JP6524448B2 - 電磁鋼板、および、電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁鋼板、および、電磁鋼板の製造方法に関する。

一般的に、電磁鋼板を用いてモータおよびトランスなどの電気機器を製造する場合、まず、フープ状の電磁鋼板を所定形状に打抜き加工し、打ち抜いた電磁鋼板を積層させた後、固着し、鉄芯を製造する。次に、鉄芯のティースなどに銅線を巻き付けた後、鉄芯にワニスを含浸させ、鉄芯に粉体塗料などを吹き付けて、焼付け乾燥が行われる。さらに、乾燥後の鉄芯に銅線接続用のターミナル、フランジおよび軸受けなどを取り付け、ケースに固定することでモータおよびトランスなどが製造される。

ここで、電磁鋼板の表面には、積層された鋼板間で電流が流れることを防止し、鉄損を低減して磁気特性を向上させるために、絶縁被膜が塗布される。

電磁鋼板の表面に施された絶縁被膜は、絶縁性が必要とされるが、一方で電磁鋼板を加工する際の作業性を向上させるために、溶接性、滑り性、密着性、耐熱性および塗装性などの絶縁性以外の被膜特性も必要とされる。

このような電磁鋼板の絶縁被膜としては、例えば、有機樹脂を主成分とするもの、クロム酸塩またはリン酸塩などの無機酸塩を主成分とするもの、および無機酸塩と有機樹脂との混合物を主成分とするものなどが知られている。

一般に、有機樹脂を主成分とするものは、耐熱性が低く、無機酸塩を主成分とするものは、加工時に鋼板から剥がれ易いことから、従来、無機酸塩と有機樹脂との混合物を主成分とするものが絶縁被膜として用いられることが多かった。

例えば、電磁鋼板の絶縁被膜に関する技術としては、古くは、特公昭５０−１５０１３号公報において、重クロム酸塩と、酢酸ビニル−アクリル樹脂共重合物、ブタジエン−スチレン共重合物、または、アクリル樹脂などの有機樹脂エマルジョンとを主成分とする処理液を用いて絶縁被膜を形成する技術が開示されている。

また、特開２００２−３１７２７６号公報では、リン酸塩とクロム酸塩とを含有する絶縁被膜溶液に所定のＨＬＢ（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ Ｂａｌａｎｃｅ）値を有する非イオン性または陰イオン性界面活性剤を所定量配合し、濡れ性を向上させた絶縁被膜剤に関する技術が開示されている。

また、近年では、環境問題に対する意識の高まりから、６価クロムを含有するクロム酸水溶液を用いないで絶縁被膜を形成する技術の開発が進められている。このような技術としては、例えば、特開平０６−３３０３３８号公報において、特定組成のリン酸塩と、ホウ酸およびコロイダルシリカのうちのいずれか１種以上と、特定粒径の有機樹脂のエマルジョンとを特定割合で配合し、鋼板に焼付ける技術が開示されている。この技術によれば、クロム化合物を含まない処理液を用いながらも、クロム化合物を含有する従来の絶縁被膜と同等の被膜特性を有し、かつ、歪み取り焼鈍後にも優れたすべり性を保持することができる。

また、このようなクロム酸を含有しない絶縁被膜による電磁鋼板の加工性への影響に関しても開発が進められている。例えば、特開平１１−８０９７１号公報において、リン酸金属塩および有機樹脂を主成分とし、光電子分光分析法によって測定された炭素１ｓピークおよびリン２ｓピークが特定の強度を有するような処理液を電磁鋼板に塗布して焼付けることで、電磁鋼板の打抜き性を向上させる技術が開示されている。さらに、特開平１１−８０９７１号公報では、リン酸金属塩と有機樹脂とを主成分とする処理液に、沸点または昇華点が１００℃以上の水溶性有機化合物を特定量含有させることにより、電磁鋼板の打抜き性をさらに向上させることができることが開示されている。

また、特開２００２−４７５７６号公報では、特定金属イオンの第一リン酸塩と、ホスホン酸化合物とを特定割合で含有する電磁鋼板の絶縁被膜用処理液、および、該絶縁被膜用処理液を用いた電磁鋼板処理方法に関する技術が開示されている。

さらに、特開２００８−３１２４５号公報では、各種鋼板に対して良好な防錆性を付与し、かつ、アルカリ脱脂液で容易に除去可能であり、金属加工油などとして用いることが可能な潤滑剤組成物に関する技術が開示されている。

また、特開２０１０−２６１０６３号公報では、多価金属の第一リン酸塩と、キレート剤と、ポリアミンと、合成樹脂とを含有する電磁鋼板の絶縁被膜形成用処理液に関する技術が開示されている。

特公昭５０−１５０１３号公報 特開２００２−３１７２７６号公報 特開平０６−３３０３３８号公報 特開平１１−８０９７１号公報 特開２００２−４７５７６号公報 特開２００８−３１２４５号公報 特開２０１０−２６１０６３号公報

一方で、近年、中国および東南アジア地域で工業化が進展し、モータおよびトランスなどを製造する工場が多数建設されている。そのため、このような地域において、電磁鋼板の使用量が大幅に増大しているが、同地域は、比較的高温であり、かつ、湿度が高いため、電磁鋼板の防錆が課題となっている。

具体的には、電磁鋼板を加工する場合、打ち抜き後の電磁鋼板を積層して鉄芯を製造し、鉄芯をワニスなどで固定した後、巻き線および塗装を行っている。ここで、打ち抜いた電磁鋼板の端面では、地鉄部分が露出しているため、非常に錆易くなっている。

ただし、電磁鋼板を打ち抜き加工する場合、加工時には打ち抜き油が使用されるため、打ち抜いた電磁鋼板の端面には打ち抜き油が付着する。したがって、通常、電磁鋼板の端面は打ち抜き油によって防錆されており、打ち抜き後の端面に直ちに錆が生じることは無い。

しかしながら、打ち抜き工程と次工程との工程処理能力の差などから、打ち抜き工程後に、打ち抜かれた電磁鋼板が一定期間保管される場合がある。また、モータおよびトランスによっては、打ち抜かれた電磁鋼板は、工場内だけでなく、工場間で移送される場合もある。

そのような場合でも、積層された鉄芯の端面部分に錆が発生しないことが必要である。そのため、電磁鋼板には、鋼板表面の耐蝕性だけでなく、いわゆる端面防錆性の向上も求められている。

ここで、上記の特公昭５０−１５０１３号公報および特開２００２−３１７２７６号公報に開示された絶縁被膜は、クロム化合物を含有するため、環境問題の点から使用には問題があった。また、上記の特開平０６−３３０３３８号公報、特開平１１−８０９７１号公報、特開２００２−４７５７６号公報、特開２００８−３１２４５号公報および特開２０１０−２６１０６３号公報に開示された技術を用いた電磁鋼板は、打ち抜き後の端面防錆性が良好ではないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、クロム化合物を含有しない場合であっても、絶縁性に加えて、密着性、耐蝕性、外観および打ち抜き後の端面防錆性が良好な絶縁被膜を備える電磁鋼板を提供することにある。

本発明の要旨は、以下の（１）〜（６）である。

（１）リン酸金属塩１００質量部、および、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍの有機樹脂１〜５０質量部から構成されるバインダーと、
前記バインダーの固形分１００質量部に対する含有量が０．１〜１０．０質量部である炭素数２〜５０のカルボン酸系化合物と、
を含み、
前記有機樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上である、
絶縁被膜を鋼板表面に有する、電磁鋼板。

（２）前記絶縁被膜は、前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．５〜１０質量部の多価アルコールを含有する、前記（１）に記載の電磁鋼板。

（３）前記カルボン酸系化合物は、炭素数が４〜２０の直鎖または分岐のアルキル基またはアルケニル基を有する、前記（１）または（２）に記載の電磁鋼板。

（４）リン酸金属塩１００質量部と、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍの有機樹脂のエマルジョンを樹脂固形分で１〜５０質量部とを混合し、バインダー液を調製するステップと、
前記バインダー液に、炭素数２〜５０のカルボン酸系化合物を、前記バインダー液の固形分１００質量部に対して０．１〜１０．０質量部混合し、処理液を調製するステップと、
前記処理液を電磁鋼板の表面に塗布し、焼付け乾燥するステップと、
を含み、
前記有機樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上である、
電磁鋼板の製造方法。

（５）前記処理液を調製するステップにおいて、前記バインダー液には、さらに多価アルコールを、前記バインダー液の固形分１００質量部に対して０．５〜１０質量部混合する、前記（４）に記載の電磁鋼板の製造方法。

（６）前記カルボン酸系化合物は、炭素数が４〜２０の直鎖または分岐のアルキル基またはアルケニル基を有する、前記（４）または（５）に記載の電磁鋼板の製造方法。

以上説明したように、本発明では、リン酸金属塩と、特定の平均粒径の有機樹脂と、炭素数２〜５０のカルボン酸系化合物とを特定割合で含む絶縁被膜が電磁鋼板の表面に形成される。これにより、本発明は、打ち抜き積層された際の端面防錆性が良好で、かつ、密着性、耐蝕性および外観が良好な絶縁被膜を備える電磁鋼板を提供するものである。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

本発明は、電磁鋼板、および、電磁鋼板の製造方法に関するものである。具体的には、本発明は、電気機器などの鉄芯材料として使用される電磁鋼板、および、該電磁鋼板の製造方法に関し、特に、端面防錆性が良好であり、かつ、クロム酸を含有しない絶縁被膜を持つ電磁鋼板、および、該電磁鋼板の製造方法に関するものである。

本発明に係る電磁鋼板は、表面に絶縁被膜が形成された電磁鋼板である。また、絶縁被膜は、リン酸金属塩１００質量部、および、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍの有機樹脂１〜５０質量部とから構成されるバインダーと、該バインダーの固形分１００質量部に対する含有量が０．１〜１０．０質量部である炭素数２〜５０のカルボン酸系化合物とが混合され、分散された被膜である。

まず、本実施形態において絶縁被膜が形成される電磁鋼板について説明する。

本実施形態にて、絶縁被膜が形成される電磁鋼板は、質量％で、Ｓｉ：０．１％以上、Ａｌ：０．０５％以上、Ｍｎ：０．０１％以上を少なくとも含有し、残部がＦｅおよび不純物である無方向性電磁鋼板を好適に用いることができる。Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎは、含有量の増加に伴って、電磁鋼板の電気抵抗を増加させ、磁気特性を向上させるが、一方で加工性を低下させる。そのため、Ｓｉの含有量は、４．０質量％未満、Ａｌの含有量は、３．０質量％未満、Ｍｎの含有量は、２．０質量％未満が好ましい。また、その他のＳ、ＮおよびＣなどの任意添加元素の含有量は、各々１００ｐｐｍ未満であることが好ましく、２０ｐｐｍ未満であることがより好ましい。

本実施形態では、例えば、上記鋼成分を持つスラブを１１５０〜１２５０℃に加熱し、熱延してコイル状に巻き取り、必要に応じて熱延板の状態で８００℃から１０５０℃の温度範囲で焼鈍した後、０．１５〜０．５ｍｍ程度に冷延し、さらに７５０〜１１００℃で焼鈍したものを電磁鋼板として使用することができる。

また、絶縁被膜が形成される電磁鋼板の表面は、後述する処理液が塗布される前に、任意の前処理が施されてもよく、例えば、アルカリなどによる脱脂処理、または、塩酸、硫酸もしくはリン酸などによる酸洗処理などが施されてもよい。また、後述する処理液が塗布される前の電磁鋼板の表面は、このような前処理が施されずに、仕上げ焼鈍後のままの表面であってもよい。

さらに、本実施形態にて、絶縁被膜が形成される電磁鋼板では、表面粗度（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることがより好ましい。なお、Ｒａを０．１μｍ未満とした場合、冷延工程でコスト高になる傾向があり、Ｒａが１．０μｍを超える場合、占積率が低下してしまうため好ましくない。なお、電磁鋼板の表面粗度（Ｒａ）は、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｂ０６０１）に準じて測定することが可能である。

次に、本実施形態において電磁鋼板の表面に形成される絶縁被膜について説明する。

本実施形態にて、絶縁被膜に含まれるリン酸金属塩は、リン酸と金属イオンとを主成分とする水溶液を乾燥させたときの固形分であり、絶縁被膜においてバインダーとして機能するものである。リン酸金属塩に含まれるリン酸の種類としては、特に限定されるものではないが、オルトリン酸、メタリン酸、ポリリン酸などが好ましい。リン酸金属塩に含まれる金属イオンの種類としては、特に限定されるものではないが、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｒ、Ｔｉ、およびＺｎなどが好ましく、特に、Ａｌ、Ｍｇ、およびＺｎがより好ましい。リン酸金属塩の溶液を調製する場合、例えば、オルトリン酸などのリン酸に、上記金属イオンの酸化物、炭酸塩または水酸化物を混合して調製することが好ましい。

また、リン酸金属塩は、単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。また、リン酸金属塩のみを使用してもよく、リン酸またはホウ酸などをさらに加えてもよい。

本実施形態にて、絶縁被膜に含まれる有機樹脂は、絶縁被膜においてバインダーとして機能する。上記有機樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上である。これらの有機樹脂は、一般に市販されており、容易に入手することが可能である。また、各樹脂のエマルジョンについても同様に入手することが可能である。

アクリル樹脂としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉ−ブチルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｉ−オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−ノニルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、もしくは、ｎ−ドデシルアクリレートなどをモノマーとして使用し、さらにアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸もしくはイタコン酸などの官能基を持つモノマー、または、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒロドキシルブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アリルエーテルなどの水酸基を持つモノマーを共重合させたものをより好適に用いることができる。

また、エポキシ樹脂としては、例えば、アミン変性エポキシ樹脂に無水カルボン酸を反応させたものを用いることができる。具体的には、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルのカプロラクトン開環付加物、ビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳ−ジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、および、ダイマー酸グリシジルエーテルなどのエポキシ樹脂に、イソプロパノールアミン、モノプロパノールアミン、モノブタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエチレントリアミン、エチレンジアミン、ブタルアミン、プロピルアミン、イソホロンジアミン、テトラヒドロフルフリルアミン、キシレンジアミン、ヘキシルアミン、ノニルアミン、トリエチレンテトラミン、テトラメチレンペンタミン、および、ジアミノジフェニルスルホンなどのアミンを作用させて変性させ、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸、および、無水トリメリット酸などの無水カルボン酸を反応させたものを好適に用いることができる。

ポリエステル樹脂としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、および、シトラコン酸などのジカルボン酸と、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルジオール、１，６−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、および、ポリエチレングリコールなどのグリコールとを反応させたポリエステル樹脂を好適に用いることができる。さらに、上述したポリエステル樹脂に、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、または、メタクリル酸無水物などをグラフト重合させたものを用いてもよい。

上記の各有機樹脂は、エマルジョンであってもよく、水溶性樹脂であってもよい。有機樹脂がエマルジョンである場合、有機樹脂は、上記の各有機樹脂の１種または２種以上の混合物であってもよい。また、有機樹脂がエマルジョンである場合、有機樹脂の平均粒径は、０．０５〜０．５０μｍが好ましい。有機樹脂の平均粒径が０．０５μｍ未満である場合、処理液中で有機樹脂が凝集し易くなり、絶縁被膜の均一性が低下する。また、有機樹脂の平均粒径が０．５０μｍ超である場合、液の安定性が低下する。さらに、上記有機樹脂がエマルジョンである場合の有機樹脂の平均粒径は、０．１０μｍ以上であることが好ましく、０．３０μｍ以下であることが好ましい。

なお、有機樹脂の平均粒径とは、有機樹脂の１次粒子を球形と近似した場合の直径の個数平均値（すなわち、有機樹脂の１次粒子における個数平均粒径）であり、例えば、レーザー回折および散乱法（ＪＩＳ Ｚ８８２５−１に準拠した方法）により測定することができる。

リン酸金属塩と有機樹脂との混合比率は、リン酸金属塩１００質量部に対し、有機樹脂の合計が１〜５０質量部である。有機樹脂の混合比率が１質量部未満である場合、有機樹脂の濃度が過度に低いため、凝集が発生し易く、その結果、塗布液の安定性が低下する。一方、有機樹脂の混合比率が５０質量部超である場合、形成した絶縁被膜の耐熱性が低下するため適切ではない。

なお、リン酸金属塩および有機樹脂は、絶縁被膜のバインダーとして機能するものである。絶縁被膜の膜厚は、０．３〜５．０μｍ程度が好ましく、０．５〜２．０μｍがより好ましい。

ここで、本実施形態にて、絶縁被膜に含まれる、炭素数２〜５０のカルボン酸系化合物は、防錆成分として使用され、バインダー中に含有される。上記カルボン酸系化合物とは、少なくとも一つのカルボキシ基を有するカルボン酸化合物、該カルボン酸化合物と金属との塩であるカルボン酸塩化合物、または、カルボン酸化合物とカルボン酸塩化合物との混合物のことをいう。これらの成分は、電磁鋼板を打ち抜き加工した際に、打ち抜き油に溶出しやすいため、打ち抜いた電磁鋼板の端面に付着した打ち抜き油の防錆性を向上させることができる。そのため、本発明によれば、電磁鋼板の打ち抜き後の端面防錆性を向上させることができる。

炭素数２〜５０のカルボン酸化合物としては、モノカルボン酸では、ラウリン酸、ステアリン酸などの直鎖脂肪酸、および、ナフテン核を有する飽和カルボン酸、安息香酸などの芳香族カルボン酸誘導体などが挙げられる。また、ジカルボン酸では、コハク酸、アルキルコハク酸、アルキルコハク酸ハーフエステル、アルケニルコハク酸、アルケニルコハク酸ハーフエステル、コハク酸イミドなどのコハク酸誘導体、ヒドロキシ脂肪酸、メルカプト脂肪酸、サルコシン誘導体、フタル酸などの芳香族カルボン酸誘導体、および、ワックスまたはペトロラタムの酸化物などを含む酸化ワックスなどが挙げられる。

炭素数２〜５０のカルボン酸塩化合物としては、上述のカルボン酸化合物と金属との塩が挙げられる。なお、上記金属としては、コバルト、マンガン、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、バリウム、リチウム、マグネシウム、および銅等が挙げられる。

カルボン酸系化合物は、炭素数が２〜５０である。炭素数が２未満、すなわち、炭素数が１のギ酸およびその塩は、揮発性が高いため、含有することによる効果が期待できないだけでなく、有毒である。一方、炭素数が５０を超えると、カルボン酸系化合物の粘性が高いため、端面に付着する面積が少なくなり、その結果、防錆効果が劣る。カルボン酸系化合物は、炭素数が５以上であることが好ましく、３０以下であることが好ましい。

カルボン酸系化合物は、炭素数が４〜２０の直鎖または分岐のアルキル基またはアルケニル基を有することが好ましく、炭素数が８〜１４の直鎖のアルキル基またはアルケニル基を有することがより好ましい。炭素数が４〜２０の直鎖または分岐のアルキル基またはアルケニル基を有するカルボン酸系化合物としては、アルキルコハク酸、アルキルコハク酸ハーフエステル、アルケニルコハク酸、アルケニルコハク酸ハーフエステル、アルキル安息香酸、アルケニル安息香酸、アルキルサリチル酸、アルケニルサリチル酸、アルキルフタル酸、および、アルケニルフタル酸、ならびに、これらの塩などが挙げられる。

カルボン酸系化合物の含有量は、バインダーの固形分１００質量部に対して、０．１〜１０．０質量部である。なお、含有量が０．１質量部未満である場合、防錆成分としての効果を得ることができない。一方、含有量が１０．０質量部超である場合、ベトツキが生じる。さらに、これらの防錆成分の混合物の含有量は、バインダーの固形分１００質量部に対して、０．３質量部以上であることが好ましく、３．０質量部以下であることが好ましい。

本実施形態では、カルボン酸系化合物を塗布液に添加する場合、各種界面活性剤を使用して、上記のカルボン酸系化合物をエマルジョン化してから混合してもよい。カルボン酸系化合物のエマルジョン化のために使用する界面活性剤は、特に限定されるものではないが、例えば、ノニオン系界面活性剤が好適であり、具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、または、ポリオキシエチレンアルキルエステルなどがより好適である。

また、本発明では、耐蝕性や外観を向上させるために、必要に応じてホスホン酸化合物を絶縁被膜に添加することも可能である。ホスホン酸化合物としては、ホスホン酸、ホスホン酸塩、アミノトリメチレンホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸塩、ヒドロキシエタンホスホン酸、ならびに、ヒドロキシエタンホスホン酸塩およびその誘導体を好適に用いることができ、特に、１−１ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸をより好適に用いることができる。

ホスホン酸化合物の含有量は、リン酸金属塩の固形分１００質量部に対して、５〜５０質量部であることが好ましい。ホスホン酸化合物の含有量が５質量部未満である場合、含有による効果が確認できないため、好ましくない。一方、ホスホン酸化合物の含有量が５０質量部超である場合、ベトツキを生じるため好ましくない。さらに、ホスホン酸化合物の含有量は、リン酸金属塩の固形分１００質量部に対して、８質量部以上であることがより好ましく、２５質量部以下であることがより好ましい。

また、本発明では、さらに多価アルコールを絶縁被膜に添加してもよい。本発明で使用される多価アルコールとは、１分子内に２基以上の水酸基を有し、かつ、本発明に係る絶縁被膜の塗布液に十分に溶解するものを表す。このような多価アルコールの具体例としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、１、４ブチレングリコール、２、３−ブチレングリコール、２−メチル２、４ペンタンジオール、２−エチル−２、４ヘキサンジオール、グリセリンなどが挙げられる。

多価アルコールの絶縁被膜に対する含有量は、リン酸金属塩の固形分１００質量部に対して、０．５〜１０質量部であることが好ましい。多価アルコールの含有量が０．５質量部未満である場合、絶縁被膜を形成した電磁鋼板の外観が劣化するため好ましくない。一方、多価アルコールの含有量が１０質量部超である場合、ベトツキを生じるため好ましくない。さらに、多価アルコールの含有量は、リン酸金属塩の固形分１００質量部に対して、１質量部以上であることがより好ましく、５質量部以下であることがより好ましい。

さらに、本発明では、絶縁被膜を形成する塗布液に、耐疵付き性などを向上させる目的で、シリケートおよびアルミナゾルなどの水溶性無機物をさらに配合して用いてもよく、各種界面活性剤等を含む表面張力低下剤をさらに配合して用いてもよい。また、絶縁被膜を形成する塗布液に、酸化チタンおよび炭酸カルシウムなどの着色顔料または体質顔料、リン酸亜鉛およびリン酸カルシウムなどの防錆剤、増粘剤、分散剤、成膜助剤、消泡剤、有機溶媒、ならびに、防腐剤などをさらに添加して用いてもよい。

本実施形態では、上述した組成を有する電磁鋼板に対して、上述した成分を混合した塗布液を塗布した後、加熱して焼付け乾燥することによって、表面に絶縁被膜を形成した電磁鋼板を製造することができる。

なお、塗布液を電磁鋼板の表面に塗布する場合、塗布方式は特に限定されない。例えば、ロールコーター方式を用いて塗布液を電磁鋼板の表面に塗布してもよく、スプレー方式、ディップ方式などの塗布方式を用いて塗布液を電磁鋼板の表面に塗布してもよい。

また、塗布液を焼付け乾燥させるための加熱方式も特に限定されず、通常の輻射炉または熱風炉などを使用することが可能であり、また、誘導加熱方式などの電気加熱による方式を使用してもよい。

ここで、塗布液の焼付け乾燥条件は、例えば、加熱温度については１５０〜４００℃の範囲が好ましく、焼付け時間については５〜３０秒が好ましい。また、加熱温度は、２６０〜３８０℃の範囲がより好ましい。加熱温度が１５０℃未満の場合、焼付け後に絶縁被膜中に水分が残存する恐れがあるため好ましくない。一方、加熱温度が４００℃を超える場合、添加した有機樹脂が酸化する恐れがあるため、好ましくない。さらに、焼付け時間が５秒未満である場合、焼付けが不均一になる恐れがあるため好ましくない。一方、焼付け時間が３０秒を超える場合、添加した防錆剤が絶縁被膜中に残存する割合が低下する恐れがあるため、好ましくない。

まず、Ｓｉ：３．０質量％、Ａｌ：０．８質量％、Ｍｎ：０．５質量％を含有し、残部がＦｅおよび不純物であり、板厚が０．３０ｍｍであり、表面粗度がＲａ（中心線平均粗さ）で０．２８μｍである無方向性電磁鋼板を用意した。

次に、オルトリン酸と、Ａｌ（ＯＨ）_３、Ｍｇ（ＯＨ）_２などの各金属水酸化物、酸化物、または炭酸塩とをリン酸金属塩の濃度が４０質量％となるように水に溶解し、混合撹拌することで、リン酸金属塩の水溶液を調製した。

続いて、以下に示した６種類の有機樹脂を合成し、それぞれ３０質量％エマルジョン溶液とした。また、比較のため、市販のウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂を用意し、それぞれ３０質量％エマルジョン溶液とした。さらに、表１に示す割合でリン酸金属塩の水溶液と、有機樹脂の３０質量％エマルジョン溶液とを混合し、表１で示す組成のバインダー処理液を調整した。

なお、表１に示すバインダー処理液Ｎｏ．１１は、クロム酸マグネシウムの水溶液と、アクリル樹脂３の３０質量％エマルジョン溶液とを混合することにより調整した。前記クロム酸マグネシウムの水溶液は、無水クロム酸を所定量の純水に溶解した後、当量の酸化マグネシウムを攪拌しながら徐々に溶解させることにより調整した。

（１）アクリル樹脂１
メチルメタクリレート４０質量％、スチレンモノマー３０質量％、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを１０質量％、エチレングリコールメタクリレート２０質量％を共重合させ、アクリル樹脂１を合成した。

（２）アクリル樹脂２
メチルアクリレート２０質量％、スチレンモノマー３０質量％、イソブチルアクリレート２５質量％、４−ヒドロキシブチルアクリレート２０質量％、ジメタクリル酸エチレングリコール５質量％を共重合させ、アクリル樹脂２を合成した。

（３）アクリル樹脂３
メチルアクリレート４０質量％、エチルアクリレート４０質量％、スチレンモノマー２０質量％を共重合させ、アクリル樹脂３を合成した。

（４）アクリル樹脂４
アクリレート４０質量％、ジメチルアクリレート４０質量％、スチレンモノマー２０質量％を共重合させ、アクリル樹脂４を合成した。

（５）エポキシ樹脂（カルボキシル基含有エポキシ樹脂）
ビスフェノールＡエポキシ樹脂をモノエタノールアミンで変性させた後、無水コハク酸をグラフト重合させ、カルボキシル基含有エポキシ樹脂を合成した。

（６）ポリエステル樹脂（カルボキシル基含有ポリエステル樹脂）
ジメチルテレフタレート４０質量％とネオペンチルグリコール４０質量％とを共重合させた後、フマル酸１０質量％および無水トリメリット酸１０質量％をグラフト重合させ、カルボキシル基含有ポリエステル樹脂を合成した。

なお、表１において、「−」は、添加剤を含有していないことを表す。また、表１中の割合は、固形分換算した割合である。

レーザー散乱および回折法にて測定したところ、アクリル樹脂１の平均粒径は、０．１５μｍであり、アクリル樹脂２の平均粒径は、０．１４μｍであり、アクリル樹脂３の平均粒径は、０．１６μｍであり、アクリル樹脂４の平均粒径は、０．３５μｍであり、エポキシ樹脂の平均粒径は、０．２０μｍであり、ポリエステル樹脂の平均粒径は、０．１１μｍであった。

また、表１で示すバインダー処理液に、表２に示すカルボン酸系化合物の防錆剤、または、その他の防錆剤を所定量含有させ、塗布液を調製した。

なお、表２中の防錆剤の含有量は、バインダー処理液中の固形分を１００質量部とした場合の割合である。また、表２において、「−」は、防錆剤を含有していないことを表す。

電磁鋼板の表面への処理液の塗布には、ロールコーター方式を用い、バインダー膜厚が約０．５μｍになるように、ロール圧下量等を調整した。乾燥は、熱風炉を用いて行い、焼き付け乾燥した。得られた各実施例および比較例の評価測定結果を表３に示す。

以下に、上記で製造した各実施例および比較例の評価方法について、詳細に説明する。

絶縁性は、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｃ２５５０）に準じて測定した層間抵抗を基に、３Ω・ｃｍ^２／枚未満を「×」とし、３Ω・ｃｍ^２／枚以上１０Ω・ｃｍ^２／枚未満を「△」とし、１０Ω・ｃｍ^２／枚以上３０Ω・ｃｍ^２／枚未満を「○」とし、３０Ω・ｃｍ^２／枚以上を「◎」として評価した。なお、絶縁性は、評価が「◎」または「○」のサンプルを合格とした。

密着性は、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの直径の各金属棒に粘着テープを貼った鋼板サンプルを巻きつけ、鋼板サンプルから粘着テープを引き剥がした後の絶縁被膜の剥れた痕跡にて評価した。１０ｍｍφの曲げでも絶縁被膜が剥れなかったものを「１０ｍｍφＯＫ」とし、２０ｍｍφの曲げでも絶縁被膜が剥れなかったものを「２０ｍｍφＯＫ」とし、３０ｍｍφの曲げでも絶縁被膜が剥れなかったものを「３０ｍｍφＯＫ」とし、３０ｍｍφの曲げで絶縁被膜が剥れたものを「３０ｍｍφＯＵＴ」とした。なお、密着性は、評価が「１０ｍｍφＯＫ」、「２０ｍｍφＯＫ」または「３０ｍｍφＯＫ」のサンプルを合格とした。

耐蝕性は、ＪＩＳ法の塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２３７１）に準じて行い、４時間経時後のサンプルに対して１０点評価で行った。評価基準は、以下の通りである。なお、耐蝕性は、評価が７点以上のサンプルを合格とした。
１０：錆発生が無かった
９：錆発生が極少量（面積率０．１％以下）
８：錆の発生した面積率＝０．１％超過０．２５％以下
７：錆の発生した面積率＝０．２５％超過０．５０％以下
６：錆の発生した面積率＝０．５０％超過１％以下
５：錆の発生した面積率＝１％超過２．５％以下
４：錆の発生した面積率＝２．５％超過５％以下
３：錆の発生した面積率＝５％超過１０％以下
２：錆の発生した面積率＝１０％超過２５％以下
１：錆の発生した面積率＝２５％超過５０％以下

端面防錆性は、クリアランス１０％の塗油していない切断機を用いて、各絶縁被膜を塗布した電磁鋼板を切断し、切断後の端面を揃えて評価面として評価した。切断後の電磁鋼板を温度５０℃、湿度９０％の恒温恒湿槽で４８時間経時させ、その後の評価面の錆発生面積率を耐蝕性と同様に評価した。評価基準は、以下の通りである。なお、端面防錆性は、評価が７点以上のサンプルを合格とした。
１０：錆発生が無かった
９：錆発生が極少量（面積率０．１％以下）
８：錆の発生した面積率＝０．１％超過０．２５％以下
７：錆の発生した面積率＝０．２５％超過０．５０％以下
６：錆の発生した面積率＝０．５０％超過１％以下
５：錆の発生した面積率＝１％超過２．５％以下
４：錆の発生した面積率＝２．５％超過５％以下
３：錆の発生した面積率＝５％超過１０％以下
２：錆の発生した面積率＝１０％超過２５％以下
１：錆の発生した面積率＝２５％超過５０％以下

外観によって、絶縁被膜の膜厚の均一性を評価した、絶縁被膜に光沢があり、平滑で均一であるものを「５」とし、光沢はあるが均一性に若干劣るものを「４」とし、やや光沢があり平滑ではあるが均一性に劣るものを「３」とし、光沢が少なく、平滑性にやや劣り均一性に劣るものを「２」とし、光沢、均一性、平滑性の劣るものを「１」として評価した。なお、外観は、評価が「４」以上であるサンプルを合格とした。

占積率は、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｃ２５５０）に準じて測定した。なお、占積率は、９９．４％以上であるサンプルを合格とした。

以上の電磁鋼板の評価結果を表３にまとめて示す。

表３で示す結果を参照することにより、本発明の効果が明らかとなった。

表３の結果によれば、本発明に係る実施例１〜７は、端面防錆性が良好で、打ち抜き後の錆発生が少ないことがわかった。また、本発明に係る実施例１〜７は、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観および占積率のいずれもが良好であることがわかった。具体的には、実施例１〜７は、クロム化合物を含む絶縁被膜を備える参考例に対して、ほぼ同等の絶縁性、密着性、耐蝕性、端面防錆性、外観および占積率を有することがわかった。

一方、比較例１〜９は、絶縁性、密着性、耐蝕性、端面防錆性、外観および占積率のいずれかが、本発明に係る実施例１〜７に対して劣っていることがわかった。具体的には、比較例１および２は、有機樹脂の含有量が本発明の範囲から外れているため、端面防錆性が低下している。また、比較例３は、防錆剤の含有量が本発明の範囲よりも多いため、密着性および占積率が低下し、かつ、外観が劣化している。比較例４は、防錆剤の含有量が本発明の範囲よりも少ないため、端面防錆性が低下しており、比較例９は、防錆剤が含まれていないため、端面防錆性が低下している。さらに、比較例５は、防錆剤の種類が本発明で規定する防錆剤と異なるため、端面防錆性が低下しており、比較例６および７は、有機樹脂の種類が本発明で規定する有機樹脂と異なるため、端面防錆性が低下し、かつ、外観が劣化している。比較例８は、防錆剤の炭素数が５０を超えるため、絶縁性および占積率が低下し、かつ、外観が劣化している。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る電磁鋼板は、端面防錆性に優れ、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観および占積率を向上させることが可能であるため、モータおよびトランスの製造効率を向上させることが可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims (6)

1. リン酸金属塩１００質量部、および、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍの有機樹脂１〜５０質量部から構成されるバインダーと、
   前記バインダーの固形分１００質量部に対する含有量が０．１〜１０．０質量部である炭素数２〜５０のカルボン酸系化合物と、
   を含み、
   前記カルボン酸系化合物は、直鎖脂肪酸を除くモノカルボン酸、およびジカルボン酸から選択される１種以上であり、かつ、炭素数が４〜２０の直鎖または分岐のアルキル基またはアルケニル基を有し、
   前記有機樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上である、
   絶縁被膜を鋼板表面に有する、電磁鋼板。
2. 前記絶縁被膜は、前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．５〜１０質量部の多価アルコールを含有する、請求項１に記載の電磁鋼板。
3. 前記絶縁被膜は、前記リン酸金属塩の固形分１００質量部に対する含有量が５〜５０質量部であるホスホン酸化合物を含有する、請求項１または２に記載の電磁鋼板。
4. リン酸金属塩１００質量部と、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍの有機樹脂のエマルジョンを樹脂固形分で１〜５０質量部とを混合し、バインダー液を調製するステップと、
   前記バインダー液に、炭素数２〜５０のカルボン酸系化合物を、前記バインダー液の固形分１００質量部に対して０．１〜１０．０質量部混合し、処理液を調製するステップと、
   前記処理液を電磁鋼板の表面に塗布し、焼付け乾燥するステップと、
   を含み、
   前記カルボン酸系化合物は、直鎖脂肪酸を除くモノカルボン酸、およびジカルボン酸から選択される１種以上であり、かつ、炭素数が４〜２０の直鎖または分岐のアルキル基またはアルケニル基を有し、
   前記有機樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上である、
   電磁鋼板の製造方法。
5. 前記処理液を調製するステップにおいて、前記バインダー液には、さらに多価アルコールを、前記バインダー液の固形分１００質量部に対して０．５〜１０質量部混合する、請求項４に記載の電磁鋼板の製造方法。
6. 前記処理液を調製するステップにおいて、前記バインダー液には、さらにホスホン酸化合物を、前記リン酸金属塩の固形分１００質量部に対して５〜５０質量部混合する、請求項４または５に記載の電磁鋼板の製造方法。