JPH0382772A - 打抜性、溶接性および耐熱性に優れた絶縁皮膜を有する電磁鋼板 - 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〕 この発明は、打抜性、溶接性および耐熱性に優れた絶縁
皮膜を有する電磁鋼板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（
以下、単に、皮膜という。〉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、溶接性の向上を図るために、特公昭４９−６７
４４号公報に、次の事項が開示されている。

即ち、第３図に示すように、皮膜２が形成される電磁鋼
板ｌの表面粗さを調整して、溶接時のガス抜は性を良好
にする。（以下、先行技術１と言う）また、先行技術１
と同様、溶接性の向上を図るために、特公昭４９−１９
０７８号公報に、次の事項が開示されている。即ち、第
４図に示すように、皮膜２の表面粗さを、粒径が約２μ
−以上の有機樹脂粒子３を皮膜２中に混入することによ
り調整して、溶接時のガス抜は性を良好にする。（以下
、先行技術２と言う） 〔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、皮膜２の厚さが、鋼板ｌの凹部では厚く凸
部では薄くなって、眉間抵抗、耐食性および打抜性が低
下する。

先行技術２は、次のような問題を有している。

即ち、大粒径の樹脂粒子３を皮膜２に混入させると、皮
膜２中の樹脂の割合が増大して、溶接時のガス発生量が
増大し、表面粗さの調整でガス抜は性を向上させても、
充分な溶接性の改善効果は得られなかった。また、打抜
き時に大粒径の樹脂粒子３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になって
いた。

更に、歪取り焼鈍時に、大粒径の樹脂粒子３が炭化し、
ガス化して、皮膜２中に空洞が生じる。この結果、焼鈍
後の眉間抵抗および耐食性が著しく低下する。　そして
、先行技術ｌおよび先行技術２に共通する問題であるが
、鋼板や皮膜の表面粗さを粗くするために、占積率が低
下し、しかも、鋼板積層時に鋼板同士の滑りが悪く、作
業性が低下する。

従って、この発明の目的は、鋼板や皮膜の表面粗さを粗
くすることなく、電磁鋼板の打抜性、溶接性および耐熱
性をバランス良く向上させることにある。

〔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
少なくとも一種を生成分として含む絶縁皮膜中に、内径
０．０５μｍ以上、外径１０μｍ以下の中空樹脂粒子が
、３から３０重量％添加されてい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。

この発明によれば、第１図に示すように、鋼板１の表面
に形成される皮膜２中に中空樹脂粒子４を添加すること
によって、鋼板や皮膜の表面粗さを粗くすることなく、
鋼板の打抜性、溶接性および耐熱性が向上する。この理
由は、次の通りである。即ち、中空樹脂粒子４が柔軟な
有機樹脂であること、および、中空であることによって
、打抜時に自己潤滑作用が生じて打抜性が向上する。

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。従って、中
空樹脂粒子の添加量を低減できる。

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。

皮膜のベースは、無機質であるために、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：　　２０
重量部、水　　　　　　　　：１０００ｆｒ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０．４μｍであり、このような、中空樹脂粒子が
凝集して、最大径１０ｕａ＋の中空樹脂粒子群を形成し
たものである。

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゜２ｇ／１１１２の絶縁皮膜を形威し、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。

■）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：１０ｗφ丸型、 金　　　型：　５ＫＤ−１１、 打抜油　：使用。

２）溶接性二下記条件で、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／ｃａｒ 溶接電流　：１００Ａ。

電極径　　：２．４ｍφ。

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分かる。

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　　　二　ｉｏｏ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：０．０５μ−、外径：１０μｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子。

■　内径：０．３μｍ、外径＝０．６μｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子。

■　内径＝０．３μｍ、外径二〇、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。

■　内径二０．３μｍ、外径：ｏ、６μｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子が、最大径１０ｕｍ以下の中空樹脂粒子
群を形成したもの。

■　内径＝０．３μｍ、外径：０．６μｍの粒径を有す
る中空樹脂粒子が、最大径１２μ−の中空樹脂粒子群を
形成したもの。

■　内径＋０．０３ｚｚ＋、外径＋１．８μｍの粒径を
有する中空樹脂粒子。

上記のから■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％Ｓ＋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２．０　ｇ／ｍ２の絶縁皮膜を形成し、中空
樹脂粒子の粒径の、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：１０Ｗφ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／ａＩｒ。

溶接電流　：１００Ａ。

電極径　　＝２．４−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。

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℃の温度で２時間、歪取り焼鈍を施した後、温度
５０℃、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のから■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、 上記のから■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分かる。

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。

次に、この発明を、実施例によって、更に詳細に説明す
る。

実施例１ 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、ポリエチレングリコ ール　　　　　　　・　　２２重量部、こはく酸　　　
　　　　　　１１重量部、水　　　　　：１０００重量
部。

を使用し、中空樹脂粒子として、最大径が１０μｍのア
クリル−スチレン系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０
．０５から０．３５／ＩＺ１１．外径０．１から０．７
μｍ）を、処理液中全固形分の４５重量％相当量、予め
、水に分散させて溶液状態で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、０．４％Ｓｉ含有電
磁鋼板の表面に塗布し、３８０℃の温度で８０秒間焼付
け、Ｌ５ｇ／ａｉの皮膜を形成した。

実施例２ 無機系溶液として、 無水クロム酸　　　・　　１７重量部、重クロム酸マグ
ネシ ラム　　　　　　　：　　１００重量部、ホ　　ウ　　
酸　　　　　　　＝　　　　２０重量部、第一リン酸マ
グネシ ラム　　　　　　　・　　４０重量部、エチレングリコ
ール：　　２５重量部、水　　　　　：１０００重量部
。

を使用し、中空樹脂粒子として、最大径が１０μｍのア
クリル−スチレン系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０
．０５から０．３５μｍ、外径０．１から０．７μｍ）
を、処理液中全固形分の２０重量％相当量、予め、水に
分散させて溶液状態で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、０．４％Ｓｉ含有電磁鋼板
の表面に塗布し、４２０℃の温度で８０秒間焼付け、２
．０ｇ／ｌｒｉの皮膜を形成した。

実施例３ 無機系溶液として、 無水クロム酸　　　：　１００重量部、リン酸　　　　
　　・　　４０重量部、水酸化カルシウム　：　　４５
重量部、エチレングリコール：　　３０重量部、水　　
　　　：　Ｉ　０００重量部。

を使用し、中空樹脂粒子として、最大径が１０μｍの、
アクリル系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０．０５か
ら０．４μ０、外径０．２から３．０μｍ）および酢酸
ビニル系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０．１から２
．０μｍ、外径０．３から５．０μｍ）を、それぞれ処
理液中全固形分の１３重量％相当量づつ混合した微粉末
状態で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、１．７％のＳＩ含有電磁鋼板の表面に塗布
し、４２０℃の温度で８０秒間焼付け、３．５ｒ／　ｒ
ｄの皮膜を形成した。

実施例４ 無機系溶液として、 第一リン酸マグネシ ラム　　　　　　　：　１５０重量部、無水クロム酸　
　　・　　２３重量部、酸化カルシウム　　・　　　３
重量部、シリカゾル　　　　　　　　６重量部、ホ　　
ウ　　酸　　　　　　　：　　　　ｌ　７重量部、水　
　　　　：　１０００重量部。

を使用し、中空樹脂粒子として、最大径が１０μｍの、
アクリル−スチレン系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径
０．０５から０．３５μ１１外径０．１から０．７μｍ
）を、処理液中全固形分の８重量％相当量および酢酸ビ
ニル系中空樹脂粒子群（単一粒子：内径０．１から２．
０μｍ１外径０．３から５．０μｍ）を、処理液中全固
形分の４重量％相当量、予め、水に分散させて溶液状態
で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、０．４％Ｓｉ含有電磁鋼板の表面に塗布し、５
００℃の温度で１００秒間焼付け、０．８ｇ／ｒｄの皮
膜を形成した。

比較例１ 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、アクリル系樹脂エマルルジョン２０重量部お
よび最大径３０μ囚のポリエチレン粉末樹脂２０重量部
を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、０，４％Ｓｉ含有電磁鋼板の表面に塗布し、４
００℃の温度で８０秒間焼付け、２、０ｇ／ポの皮膜を
形成した。

比較例２ 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、アクリル系樹脂エマルルジョン４０重量部を
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、０．４％Ｓｉ含有電磁鋼板の表面に塗布し、４０
０℃の温度で８０秒間焼付け、２．０ｇ／ｒｒ１の皮膜
を形成した。

比較例３ 第一リン酸マグネシ ラム　　　　　　　：　１５０重量部、無水クロム酸　
　　・　　２３重量部、酸化カルシウム　　・　　　３
重量部、シリカゾル　　　　　　　　６重量部、ホ　　
ウ　　酸　　　　　　　・　　　　１７重量部、水　　
　　　：　ｉ　ｏｏｏ重量部。

からなる処理液を、０．４％Ｓｉ含有電磁鋼板の表面に
塗布し、５００℃の温度で１００秒間焼付け、１、５ｇ
ｌ　ｒｄの皮膜を形成した。

このようにして、皮膜を形成した本発明電磁鋼板および
比較電磁鋼板の性能の結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、本発明電磁鋼板１から４は
、打抜性、溶接性および耐熱性の全てにバランス良く優
れていることが分かる。これにたいして、比較鋼板５は
、打抜性および溶接性に優れているが、歪取り焼鈍後の
層間抵抗および耐食性、即ち、耐熱性に劣る。比較鋼板
５の打抜性は優れているが、皮膜の密着性に劣り、打抜
時に剥離粉が発生した。比較鋼板６は、打抜性は優れて
いるが溶接性および耐熱性に劣る。比較鋼板７は、溶接
性は優れているが、打抜性および耐熱性に劣る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、鋼板や皮膜の
表面粗さを粗くすることなく、打抜性、溶接性および耐
熱性に優れた電磁鋼板を得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、この発明の電磁鋼板の断面図、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、第３図および第４図は、
従来の電磁鋼板の断面図である。図面において、 １−一電磁鋼板、　　　２−皮膜、 ３−・・−樹脂粒子、　　４−・・中空樹脂粒子。

Claims (1)

1. 【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少なくと
   も一種を主成分として含む絶縁皮膜中に、内径０．０５
   μｍ以上、外径１０μｍ以下の中空樹脂粒子が、３から
   ３０重量％添加されていることを特徴とする、打抜性、
   溶接性および耐熱性に優れた絶縁皮膜を有する電磁鋼板
   。 ２　前記中空樹脂粒子が複数個凝集したものからなる中
   空樹脂粒子群の粒径は、１０μｍ以下である。