3]または[4]において、前記樹脂が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂の1種または2種以上であることを特徴とする絶縁被膜を有する電磁鋼板。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] An electrical steel sheet having an insulating coating containing Zr, P and alkali metal M, wherein P is a molar ratio of P / Zr = 0.4 to 4.0 with respect to Zr, and the total amount of alkali metal M is An insulating coating characterized in that the molar ratio (total amount of M) / Zr is 0.2 to 2.5 with respect to Zr, and the alkali metal M is selected from one or two of Na and K. Having electrical steel sheet.
In [2] [1], wherein the insulation in the coating, further containing Si compound, SiO 2, ZrO 2 and P 2 O 5 in terms of SiO by weight 2 / (SiO 2 + ZrO 2 + P 2 O 5 ) Is 0.7 or less, an electrical steel sheet having an insulating coating.
[3] In the above [1], the insulating coating further contains a resin in a solid content weight conversion of resin solid content / (resin solid content + ZrO 2 + P 2 O 5 ) of 0.5 or less. An electrical steel sheet having an insulating coating characterized by that.
[4] In the above [2], the resin is further contained in the insulating coating in a solid content weight conversion of resin solid content / (resin solid content + SiO 2 + ZrO 2 + P 2 O 5 ) of 0.5 or less. An electrical steel sheet having an insulating coating characterized by containing.
[5] In the above [3] or [4], the resin is a polyethylene resin, polypropylene resin, polyolefin resin, polyester resin, acrylic resin, alkyd resin, styrene resin, vinyl acetate resin, epoxy resin, phenol resin, urethane resin. An electrical steel sheet having an insulating coating, which is one or more of melamine resins.

本発明によれば、焼き付けた後(歪み取り焼鈍前)の、耐食性、耐粉吹き性、ならびに歪取り焼鈍後の耐食性および耐キズ性に優れる絶縁被膜を有する電磁鋼板が得られる。特に、本発明は300℃以下の焼き付け温度でその効果を発揮し、消費エネルギーおよび製造コストの低減等の観点からも優れた発明と言える。   According to the present invention, an electrical steel sheet having an insulating coating excellent in corrosion resistance, powder blowing resistance, and corrosion resistance and scratch resistance after strain relief annealing after baking (before strain relief annealing) can be obtained. In particular, the present invention exhibits its effect at a baking temperature of 300 ° C. or less, and can be said to be an excellent invention from the viewpoint of reducing energy consumption and manufacturing cost.

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の電磁鋼板は、絶縁被膜を有する電磁鋼板であり、前記絶縁被膜はZr化合物、P化合物およびアルカリ金属、そして、必要に応じてSi化合物、樹脂を主成分として含有することとする。これは本発明において、最も重要な要件である。そして、このような絶縁被膜を有することにより、300℃以下で焼き付けた後(歪み取り焼鈍前)の耐食性、耐粉吹き性に優れ、かつ、歪取り焼鈍後の耐食性および耐キズ性に優れることになる。
The present invention is described in detail below.
The electrical steel sheet of the present invention is an electrical steel sheet having an insulating coating, and the insulating coating contains a Zr compound, a P compound and an alkali metal, and if necessary, a Si compound and a resin as main components. This is the most important requirement in the present invention. And by having such an insulating film, it is excellent in corrosion resistance and powder blowing resistance after baking at 300 ° C. or less (before strain relief annealing) and excellent in corrosion resistance and scratch resistance after strain relief annealing. become.

まず、本発明で用いる電磁鋼板について説明する。
本発明で用いることができる絶縁被膜を形成する前の電磁鋼板(電気鉄板ともいう)は、比抵抗を変化させて所望の磁気特性を得るために調整された鋼板(鉄板)であればどのような組成の鋼板でもよく、特に制限されない。
First, the electrical steel sheet used in the present invention will be described.
Any electromagnetic steel plate (also referred to as an electric iron plate) before forming an insulating coating that can be used in the present invention is a steel plate (iron plate) adjusted to obtain a desired magnetic property by changing the specific resistance. The steel plate may be of any composition and is not particularly limited.

以下に、組成の一例を挙げる。鉄損の向上には、比抵抗を上昇させることが有効なので、比抵抗向上成分であるSi、Al、Mn、Cr、P、NiおよびCu等から選ばれる少なくとも1種を、必要に応じて添加することが好ましい。これらの元素の含有量は所望する磁気特性に応じて決定すればよいが、Si:約5質量%以下(無添加を含む、以下同様)、Al:約3質量%以下、Mn:約1.0質量%以下、Cr:約5質量%以下、P:約0.5質量%以下、Ni:約5質量%以下、Cu:約5質量%以下がそれぞれ一般的である。代表的な電磁鋼板の組成はSiを0.1質量%以上添加したものであるが、低級品ではSi:0.05質量%以上の添加でも磁気特性を向上させる上で好ましい。
また、磁気特性改善のために、インヒビター形成元素あるいは偏析元素であるMn、Se、S、Al、N、Bi、B、SbおよびSn等から選ばれる少なくとも1種を必要に応じて添加することができる。インヒビター形成元素等を添加する場合は、通常、これらの元素が合計で0.5質量%以下含有するのが好ましい。
以上を除く残部は鉄および不可避な不純物である。不純物としては、例えば、C、N、Oやインヒビターとして効果の少ない少量のS等が挙げられる。不純物は少ない方が良いが、高級品でなければ、Cを約0.02〜0.05質量%程度含有していてもよい。
An example of the composition is given below. Since it is effective to increase the specific resistance for improving the iron loss, at least one selected from Si, Al, Mn, Cr, P, Ni, Cu and the like, which are specific resistance improving components, is added as necessary. It is preferable to do. The content of these elements may be determined according to the desired magnetic properties, but Si: about 5% by mass or less (including no addition, the same applies hereinafter), Al: about 3% by mass or less, Mn: about 1. 0% by mass or less, Cr: about 5% by mass or less, P: about 0.5% by mass or less, Ni: about 5% by mass or less, and Cu: about 5% by mass or less are common. The composition of a typical electrical steel sheet is one in which Si is added in an amount of 0.1% by mass or more. However, in the case of lower grades, the addition of Si: 0.05% by mass or more is preferable for improving the magnetic properties.
In addition, in order to improve the magnetic properties, at least one selected from an inhibitor forming element or a segregating element such as Mn, Se, S, Al, N, Bi, B, Sb and Sn may be added as necessary. it can. When adding an inhibitor-forming element or the like, it is usually preferable to contain these elements in a total amount of 0.5% by mass or less.
The balance other than the above is iron and inevitable impurities. Examples of the impurity include C, N, O, and a small amount of S that is less effective as an inhibitor. Less impurities are better, but if it is not a high-grade product, it may contain about 0.02 to 0.05% by mass of C.

また、本発明の電磁鋼板の板厚は特に限定されない。通常の厚みである0.02〜1.0mm程度であるのが好ましい。また、通常はフラットな形状であるが、目的によっては湾曲した形状のものでもよい。   Moreover, the plate | board thickness of the electromagnetic steel plate of this invention is not specifically limited. It is preferably about 0.02 to 1.0 mm which is a normal thickness. Moreover, although it is a flat shape normally, the curved shape may be sufficient depending on the objective.

また、絶縁被膜が形成される電磁鋼板の表面は、アルカリなどによる脱脂処理、塩酸、硫酸、リン酸などによる酸洗処理など、任意の前処理を施してよいし、仕上げ焼鈍が施され、製造されたままの未処理の表面であってもよい。   In addition, the surface of the electrical steel sheet on which the insulating coating is formed may be subjected to any pretreatment such as degreasing treatment with alkali, pickling treatment with hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, etc., and finish annealing is performed. It may be an untreated surface as is.

さらに、絶縁被膜と地鉄表面との間に第3の層を形成させることは必ずしも要さないが、必要に応じて形成させてもよい。例えば、通常の製法では地鉄金属の酸化被膜が絶縁被膜と地鉄表面との間に形成されることがあるが、これを除去する手間は省いてもよい。   Furthermore, although it is not always necessary to form the third layer between the insulating coating and the surface of the ground iron, it may be formed as necessary. For example, in a normal manufacturing method, a metal oxide metal oxide film may be formed between the insulating film and the metal iron surface, but it may be possible to omit the trouble of removing this.

次に、上記電磁鋼板の表面に塗布される本発明の絶縁被膜について説明する。
本発明の絶縁被膜は、以下に述べる必須成分(Zr化合物、P化合物およびアルカリ金属)、あるいはさらに好適成分(Si化合物及び/又は樹脂)を含む被膜原料を電磁鋼板表面に塗布し、乾燥および/または焼き付け処理を施すことで得られる。塗布する被膜原料は、水性のペースト状あるいは液状を用いることができる。必要以上に被膜厚み(被膜付着量)を増大させない観点や効果の点から液状(水性液)とすることが好ましい。なお、以下の説明において、処理液とした場合には原則として、液状およびペースト状の原料も含むものとする。
Next, the insulating coating of the present invention applied to the surface of the electromagnetic steel sheet will be described.
The insulating coating of the present invention is obtained by applying a coating material containing the following essential components (Zr compound, P compound and alkali metal), or further suitable components (Si compound and / or resin) to the surface of the electrical steel sheet, drying and / or Or it can obtain by performing a baking process. As the coating material to be applied, an aqueous paste or liquid can be used. From the viewpoint of not increasing the coating thickness (coating adhesion amount) more than necessary and from the viewpoint of effects, it is preferable to use a liquid (aqueous liquid). In the following description, when a treatment liquid is used, in principle, liquid and pasty raw materials are also included.

P化合物
本発明の電磁鋼板に付される絶縁被膜は、P化合物を特定量含有する。P化合物はZr化合物と強固に結合し被膜を形成するために必要である。本発明において、絶縁被膜の原料として用いることができるP化合物としては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸が挙げられる。
P化合物は、Zr化合物に対して、モル比でP/Zr=0.4〜4.0とする。P/Zrが4.0を超えると、耐食性が劣化してしまうため、上限を4.0%とする。好ましくは、P/Zr:0.5〜2.5である。なお、モル比P/Zrは調合時の添加重量から計算できるし、蛍光X線などで存在比をとってもよい。
P Compound The insulating coating applied to the electrical steel sheet of the present invention contains a specific amount of P compound. The P compound is necessary to form a film by firmly bonding with the Zr compound. In the present invention, examples of the P compound that can be used as a raw material for the insulating coating include sodium phosphate, potassium phosphate, and phosphoric acid.
The P compound has a molar ratio of P / Zr = 0.4 to 4.0 with respect to the Zr compound. If P / Zr exceeds 4.0, the corrosion resistance will deteriorate, so the upper limit is made 4.0%. Preferably, it is P / Zr: 0.5-2.5. The molar ratio P / Zr can be calculated from the added weight at the time of preparation, or the abundance ratio can be obtained by fluorescent X-rays or the like.

また「P25に換算した」とは、含有されるPが全てP25を形成していると仮定して、P25の含有量を算出することを意味する。以後、簡略化し単に「P25換算で」ともいう。他の化合物の換算についても同様である。 Further, “converted to P 2 O 5 ” means that the content of P 2 O 5 is calculated on the assumption that all the contained P forms P 2 O 5 . Hereinafter, it is simply referred to as “P 2 O 5 conversion”. The same applies to the conversion of other compounds.

Zr化合物及びアルカリ金属
本発明の電磁鋼板に付される絶縁被膜は、Zr化合物を特定量含有する。Zrは最大で8つの配位数を持ち、一般には4つの結合手により他の物質、特に酸素と強く結合する。このためFe表面の酸化物、水酸化物などと強固に結合しクロム化合物を使用しなくても強靭な被膜を形成することができると考えられる。
しかしながらZr化合物のみを絶縁被膜の主成分とした場合は耐食性がやや劣り、歪取り焼鈍後の耐キズ性が大きく劣化する傾向が見られる。これは、Zr化合物の結合手が多いためネットワークがうまく形成されず、却って脆弱な被膜になるためと考えられる。
そこで、本発明者らは、さらに研究を進めた結果、Zr化合物に含有されるアルカリ金属Mの量を所定の範囲に限定した場合において、大きな改善効果が得られることを見出した。
Zr compound and alkali metal The insulating coating applied to the magnetic steel sheet of the present invention contains a specific amount of Zr compound. Zr has a maximum of eight coordination numbers, and generally bonds strongly to other substances, particularly oxygen, by four bonds. For this reason, it is considered that a strong film can be formed without strongly using a chromium compound by binding firmly to an oxide, hydroxide, or the like on the Fe surface.
However, when only the Zr compound is used as the main component of the insulating coating, the corrosion resistance is slightly inferior, and the scratch resistance after strain relief annealing tends to be greatly deteriorated. This is presumably because the network is not formed well because there are many bonds of the Zr compound, and a fragile film is formed.
Thus, as a result of further research, the present inventors have found that a great improvement effect can be obtained when the amount of the alkali metal M contained in the Zr compound is limited to a predetermined range.

P化合物の適切な含有量としては、上述した通りである。また、アルカリ金属Mの適切な含有量としては、アルカリ金属MとZrのモル比(Mの総量)/Zrが0.2〜2.5である。より好ましくは2.3以下である。このような範囲であれば、Zr化合物の結合手をコントロールして良好なネットワークが形成でき、被膜が強固になると考えられる。アルカリ金属Mが多くモル比で(Mの総量)/Zrが2.5超えの場合には、結合手が少なすぎて十分な強さの被膜にならない。   An appropriate content of the P compound is as described above. Moreover, as suitable content of the alkali metal M, the molar ratio (total amount of M) / Zr of the alkali metal M and Zr is 0.2-2.5. More preferably, it is 2.3 or less. In such a range, it is considered that a good network can be formed by controlling the bonding hands of the Zr compound, and the film becomes strong. When the amount of alkali metal M is large and the molar ratio (total amount of M) / Zr exceeds 2.5, the number of bonds is too small to provide a sufficiently strong coating.

なお、モル比(Mの総量)/Zrは調合時の添加重量から計算できる。また、蛍光X線で存在比をとってもよい。   The molar ratio (total amount of M) / Zr can be calculated from the added weight at the time of preparation. Alternatively, the abundance ratio may be taken with fluorescent X-rays.

本発明において、絶縁被膜の原料として用いることができるZr化合物としては、例えば、炭酸Zrアンモニウム、炭酸Zrカリウム、炭酸Zrナトリウム、炭酸Zrアンモニウムカリウム、炭酸Zrアンモニウムナトリウムなどを挙げることができ、これらは1種または2種以上混合して用いることが好ましい。また、炭酸Zrアンモニウムは(NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2]、(NH4)2ZrO(CO3)2、炭酸ZrカリウムはK2[Zr(CO3)2(OH)2],K2ZrO(CO3)2、があげられ、どれも好適に用いることができる。
なお、上に列記したZr化合物はZrの同属元素であるHf、Tiあるいはこれらの酸化物(HfO2、TiO2)、さらにSiO2、Fe23等を不純物として合計5質量%程度以下含んでいてもよい。なお、不純物の主体はHfあるいはHfO2である。
In the present invention, examples of the Zr compound that can be used as the raw material for the insulating coating include Zr ammonium carbonate, Zr potassium carbonate, Zr sodium carbonate, Zr ammonium potassium, and Zr ammonium sodium carbonate. It is preferable to use 1 type or in mixture of 2 or more types. Zr ammonium carbonate is (NH 4 ) 2 [Zr (CO 3 ) 2 (OH) 2 ], (NH 4 ) 2 ZrO (CO 3 ) 2 , and Zr potassium carbonate is K 2 [Zr (CO 3 ) 2 ( OH) 2 ], K 2 ZrO (CO 3 ) 2 , and any of them can be suitably used.
The Zr compounds listed above contain a total of about 5% by mass or less of impurities such as Hf, Ti, or their oxides (HfO 2 , TiO 2 ), which are the same elements of Zr, and SiO 2 , Fe 2 O 3, etc. You may go out. The main impurity is Hf or HfO 2 .

また、本発明の絶縁被膜中に含有されるアルカリ金属Mとしては、上記したZrとの化合物状態でもよいし、それ以外のアルカリ金属化合物の形で添加してもよい。他に絶縁被膜中に含有することが可能なSi化合物等に不純物で含まれるアルカリ金属の量を調整して利用してもよい。なお、アルカリ金属のうち、Liは用いる化合物の種類によって沈殿を生じる場合があるので、アルカリ金属Mとしては、Na、Kを用いることが好ましい。   Further, the alkali metal M contained in the insulating coating of the present invention may be in the compound state with Zr described above, or may be added in the form of other alkali metal compounds. In addition, the amount of alkali metal contained as an impurity in the Si compound or the like that can be contained in the insulating film may be adjusted and used. Of the alkali metals, Li may cause precipitation depending on the type of compound used, and therefore, the alkali metal M is preferably Na or K.

本発明において絶縁被膜の原料となるZr化合物は、ペースト状の、水に不溶性のものより水溶性のものが好ましい。他の物質との結合が強固となり、より緻密な被膜を形成するからである。ここで水溶性のものとは、水に溶解するか、あるいはコロイドを形成して水中に安定して分散するものを指す。
本発明の処理液はアルカリ性を示すので、水性の処理液で起こりやすい電磁鋼板のFe溶出が抑制され、外観が向上するものと考えられる。
In the present invention, the Zr compound as a raw material for the insulating coating is preferably a water-soluble Zr compound rather than a paste-insoluble water. This is because the bond with other substances becomes strong and a denser film is formed. The water-soluble material herein refers to a material that dissolves in water or forms a colloid and is stably dispersed in water.
Since the treatment liquid of the present invention exhibits alkalinity, it is considered that Fe elution of the electrical steel sheet, which is likely to occur with an aqueous treatment liquid, is suppressed and the appearance is improved.

Si化合物
本発明の絶縁被膜は、Si化合物を含有するのが好ましい。Si化合物は耐熱性が高く安定した化合物であり、Zrと反応してジルコン(Zr(SiO4))等の複合体を生成することで造膜時における収縮応力の緩和に寄与し、被膜の特性改善に寄与する可能性がある。なお、含有する場合は、SiO2、ZrO2およびP25換算重量でSiO2/(SiO2+ZrO2+P25)が0.7以下とする。0.7超えでは被膜が硬くかつ脆くなり、欠陥が増加するため、耐食性や密着性が劣化する。なお、「ZrO2に換算」とは、含有されるZrが全てZrO2を形成していると仮定して、ZrO2の含有量を算出することを意味する。他の化合物の換算についても同様である。
処理液に含有させるSi化合物としては、コロイダルシリカが好ましく適用される。
コロイダルシリカはSiO2を主成分とする無機コロイドであり、アモルファス状であることが多い。コロイダルシリカの粒子径は、好ましくは200nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。下限は特に限定されないが、超微細な粒子とすると同じ含有量でも全体の表面積が大きくなるため、他の成分との相互作用が高くなって被膜の強さが増すものと考えられる。なお、粒子径が小さい場合はシリカ粒子同士および他成分との間で凝集が起こりやすいので、コロイダルシリカの濃度を低目に調整するとよい。逆に所望の濃度から実用に適した粒子径に設定してもよい。なお、平均粒子径はBET法(吸着法による比表面積から換算)により測定できる。また、電子顕微鏡写真から実測した平均値(球径換算)で代用することも可能である。
本発明で用いるSi化合物としては、他の金属元素を不純物程度以上は含まないことが望ましい。その他、考えられる不純物については、SiO2換算重量に対してNa2O:5%以下、Cl:5%以下、SO4:3%以下とすることが好ましい。
Si Compound The insulating coating of the present invention preferably contains a Si compound. The Si compound is a stable compound with high heat resistance, and reacts with Zr to form a complex such as zircon (Zr (SiO 4 )), thereby contributing to the relaxation of shrinkage stress during film formation, and the characteristics of the film. May contribute to improvement. If contained, SiO 2 / (SiO 2 + ZrO 2 + P 2 O 5 ) is 0.7 or less in terms of weight of SiO 2 , ZrO 2 and P 2 O 5 . If it exceeds 0.7, the coating becomes hard and brittle, and defects increase, resulting in deterioration of corrosion resistance and adhesion. Note that “converted to ZrO 2 ” means that the content of ZrO 2 is calculated on the assumption that all of the contained Zr forms ZrO 2 . The same applies to the conversion of other compounds.
Colloidal silica is preferably applied as the Si compound contained in the treatment liquid.
Colloidal silica is an inorganic colloid mainly composed of SiO 2 and is often amorphous. The particle diameter of colloidal silica is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less. Although the lower limit is not particularly limited, it is considered that when the content is ultrafine, even if the content is the same, the entire surface area becomes large, so that the interaction with other components increases and the strength of the coating increases. In addition, when the particle diameter is small, aggregation is likely to occur between the silica particles and other components, so the colloidal silica concentration should be adjusted to a low level. Conversely, the particle size may be set to a practically suitable particle size from a desired concentration. In addition, an average particle diameter can be measured by BET method (converted from the specific surface area by an adsorption method). It is also possible to substitute an average value (in terms of sphere diameter) actually measured from an electron micrograph.
It is desirable that the Si compound used in the present invention does not contain other metal elements at an impurity level or more. Other possible impurities are preferably Na 2 O: 5% or less, Cl: 5% or less, and SO 4 : 3% or less with respect to the SiO 2 equivalent weight.

樹脂
樹脂は、Zr化合物からなる無機被膜における造膜時の収縮応力を効果的に緩和することで被膜の特性改善に寄与する。このため、絶縁被膜中に樹脂を含有するのが好ましい。特に、軟質なもの、塗布焼付時にガラス転移点や融点を越えるものなどが好ましい。含有するにあたっては、固形分重量換算で樹脂固形分/(樹脂固形分+ZrO2+P25)を0.5以下、Si化合物を含有させる場合は、樹脂固形分/(樹脂固形分+SiO2+ZrO2+P25)を0.5以下含有することとするのが好ましい。0.5超えでは、特に歪取り焼鈍後の耐キズ性が劣化する。
上記において含有する樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等の1種または2種以上の水性樹脂(エマルション、ディスパーション、水溶性)であることが好ましい。これらは乳化や他の材料とのなじみを良くするために酸化処理やブロック共重合体、グラフト共重合体であってもよい。熱可塑性樹脂の場合、分子量は特に規定しないがMw500〜1000000程度が特に好ましい。
The resin resin contributes to improving the properties of the coating by effectively relieving the shrinkage stress during film formation in the inorganic coating made of the Zr compound. For this reason, it is preferable to contain resin in an insulating film. In particular, those that are soft and those that exceed the glass transition point or melting point during coating baking are preferred. In containing, when solid content / (resin solid content + ZrO 2 + P 2 O 5 ) is 0.5 or less and the Si compound is contained, the resin solid content / (resin solid content + SiO 2) + ZrO 2 + P 2 O 5 ) is preferably contained in an amount of 0.5 or less. If it exceeds 0.5, scratch resistance particularly after strain relief annealing deteriorates.
As the resin contained in the above, one or two of polyethylene resin, polypropylene resin, polyolefin resin, polyester resin, acrylic resin, alkyd resin, styrene resin, vinyl acetate resin, epoxy resin, phenol resin, urethane resin, melamine resin, etc. It is preferable that the resin is an aqueous resin (emulsion, dispersion, water-soluble) of more than seeds. These may be an oxidation treatment, a block copolymer, or a graft copolymer in order to improve emulsification and compatibility with other materials. In the case of a thermoplastic resin, the molecular weight is not particularly defined, but Mw of about 500 to 1,000,000 is particularly preferable.

以上より、本発明は前記Zrと前記Pおよび前記アルカリ金属Mと、好ましくは前記Si化合物及び/または樹脂からなる絶縁被膜を有する電磁鋼板で目的とする特性が得られるが、上記の含有物に加えて、本発明の作用効果を害さない範囲で、以下に示す目的で以下の添加剤、他の無機化合物、有機化合物を含有することができる。   From the above, the present invention can obtain the desired characteristics with the electromagnetic steel sheet having an insulating coating made of Zr, P and alkali metal M, and preferably Si compound and / or resin. In addition, the following additives, other inorganic compounds, and organic compounds can be contained for the following purpose within a range not impairing the effects of the present invention.

添加剤
本発明の絶縁被膜は、被膜の性能や均一性を一層向上させるために、必要に応じて、界面活性剤(ノニオン系、カチオン系、アニオン系界面活性剤;シリコーン界面活性剤;アセチレンジオールなど)、防錆剤(アミン系、非アミン系防錆剤など)、ホウ酸、シランカップリング剤(アミノシラン、エポキシシランなど)、潤滑剤(ワックスなど)等の有機および無機添加剤を含有することができる。これらの添加剤としては、従来知られているクロメート系の絶縁被膜や、これまでに提案されている非クロメート系絶縁被膜に適用される、公知のものを用いることができる。
これらの添加剤を用いる場合、十分な被膜特性を維持するために、本発明の絶縁被膜の全固形分質量に対して10質量%程度以下とすることが好ましい。なお、ここで「全固形分質量」とは、後述する方法で電磁鋼板表面に形成した被膜の乾燥後の付着量である。全固形分質量は、アルカリ剥離による被膜除去後の重量減少から測定することができる。
Additives In order to further improve the performance and uniformity of the coating, the insulating coating of the present invention is optionally provided with a surfactant (nonionic, cationic, anionic surfactant; silicone surfactant; acetylenic diol). ), Rust preventives (amine-based, non-amine-based rust preventives, etc.), boric acid, silane coupling agents (aminosilane, epoxysilane, etc.), and organic and inorganic additives such as lubricants (wax, etc.) be able to. As these additives, known additives applicable to conventionally known chromate-based insulating coatings and non-chromate-based insulating coatings hitherto proposed can be used.
When these additives are used, in order to maintain sufficient film characteristics, it is preferable that the content is about 10% by mass or less based on the total solid mass of the insulating film of the present invention. In addition, "total solid content mass" here is the adhesion amount after drying of the film formed on the surface of the magnetic steel sheet by a method described later. The total solid mass can be measured from the weight reduction after removal of the film by alkali peeling.

他の無機化合物、有機化合物
本発明の絶縁被膜は、本発明の効果が損なわれない程度に、他の無機化合物および/または有機化合物を含有してもよい。例えば液安定性が確保できれば他の酸化物ゾルを添加することができる。酸化物ゾルとしてはアルミナゾル、鉄ゾル、チタニアゾル、スズゾル、セリウムゾル、アンチモンゾル、タングステンゾル、モリブデンゾルが挙げられる。
なお、本発明はクロム化合物を添加せずに良好な被膜特性を得ることを目的している。したがって、本発明の絶縁被膜は製造工程および製品からの環境汚染を防止する観点からCrを実質的に含まないことが好ましい。不純物として許容されるクロム量としては、絶縁被膜の全固形分質量に対してCrO3換算した量で0.1質量%以下とすることが好ましい。
Other inorganic compounds and organic compounds The insulating coating of the present invention may contain other inorganic compounds and / or organic compounds to the extent that the effects of the present invention are not impaired. For example, if the liquid stability can be ensured, another oxide sol can be added. Examples of the oxide sol include alumina sol, iron sol, titania sol, tin sol, cerium sol, antimony sol, tungsten sol, and molybdenum sol.
In addition, this invention aims at obtaining a favorable film characteristic, without adding a chromium compound. Therefore, it is preferable that the insulating coating of the present invention substantially does not contain Cr from the viewpoint of preventing environmental contamination from the manufacturing process and products. The amount of chromium allowed as an impurity is preferably 0.1% by mass or less in terms of CrO 3 with respect to the total solid mass of the insulating coating.

次に本発明の絶縁被膜を有する電磁鋼板の製造方法について説明する。
本発明の出発素材として用いる電磁鋼板の前処理は特に規定しない。仕上げ焼鈍後、未処理あるいは水洗、アルカリなどの脱脂処理、塩酸、硫酸、リン酸などの酸洗処理が好ましく適用される。
そして、この電磁鋼板上に上述したZr化合物と、上述したP化合物および上述したアルカリ金属Mと、必要に応じて上述したSi化合物、樹脂、さらに必要に応じて上述した添加剤等を含有する処理液を塗布する。その後、前記処理液を塗布した電磁鋼板に必要に応じて焼き付け処理を施すことにより電磁鋼板上に絶縁被膜を形成させる。
絶縁被膜の塗布方法は一般工業的に用いられる、ロールコーター、フローコーター、スプレー、ナイフコーター等種々の設備を用いる方法が適用可能である。また、焼き付け方法についても通常実施されるような熱風式、赤外線加熱式、誘導加熱式等が可能である。
焼き付け温度も通常レベルであればよいが、350℃以下とすることが好ましい。より好ましい範囲は150℃以上、300℃以下である。
Next, the manufacturing method of the electrical steel sheet which has an insulating film of this invention is demonstrated.
The pretreatment of the electrical steel sheet used as the starting material of the present invention is not particularly defined. After finish annealing, untreated or washed with water, degreasing treatment such as alkali, and pickling treatment such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid are preferably applied.
And the process which contains the Zr compound mentioned above on this electromagnetic steel sheet, the P compound mentioned above, the alkali metal M mentioned above, the Si compound mentioned above as needed, resin, the additive mentioned above as needed further, etc. Apply liquid. Then, an insulating film is formed on the magnetic steel sheet by subjecting the magnetic steel sheet coated with the treatment liquid to a baking process as necessary.
As a method for applying the insulating coating, a method using various facilities such as a roll coater, a flow coater, a spray, and a knife coater, which are generally used in industry, can be applied. In addition, a hot air method, an infrared heating method, an induction heating method, or the like, which is usually performed, is also possible for the baking method.
The baking temperature may be a normal level, but is preferably 350 ° C. or lower. A more preferable range is 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.

歪取り焼鈍
本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は、歪取り焼鈍を施して、例えば、打抜き加工による歪みを除去することができる。好ましい歪取り焼鈍雰囲気としては、N2雰囲気、DXガス雰囲気などの鉄が酸化されにくい雰囲気が適用される。ただし、僅かな酸化にも利点があり、前記雰囲気において、露点を高く、例えばDp:5〜60℃程度に設定し、表面および切断端面を若干酸化させることで耐食性をさらに向上させることができる。
好ましい歪取り焼鈍温度は600℃以上900℃以下である。より好ましい下限は650℃、さらに好ましくは700℃以上である。さらに、750℃前後あるいは750℃以上とすることが一層好ましい。一方、より好ましい上限は850℃である。歪取り焼鈍における保持時間は長い方が好ましく、2時間以上がより好ましい。
Distortion annealing The electrical steel sheet with an insulating coating of the present invention can be subjected to strain relief annealing to remove, for example, distortion caused by punching. As a preferable strain relief annealing atmosphere, an atmosphere in which iron is hardly oxidized such as an N 2 atmosphere and a DX gas atmosphere is applied. However, there is an advantage in slight oxidation, and in the above atmosphere, the dew point is high, for example, Dp: set to about 5 to 60 ° C., and the corrosion resistance can be further improved by slightly oxidizing the surface and the cut end face.
A preferred strain relief annealing temperature is 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. A more preferred lower limit is 650 ° C., more preferably 700 ° C. or more. Furthermore, it is more preferable to set the temperature around 750 ° C. or 750 ° C. or higher. On the other hand, a more preferable upper limit is 850 ° C. The holding time in strain relief annealing is preferably longer, and more preferably 2 hours or longer.

絶縁被膜付着量
絶縁被膜の付着量は特に指定しないが、片面あたり合計で0.01g/m2以上5g/m2以下であることが好ましい。なお、付着量、即ち、本発明の絶縁被膜の全固形分質量の測定はアルカリ剥離による被膜除去後の重量減少から測定することができる。また、付着量が少ない場合には蛍光X線を用いて測定しても良い。この場合、アルカリ剥離法を用いて作成された検量線により付着量を算出するのがよい。
付着量が0.01g/m2未満であると耐食性や絶縁性が不足する可能性がある。また、付着量が5g/m2を超えると、塗装における作業性が低下する場合がある。より好ましくは、0.1g/m2以上3.0g/m2以下である。さらにより好ましくは、0.2g/m2以上2.5g/m2以下である。
本発明の絶縁被膜は電磁鋼板の両面にあることが好ましいが、目的によっては片面のみでも構わない。すなわち、目的によっては片面のみ施し、他面は他の絶縁被膜としてもよいし、他面に絶縁被覆を施さなくてもよい。
Insulating coating amount The insulating coating amount is not particularly specified, but is preferably 0.01 g / m 2 or more and 5 g / m 2 or less in total per side. In addition, the amount of adhesion, that is, the measurement of the total solid mass of the insulating coating of the present invention can be measured from the decrease in weight after removing the coating by alkali peeling. Moreover, when there is little adhesion amount, you may measure using a fluorescent X ray. In this case, it is preferable to calculate the adhesion amount using a calibration curve created using the alkali peeling method.
If the adhesion amount is less than 0.01 g / m 2 , corrosion resistance and insulation may be insufficient. On the other hand, when the adhesion amount exceeds 5 g / m 2 , workability in coating may be deteriorated. More preferably, it is 0.1 g / m 2 or more and 3.0 g / m 2 or less. Even more preferably, it is 0.2 g / m 2 or more and 2.5 g / m 2 or less.
The insulating coating of the present invention is preferably on both sides of the electrical steel sheet, but depending on the purpose, only one side may be used. That is, depending on the purpose, only one surface may be applied, and the other surface may be another insulating coating, or the other surface may not be provided with an insulating coating.

第2の絶縁被膜(上層被膜)
本発明の絶縁被膜(以下、「下地被膜」と称す)の表面に、さらに、下地被膜とは成分の異なる第2の絶縁被膜(以下、「上層被膜」と称す)を有することができる。
ここで上層被膜は、下地被膜の表面に少なくとも1層形成されればよいが、2層以上であってもよい。各上層被膜組成をとくに限定する必要はないが、下地被膜と同様の理由によりCrを実質的に含まないことが好ましい。
本発明の上層被膜は、上記下地被膜と同様な方法で製造することができる。つまり、上記の方法で製造した下地被膜の表面に、さらに同様な方法で上層被膜を製造することができる。なお、本発明の上層被膜が形成された電磁鋼板を歪取り焼鈍する場合も、上記の下地被膜のみが形成された場合の焼鈍方法と同様でよい。
上層被膜を形成する場合の被膜の付着量も任意であるが、下地被膜の付着量は0.001〜1.0g/m2とし、上層被膜の付着量は0.04〜4.0g/m2とすることが好ましい。この範囲内では下地被膜が薄い絶縁被膜となり、耐食性劣化の原因と考えられるクラックがとくに入りにくい。下地被膜の付着量は0.005g/m2以上とすることがより好ましく、0.01g/m2以上とすることがさらに好ましい。また、0.2g/m2以下とすることがより好ましい。
他方、上層被膜の追加は絶縁性の確保に非常に有用で、下地被膜のキズや欠陥を封止するため、厚め、たとえば0.2g/m2以上付与することが好ましい。
なお、薄い下地処理とすることにより、外観も向上する効果が見られる。下地を施した後に上層を塗布した場合、水性の処理液で起こりやすい電磁鋼板のFe溶出が抑制され、外観が向上するものと考えられる。
Second insulation coating (upper coating)
The surface of the insulating coating of the present invention (hereinafter referred to as “undercoat”) can further have a second insulating coating (hereinafter referred to as “upper layer”) having a component different from that of the undercoat.
Here, at least one layer of the upper layer film may be formed on the surface of the base film, but two or more layers may be formed. Although it is not necessary to specifically limit each upper layer coating composition, it is preferable that Cr is not included substantially for the same reason as the base coating.
The upper layer film of the present invention can be produced by the same method as that for the undercoat film. That is, an upper layer film can be manufactured on the surface of the base film manufactured by the above method by a similar method. It should be noted that when the electromagnetic steel sheet on which the upper layer film of the present invention is formed is subjected to strain relief annealing, it may be the same as the annealing method when only the base film is formed.
Although the amount of coating applied when forming the upper layer coating is arbitrary, the amount of coating of the base coating is 0.001 to 1.0 g / m 2 and the amount of coating of the upper layer coating is 0.04 to 4.0 g / m 2. 2 is preferable. Within this range, the base coating becomes a thin insulating coating, and cracks that are considered to cause corrosion resistance deterioration are particularly difficult to enter. Adhesion amount of the underlying coating, more preferably to 0.005 g / m 2 or more, and even more preferably to a 0.01 g / m 2 or more. Moreover, it is more preferable to set it as 0.2 g / m < 2 > or less.
On the other hand, the addition of the upper layer film is very useful for ensuring insulation, and it is preferable to apply a thicker, for example, 0.2 g / m 2 or more in order to seal the scratches and defects of the base film.
In addition, the effect which improves an external appearance is seen by setting it as the thin base treatment. When the upper layer is applied after applying the base, it is considered that Fe elution of the magnetic steel sheet, which is likely to occur with the aqueous treatment liquid, is suppressed and the appearance is improved.

以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
P化合物、Zr化合物、アルカリ金属M、Si化合物、樹脂を表1および表2に示す絶縁被膜組成となるように脱イオン水に添加し、第1層(単層被膜または下地皮膜)用の各処理液を調整した。ここで、P25、ZrO2、SiO2換算量、及び樹脂固形分重量の合計が塗液に対して、50g/l添加された処理液となるように調整した。次いで、これらの各処理液を、板厚0.5mmの電磁鋼板(Si:0.25質量%)から幅150mm、長さ300mmの大きさに切り出した試験片の表面にロールコーターで塗布し、プロパンガス直火により到達温度200℃で焼付けした後、常温で放冷し、絶縁被膜を形成した。なお、コロイダルシリカの粒子径は10〜15nm程度であった。以上により得られた絶縁被膜を有する電磁鋼板に対して、以下の各被膜特性測定を行い、評価した。
Hereinafter, although the effect of the present invention is concretely explained based on an example, the present invention is not limited to these examples.
P compound, Zr compound, alkali metal M, Si compound, resin are added to deionized water so as to have the insulating coating composition shown in Tables 1 and 2, and each for the first layer (single layer coating or base coating) The treatment liquid was adjusted. Here, the total of P 2 O 5 , ZrO 2 , SiO 2 equivalent amount, and resin solid content weight was adjusted so as to be a treatment liquid added with 50 g / l with respect to the coating liquid. Next, each of these treatment liquids was applied by a roll coater to the surface of a test piece cut into a size of 150 mm in width and 300 mm in length from a 0.5 mm thick electromagnetic steel sheet (Si: 0.25% by mass), After baking at an ultimate temperature of 200 ° C. by direct heating with propane gas, it was allowed to cool at room temperature to form an insulating coating. In addition, the particle diameter of colloidal silica was about 10-15 nm. With respect to the electrical steel sheet having the insulating coating obtained as described above, the following coating properties were measured and evaluated.

<焼き付け後および歪取り焼鈍後の耐食性>
各処理液を塗布して絶縁被膜を付与した各試験片を、相対湿度98%、50℃の恒温恒湿槽に2日間保持し、試験片表面の錆び発生面積率を求め、耐食性を下記の判定基準に従って評価した。尚、錆び発生面積率とは、観測全面積に対する、錆び発生面積の合計の百分率であり、目視により判定した。さらに、N2雰囲気、750℃で2時間保持して歪取り焼鈍したサンプルの表面についても同様の試験を行い、耐食性を評価した。
(判定基準)
A;錆び発生面積率=0%以上5%未満
B;錆び発生面積率=5%以上20%未満
C;錆び発生面積率=20%以上50%未満
D;錆び発生面積率=50%以上
<焼き付け後の耐粉吹き性>
絶縁被膜を付与した試験片の片面にフェルトを押し付けた状態で試験片を往復運動させ、試験後の擦り跡を観察して被膜の剥離状態および粉吹き状態を下記の判定基準に従って評価した。フェルトの接触面は幅20×10mm、押し付け荷重は3.8kg/cm2(0.4MPa)とし、往復運動は単純往復で400m相当、繰り返した。
(判定基準)
A;ほとんど擦り跡が認められない
B;若干の擦り跡および若干の粉吹が認められる程度
C;被膜の剥離が進行し擦り跡および粉吹きがはっきりわかる程度
D;地鉄が露出するほど剥離し粉塵が甚大
<歪取り焼鈍後の耐キズ性>
2雰囲気、750℃で2時間保持して焼鈍したサンプル表面を同じ鋼板をせん断して作ったエッジ部で引っ掻き、キズ、粉吹きの程度を下記の判定基準に従って判定した。
(判定基準)
A;キズ、粉の発生がほとんど認められない
B;若干の擦り跡および若干の粉吹きが認められる程度
C;擦り跡および粉吹きがはっきりわかる程度
D;地鉄が露出するほど剥離し粉塵が甚大
以上より得られた結果を実験条件と併せて表1〜表3に、および図1、図2に示す。なお、表中においては、前記判定Aを◎、Bを○、Cを△、Dを×として示す。
<Corrosion resistance after baking and after strain relief annealing>
Each test piece coated with each treatment solution and provided with an insulating film is held in a constant temperature and humidity chamber with a relative humidity of 98% and 50 ° C. for 2 days, and the rust generation area ratio on the surface of the test piece is obtained. Evaluation was made according to the criteria. The rust generation area ratio is a percentage of the total rust generation area with respect to the entire observation area, and was determined visually. Furthermore, the same test was performed on the surface of the sample which was annealed by holding at 750 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere, and the corrosion resistance was evaluated.
(Criteria)
A: Rust generation area ratio = 0% or more and less than 5% B; Rust generation area ratio = 5% or more and less than 20% C; Rust generation area ratio = 20% or more and less than 50% D; Rust generation area ratio = 50% or more < Dust resistance after baking>
The test piece was reciprocated in a state where the felt was pressed against one side of the test piece to which the insulating coating was applied, the rubbing trace after the test was observed, and the peeled state and the powder blowing state of the coating were evaluated according to the following criteria. The contact surface of the felt was 20 × 10 mm wide, the pressing load was 3.8 kg / cm 2 (0.4 MPa), and the reciprocating motion was repeated in a simple reciprocating manner corresponding to 400 m.
(Criteria)
A: Almost no rubbing traces are observed B; Some rubbing traces and slight powder blowing are observed C; Detaching of the coating progresses and the rubbing traces and powder blowing are clearly seen D; Dust is enormous <Scratch resistance after strain relief annealing>
The sample surface which was kept at 750 ° C. for 2 hours and annealed in an N 2 atmosphere was scratched with an edge portion made by shearing the same steel plate, and the degree of scratches and powder blowing was determined according to the following criteria.
(Criteria)
A: Scratch and powder generation are hardly observed B; Some rubbing marks and slight powder blowing are recognized C; Rub marks and powder blowing are clearly seen D; The results obtained from the above are shown in Tables 1 to 3 together with the experimental conditions, and in FIGS. In the table, the determination A is indicated as ◎, B as ○, C as Δ, and D as ×.

Figure 0005125072
Figure 0005125072

Figure 0005125072
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表1、2および図1、図2から明らかなように、本発明例は耐食性、耐粉吹き性および歪取り焼鈍板の耐キズ性のいずれも優れている。一方、比較例では、耐食性が劣っている。   As is clear from Tables 1 and 2 and FIGS. 1 and 2, the examples of the present invention are excellent in corrosion resistance, powder blowing resistance, and scratch resistance of the strain relief annealed plate. On the other hand, in the comparative example, the corrosion resistance is inferior.

Crを含有しない無機物を主成分とする絶縁被膜でありながら、例えば耐食性などCr含有絶縁被膜と同等以上の性能を有し、モータや変圧器等を中心に多様な用途での使用が期待される。   Although it is an insulating film mainly composed of an inorganic material that does not contain Cr, it has performance equivalent to or higher than that of a Cr-containing insulating film, such as corrosion resistance, and is expected to be used in various applications such as motors and transformers. .

リン酸含有量のZr含有量に対する比率:P/Zr(横軸)と耐食性(縦軸)に与える影響を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the influence which it has on ratio: P / Zr (horizontal axis) and corrosion resistance (vertical axis) with respect to Zr content of phosphoric acid content. Example 1 アルカリ金属M含有量のZr含有量に対する比率:M/Zr(横軸)と耐食性(縦軸)に与える影響を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the influence which it has on ratio: M / Zr (horizontal axis) and corrosion resistance (vertical axis) with respect to Zr content of alkali metal M content. Example 1

Claims (5)

Zr、Pおよびアルカリ金属Mを含有する絶縁被膜を有する電磁鋼板であって、
PがZrに対しモル比でP/Zr=0.4〜4.0であり、
アルカリ金属Mの総量がZrに対しモル比で(Mの総量)/Zrが0.2〜2.5であり、
さらに、アルカリ金属MはNa、Kの1種または2種から選ばれることを特徴とする絶縁被膜を有する電磁鋼板。
An electrical steel sheet having an insulating coating containing Zr, P and alkali metal M,
P is a molar ratio of P / Zr = 0.4 to 4.0 with respect to Zr,
The total amount of alkali metal M in molar ratio to Zr (total amount of M) / Zr is 0.2 to 2.5,
Further, the electromagnetic steel sheet having an insulating coating, wherein the alkali metal M is selected from one or two of Na and K.
前記絶縁被膜中には、さらに、Si化合物を含有し、SiO2、ZrO2およびP25換算重量でSiO2/(SiO2+ZrO2+P25)が0.7以下であることを特徴とする請求項1に記載の絶縁被膜を有する電磁鋼板。 Said during insulation coating further contains a Si compound, SiO 2 / (SiO 2 + ZrO 2 + P 2 O 5) with SiO 2, ZrO 2 and P 2 O 5 converted weight is 0.7 or less An electrical steel sheet having an insulating coating according to claim 1. 前記絶縁被膜中には、さらに、樹脂を、固形分重量換算で、樹脂固形分/(樹脂固形分+ZrO2+P25)が0.5以下含有することを特徴とする請求項1記載の絶縁被膜を有する電磁鋼板。 2. The resin according to claim 1, wherein the insulating coating further contains a resin in a solid content weight conversion of resin solid content / (resin solid content + ZrO 2 + P 2 O 5 ) of 0.5 or less. Electrical steel sheet having an insulating coating. 前記絶縁被膜中には、さらに、樹脂を、固形分重量換算で、樹脂固形分/(樹脂固形分+SiO2+ZrO2+P25)が0.5以下含有することを特徴とする請求項2に記載の絶縁被膜を有する電磁鋼板。 The insulating film further contains a resin in a solid content weight conversion of resin solid content / (resin solid content + SiO 2 + ZrO 2 + P 2 O 5 ) of 0.5 or less. 2. An electrical steel sheet having the insulating coating according to 2. 前記樹脂が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂の1種または2種以上であることを特徴とする請求項3または4に記載の絶縁被膜を有する電磁鋼板。
The resin is one or more of polyethylene resin, polypropylene resin, polyolefin resin, polyester resin, acrylic resin, alkyd resin, styrene resin, vinyl acetate resin, epoxy resin, phenol resin, urethane resin, melamine resin. An electrical steel sheet having an insulating coating according to claim 3 or 4.
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