JPH0430725B2

JPH0430725B2 -

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Publication number: JPH0430725B2
Application number: JP59151427A
Authority: JP
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1984-07-23
Publication date: 1992-05-22
Also published as: JPS6130009A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）ラミネート電磁鋼板およびその製造方法に関し
て、この明細書に述べる技術内容は、とくにかか
る積層板における単板同志の接着を効果的に行う
ことにより、鉄損特性の有利な改善を図ると共
に、積層鉄心の実機組立てにおける簡略化を図る
ことに関連している。（従来の技術）トランス、モーターコアなどの電気機器の鉄芯
材料として使用される一方向性けい素鋼板は、一
般的にその成品板厚は0.2mm〜0.35mm程度の薄板
とされるが、このように成品板厚を非常に薄くす
る理由は、その磁気特性とくに鉄損特性に由来し
ている。周知のとおり鉄損は、鉄芯材料を交番磁
場で磁化した時に無駄に消費されるエネルギーで
あつて、これは熱として外部に放散される。鉄損
の多くの部分を占める渦電流損は、磁化過程にお
いて鉄芯材料自身の内部に生じる渦電流に基くジ
ユール熱であり、これを小さくするには鉄芯材料
自身の電気抵抗を大きくすることが有効であつ
て、けい素鋼の名に示すとおり鋼に添加されるSi
は材料の固有抵抗を高めるためのものである。ま
た上述のように成品板厚を極めて薄く加工するの
も電気抵抗を高くするためである。そしてかかる
一方向性けい素鋼板を鉄芯材料として使用に供す
るときには、表面に絶縁処理を施して実機組み立
ての際の鉄損の劣化を防止している。ところで近年エネルギー危機を契機として電気
機器の低ロス化への要望が高まり、鉄損をさらに
少なくする種々の対策が構じられて来た。上述し
たように成品板厚をより薄くすることも鉄損を下
げる有効な一手段であることから、最近では、そ
の製品板厚が0.20mm以下の一方向性けい素鋼も一
部で製造され始めている。しかし前述したとお
り、一方向性けい素鋼板は鉄芯材料として使用す
る場合、とくに大型トランスのような場合には、
多数の積層による組み立てが必要となつてくるた
め、その成品板厚が薄くなると切断加工工数およ
び積層組立工数が増加してトランス製造コストの
著しい増加をもたらす原因となる。この点予め、複数の鋼板を接合しておくことが
できれば、かような手間が省けることから、かか
る点に着目し、最終製品の鋼板を接着させたラミ
ネート鋼板が特開昭59−41808号公報において提
案された。（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記のラミネート板では、鋼板接
合部が、鋼板表面被膜であるフオルステライト被
膜に接着剤層が狭まれた３層の構造や、もしく
は、鋼板表面被膜であるフオルステライト被膜と
上塗りコーテイング膜の２層によつて接着剤層が
狭まれた５層の構造となり、接着部の接着強度の
劣化や占積率の低下といつた問題点があつた。ま
た、製品板同志を接着させる手法は、鋼板の厚み
が小さくなつていることから重量当りの鋼板の表
面積が相対的に大きくなつているため、接着剤の
塗布作業を含む、鋼板の接着工程の能率が悪いと
いうところにも問題を残していた。（問題を解決するための手段）発明者は、上記した如き、問題点を解決するべ
き検討を重ねた結果、鋼板の製造工程の途中で、
鋼板を接着することにより、接着強度上有害なフ
オルステライト被膜の接着部における生成が阻止
され、所期した目的が有利に達成されることを突
き止めた。かかる手法において、各種実験を繰返
した結果、製造工程の途中において、鋼板を接着
させた場合の最大の問題点は、鋼板中にＳやSe
等の磁気特性上有害な不純物が残留し易いという
ところにあつた。この理由は、フオルステライト
被膜による鋼中不純物の除去効果が、フオルステ
ライト被膜の欠除によつて、有効に働かないため
であるが、この点は積層厚みを規制することで回
避できることも併せて究明した。この発明は、上記の知見に由来するものであ
り、積層鋼板の密着性、占積率ともに良好でか
つ、磁気特性も良く、しかも電気絶縁性も兼ね備
えた積層電磁鋼板についての開発成果をここに開
示するものである。すなわちこの発明は、Si：4.5重量％（以下単
に％で示す）以下を含有する組成になる一方向性
けい素鋼板を２枚以上重ね合わせた積層材であつ
て、該鋼板間に、地鉄表面に直に接する厚み10μ
ｍ以下の酸化物系接着剤をそなえると共に、最外
面にはフオルステライト被膜をそなえ、かつ積層
厚みを0.8mm以下に抑制したラミネート電磁鋼板
である。またこの発明は、Si：4.5％以下を含有する組
成になる一方向性けい素鋼素材を、熱間圧延し、
ついで１回の冷間圧延または中間焼鈍を挾む２回
以上の冷間圧延によつて最終板厚としたのち、脱
炭一次再結晶焼鈍ついで最終仕上げ焼鈍を施す一
連の工程によつて製造される一方向性けい素鋼板
につき、その最終冷延前から最終仕上げ焼鈍前の
いずれかの段階における板表面に、酸化物系接着
剤を塗布してから、複数枚を重ね合わせ、しかる
のち後続工程に送り、最終仕上げ焼鈍工程におい
ては、積層材の最外面にMgOを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布してから仕上げ焼鈍を施し、最外
面にフオルステライト被膜を形成することを特徴
とするラミネート電磁鋼板の製造方法である。この発明において、接着剤としては、融解再凝
固時にまたは焼結時における収縮率が小さく、し
かも電気絶縁性に富むことが必要とされるが、か
かる接着剤としては、酸化物系接着剤が有利に適
合する。この点、有機質系の接着剤は、1200℃前
後の最終仕上焼鈍に耐えないのみか、該焼鈍によ
つて炭素成分が鋼中に侵入し、磁気特性を劣化さ
せるので不適切である。したがつて接着剤中に酸
化物の分散剤等の目的で有機物を添加する場合
は、その添加量を５％以下に止めることが望まし
い。５％まであれば、該焼鈍によつて有機物は、
気相中に逸散し、炭素成分の鋼中への侵入は生じ
ない。なお、金属系の接着剤は、鋼板間の電気絶
縁性を保持できないので、適合しない。さらに酸化物系接着剤とは、各種酸化物からな
るもので、けい酸化合物などの複合酸化物をも含
めるものである。接着力を発揮する機構は、最終
仕上げ焼鈍において、融解再凝固による融着によ
るものと、同じく、焼結による機構と２種類ある
が、前者の方が接着力が強い。接着剤の塗布方法としては酸化物粉末の場合
は、分散剤によつて水に分散させて、鋼板に塗布
するが、けい酸カリウムなどのけい酸塩や、コロ
イド状酸化物の場合は、そのまま水溶液を塗布す
れば足りる。塗布後の乾燥は、若干の水が残留している方
が、そのままの状態で既に接着性を有しているの
で、鋼板を重ねた後、次工程における作業性が良
い。しかし、多量の水分を含んでいる場合は、最
終仕上焼鈍時に、水蒸気が多量に発生して、接着
剤と鋼板間に間隙が生じ接着性（鋼板の曲げ密着
性で評価）を損う。接着層には、接着性の他に絶縁性が要求される
が、絶縁性の弱いCr₂O₃やMnO等を主成分とする
接着剤には、MgO，CaO，Mg₂SiO₄および
CaSiO₃などを配合することによつて、絶縁性を
高めることができる。一方、ZrO₂，Al₂O₃，SiO₂または、けい酸ナト
リウム、けい酸カリウムおよびけい酸リチウムな
どの水ガラスさらに、ガラスフリツトなどの溶融
ガラス粉等を主剤とする場合は、絶縁性は十分で
ある。これらの接着剤は、単味で使用する場合は、そ
の組成を、また混合して使用する場合は、その主
成分の配合比を変えることにより、融点もしくは
焼結性を変えることができる。なお酸化物粉末を配合する場合、粉末の大きさ
が接着力に強く影響するので、適正な大きさに調
整することが必要であり、その好適範囲は平均粒
径で0.5μｍ以下である。そしてかかる接着剤を鋼板表面に塗布して鋼板
を一時的に接着したのち、所定の次工程処理を施
して、最終仕上焼鈍を行ない、該接着剤を融解再
凝固もしくは焼結させることにより、所期したラ
ミネート鋼板が得られるのである。ここに、鋼板間の酸化物系接着層の厚みが10μ
ｍを超えると、鋼板の曲げ密着性が劣化する不利
があるので、該接着層の厚みは10μｍ以下に限定
した。とはいえ接着層の厚みが0.05μｍに満たな
いと絶縁性が不良となるきらいにあるので、
0.05μｍ以上とするのが好ましい。また、接着剤を塗布した側の鋼板表面は、Ｓ，
Se等の磁気特性上有害な物質を鋼中から除去す
る能力がないので、フオルステライト被膜の存在
しない部分の合計厚みを大きくすると磁気特性が
劣化する。しかしながらこの問題は、積層鋼板の全厚みを
0.80mm以下に限定することによつて回避すること
ができた。（作用）さてこの発明において、鋼板に接着剤を塗布
し、ついで重ね合わせる時期は、最終冷延前から
最終仕上げ焼鈍前までの間ならいずれの段階であ
つてもよいが、かかる接着に先立ち鋼板表面を脱
脂して清浄化しておくことが望ましい。塗布方法は、水スラリーとした接着剤、接着剤
水溶液または接着剤コロイド溶液などをロールコ
ーターなどで塗布する方法、若干の水分は含むけ
れどもほぼ乾燥状態に近い接着剤粉末を静電塗装
によつて塗布する方法、またさらにはスプレーで
吹付ける方法など、従来公知のすべての手法が適
用できる。なお接着剤の塗布は、積層される両鋼板の両者
に施してもよいが、片側の鋼面にのみ塗布するだ
けでも十分である。塗布後スラリーは水分を全部蒸発させず、95％
程度乾燥させたのち、複数枚を重ねて圧着する。
このように幾分か水分を含んだ状態で圧着すれば
容易にはく離しない程度の接着力を発揮するが、
水分が完全に蒸発したあとでは圧着によつても接
着力は消失する。次に、接着剤の塗布および鋼板の積層時期とし
てとりわけ好適な、最終冷延前、脱炭１次再結晶
焼鈍後、および最終仕上げ焼鈍前の各段階におけ
る塗布および積層要領について説明する。まず最終冷延前の段階であるが、この場合には
鋼板を３枚以上重ねるのは好ましくない。という
のは両面を挾まれた鋼板は、冷延に引続く脱炭焼
鈍において脱炭がされにくく、このため該鋼板は
適正な２次再結晶が望めないからである。さて最終冷延に先立ち鋼板面を脱脂して清浄な
状態にしたのち、接着すべき両面にたとえばスラ
リー状の接着剤をロールコーターなどを用いて塗
布する。このときの塗布量は、たとえば圧下率60
％の場合１当り１〜10ｇ（乾燥時）程度が好ま
しい。このときスラリーの水分は100％乾燥させ
てはならない。つまり水分を最大５％程度残留さ
せた状態で２枚の鋼板を重ねるのであり、かかる
状態で60〜90％の圧下率で重ね圧延を施す。かく
して鋼板は接着剤によつて圧着され、板ずれも防
止できる。この接着剤は水分を含んだ状態では延
展性を有しているので、かかる圧延によつて接着
剤部分の厚さは鋼板同様圧延前の1/3〜1/8程度と
なり、接着剤の薄肉化も同時に達成される。かくして最終冷延によつて接着した２枚重ねの
鋼板は、引続き脱炭一次再結晶焼鈍が施され、つ
いで必接着面にMgOを主成分とする焼鈍分離剤
を塗布してから1200℃前後の温度での最終仕上げ
焼鈍に供されるわけであるが、この最終仕上げ焼
鈍によつて、接着剤塗布側の鋼板面は強固に接着
し、一方接着剤非塗布面つまり焼鈍分離剤を塗布
した鋼板表面には、耐熱性、絶縁性のよいフオル
ステライト被膜が形成される。接着剤を塗布した
側の鋼板面には、フオルステライト被膜形成に必
要なMgOが存在しないため、フオルステライト
被膜は形成されない。次に脱炭一次再結晶焼鈍の段階であが、この場
合は上記した最終冷延前段階とは異なり、脱炭の
面からの制約は無いため３枚以上の積層も可能で
あるが、曲げおよび粒成長抑制純化の点を考慮す
ると、後述する実験結果からも明らかなように積
層厚みは0.8mm以下にする必要がある。接着剤塗布後、鋼板は２枚ないし数枚を積層
し、ついで最外面のみにMgOを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布してからコイルに巻いたのち、
1200℃程度の温度で箱焼鈍による最終仕上げ焼鈍
を施す。製品についての形態は、最終冷延前にお
ける接着剤塗布の場合と同じである。次に、最終仕上げ焼鈍前の段階であるが、これ
は、積層する鋼板表面に存在する焼鈍分離剤を除
去するか、積層する鋼板表面には、焼鈍分離剤を
塗布しないおき、かかる鋼板表面に酸化物系接着
剤を塗布し、ついで乾燥後積層したのち、コイル
状に巻きとり、最終仕上げ焼鈍を施こす方法であ
り、本質的には、脱炭一次再結晶焼鈍後における
接着剤塗布の場合と差異はない。次に上記した各方法で得られたラミネート鋼板
の積層厚みと鉄損および鋼中のＳ，Seの残留量
との関係について調査した結果を第１図に示す。同図に示したように、ラミネート鋼板の積層厚
が0.80mmを起えると鋼中の不純物の純化作用が弱
まりその結果、磁気特性が劣化する。したがつて
積層厚みは、0.80mm以下に限定したのである。（実施例）実施例１ Si：３％を含む方向性けい素鋼素材を、熱間圧
延し、ついで一次冷延を施してから、連続焼鈍炉
で1000℃、３分間の中間焼鈍を施した。かかる中
間焼鈍後の鋼板表面に、MgO：15％，SiO₂：55
％およびAl₂O₃：25％の配合割合になる、平均粒
度0.2μｍのコロイド状酸化物接着剤を、乾燥重量
で３ｇ／m²塗布し、ついで水分残量が５％以下に
なるまで乾燥させた。その後鋼板を２枚重ねして
から２次冷延を施し、合板の板厚がそれぞれ
0.35，0.40，0.56，0.60および0.70mmになるように
仕上げた。かかる冷延後、湿水素雰囲気中で800
℃、５分間の脱炭焼鈍を施したのち、MgOを主
成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、水素中で
1200℃、５時間の箱焼鈍を施した。得られた２枚重ねラミネート鋼板の鉄損特性、
占積率および曲げ密着性（180℃曲げて鋼板間の
密着性が維持できる最小曲げ直径で表わす）につ
いて調べた結果を表１に示す。なお比較のため、同一熱延板を、常法に従つて
１次冷延し、ついで中間焼鈍を施してから２次冷
延を施して、0.2，0.23，0.30，0.35および0.40mm
に仕上げたのち、MgOを塗布してからは上述と
同様の処理を施して得た製品の各特性について調
べた結果も、表１に併記した。さらに、フオルステライト被膜を接着層間に有
するラミネート鋼板との比較のため、特開昭59−
41808号公報に開示の手法にしたがつて、上記の
比較例の製品板に、ZnO：60％，B₂O₃：20％，
PbO：12％，SiO₂：８％の組成になるガラスフ
リツトを10ｇ／m²塗布した後、700℃、N₂中で２
分間の焼付けを行なつて得たラミネート鋼板につ
いての調査結果も併せて示す。

【表】表１から明らかなように、この発明に従うラミ
ネート鋼板は、従来の単板と較べて鉄損特性が著
しく優れ、またフオルステライト被膜を有するラ
ミネート鋼板に比較しても占積率と曲げ密着性に
おいて格段に優れている。実施例２実施例１で用いた１次冷延後の中間焼鈍板に、
２次冷延を施して、板厚：0.18，0.20，0.23およ
び0.27mmの冷延板に仕上げた。ついで湿水素雰囲
気中で800℃、５分間の脱炭焼鈍を行つたのち、
鋼板表面にMgO：25％，SiO₂：50％および
Al₂O₃：20％の配合割合になり、平均粒径：0.3μ
ｍのコロイド状酸化物接着剤をロールコーターで
塗布して３枚を積み重ねた。ついで最外面に
MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、
水素中で1200℃、５時間の箱焼鈍を施した。かくして得られた３枚重ねラミネート鋼板の鉄
損特性について調べた結果を表２に示す。

【表】また上記の各ラミネート鋼板の密着性について
も検査したところ、厚み0.60mm以下のものは30mm
φ、また厚み0.69mm以上のものでも50mmφの内径
で曲げを施してもはく離は生じなかつた。第２図に、実施例１および２で得られた鋼板の
鉄損値を、発明例と単板の場合の比較例とで対比
して示す。単板では、厚み0.5mmの場合は、1.5W／Kg以上
であつたが、２枚ラミネート鋼板では0.94W／Kg
程度、また３枚ラミネート鋼板の場合には
0.8W／Kg以下と、鉄損値は大幅に低減されてい
る。実施例３実施例１で用いた中間焼鈍板を２次冷延して、
板厚0.15，0.20，0.23および0.27mmの冷延板に仕
上げた。ついで湿水素雰囲気中で800℃、５分間
の脱炭焼鈍を施したのち、各鋼板を５分割し、ふ
たつは片面に、MgO；10％，Na₂O／SiO₂＝
２／５；80％，Al₂O₃；10％の配合割合になる接着剤を塗布した後、２枚重ねし、MgOを主剤とす
る焼鈍分離剤を塗布した。さらに、２枚につい
て、片面にMgO；５％，K₂O／SiO₂＝３／２；75 ％，Al₂O₃；20％の配合割合になる接着剤を塗布
した後、２枚重ねし、MgOを主剤とする焼鈍分
離剤を塗布した。残る１枚については、そのま
ま、MgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布した。
ついで水素雰囲気中で1200℃、５時間の箱焼鈍を
施した。得られた各製品の鉄損特性について調べた結果
を、比較して表３に示す。

【表】（発明の効果）この発明に従い得られたラミネート電磁鋼板
は、成品板厚に比して実板厚が1/2以下と非常に
薄いため、同板厚の単板と較べて渦電流損が極め
て少なく、従つて鉄損特性に優れている。また実
板厚が等しい１枚電磁鋼板と比較すると成品板厚
は２倍以上厚いので、積み工数および打ち抜き工
数を大幅に削減できる。また製造工程において、
複数枚の積層鋼板を一時に処理することができる
ので、製造コストの大幅な低減も実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従うラミネート鋼板の積
層厚と鉄損との関係を示したグラフ、第２図は、
単板およびラミネート鋼板の積層厚と鉄損との関
係を比較して示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Si：4.5重量％以下を含有する組成になる一
方向性けい素鋼板を２枚以上重ね合わせた積層材
であつて、該鋼板間に、地鉄表面に直に接する厚
み10μｍ以下の酸化物系接着層をそなえると共
に、最外面にはフオルステライト被膜をそなえ、
かつ積層厚みが0.80mm以下であることを特徴とす
るラミネート電磁鋼板。２ Si：4.5重量％以下を含有する組成になる一
方向性けい素鋼素材を、熱間圧延し、ついで１回
の冷間圧延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間
圧延によつて最終板厚としたのち、脱炭一次再結
晶焼鈍ついで最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程に
より製造される一方向性けい素鋼板につき、その
最終冷延前から最終仕上げ焼鈍前までの間に板表
面に酸化物系接着剤を塗布してから、複数枚を重
ね合わせ、しかるのち後続工程に送り、最終仕上
げ焼鈍工程においては、積層材の最外面にMgO
を主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから仕上げ
焼鈍を施し、最外面にフオルステライト被膜を形
成することを特徴とするラミネート電磁鋼板の製
造方法。