JPH03232977A

JPH03232977A - 電磁鋼板への絶縁皮膜の形成方法

Info

Publication number: JPH03232977A
Application number: JP2920290A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Watanabe; 勉渡辺; Masaaki Yamashita; 正明山下; Akihiko Furuta; 彰彦古田; Yasuhiro Shigeta; 康弘重田; Takatoshi Ono; 小野　隆俊
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1991-10-16
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JP2569860B2

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〕この発明は、電磁鋼板への絶縁皮膜の形成方法、特に、
打抜性、溶接性および耐熱性に優れた絶縁皮膜を電磁鋼
板の表面に形成することができる、電磁鋼板への絶縁皮
膜の形成方法に関するものである。

〔従来の技術〕

電磁鋼板は、モーターやトランス等の電気機器用鉄心材
として広く使用されている。電気機器用鉄心材は、絶縁
皮膜が形成された電磁鋼板を所望の形状に打ち抜き、次
いで、打ち抜いた電磁鋼板を積層し、次いで、積層した
電磁鋼板の側面を溶接することによって組み立てられる
。そして、必要に応じて、打抜きによる加工歪を除去す
るために、歪取り焼鈍が施される。

従って、電磁鋼板の表面に形成される絶縁皮膜は、優れ
た電気絶縁性を有することは勿論、優れた打抜性、溶接
性および耐熱性を有していることが必要である。

従来から、これらの特性の向上を図るために、種々の提
案がなされているが、全ての特性を満足する絶縁皮膜は
なかった。即ち、無機系皮膜は、耐熱性および溶接性に
優れているものの、打抜性に劣り、一方、有機樹脂を添
加した無機−有機系絶縁皮膜は、打抜性に優れているも
のの、耐熱性および溶接性に劣っていた。

そこで、電磁鋼板の溶接性を向上させるために、特開昭
４９−１９０７８号公報に、次の事項が開示されている
。即ち、電磁鋼板の絶縁皮膜中に、２蕾以上の粒径を有
する有機樹脂粒子を混入させて、絶縁皮膜の粗さを調整
し、これによって、電磁鋼板の溶接時のガス抜けを良好
にして、電磁鋼板の溶接性を向上させる（以下、先行技
術１という）。

また、絶縁皮膜の粗さを調整する方法として、特公昭６
２−３４８３２号公報には、２がら５ｏμｍの有機樹脂
粒子を、有機樹脂エマルジョンが添加混合された無機−
有機系溶液に予め添加し、このようにして調製した処理
液を電磁鋼板に塗布し、焼き付ける方法が開示されてい
る（以下、先行技術２という）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、先行技術ｌは、次のような問題を有して
いる。即ち、大粒径の樹脂粒子を絶縁皮膜に混入させる
と、絶縁皮膜中の樹脂の割合が増大して、溶接時のガス
発生量が増大する結果、表面粗さの調整でガス抜は性が
向上しても、充分な溶接性の改善効果は得られない。ま
た、打抜き時に大粒径の樹脂粒子が剥離し、打抜き金型
に剥離粉が付着して、金型の焼付きを生じさせる原因と
なる。更に、歪取り焼鈍時に、大粒径の樹脂粒子が炭化
し、ガス化して、絶縁皮膜中に空洞が生じこの結果、焼
鈍後の層間抵抗および耐食性が著しく低下する。

一方、先行技術２は、次のような問題を有している。即
ち、有機樹脂粒子が塊状で嵩比重が大きいために、分散
性が悪く、このために、処理液の保管および使用中に、
有機樹脂粒子が処理液タンク等内で凝集、沈澱して、処
理液のポットライフの低下のみならず、凝集物の付着に
よる電磁鋼板の品質の低下を招く。

従って、この発明の目的は、打抜性、溶接性および耐熱
性に優れた絶縁皮膜を電磁鋼板の表面に形成することが
できる、電磁鋼板への絶縁皮膜の形成方法を提供するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、クロム酸系化合物およびリン酸系化合物の
うちの少なくとも一種を主成分として含む無機系溶液に
、アクリル系、アルキッド系、オレフィン系、エポキシ
系、酢ビ系、スチレン系、フェノール系およびベオバ系
樹脂のうちの少なくとも一種からなる、内径が０，０５
μｍ以上、外径が１０μｍ以下の中空樹脂粒子を、前記
無機系溶液に３から３０重量％添加混合して、処理液を
調製し、次いで、このようにして調製した前記処理液を
電磁鋼板の表面に塗布し、そして、焼付処理を施すこと
に特徴を有するものである。

この発明において使用する無機系溶液は、Ｋ。

Ｃａ、Ｍｇ、ＡＩ等の水酸化物、酸化物、炭酸塩を、無
水クロム酸、リン酸に溶解したものからなる化合物の少
なくとも一種を主成分とする溶液からなっている。なお
、耐熱性の向上を図るために、はう酸を添加しても良く
、層間抵抗の向上を図るために、シリカゾル、アルミナ
ゾル等の酸化物ゾルを添加してもよい。

この発明において使用する中空樹脂粒子は、アクリル系
、アルキッド系、オレフィン系、エポキシ系、酢ビ系、
スチレン系、フェノール系およびベオバ系樹脂の内のう
ちの少なくとも一種からなっている。

この発明ににれば、第１図に示すように、絶縁皮膜２中
に、所定の粒径を有する中空樹脂粒子３を所定量添加す
ることによって、電磁鋼板の打抜性、溶接性および耐熱
性が向上する。

この理由を以下に述べる。即ち、中空樹脂粒子３は、柔
軟な有機樹脂であり且つ中空であることから、打抜時に
自己潤滑作用が生じて、打抜性が向上する。しかも、中
空樹脂粒子は、これが中空であれが故に、中実の樹脂粒
子に比べて優れた自己潤滑作用を有するので、中空樹脂
粒子の添加量を低減させることができる。この結果、溶
接性時のガス発生量が減少して、溶接性が向上する。ま
た、溶接性時に中空樹脂粒子同士が連結して、ガスの抜
は道が形成されるので、この点からも溶接性が向上する
。

絶縁皮膜のベースは、無機質材であるために、本質的に
耐熱性は良い。歪取り焼鈍時に中空樹脂粒子の一部が炭
化し、ガス化しても、樹脂粒子が中空であるために、従
来の無機−有機系皮膜のように樹脂粒子が体積変化して
、皮膜に亀裂が生じることが少ない。

次に、中空樹脂粒子の添加量を上述した範囲に限定した
理由について説明する。中空樹脂粒子の最適添加量を調
べるために、次の試験を行った。

無機系溶液として、無水クロム酸　　　：　　１００重量部、酸化マグネシ
ウム　＝　　３０重量部、ホ　　ウ　　酸　　　　　　
　・　　　　２５重量部、エチレングリコール：　　２
ｏ重量部、水　　　　　：１０００重量部、を使用し、中空樹脂粒子として、アクリル−スチレン系
樹脂を使用した。中空樹脂粒子の内径は、０．１５μｍ
１外径は０，４μｍであり、このような、中空樹脂粒子
が凝集して、最大径１０μｍの中空樹脂粒子群を形成し
ている。

そして、中空樹脂粒子を、処理液中全固形分の０から６
０重量％相当量、上記無機系溶液に添加しこのようにし
て調製した処理液を使用して、下記試験を行った。なお
、処理液中全固形分とは、無機系溶液中の固形分（加熱
残渣）と中空樹脂粒子との総量であり、中空樹脂粒子の
添加量は、処理液を鋼板の表面に塗布後、焼付けした後
も変化しない。

試験方法０．３％Ｓｉ含有電磁鋼板の表面に、上記処理液を塗布
し、４００℃の温度で８０秒間焼付け、電磁鋼板の表面
に、皮膜量２．２　ｇｅｍ２の絶縁皮膜を形成し。

、中空樹脂粒子の添加量と電磁鋼板の打抜性、溶接性お
よび耐熱性を、下記方法によって調べた。

ｌ）打抜性：下記条件で、電磁鋼板を連続打抜したとき
の、ブランクのかえり高さが５０μｍに達するまでの打
抜回数によって評価した。

打抜形状：１０ＩＩＩｍφ丸型、金　　　型：　５ＫＩ）−１１゜打抜油　　使用。

２）溶接性：下記条件で、積層した電磁鋼板をＴＩＧ溶
接したときの、溶接ビード部にブローホールが発生しな
い最大溶接速度によって評価した。

コア締付圧：６０ｋｇ／ｃ／溶接電流　：１０ＯＡ。

電極径　　：２．４肛φ。

３）耐熱性：試験片に、窒素雰囲気中で７５０℃の温度
で２時間、歪取り焼鈍を施したときの試験片の、ＪＩＳ
　Ｃ２５５０第２法による層間抵抗によって評価した。

この結果を第２図に示す。第２図から明らかなように、
中空樹脂粒子の添加量が３から３０重量％の範囲内で、
優れた打抜性、溶接性および耐熱性を示すことがわかる
。

次に、中空樹脂粒子の粒径を、上述した範囲に限定した
理由について説明する。

中空樹脂粒子の最適粒径を調べるために、次の試験を行
った。

無機系溶液として、無水クロム酸　　　：　１００重量部、酸化マグネシウ
ム　＝　　３０重量部、ホ　　ウ　　酸　　　　　　　
＝　　　　２５重量部、エチレングリコール：　　２０
重量部、水　　　　　：１０００重量部、を使用し、中空樹脂粒子として、下記のような、アクリ
ル−スチレン系樹脂製の粒径の異なる種々のものを使用
した。

■　内径：０．０５μ１１外径＝ｌＯμｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子。

■　内径＝０．３μｍ１外径＝０．６μｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子。

■　内径・０．３μｍ１外径＝０．６μｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子が、最大径３μｍ以下の中空樹脂粒子群
を形成したもの。

■　内径：０．３μｍ１外径＝０．６μｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子が、最大径１０μｍ以下の中空樹脂粒子
群を形成したもの。

■　内径・０．３μｍ１有する中空樹脂粒子が、粒子群を形成したもの。

■　内径：０．０３μｍ１有する中空樹脂粒子。

外径＝０．６μｍの粒径を最大径１２μｍの中空樹脂外径：１．８ μ　ｍの粒径を上記■から■の各々の中空樹脂粒子を処理液中全固形分
の１０重量％相当量、上記無機系溶液に添加し、このよ
うにして調製した処理液を使用して、下記試験を行った
。

試験方法０．４％Ｓｔ含有電磁鋼板の表面に、上記処理液を塗布
し、４００℃の温度で８０秒間焼付け、電磁鋼板の表面
に、２．０　ｇ／ｍ２の絶縁皮膜を形成し、中空樹脂粒
子の粒径の、絶縁皮膜性能に及ぼす影響を、下記方法に
よって調べた。

１）打抜性：下記条件で、電磁鋼板を連続打抜したとき
の、ブランクのかえり高さが５０μｍに達するまでの打
抜回数によって評価した。

打抜形状：　１０ｍｍφ丸型、金　　　型：　５ＫＤ−１１、打抜油　：使用。

２）溶接性：下記条件で、積層した電磁鋼板をＴＩＧ溶
接したときの、溶接ビード部にプローホールが発生しな
い最大溶接速度によって評価した。

コア締付圧：　６０ｋｇ　／　ｃｒｊ、溶接電流　：１
００Ａ。

電極径　　：２．４ｍｍφ。

４）密着性：試験片を１８０°曲げて、皮膜に剥離が生
じない最小曲げ径によって評価した。

５）占積率：　ＪＩＳ　Ｃ２５５０法。

６）歪取り焼鈍後の耐食性：試験片に、窒素雰囲気中で
７５０°Ｃの温度で２時間、歪取り焼鈍を施した後、温
度５０°Ｃ１湿度８０％の恒温恒湿の試験槽内に２０日
間放置した後の発錆面積（％）によって評価した。

また、比較のために、中空樹脂粒子を添加しない場合、
および、従来の、無機−有機系絶縁皮膜を代表してアク
リル−スチレン系樹脂エマルジョンを同様に１０重量％
添加した場合について、上述した方法と同様な方法に従
って試験を行った。

この結果を第１表に示す。なお、第１表において、■か
ら■は、前述した中空樹脂粒子■から■を添加した処理
液を塗布した電磁鋼板であり、■は、中空樹脂粒子を添
加しない処理液を塗布した鋼板であり、そして、■は、
従来の、アクリルスチレン系樹脂エマルジョンを、上記
■から■と同量添加した処理液を塗布した電磁鋼板であ
る。

第１表から明らかなように、中空樹脂粒子の径が本発明
範囲内の電磁鋼板■から■は、打抜性溶接性および耐熱
性の全てにバランス良くに優れていることがわかる。一
方、比較鋼板■は、打抜性および溶接性に優れているも
のの耐熱性に劣っている。比較鋼板■は、打抜性および
耐熱性に優れているものの溶接性に劣っている。比較鋼
板■は、溶接性に優れているものの打抜性および耐熱性
に劣っている。そして、比較鋼板■は、打抜性に優れて
いるものの溶接性および耐熱性に劣っている。

この発明においては、処理液中での中空樹脂粒子の分散
性および電磁鋼板に対する塗布濡れ性の向上を図るため
に、ＨＬＢ　、即ち、親水性と親油性とのバランスが９
以上のノニオン界面活性剤を、処理液に含有させる。こ
の種のノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレ
ンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチ
ルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェ
ニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエー
テル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキ
シエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレ
イン酸エステル等を使用する。

上記ノニオン界面活性剤を処理液中に含有させるには、
中空樹脂の重合の際に含有させるか、中空樹脂粒子を水
に分散させ、エマルジョンとして添加する際に、そのエ
マルジョンに予め含有させるか、または、中空樹脂粒子
の添加後の処理液に含有させる。

ＨＬＢが９未満のノニオン界面活性剤は、その添加量が
増えても中空樹脂粒子の分散効果の向上は望めないばか
りか、発泡し易くなる。

上記ノニオン界面活性剤の添加量は、０．１重量％では
、その添加効果が望めず、一方、２０重量％を超えると
、発泡し易くなるばかりか、耐熱性が低下する。

この発明においては、絶縁皮膜の焼付は時に、中空樹脂
粒子内の水が揮発して、絶縁皮膜内に所望の大きさの空
間が形成されるが、絶縁皮膜の焼付は時の電磁鋼板の加
熱速度が速いと、急激な水蒸気圧によって、中空樹脂粒
子が破壊される。また、突沸現象により、中空樹脂粒子
とベースの無機質材あるいは電磁鋼板との密着性が低下
して、打抜時に中空樹脂粒子が絶縁皮膜から剥離する。

従って、電磁鋼板の温度が１５０℃になるまでは、３か
ら２０６Ｃ／ｓｅｃの速度で徐々に中空樹脂粒子内の水
分を揮発させ、この後、２５０から４５０℃の温度範囲
内で絶縁皮膜の焼付けを完了する。これによって、絶縁
皮膜内には、球形に近い空間（ポアー）が形成される。

次に、この発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１０．４％Ｓｉ含有電磁鋼板の表面に、下記組成からなる
処理液をロールコータ−によって塗布し、次いで、イン
ダクション方式の焼付炉で、板温か１５０℃になるまで
１２℃／ＳｅＣの速度で加熱し、更に、１５０から３０
０℃の温度範囲を２８°Ｃ／ｓｅｃの速度で加熱し、か
くして、電磁鋼板の表面に皮膜量が、２．０　ｇ／ｍ２
の絶縁皮膜を形成した。

〔処理液〕

無水クロム酸酸化マグネシウムホ　　ウ　　酸ポリエチレングリコールこはく酸中空樹脂粒子水１００重量部、３０重量部、２５重量部、・　　２２重量部、・　　１１重量部、：最大径が１０μｍのアクリルースチレン系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０．１５μｍ、外径０．４μｍ）４５重量部、ポリオキシエチレンアルルフェニルエーテル２重量部１．１０００重量部。

ノニオン界面活性剤：実施例２１．２％Ｓ１含有電磁鋼板の表面に、下記組成からなる
処理液をスプレーによって塗布し、次いで、ゴムロール
で絞り、次いで、熱風焼付炉で板温か１５０°Ｃに達す
るまで、５から１５°Ｃ／ｓｅｃの速度で加熱し、次い
で、板温が４３０’Ｃに達した時点で焼付けを停止し、
かくして、電磁鋼板の表面に、皮膜量が１．５　ｇ／ｍ
２の絶縁皮膜を形成した。

〔処理液〕

第一リン酸マグネシラム無水クロム酸酸化マグネシウムホ　　ウ　　酸シリカゾル中空樹脂粒子：　１５０重量部、・　　２３重量部、３重量部、・　　１７重量部、６重量部、：最大径が１０μｍのアクリルースチレン系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０．１５μｍ１外径０．４μｍ）８重量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル　１重量部、ノニオン界面活性剤・水　　　　　：１０００重量部。

比較例１処理液中の中空樹脂粒子が、最大径が２０μｍのアクリ
ル−スチレン系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０．１
５μｍ、外径０．４μｍ）からなるものを使用した以外
は、実施例１と同じ条件で電磁鋼板の表面に絶縁皮膜を
形成した。

比較例２処理液中にノニオン界面活性剤を含まないこと以外は、
実施例２と同じ条件で電磁鋼板の表面に絶縁皮膜を形成
した。

比較例３板温が１５０℃になるまでを３６°Ｃ／ｓｅｃの速度で
加熱した以外は、実施例１と同じ条件で電磁鋼板の表面
に絶縁皮膜を形成した。

このようにして、絶縁皮膜を形成した、本発明電磁鋼板
１．２および比較電磁鋼板ｌ、２．３の各種性能の結果
を第２表に示す。

伴毘第２表から明らかなように、本発明鋼１および２は、何
れも各種性能がバランスして優れているのに対して、比
較鋼板１は、中空樹脂粒子が凝集した中空樹脂粒子群の
粒径が本発明範囲を超えて大きいので、歪取り焼鈍前の
層間抵抗が大きく、打抜性および溶接性に優れているも
のの、絶縁皮膜の密着性が悪く且つ歪取り焼鈍後の層間
抵抗が小さく、そして、歪取り焼鈍後の耐食性も劣って
いる。比較鋼板２は、処理液に界面活性剤が含まれてい
ないので、１００ｃ♂当たり３から５個の、直径１から
３　ｍｍの円形のハジキが生じ、このハジキによって、
歪取り焼鈍前後の層間抵抗が著しく小さく且つ歪取り焼
鈍後の耐食性に劣っている。比較鋼板３は、皮膜の焼付
は時の電磁鋼板の加熱速度が本発明を超えて速いので、
歪取り焼鈍前後の層間抵抗が著しく小さく、打抜性およ
び溶接性に劣り、絶縁皮膜の密着性が悪く、歪取り焼鈍
後の耐食性に劣っている。しかも、比較鋼板３の焼付は
後の絶縁皮膜の表面は、中空樹脂粒子の破裂粉と処理液
の突沸によってザラついており、光沢がなかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、打抜性、溶接
性および耐熱性に優れた絶縁皮膜を電磁鋼板の表面に形
成することができるといった有用な効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による電磁鋼板の断面図、第２図は
、打抜回数、最大溶接速度および層間抵抗と中空樹脂粒
子の添加量との関係を示すグラフである。図面において
、１−電磁鋼板、　　２−絶縁皮膜、３−中空樹脂粒子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クロム酸系化合物およびリン酸系化合物のうちの
少なくとも一種を主成分として含む無機系溶液に、アク
リル系、アルキッド系、オレフィン系、エポキシ系、酢
ビ系、スチレン系、フェノール系およびベオバ系樹脂の
うちの少なくとも一種からなる、内径が０．０５μｍ以
上、外径が１０μｍ以下の中空樹脂粒子を、前記無機系
溶液に３から３０重量％添加混合して、処理液を調製し
、次いで、このようにして調製した前記処理液を電磁鋼
板の表面に塗布し、そして、焼付処理を施すことを特徴
とする、電磁鋼板への絶縁皮膜の形成方法。
（２）前記中空樹脂粒子の少なくとも一部は、凝集して
、中空樹脂粒子群を形成し、前記中空樹脂粒子群の最大
径は、１０μｍであることを特徴とする、請求項（１）
記載の方法。
（３）前記処理液は、ＨＬＢ（ＨＬＢ：親水性と親油性
とバランス）が９以上のノニオン界面活性剤の少なくと
も一種を、前記中空樹脂粒子の０．１から２０重量％含
有しているものからなっていることを特徴とする、請求
項（１）記載の方法。
（４）前記焼付処理は、３から２０℃／ｓｅｃの加熱速
度で１５０℃の温度まで前記電磁鋼板を加熱し、次いで
、２５０から４５０℃の温度範囲まで加熱して、焼付け
を完了することからなっていることを特徴とする、請求
項（１）記載の方法。