JPH028330A - 方向性珪素鋼板の絶縁被膜の形成方法 - 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１ 本発明は、方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 方向性珪素鋼板はトランス等の鉄心材料として使われて
おり、その用途からして、はとんど積層して使用される
ため、高い層間絶縁性、高い占積率および低鉄損が要求
されている。

そのため、鋼板表面に、フォルステライト（２ＭｇＯ−
５ｉ　０２）からなる絶縁被膜を形成させるが、この被
膜に要求される特性としては、単に層間絶縁性の確保だ
けではなく、薄くて、密着性の良いことが必要である。

それは、次の理由による。

■　絶縁被膜厚が厚いと積層した時の占積率が低下し、
それに伴い磁束密度が低下し、鉄損値も劣化する。

■　密着性が劣ると、鋼板表面にかかる張力効果が低下
し、鉄損値が劣化する。

フォルステライト形成反応は、脱炭焼鈍時に生成したＳ
ｉＯ２を主とするサブスケールと、その表面上に焼鈍分
離剤として塗布されたＭｇＯが仕上げ焼鈍工程で、下記
（１）式に示す同相反応を生し、形成される。

ＳｉＯ２＋２Ｍｇ０→２Ｍｇ０−ＳｉＯ２・・・　（１
） 絶縁被膜の厚みは、脱炭焼鈍時に形成されたＳｉＯ２の
厚みにより決まる。このサブスケール膜厚を酸素目付量
で評価すると、仕上げ焼鈍後に形成されたフォルスプラ
イトの酸素目付量は、脱炭焼鈍後のサブスケールの酸素
目付量の２倍となるはずであるが、第１図に示すように
実際には２．２倍程度となる。

これは、焼鈍分離剤としてのＭｇＯを水に懸濁させたも
のを鋼板表面に塗布し、乾燥させる工程をとるため、Ｍ
ｇＯの一部が永和反応し、２〜３％のＭｇ　（ＯＨ）２
を生じ、これが仕上げ焼鈍中に下記（２）式で示す反応
によって熱分解し、水蒸気を放出する。

Ｍｇ（ＯＨ）２→ＭｇＯ＋Ｈ２０・・・（２）この水蒸
気が仕上げ焼鈍中の雰囲気の露点を上昇させ、鋼板表面
を追加酸化し、結果的にサブスケールの酸素目付量が増
加し、最終的に形成されたフォルステライトの酸素目付
量が２倍より大きくなる。

この仕上げ焼鈍中の追加酸化抑制に関しては、以下の先
行技術がある。

（ａ）　　特開昭６Ｃ１−１３８０１６号公報には、焼
鈍分離剤の塗布量に、局部的な差を設け、コイル巻取り
後の層間通気性を改善し、熱分解して生成した水蒸気の
系外放出促進を狙う方法が提起されている。

（ｂ）　　特公昭５７−１１３９３号公報には、Ｍｇ　
（０，８）２含有量の高いＭｇＯの塗布量を減らし、そ
の上に非水和ＭｇＯを重ねる２重塗りにより結果として
ＭｇＯ中におけるＭｇ　（ＯＨ）２の量を減らす方法が
提案されている。

（ｃ）特開昭６１−８３４７３号公報には、水に懸濁さ
せたＭｇＯを塗布した後乾燥する際に、３５０℃以上の
高温で乾燥させ、Ｍｇ（ＯＨ）２の熱分解を完了させた
後、仕上げ焼鈍する方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題１ しかしながら、上記技術においては、以下のような欠点
がある。

特開昭６０−１３８０４６号公報では、Ｈ２Ｏの系外放
出を促進させるだけで、発生源そのものをなくす技術で
はない。

特公昭５７−１１３９３号公報では、Ｍｇ（ＯＨ）２の
量を減らすため、非水和ＭｇＯを重ね塗りしているが、
被膜形成に直接関与する鋼板直上には、水に懸濁させた
ＭｇＯを使用しており、完全にドライな形での焼鈍分離
剤を用いているわけではない。

特開昭６２−８３４７３号公報では、水に懸濁させたＭ
ｇＯの乾燥過程を高温にし、Ｍｇ（ＯＨ）２の熱分解を
完全に行うとあるが、乾燥過程では、大量の水蒸気が発
生し、工業的な設備建設には、技術的な困難性がある。

本発明は方向性珪素鋼板を所定の板厚に冷間圧延し、該
鋼板に脱炭焼鈍を施してその表面にＳｉＯ２を含むサブ
スケールを形成し、さらに上記サブスケールの表面にＭ
ｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、コイル状に巻
き取った後、コイル状態のまま仕上げ焼鈍し、その表面
に絶縁被膜を形成する場合に、上記欠点を生じないよう
にすることにある。

すなわち、本発明が解決しようとしている課題は、上記
技術的問題を根本的に解消する方向性珪素鋼板の絶縁被
膜の形成方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段１ 上記課題を解決するための本発明の技術手段は、焼鈍分
離剤としてのＭｇＯを乾燥状態の粉末で、直接鋼板に吹
きつけ塗布しようとするものである。

またこの場合に、ジメチルポリシロキサンまたはジメチ
ルハイドロジエンポリシロキサン等、５ｉ−０−結合を
もったシロキサン類０．１〜３重量部を表面にコーティ
ングしたＭｇＯを焼鈍分離剤として用いるのが適切であ
る。さらに脱炭焼鈍後のサブスケール中のファイヤライ
ト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ２）とシリカ（Ｓ　ｉ　０２　）
の赤外分光分析による吸光度比を０．１〜０．４とし、
また、ＭｇＯ塗布を鋼板片面のみに行うことで良い。

［作用１ 従来、乾燥状態のＭｇＯ粉末を用いた絶縁被膜形成が困
難であった理由を以下に述べる。

先ず、第１にＭｇＯの付着力が弱く、鋼板をコイル状に
巻き取る際に、点状の被膜剥離が生じ、その部分に）オ
ルステライト被膜が形成しないという問題がある。その
ため特公昭５７−１１３９３号公報でも、下塗りは水に
懸濁させたＭｇＯを薄く塗るという方法を採っている。

第２に完全に乾燥したＭｇＯを使用した場合、形成され
たフォルステライト被膜の密着性が劣るという問題があ
った。

本発明では以下の新しい知見によりこれらの問題を解決
し、実用化するものである。

第１の問題に関しては、脱炭焼鈍ラインでのコイル上面
のみに塗布し、下面に塗布しない片面塗布方法で解決す
ることができる。

コイル下面はロールに接触する頻度が高く、焼鈍分離剤
が剥離し易いので避ける。また、フォルステライト形成
反応は、鋼板表面サブスケール中のＳｉＯ２と、その上
に塗布したＭｇＯとの同相反応で生ずるが、片面塗布で
あっても、コイル状に巻き取った後は、ＭｇＯが鋼板の
両面に接触するので、絶縁被膜の両面形成には何ら問題
がなｌ／）。

この時コイル上面に通常の両面塗布の２倍量のＭｇＯを
塗布しておけば、反応当量的にみても問題はない。むし
ろ大量のＭｇＯが存在するため、コイル状に巻き取る際
に生し易い点状剥離の防止にも有効であり、コイル間の
共ずれにより、付着ＭｇＯがずれても、過剰に塗布しで
あるので、鋼板表面からＭ　ｇ　Ｏが完全に欠落するこ
とはなく、均一なフォルステライト被膜が形成される。

本発明では乾燥状態のＭｇＯを用いるので、脱炭焼鈍後
のサブスケールの酸素目付量に対して仕上焼鈍後の絶縁
被膜の酸素目付量は第１図に○で示すように２倍以下と
なる。

第３図は仕上焼鈍後の絶縁被膜の酸素目付量と磁束密度
との関係を示したもので、本発明によれば優れた磁気特
性を得ることができる。

乾燥状態のＭｇＯ粉末の塗装方法は、特殊なものではな
く、−射的な粉末塗料を吹きつけ塗布する技術の応用で
十分である。

第２の問題に関しては、従来フォルステライト形成反応
においては、少量の８２０が触媒的な働きをしており、
完全乾燥状態のＭｇＯを塗布しても密着性の良い被膜が
得られないとされてきた。

この点に関しては、フォルステライト形成機構を詳細に
見ると、同相反応は下記（３）の経過で進行するもので
、中間体としてファイヤライト（２ＦｅＯ−５ｉ　０２
）を形成し、このファイヤライト中のＦｅＯとＭｇＯの
置換が行われ、最終的に２Ｍｇ０・ＳｉＯ２となる。

ＳｉＯ２−２ＦｅＯ−３ｉＯ２ →２Ｍｇ０−３ｉＯ２・・・（３） この変化の過程において、少量の８２０は、鋼板表面を
酸化し、ファイヤライト形成を促進し、結果的にフォル
ステライト形成の触媒的な働きをしているものと考えら
れる。

本発明においては、この作用を補うため、次の改善策を
加えた。

その一つはサブスケール中のファイヤライト量を脱炭焼
鈍時に調整し、ファイヤライトとシリカの赤外分光分析
による吸光度比をＯ，１〜０．４に調整する方法を採る
。

上記の吸光度比は赤外吸光で求めたファイヤライトとシ
リカの吸光度ピークの対数比をとったものである。また
は、これに加えＭｇＯ表面に５ｉ−０−結合をもったシ
ロキサン類をコティングしたＭｇＯを用いると、これも
フォルステライト形成反応を促進させ、被膜密着性、被
膜均一性が向上することが判明した。

シロキサン類の反応機構は明らかではないが、これをコ
ーティングしたＭｇＯは、撥水性を持ち、ＭｇＯの空気
中の水分を吸着するのも防ぎ、しかも粉体流動性が向上
するので、粉体吹き付け処理には有利である。

ＭｇＯを乾燥状態で用いることについては、前述したよ
うに、仕上げ焼鈍過程に持ち込むＭｇ　（ＯＨ）２の量
を減らすことにあり、ジメチルポリシロキサンまたはジ
メチルハイドロジエンポリシロキサン等−５ｉ−０−結
合を持ったシロキサン類を添加するのは、絶縁被膜形成
促進のためである。その添加量を０．１〜３重量部とし
たのは、０，１１頃部未満では、その効果がな（，３％
重量部を超えると粉体の流動性が低下し、粉体塗装上問
題となるためである。

第２図はこのことを示したグラフでシロキサン添加量と
曲げ試験において被膜が剥離しない丸棒の直径との関係
を示したものである。シロキサン添加量０．１〜３．０
重量部で好成績を示している。

第２図中、白丸で表示したものはジメチルポリシロキサ
ン ＣＨａ　　　　ＣＨ３ＣＨ３ ＣＨ３−５ｉ　−（０−５ｉ）　　ｎ−０−５ｉ−ＣＨ
３ＣＨ３ＣＨ３ＣＨ３ であり、黒丸で表示したものはメチルハイドロジエンポ
リシロキサン ＣＨ３ＣＨ３ＣＦ（３ Ｈ３ Ｓｉ　　−（０−５ｉ）ｎ−０−５ｉ−ＣＨ３ＣＨ３Ｈ
ＣＨ３ である。

ファイヤライトとシリカの赤外分光分析による吸光度比
を０．１〜０．４に限定した理由は、０．１未満では被
膜密着性が劣化し、また０、　４を超えると、斑点状の
被膜欠陥が増加するためである。第４図はファイヤライ
トとシリカの赤外分光分析による吸光度比と、１８０度
曲げで剥離しない丸棒の直径との関係を示すものである
。図中○は本発明法、・は従来法を示すものである。

〔実施例〕

Ｓｉ・３．２５重量％ Ｍｎ：０．０７５重量％ Ｓｅ：０．０２０重量％ Ｓｂ：０．０２５重量％ を含有する珪素鋼板のスラブを３ｍｍ厚に熱延し、酸洗
後９５０℃の中間焼鈍を挟む２回の冷延を施して、最終
厚０．３０　ｍ　ｍに仕上げた。その後、湿水素雰囲気
中で、脱炭焼鈍を施し、その鋼板上面に乾燥粉末状態の
ＭｇＯを吹き付け塗布した５ｔのコイルを作成した。塗
装方法としては、静電塗装を用いた。

Ａコイルには、ＭｇＯパウダとして、１重量％のジメチ
ルポリシロキサンを添加したもの、Ｂコイルにはメチル
ハイドロジエンポリシロキサンを１重量％添加したもの
を用いた。

Ｃコイルとしては、ＭｇＯパウダを水に懸濁させ塗布し
たものを用いた。

これらを同一箱型焼鈍炉にて、仕上げ焼鈍し、その後、
上塗りコーティングしたものの諸特性を第１表に示す。

その結果、Ａコイル、Ｂコイルでは被膜密着性、鉄損、
磁束密度とも、通常材のＣコイルより優れたものが得ら
れた。

［発明の効果１ 本発明方法によれば、方向性珪素鋼板の絶縁被膜の形成
方法において、従来技術と比較して仕上げ焼鈍過程での
追加酸化が少ないため、薄くしかも密着性、均一性に優
れた絶縁被膜の形成が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱炭後のサブスケールの酸素目付量と仕上げ焼
鈍後の絶縁被膜の酸素目付量との関係を示すグラフ、第
２図はシロキサンの添加により被膜密着性が向上するこ
とを表わすグラフ、第３図は仕上げ焼鈍後の絶縁被膜の
酸素目付量が下がると磁束密度が向上することを表わす
グラフ、第４図は脱炭焼鈍後サブスケール中の２ＦｅＯ
・ＳｉＯ２と被膜密着性との関係を示すグラフであろう

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　方向性珪素鋼板を所定の板厚に冷間圧延し、該鋼板
   に脱炭焼鈍を施してその表面に ＳｉＯ＿２を含むサブスケールを形成し、さらに上記サ
   ブスケールの表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を
   塗布し、コイル状に巻き取った後、コイル状態のまま仕
   上げ焼鈍し、その表面に絶縁被膜を形成する方法におい
   て、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を乾燥粉末状態で
   吹き付け塗布することを特徴とする方向性珪素鋼板の絶
   縁被膜の形成方法。 ２　ジメチルポリシロキサンまたはジメチルハイドロジ
   エンポリシロキサン等、−Ｓｉ−Ｏ−結合をもったシロ
   キサン類０．１〜３重量部を表面にコーティングしたＭ
   ｇＯを焼鈍分離剤として用いる請求項１記載の方向性珪
   素鋼板の絶縁被膜の形成方法。 ３　脱炭焼鈍後のサブスケール中のファイヤライト（２
   ＦｅＯ・ＳｉＯ＿２）とシリカ（ＳｉＯ＿２）の赤外分
   光分析による吸光度比を０．１〜０．４とした請求項１
   または２記載の方向性珪素鋼板の絶縁被膜の形成方法。 ４　ＭｇＯ塗布を鋼板片面のみに行う請求項１〜３のい
   ずれかに記載の方向性珪素鋼板の絶縁被膜の形成方法。