JPH01309304A - 溶接性、占積率、加工作業性の優れた電磁鋼板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶接性、占積率、加工作業性の優れた電磁鋼
板とその製造方法、特に鋼板表面に幾何学模様の凹みを
設けることにより溶接性、占積率、さらには加工作業性
の改善を図った電磁鋼板とその製造方法に関する。

（従来の技術） 電磁鋼板はトランス、モータ等の鉄芯材料として大量に
かつ広汎に使用されている。鉄芯材料としては所定形状
にコアを打ち抜いた後、積層して使用するが、その場合
、積層体を結束する必要がある。この積層体の結束は行
なわなければ巻線時のズレが生したり、製品組立後、製
品が分解してしまうため、現在、■打ち抜き時に予め設
けておいたダボ（位置合わせ用の突起）を合わせてかし
めるか（自動かしめ法）、■同じく予め設けておいたピ
ン孔にピンを入れてかしめるか（ビンかしめ法）、ある
いは■溶接によって一体化するか（溶接法）している。

このような通常行われている三種の方法のうち、溶接法
の場合には、鋼板の溶接性が非常に重要となり、溶接性
の悪いものでは能率低下となり、コストアンプの要因と
なる。

一方、電磁鋼板としては、前述のように、多数の打ち抜
きコアを積層、結束して一台のトランスあるいはモータ
用の鉄芯とするため、その打ち抜き性も重要なファクタ
ーである。特に、近年は、打ち抜き用に超硬合金製金型
を使用し、高速で打ち抜きが行われるようになったため
、打ち抜き性についても一層厳しい特性が要求されるよ
うになった。

今日、かかる厳しい打ち抜き性を満足させるために、無
機とを機との複合成分から成る複合コーティングが開発
され、現在のところ、無方向性電磁鋼板の大半はこの複
合コーティングが施されている。つまり、打ち抜き性を
改善するには、表面の潤滑性が問題となり、一方、潤滑
をよくするためには、コーティングに好機分（樹脂）を
添加し、さらに打ち抜き時には油を塗布しているのであ
る。

しかしながら、溶接性という観点からは、上述のような
有機分および油は有害である。すなわち、有機成分の分
解により発生するガス（例：Ｃ０５ＣＯＺ）が、溶接ビ
ード内で気泡となり、ブローホールと呼ばれる溶接不良
を生じる。このブローホールが生じると溶接部の結束力
は著しく低下し、ビードが切れ、結束したコアがバラけ
てしまうことがある。特に、最近のように高速溶接が行
われるようになると溶接性の改善は強く求められている
。

このように、溶接法によれば、互いに矛盾する特性であ
る打ち抜き性および溶接性を同時に満足する電磁鋼板を
開発しなければならなかった。

そこで、特公昭４９−６７４４号および特公昭４９−１
９０７８号公報にも開示されているように、打ち抜き性
および溶接性の両方に優れた積層鉄芯用電磁鋼板が開発
された。これは鋼板表面に予め粗さを付与した電磁鋼板
を使用するのである。鋼板表面が粗いため積層体にあっ
ても内部からのガス抜きが容易に行われ、ブローホール
の発生が阻止されるのである。

しかしながら、この従来の電磁鋼板にあっては、表面に
粗さを付与しているため、今度は、占積率が低下すると
いう問題が生じた。ここに、占積率とは、打ち抜かれた
各コアを積層したときのそれぞれのコア同士の密着の程
度をいうのであって、この占積率の低下は例えばモータ
の性能を著しく劣化させることになり、好ましくない。

ところで、■高速自動プレス機の送りをスムーズにする
とともに、■歪取焼鈍後、仮同士のすべり性を改善する
という加工作業性の向上が求められている。

ここで問題となるプレス時の送りとはすべりによるミス
フィードである。従来のミスフィードを起こしやすいプ
レス機において、その対策は母材をダル鋼板にすること
が有効とされていた。ところが、このダル鋼板を使用す
るとトランスあるいはモーターに組立てた時の占積率が
低下し、その結果としてトランス、モーターの性能が低
下することがあった。また一方では、トランスを組立て
る場合、Ｅ字形と１字形に打抜機コア要素を交互に積層
して組立てる方法が最もよい特性になるとされており、
この際コア同士のすべりが問題になることがある。特に
コアを打抜後、歪取焼鈍した場合、表面に施しであるコ
ーティングは酸化物となり著しく摩擦係数が高くなる。

かかる状態でＥとＩのコア要素を組合せようとすると著
しく作業性が劣る。

通常この作業はスタッカーと呼ばれる機械にて行うため
、すべり性の悪いものではたちまち機械が停止してしま
す。

このすべり性を改善する方法は２つあって、１つは静止
）２！擦係数の高いままならば接触面積を減らすことで
、もう１つは静止摩擦係数そのものを下げることである
。後者はコーティングの組成そのものを変更しなければ
ならず困煮を極める。

前者の場合、筒便な方法は鋼板表面をダル仕上げにする
ことである。ダル仕上げ綱板同士の接触面積はブライト
仕上げ鋼板に比べて著しく小さいため、すべり性は大幅
に改善される。ところが、前述のごとくダル仕上げ鋼板
は占積率の低下を招き、トランスの性能そのものが低下
してしまう。

一方ブライト仕上げの鋼板では表面の油膜が完全に密着
して動摩擦係数が過大になり、加工作業性が悪化する。

（発明が解決しようとする課題） ここに、本発明の目的は、打ち抜き性を改善するために
有機および／または無機の複合コーティングを備えた電
磁鋼板であって、溶接性、占積率、加工作業性のいずれ
にも優れた電磁鋼板とその製造方法を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、かかる課題を解決する手段について種々
検討を重ねたところ、マイクロデインダルｗ４板（以下
、「！′ＩＤ鋼板」という）を用いると、溶接時のガス
抜けが効果的に行われ、占積率および加工作業性の低下
を伴わずに溶接性が改善された複合コーティング電磁鋼
板が得られることを知り、本発明を完成した。なお、Ｍ
Ｄ鋼板それ自体はすでに公知である。特公昭６２−１１
９２２号公報参照。しかし、それは塗装鋼板の高鮮映性
を改善するものとして知られていたのであって、電ｉｆ
ｆ鋼板の溶接時のガス抜き性、山積率等に対する作用効
果は全く知られることがなかった。

よって、本発明の要旨とするところは、鋼板表面に設け
た幾何学模様の凹みと、その上に施した有機および／ま
たは無機の複合コーティングとを備えた溶接性、占積率
、加工作業性の優れた電磁鋼板である。

このように、表面に凹みを設けた鋼板の代表例は、上述
のように、？ＩＤｍ仮であり、これは一般にレーザミラ
ーと呼ばれる高鮮映性を得るために鋼板表面に加工を施
した鋼板である。すなわち、冷間圧延の最終バスのロー
ルを、またはスキンバスのロールをレーザまたは化学エ
ツチングにより幾何学模様の凸部を形成し、このロール
の規則正しい模様が鋼板表面に凹みとして転写されて得
られる鋼板である。かかるＭＤｌｉ板は、従来のダル鋼
板のように不規則な配列をした凸部が設けられているも
のと比較して、凹みが設けられているため、凸部の頂部
は平滑であって、規則的配列をしている。したがって、
占積率が向上するのである。

上記幾何学模様は、特に制限されず、例えば相互の凹み
の距離、山の高さ（深さ）、平面上における凸部の面積
率などは特に制限されない。しかし、好ましくは、目的
とする占積率を確保するためには１５〜３５％とするの
が好ましい。

本発明の好適態様にあって、上記電磁鋼板は、無方向性
電磁鋼板である。

本発明は、別の特徴によれば、表面形状が一定の幾何学
模様をなす様に表面を加工された圧延ワークロールを電
磁鋼板の表面性状を決定する最終の圧延ワークロールと
して使って該圧延ワークロールの上記幾何学模様に対応
する凹みを前記電磁綱板表面に転写し、次いで該電磁綱
板表面に有機および／または無機の複合コーティングを
設けることを特徴とする溶接性、占積率、加工作業性の
優れた電磁鋼板の製造方法である。

さらに別の特徴によれば、本発明は、ブライト鋼板であ
る電磁鋼板に有機および／または無機の複合コーティン
グを施し、次いで表面形状が一定の幾何学模様をなす様
に表面を加工された圧延ワークロールを使ってスキンバ
スを行い、前記圧延ワークロールの上記幾何学模様に対
応する凹みを前記電磁綱板表面に転写することを特徴と
する溶接性、山積率、加工作業性の優れた電磁鋼板の製
造方法である。

ここに、上記複合コーティングもすでに公知であって、
それを適宜利用すれば良く、本発明にあって特に制限は
ない。有機化合物だけのコーティングの場合はもちろん
、無機化合物だけのコーティングの場合にも、本発明は
有効である。

（作用） 次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体的に説明
する。

第１図（Ａ）　、同（Ｂ）　ハ、通常ノダ７Ｌｚｔｉ１
４Ｌ！：ＭＤＩ仮とのそれぞれの積層時の表面形状を模
式的に示すものであって、表面粗さを利用するダル＠仮
ＩＯ２１０ではどうしても占積率の低下は免れないが、
本発明において利用するＭＤＥ板１２にあっては、凸部
１４は下滑面をなしており、したがって占積率の低下も
最小限に抑えることができる。図面からは明らかではな
いが、第１図（Ｂ）の−り鋼板の場合、凹み部１６は規
則的に形成されていると、さらに占積率の向上を図るこ
とができる。そして、両凹み部１Ｇ、１６から構成され
る空間部が溶接時のガス抜き通路として作用するのであ
る。

かかる凹み部の形成は、圧延ロールによる転写法によれ
ば、まず、％磁１２１板の表面性状を決定する圧延ワー
クロールあるいはスキンパスロールの表面に、レーザー
加工あるいは化学エツチング等により目的とする幾何学
模様をつけ、このロール表面の凹凸模様を鋼板表面に転
写し、凹み部を形成する。

ところで、これらの凹み部の形状、配列であるが、第２
図（八）ないし第２図ＣＦ）に示すように、適宜形状、
配列のものを利用できる。なお、Ｏ１Δ、口等の外に、
食などの形状を利用してもよい。

それぞれの寸法はその一例を図中に示しであるが、それ
はあくまで例として示すのであって、それに制限される
ものではない。図中、矢印は図示模様の繰り返し方向を
示す。

なお、好適態様にあって山の高さ（深さ）は２〜１５μ
ｌとするが、これは２μｍ未満では積層したときのガス
抜は性が低下するためであり、一方、１５μｍ超では占
積率が低下してしまうからである。

かかる幾何学模様を形成してから、複合コーティングを
おこなうが、そのコーティングの組成として、無機化合
物は、クロム酸塩、燐酸塩、コロイド状のシリカ、アル
ミナ、ホウ化物、二価アルカリ土類金属塩、三価金属塩
、の１種または２種以上であり、一方、有機成分として
は、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレン樹脂
、ポリビニルアルコール、無水マレイン酸、アミン樹脂
、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、有機フ・ン素樹脂
、有機ケイ素樹脂等の有機化合物樹脂のエマルジョンの
１種または２種以上である。

複合コーティングは、各コアの絶縁および打抜き性改善
のために行われるのであって、それ自体すでに公知であ
るが、その代表的例によれば、上記無機化合物と有機化
合物樹脂とを、（ｉ）予め両者を混合したものを塗布す
るか、　（１１）先ず、無機化合物を塗布し、次に有機
化合物を塗布するか、あるいは（山）有機化合物のみ（
無機化合物は加えない）を塗布するかするのであって、
その場合の塗布方法も、ロールによっても、スプレーに
よっても、あるいは電着によっても、いずれであっても
よい。

塗布後は、塗膜の乾燥あるいは焼付を行うが、本発明に
あってこれらはいずれも特定のものに制限されるもので
はなく、使用した塗膜の種類に応じ適宜のものを利用す
ればよい。例えば、その好適態様によれば、２００〜６
００°Ｃで乾燥または焼付を行い、塗布後の膜厚は５μ
ｍ以下にする。５μ薄超とすると、場合によっては、デ
インプルが塗膜によって埋まってしまい、効果がなくな
るからである。６００℃超の温度での焼付ではを機分が
分解してしまい、打ち抜き性が低下してしまう。一方、
２００°Ｃ未満ではクロム酸の還元が起こらず有害成分
が残留することになり、好ましくはない。

このように複合コーティングを完了してから、すでに凹
み部を設けた電磁鋼板はそのまま、まだ凹み部を設けて
いないプライトｍ板の場合には、すでに述べたようにし
て表面に凹み部を設け、製品として出荷するのである。

次に、実施例によって本発明をさらに説明する。

実施例Ｉ Ｑ、１％Ｓｉ含有の電磁鋼板の冷間圧延最終パスにおい
てロールから鋼板に第２図（八）〜（Ｄ）の模様を転写
した。脱脂、連続焼鈍後、複合コーティング（クロム酸
塩、アクリル樹脂、水酸化アルミニウム、水酸化カルシ
ウムの混合塗布）を塗布し４００°Ｃで焼付けた。焼付
後の膜厚は１．０μ薄であった。

この鋼板を高速プレス機により打抜試験を行った（使用
金型５Ｋ１１１１１．３５０ｓｐｍ、打抜油軽油を上面
のみ）。打抜試験はカエリ高さが５０μｍに達するまで
の打抜回数で評価した。溶接性、山積率は、日本電機工
業会技術資料第１１０号に基づく条件下で実施した。溶
接性はＴＩＧ溶接でブローホールの発生しない最高速度
で評価した。

結果を第１表にまとめて示す。

実施例２ 実施例１と同様にして０．７％Ｓｉ含有の電磁鋼板に第
２図（Ｅ）　、（Ｆ）の模様を転写した。同様の複合コ
ーティングを施した後５００°Ｃで焼付けた。焼付後の
膜厚は０．２μｍであった。打抜試験および溶接試験を
行い、また占積率を測定した。

結果を第１表にまとめて示す。

実施例３ 実施例１に阜じて２．２％Ｓｉ含有の電磁鋼板に第２図
（八）〜（Ｄ）の模様を転写した。同様の複合コーティ
ングを施した後３００°Ｃで焼付けた。塗布後の膜厚は
０．５μｍであった。打抜、溶接、占積率の試験を実施
した。

結果を第１表にまとめて示す。

実施例４ 本例も同様に３．３％Ｓｉ含有の電磁鋼板に第２図（Ｅ
）〜（Ｆ）の模様を転写した。複合コーティングを実施
した後６００°Ｃで焼付けた。焼付後の膜厚は３μｍで
あった。打抜、溶接、山積率の試験を実施した。

結果を第１表にまとめて示す。

実施例５ 本例でも同様に０．５％Ｓｉ含有の電磁鋼板（所定厚み
より１バス前）を連続焼鈍し実施例１と同様の複合コー
ティングを実施し、５００°Ｃで焼付けた。

焼付後の膜厚は０．５μｍであった。この後、所定の厚
みまで第２図（Ａ）〜（［１）の模様を転写するロール
にてスキンパス圧延を実施した。打抜、溶接、占積率の
試験を実施した。

結果を第１表にまとめて示す。

比較例１ ０．１％Ｓｉと２．２％Ｓｉ含有の２種の電磁鋼板を通
常のダル仕上（Ｒｍａｘ＝５μｍ）とブライト仕上の２
種類のものをそれぞれ連続焼鈍し実施例１に同じ複合コ
ーティングを施した。焼付は０．１％Ｓｉの場合はｓｏ
ｏ　’ｃ、２．２％Ｓｉの場合は３００°Ｃで行った。

焼付後の膜厚は０．１％Ｓｉでは１．０　μ情、２．２
％ＳｉではＱ、５７１ｍとなった。打抜、溶接、占積率
の試験を実施した。

結果を第１表にまとめて示す。

第　　１　　表 （注）零：　ダル綱板はＲｍａｘ−５，０μ図のものを
使用した。

溶接性は、ブローホールが生しない範囲での最大溶接可
能速度で評価した。第１表に示すように本発明による鋼
板は従来のダルを付与した鋼板と同様の溶接性を示して
おり、ブライト材に比べると格段にすぐれた溶接性を示
す。

また、ＪＩＳ　Ｃ２５５０に示される山積率の測定結果
は、従来のブライト材に匹敵する高い値を示しており、
ダル材に比べて非常に良好な値である。

さらに打抜性を調べてみた結果、含有Ｓｉ％が増加する
につれて打抜性は一般的に低下するが、本発明例では従
来例に比べて遜色のない打抜性を示している。

次に、本発明による鋼板の加工作業性を実施例によって
さらに具体的に説明する。

実施例６ ０．１％Ｓｉ含有の電磁鋼板の冷間圧延最終バスにおい
てロールから鋼板に第２図（Ａ）〜（Ｄ）の模様を転写
し−た。脱脂、連続焼鈍後、複合コーティング（クロム
酸塩、アクリル樹脂、水酸化マグネシウムの混合液）を
塗布し４００°Ｃで焼付けた。焼付後の膜厚は０．５μ
ｍであった。この鋼板を高速プレス機によりＥｌコアに
打抜いた。打抜後、７５０°Ｃで２時間Ｎ２ガス雰囲気
中で均熱しての歪取焼鈍を実施した。焼鈍後のコア表面
の動摩擦係数を測定した後、Ｅｌコアを交互に１００枚
積層し鉄芯を構成した。これに３８０Ｔインピーダンス
６．８Ωのコイルを使用し１００ｖ、６０）１ｚの交流
電源から無負荷電流の測定を行った。結果は第２表にま
とめて示す。占積率の測定結果も併せて示す。

実施例７ ０．５％Ｓｉ含有の電磁鋼板（所定の厚みより１パス前
）を連続焼鈍し実施例６と同様の複合コーティングを実
施し、３００°Ｃで焼付けた。焼付後の膜厚は０．７μ
ｍであった。この後、所定の膜厚まで第２図の（＾）〜
（Ｄ）の模様を転写するロールにてスキンバス圧延を実
施した。打抜（Ｅｌコア）、歪取焼鈍（７５０°ＣＸ２
ｈ、　Ｎ２ガス中）後、コアの動摩擦係数を測定後、無
負荷電流試験を実施した。

実施例６の場合と同様、結果は第２表にまとめて示す。

実施例８ １．５％Ｓｉ含有の電磁鋼板を使用し、実施例６と同様
の処理を施した。ただし、コーティング厚みは１．０　
ｌ１ｍであった。

本例の試験結果も同しく第２表にまとめて示す。

比較例２ ０．１％Ｓｉ含有の電磁鋼板を通常のダル仕上（Ｒａ−
１，２１１ｍ　、　Ｒｍａｘ＝８　μｍ　）　　とブラ
イト仕上の２種類のものをそれぞれ連続焼鈍した後、実
施例６に同じ複合コーティングを施した。焼付は４００
°Ｃで行い、膜厚は０．５μｍであった。

試験方法等は実施例６に同しであった。

結果を第２表にまとめて示す。

比較例３ ０−ルからの模様転写の点を除いて実施例７を繰り返し
た。

すなわち、０，５％Ｓｉ含有の電磁鋼板（所定の厚みよ
り１パス前）を連続焼鈍し、実施例７に同し複合コーテ
ィングを施し３００°Ｃで焼付けた。膜厚は０．７　μ
ｍであった。この後所定の厚のまでスキンバス圧延をブ
ライトとダル仕上げで施した。

実施例７と同様に試験を行い、結果は第２表にまとめて
示す。

第２表 動摩擦係数は荷重１００ｇにて仮同士を圧延方向に滑ら
せて測定した。摩擦係数は低いほどすべりやすいことを
意味し、したがってスタッカーでのトラブルを防止でき
る。

一方、トランスとしての性能を評価する方法として１次
コイルだけでの無負荷試験が有効である。

無負荷電流が小さいほどトランスの効率が高いことを意
味し特性が優れている。

実施例６と比較例２を比較すると、本発明による鋼板は
、ダル仕上げとブライト仕上げのそれぞれの長所を兼ね
備えた優れたものであることが分かる。同様に実施例７
と比較例３とを比較しても同じことが言える。

このように、本発明による電磁鋼板は従来のものと同様
の打抜性を確保しつつ、従来品では満足することのでき
なかった溶接性、占積率、さらには加工作業性を満足さ
せることのできる、すぐれた電磁鋼板を提供できるもの
である。

なお、ＪＩＳ　Ｃ２５５０に規定する占積率は次のよう
にして決定する。

幅；３０１１１Ｉｎ、、長さ；　２５０〜３００ｍｍの
試片１Ｇ枚をＩＮ／ｍＩＷ２の面圧で圧ノコを加え、下
記式で評価する。

占積率−−Ｘ　１００　（％） ｂ−ｚ・Ｄ−ｈ ｍ；重量、ｂ：板幅、ｌ：長さ、 Ｄ：密度　ｈ：加厚後の厚み （発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、表面粗さを利用
して溶接性を改善した従来の電磁鋼板にみられる占積率
、加工作業性の低下を溶接性を犠牲にすることがなく効
果的に防止できるのであって、しかもその手段が例えば
ロール転写という比較的筒便な方法であることから、実
ｍ上も本発明の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および同（Ｂ）は、通常のダル鋼板とＭＤ
ｗ４板とのそれぞれの積層時の表面形状を示す模式図；
および 第２図（Ａ）ないし第２図（Ｆ）は、本発明において利
用できる鋼板表面の幾何学模様の例を示す略式説明図で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面に設けた幾何学模様の凹みと、その上に
   施した有機および／または無機の複合コーティングとを
   備えた溶接性、占積率、加工作業性の優れた電磁鋼板。
2. （２）表面形状が一定の幾何学模様をなす様に表面を加
   工された圧延ワークロールを電磁鋼板の表面性状を決定
   する最終の圧延ワークロールとして使って該圧延ワーク
   ロールの上記幾何学模様に対応する凹みを前記電磁鋼板
   表面に転写し、次いで該電磁綱板表面に有機および／ま
   たは無機の複合コーティングを設けることを特徴とする
   溶接性、占積率、加工作業性の優れた電磁鋼板の製造方
   法。
3. （３）ブライト鋼板である電磁鋼板に有機および／また
   は無機の複合コーティングを施し、次いで表面形状が一
   定の幾何学模様をなす様に表面を加工された圧延ワーク
   ロールを使ってスキンパス圧延を行い、前記圧延ワーク
   ロールの上記幾何学模様に対応する凹みを前記電磁鋼板
   表面に転写することを特徴とする溶接性、占積率、加工
   作業性の優れた電磁鋼板の製造方法。