JPH06330338A

JPH06330338A - 被膜特性の極めて良好な無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH06330338A
Application number: JP5120267A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tanaka; 收田中; Kazutoshi Takeda; 和年竹田; Kikuji Hirose; 喜久司広瀬
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-29
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JP2944849B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、高い占積率を有し、打ち抜き性、
溶接性、密着性および歪取り焼鈍後の滑り性に優れた絶
縁被膜を持つ電磁鋼板の製造方法を提供する。【構成】電磁鋼板表面にリン酸Ａｌ；１００重量部に
対し、ほう酸；１〜２０重量部および／またはコロイダ
ルシリカ；１〜５０重量部と粒子径０．３〜３．０μｍ
の樹脂エマルジョン；１〜３００重量部を主成分とする
クロム化合物を含まない処理液を均一に塗布後焼き付け
ることを特徴とする、打ち抜き性、溶接性、密着性に優
れ、焼鈍後に優れた滑り性と絶縁被膜性能を発揮する被
膜特性の極めて良好な無方向性電磁鋼板を製造すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い占積率と優れた溶
接性、打ち抜き性と密着性を保ち、歪取り焼鈍後に優れ
た滑り性を発揮する電磁鋼板の電気絶縁被膜処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、無方向性電磁鋼板をモータ
ーやトランス等の鉄芯に使用する場合は、所定の形状に
打ち抜いた後歪取り焼鈍を行い、所定枚数積み重ねて溶
接、かしめ、または接着等により積み鉄芯とされるもの
である。通常、無方向性電磁鋼板の表面には、電気絶縁
被膜が形成されている。この絶縁被膜は絶縁性の他に、
耐食性、溶接性、密着性、耐熱性等種々の被膜特性を必
要とするが、特に占積率、打ち抜き性、密着性が優れて
いることが要求される。また、歪取り焼鈍を施した後に
も絶縁性を保持していることは勿論、耐食性が優れてい
ることは重要である。さらに、近年では、鉄芯の積層性
の問題から歪取り焼鈍後の滑り性の良好な鋼板が要求さ
れるようになってきた。

【０００３】従来、無方向性電磁鋼板の電気絶縁被膜と
しては、無機系、有機系、無機−有機混合系の絶縁被膜
が知られている。しかし、無機系絶縁被膜は、有機系や
無機−有機混合系に比較して、耐熱性や歪取り焼鈍後の
滑り性は優れているが、打ち抜き性が劣っている。一
方、有機系絶縁被膜では、打ち抜き性、密着性は優れて
いるが、歪取り焼鈍によって被膜が分解・破壊され、歪
取り後の密着性が劣悪で使用に耐えない。無機−有機混
合系絶縁被膜としては、特公昭５０−１５０１３号公報
に、重クロム酸塩と、酢酸ビニル、ブタジエン−スチレ
ン共重合物、アクリル樹脂等の有機樹脂エマルジョンを
主成分とする処理液を用いて絶縁被膜を形成することに
よって、高い占積率、優れた密着性、打ち抜き性等の被
膜を保ち、かつ歪取り焼鈍を行ってもかなり良好な被膜
特性が得られる絶縁被膜形成方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特公昭
５０−１５０１３号公報に開示された被膜特性の優れた
電気絶縁被膜を有する無方向性電磁鋼板は、被膜特性と
して、歪取り焼鈍後の滑り性や耐熱性等について十分で
なく、更なる改善が望まれていた。上記の如く、無方向
性電磁鋼板をモーター等の鉄芯に使用する場合には、所
定の形状に打ち抜いた後、歪取り焼鈍を行い、所定枚数
積み重ねて溶接、かしめまたは接着等により固定して積
み鉄芯とされるものであるが、この製造工程は、近年、
自動化が進み、歪取り焼鈍後の鋼板は積層工程中でのガ
イド上での滑り性、鋼板同士の良好な滑り性が良いこと
が重要である。上記、滑り性が劣っていると、製造工程
中のガイド上をスムースに鋼板が移動しなかったり、鋼
板面に疵がついたり、或いは被膜剥離が生じる。一方、
鉄芯に積層時に所定枚数の打ち抜き板の断面を自動矯正
機で整える場合、滑り性が悪いと、打ち抜き板の断面を
疵つけたり、或いは腰折れを発生させる。また、耐熱性
不足の問題から焼鈍材の使用時における錆発生による鉄
芯特性の劣化も問題となる。

【０００５】更に、これら従来の無方向性電磁鋼板用の
絶縁被膜は重クロム酸塩の使用に見られる如く、被膜成
分としてクロム化合物が使用される。このため、電磁鋼
板の製造工程或いは電磁鋼板の需要家における環境問題
の厳しい昨今、クロム化合物を含まない絶縁被膜処理技
術の開発が嘱望されている。

【０００６】本発明はクロム化合物を含まない処理液
で、且つ、無機成分と有機樹脂成分を改良することによ
り、上記特公昭５０−１５０１３号公報に開示された被
膜特性の優れた電気絶縁被膜を有する無方向性電磁鋼板
にみられるような難点を解決し、高い占積率と共に溶接
性、打ち抜き性および歪取り焼鈍後の優れた滑り性を付
与する処理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記のよ
うな従来のクロム酸塩系−エマルジョンタイプ樹脂の処
理液で形成された絶縁被膜では、歪取り焼鈍によって絶
縁被膜成分が劣化し、焼鈍後の滑り性が低下することを
見いだした。更に、需要家における鉄芯加工工程の上で
クロム酸塩被膜は作業環境改善の上でクロムレス被膜の
開発が重要であることに着眼した。そこで、本発明者等
はエマルジョン樹脂や被膜構造について研究を重ねた結
果、従来のクロム酸系無機物に変えてリン酸Ａｌを主成
分として使用し、エマルジョン樹脂として粒子径０．３
〜３．０μｍの特殊エマルジョン樹脂を用いることによ
って、クロムレスで歪取り焼鈍における耐熱性が優れ、
耐食性、滑り性が格段に向上することを見いだし、本発
明を完成した。

【０００８】即ち、本発明は以下の構成を要旨とする。（１）電磁鋼板表面に固形分換算で、Ａｌの第一リン酸
塩溶液を１００重量部と、粒子径０．２〜３．０μｍの
有機樹脂エマルジョン１〜３００重量部とを主成分とす
る処理液を均一に塗布した後、焼き付けることを特徴と
する被膜特性の極めて良好な無方向性電磁鋼板の製造方
法。（２）電磁鋼板表面に固形分換算で、Ａｌの第一リン酸
塩溶液を１００重量部と、ほう酸１〜２０重量部および
コロイダルシリカ１〜５０重量部の何れかまたは両方
と、粒子径０．３〜３．０μｍの有機樹脂エマルジョン
１〜３００重量部とを主成分とする処理液を均一に塗布
した後、焼き付けることを特徴とする、被膜特性の極め
て良好な無方向性電磁鋼板の製造方法。（３）前記（１）および（２）においては有機樹脂エマ
ルジョンを、アクリル、ポリスチレン、酢酸ビニル、シ
リコン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、
ポリカーボネート、メラミン、フェノール、ポリウレタ
ン、アルキッド、イソシアネート、エポキシ樹脂の群か
ら選ばれた少くとも１種とすることを特徴とする、被膜
特性の極めて良好な無方向性電磁鋼板の絶縁被膜処理方
法。

【０００９】以下に本発明の内容を詳細に説明する。〔本発明で使用する無機化合物〕リン酸Ａｌは耐熱性の
優れる被膜形成剤として重要な役割をもつ。また、他の
被膜剤と混合したときにバインダーとしての機能が大き
く、低温での被膜形成能が大きいことから本発明では主
成分として用いられる。本発明で言うＡｌの第一リン酸
塩とは、Ａｌ（ＯＨ）₃或いはＡｌ₂Ｏ₃等のＡｌ化合
物とリン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）の反応物で、通常第一リン酸
Ａｌと呼ばれるＡｌ（Ｈ₂ＰＯ₄）₃組成の化合物の水
溶液である。この際の溶液のＡｌ₂Ｏ₃／Ｈ₃ＰＯ₄の
モル比は０．１３〜０．２０が用いられる。０．１３よ
りモル比が小さいとフリーのリン酸が多くなって歪取り
焼鈍時の焼き付き性が増したり、吸湿性が増すため好ま
しくなく、一方、０．２０より大きいとリン酸Ａｌ自体
の安定性が悪くなって、溶液中での析出等が生じるため
好ましくないからである。本発明では必要に応じて、ほ
う酸（Ｈ₃ＢＯ₃）、コロイダルシリカ等の１種または
２種が用いられる。ほう酸、コロイダルシリカは何れも
ガラス化した被膜の緻密化、表面光沢の増加等の他、被
膜の耐熱性を増加する。

【００１０】〔本発明で使用する樹脂エマルジョン〕本
発明では、粒径が０．３〜３．０μｍの樹脂エマルジョ
ンを用いる。エマルジョン樹脂の種類としては、アクリ
ル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアリミド、ポ
リカーボネート、メラミン、フェノール、ポリウレタ
ン、アルキッド、イソシアネート、エポキシ等の樹脂が
使用できる。これらの樹脂を乳化剤の存在下で、通常の
乳化方式により、エマルジョンとし、更にその粒子径が
０．３〜３．０μｍとしたものが本発明に使用できる。
特にこれらの中でも、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、フ
ェノール樹脂、アクリル樹脂を用いた場合には極めて優
れた被膜特性が得られるものである。粒子径が０．３μ
ｍ以下ではリン酸塩との混合体によって被膜表面に形成
する微細な球面状突起による形状効果がもたらす溶接
性、絶縁性、滑り性等の改善および耐熱性の向上効果が
得られない。一方、３μｍ以上では溶液中での粒子の安
定が悪く、工業的に使用しにくくなるため制限される。

【００１１】〔配合比〕第一リン酸Ａｌを１００重量部
に対し、水分散性エマルジョン樹脂添加量を１〜３００
重量部に限定したのは、１重量部未満では、十分な打ち
抜き性、被膜自体の、緻密な表面被膜、光沢等が得られ
ず、一方、３００重量部超では、歪取り焼鈍時に被膜の
剥離を起こして十分な耐熱性が得られないからである。
また、焼鈍後の耐食性、被膜の潤滑特性も劣化する。無
機成分として添加されるほう酸は第一リン酸Ａｌ；１０
０重量部に対し、１〜２０重量部である。ほう酸が１重
量部未満では、被膜の緻密化、耐熱性向上等の効果が見
られない。また２０重量部超では、溶解度が低いために
溶液中での析出を生じたり、耐熱性、絶縁性、表面外観
向上効果にも限界がある。コロイダルシリカは第一リン
酸Ａｌ；１００重量部に対し、１〜５０重量部である。
１重量部未満では、ほう酸の場合と同様に被膜の緻密
化、耐熱性の向上効果がなく、５０重量部超では被膜の
滑り性が劣化したり、打ち抜き性等の加工性を劣化する
ので好ましくない。これらの添加剤により、被膜の外
観、密着性、耐熱性、絶縁性、耐食性等の被膜特性は改
善され、特に、歪取り焼鈍における焼き付き防止効果は
大きい。

【００１２】〔処理方法〕処理液の塗布、焼き付け方法
は処理液を水で適当濃度に希釈し、ロールコーターで所
定量塗布し、２００〜７００℃の焼き付け温度で短時間
の焼き付け処理を行う。

【００１３】〔塗布量〕次に、電磁鋼板の表面に形成す
る絶縁被膜量は特に限定するものではないが、０．５〜
３ｇ／ｍ²の範囲が適当である。すなわち、０．５ｇ／
ｍ²未満では、十分な打ち抜き性が得られず、また、絶
縁性、潤滑性等も良好な結果が得られにくい。一方、
３．０ｇ／ｍ²を超えると歪取り焼鈍時の絶縁被膜の剥
離の危険性があり、占積率も劣るため望ましくない。

【００１４】すでに述べた如く、本発明に使用される樹
脂エマルジョンは粒子径０．３〜３．０μｍでありその
添加量は第一リン酸Ａｌ；１００重量部に対し、１〜３
００重量部に限定される。この条件において、高い占積
率を有し、溶接性、打ち抜き性、密着性、耐熱性、歪取
り後の滑り性に優れた電気絶縁被膜が得られる。

【００１５】

【作用】本発明では無機成分として第一リン酸Ａｌ、ほ
う酸、コロイダルシリカを適用することにより、緻密、
良密着性で耐熱性が良好な絶縁被膜を形成する。更に本
発明では、エマルジョン樹脂として粒子径０．３〜３．
０μｍの樹脂を用いることにより、被膜表面に非常に微
細な球面状の突起が多数形成される。これらの微小突起
が歪取り焼鈍後も多数存在することが確認されている。
本発明により溶接性、焼鈍後の絶縁性、滑り性、密着
性、耐食性等が向上するメカニズムとして、前述の如
く、第一リン酸Ａｌ、ほう酸、コロイダルシリカの無機
成分による良好な被膜性状と、粗粒子エマルジョンによ
りつくり出される微細な球面状突起による形状効果がマ
ッチして向上効果が得られるものと推測できる。

【００１６】

【実施例】

〔実施例１〕次に本発明の実施例について述べる。公知
の方法で処理した、仕上焼鈍後の板厚０．５mmの無方向
性電磁鋼板コイルに、表１に示すようにリン酸Ａｌに粒
子径０．５mmのエマルジョン樹脂を添加した成分を主成
分とする処理剤をゴムロール方式の塗布装置で塗布し、
板温３００℃で焼き付け処理を行った。この際の塗布量
は、焼き付け後の重量で１．５ｇ／ｍ²であった。この
コイルとその後７５０℃×２Hrの歪取り焼鈍を行った試
料からサンプルを切り出し被膜特性について調査を行っ
た。以上の実施例と同様に処理した比較例（無機成分と
してクロム酸Ｍｇ＋ほう酸）の結果を表２，３に示す。
表２，３より明らかな如く、本発明によれば、高い占積
率と優れた打ち抜き性、密着性および滑り性を持つ電気
絶縁被膜が得られた。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】〔実施例２〕実施例１と同様にして、仕上
焼鈍後の０．５mmの鋼板に表４に示すようにリン酸Ａｌ
と粒子系を変更したエマルジョン樹脂の混合液を塗布
し、板温２５０℃で焼き付け処理を行った。この時の塗
布量は、焼き付け後の重量で１．２ｇ／ｍ²であった。
このコイルとその後７５０℃×２Hrの歪取り焼鈍を行っ
た試料からサンプルを切り出し、被膜特性について調査
を行った。実施例と同様に処理した比較例（無機成分と
してクロム酸Ｍｇ＋ほう酸）の結果を表５，６に示す。
実施例１と同様に、本発明では比較例に比して高占積
率、優れた打ち抜き性、溶接性、密着性、滑り性を持つ
電気絶縁被膜が得られた。

【００２１】

【表４】

【００２２】

【表５】

【００２３】

【表６】

【００２４】〔滑り性測定方法〕滑り性の測定には、市
販の表面性測定機を用いた。測定条件は垂直荷重１００
ｇとし、φ１０mm硬球ボールを用いて移動速度２０mm/s
ec. 大気中で行った。評価は１０回の繰り返し往復摩擦
の後、表面に被膜の剥がれや疵の発生のなかったサンプ
ルを合格とし、硬球ボールが引っかかったり、被膜表面
に疵が発生したサンプルは不合格とした。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、クロム化合物を含まな
いコーティング処理剤によって、焼鈍前後の被膜特性に
おいて、高占積率、優れた打ち抜き性、溶接性、密着
性、滑り性等を有する電気絶縁被膜を持つ電磁鋼板が得
られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁鋼板表面に固形分換算で、Ａｌの第
一リン酸塩溶液を１００重量部と、粒子径０．２〜３．
０μｍの有機樹脂エマルジョン１〜３００重量部とを主
成分とする処理液を均一に塗布した後、焼き付けること
を特徴とする被膜特性の極めて良好な無方向性電磁鋼板
の製造方法。
【請求項２】電磁鋼板表面に固形分換算で、Ａｌの第
一リン酸塩溶液を１００重量部と、ほう酸１〜２０重量
部およびコロイダルシリカ１〜５０重量部の何れかまた
は両方と、粒子径０．３〜３．０μｍの有機樹脂エマル
ジョン１〜３００重量部とを主成分とする処理液を均一
に塗布した後、焼き付けることを特徴とする、被膜特性
の極めて良好な無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】有機樹脂エマルジョンが、アクリル、ポ
リスチレン、酢酸ビニル、シリコン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、メラミ
ン、フェノール、ポリウレタン、アルキッド、イソシア
ネート、エポキシ樹脂の１種または２種以上からなるも
のであることを特徴とする、請求項１または２記載の被
膜特性の極めて良好な無方向性電磁鋼板の絶縁被膜処理
方法。