JPH10128903A

JPH10128903A - 絶縁被膜付き電磁鋼板

Info

Publication number: JPH10128903A
Application number: JP28532796A
Authority: JP
Inventors: Yuka Komori; 森ゆか小; Katsuro Yamaguchi; 口勝郎山; Keiji Sato; 藤圭司佐
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】六価クロム等の有害な化合物を含まず、また、
低温焼き付けで製造でき、歪取り焼鈍可能で耐溶剤性も
良好な絶縁被膜付き電磁鋼板の提供。【解決手段】樹脂とシリカを含み、Ｌｉ，ＮａおよびＫ
から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属を、シリカ
のＳｉＯ₂換算で１００重量部に対してＭ₂Ｏ（Ｍ：ア
ルカリ金属）換算で０．１〜５重量部含む絶縁被膜を有
する絶縁被膜付き電磁鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁被膜付き電磁
鋼板に関し、特に、六価クロム等の有害な化合物を含ま
ず、また、低温焼き付けで製造でき、歪取り焼鈍可能で
耐溶剤性も良好な絶縁被膜付き電磁鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータや変圧器等の素材として使用され
る電磁鋼板の絶縁被膜は、層間抵抗だけでなく、加工成
形時および保管時の利便性の観点から種々の特性が要求
される。また、電磁鋼板は、打抜加工後に磁気特性を向
上させるため、７５０〜８５０℃程度で歪取り焼鈍を行
う場合が多く、絶縁被膜は、この歪取り焼鈍に耐えるも
のであることが求められる場合がある。そこで、多様に
使用される電磁鋼板に応じて種々の絶縁被膜の開発が行
われている。

【０００３】ところで、一般に、絶縁被膜は、溶接性および耐熱性を重視し、歪取り焼鈍に耐える無
機質皮膜打抜性と溶接性の両立を目指し歪取り焼鈍に耐える、
樹脂含有の半有機質被膜特殊用途で歪取り焼鈍不可の有機質被膜の３種に大別される。これらの中で、汎用品として歪取
り焼鈍に耐えるのはおよびの無機質を含む被膜であ
る。特に、有機樹脂を含有するクロム酸塩系絶縁被膜
は、１コート１ベークの工程で形成することができ、ま
た、無機系絶縁被膜に比較して打抜性が格段に優れるた
め、広く利用されている。

【０００４】このクロム酸塩系絶縁被膜を有する電磁鋼
板の製造方法として、例えば、特公昭６０−３６４７６
号公報には、少なくとも１種の２価金属を含む重クロム
酸塩系水溶液に、該水溶液中のＣｒＯ₃：１００重量部
に対して、有機樹脂として酢酸ビニル／ベオバ比が９０
／１０〜４０／６０の比率になる樹脂エマルジョンを、
樹脂固形分で５〜１２０重量部および有機還元剤を１０
〜６０重量部の割合で配合した処理液を、生地鉄板の表
面に塗布し、常法による焼き付け工程を行う方法が開示
されている。

【０００５】しかし、少なくとも１種の２価金属を含む
クロム酸塩系絶縁被膜は、六価クロムを三価クロムに還
元して不溶化するために比較的高温で焼き付けることが
必要である。また、六価クロムは、毒性が高いため、環
境汚染の問題が懸念され、また、廃液処理にコストがか
かる問題がある。

【０００６】また、クロム酸塩系以外の絶縁被膜とし
て、リン酸塩を主剤とする半有機質絶縁被膜も検討され
ている。しかしながら、リン酸塩は脱水反応を進行させ
て不溶化するために塗装後に高温で焼き付けることが必
要である。

【０００７】比較的低温で焼き付け可能な絶縁被膜とし
て、連続焼鈍時の熱を利用して調質圧延前に被膜を形成
して歪取り焼鈍時の焼き付き防止被膜を施す方法が知ら
れている。例えば、特公昭５９−２１９２７号公報で
は、無機コロイド状物質を主成分とし、水溶性またはエ
マルジョンタイプの樹脂を加えた水溶液を塗布し、その
まま調質圧延する方法が開示されている。この方法によ
れば、無機コロイド状物質は、確かにクロム酸塩系また
はリン酸塩系皮膜と比較して低温で焼き付けることが可
能である。すなわち、クロム酸塩系、リン酸塩系はベト
ツキを防止するため、水溶性物質を水不溶性にするため
の造膜反応を進行させる必要があるが、無機コロイド状
物質はその必要がなく、中でもシリカは最も低温で脱水
反応が終了するため、低温焼き付け時には有利である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、樹脂と
シリカの混合物を塗布しても、調質圧延および歪取り焼
鈍時の焼き付き防止には効果があるものの、耐溶剤性が
劣るという問題があった。電磁鋼板の加工工程では、溶
剤による洗浄、各種油（打抜油、絶縁油）との接触等、
有機溶剤に触れる機会が多く、電磁鋼板の絶縁被膜に
は、耐溶剤性が必要となる。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記の問題を解
決すべく、低温焼付で製造でき、歪取り焼鈍が可能で、
耐溶剤性にも優れる汎用コートを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決するべく、鋭意検討した結果、樹脂／シリカ系の
絶縁被膜の耐溶剤性の向上には、アルカリ金属添加が有
効であることを見出した。また、シリカ中のＣｌ^-およ
びＳＯ₄ ^2-のアニオン量が少ないほど良好であり、Ｃ
ｌ、Ｓ量を特定量以下とすることにより、優れた歪取り
焼鈍後耐食性も達成した。

【００１１】すなわち、前記知見に基づいて、本発明
は、樹脂とシリカを含み、Ｌｉ，ＮａおよびＫから選ば
れる少なくとも１種のアルカリ金属を、ＳｉＯ₂換算の
シリカ１００重量部に対してＭ₂Ｏ（Ｍ：アルカリ金
属）換算で０．１〜５重量部含む絶縁被膜を有する絶縁
被膜付き電磁鋼板を提供するものである。

【００１２】また、本発明は、前記絶縁被膜が、シリカ
のＳｉＯ₂１００重量部に対してＣｌを０．００５重量
部以下、Ｓを０．０５重量部以下含む絶縁被膜付き電磁
鋼板を提供するものである。

【００１３】また、前記絶縁被膜が、樹脂１００重量部
に対して、シリカをＳｉＯ₂換算で３〜３００重量部含
み、前記絶縁被膜の付着量が０．０５〜４ｇ／ｍ²であ
ると、好ましい。

【００１４】以下、本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板（以
下、「本発明の電磁鋼板」という）について詳細に説明
する。

【００１５】本発明の電磁鋼板の素地鋼板は、特に限定
されず、種々の組成のものが使用可能であり、通常の電
気鉄板はもちろんのこと、Ｓｉをほとんど含まない普通
鋼でも使用可能である。

【００１６】本発明の電磁鋼板は、樹脂とシリカを含む
絶縁被膜を有するものである。この絶縁被膜に含まれる
樹脂としては、エマルジョン、ディスパージョン、水溶
液等として使用される水性樹脂が使用される。この樹脂
の具体例として、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリ
オレフィン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹
脂等が挙げられる。これらは１種単独でも２種以上の組
合せでも用いられる。

【００１７】本発明の電磁鋼板の絶縁被膜の必須成分で
あるシリカは、特に制限されず、水に分散するものなら
どのような製法によって製造されたものでもよく、コロ
イダルシリカ、気相シリカ、凝集型シリカ等の種々のも
のが使用できる。

【００１８】本発明において、絶縁被膜中には、シリカ
とともに、Ｌｉ、ＮａおよびＫから選ばれる少なくとも
１種のアルカリ金属を含有するものである。絶縁被膜中
のアルカリ金属の含有量は、ＳｉＯ₂換算でシリカ１０
０重量部に対してＭ₂Ｏ（Ｍ：アルカリ金属、Ｌｉ
₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ）換算で０．１〜５重量部の割
合である。アルカリ金属が０．１重量部未満であると耐
溶剤性が不足し、５重量部を超えてもそれ以上の耐溶剤
性の向上が望めない。また、特に、アルカリ金属として
Ｎａ，Ｋを過剰に添加すると、シリカの表面でナトリウ
ムシリケート、カリウムシリケート等が生じて、耐水性
に問題が出る場合がある。また、コロイダルシリカの場
合は、ｐＨの安定領域が存在する。そのため、コロイダ
ルシリカを使用する場合、アルカリ金属量が少なく中性
の不安定領域になる場合は、アンモニア等を添加してｐ
Ｈ調整すればよい。また、樹脂およびシリカを配合した
塗布液に、アルカリ金属を後添加してもよい。

【００１９】また、本発明で用いるシリカを、予めＣｌ
^-、ＳＯ₄ ^2-等のアニオンをイオン交換法等により取り
除いておき、樹脂合成時の水、希釈水には純水を用いる
などして、絶縁被膜中のＣｌ、Ｓ量がＳｉＯ₂１００重
量部に対して、それぞれ０．００５重量部以下、０．０
５重量部以下となるように制御されたものが好ましい。
絶縁被膜中のＣｌ量およびＳ量が前記の量を超えると電
磁鋼板およびその電磁鋼板の焼鈍後耐食性が低下する。
しかし、その場合でも、耐溶剤性は良好であるので、焼
鈍後耐食性を必要としない場合には、Ｃｌ、Ｓの量は多
くてもよい。

【００２０】また、絶縁被膜におけるシリカの含有割合
は、樹脂１００重量部に対してシリカがＳｉＯ₂換算で
３〜３００重量部の割合であることが好ましい。シリカ
が３重量部未満であると、樹脂分が歪取り焼鈍時には熱
分解してしまうため、被膜残分が少なく、スティキング
性が不足するおそれがある。また、シリカが３００重量
部を超えると、打抜性が低下する。

【００２１】本発明の電磁鋼板において、絶縁被膜の付
着量は、０．０５〜４ｇ／ｍ²が好ましい。付着量が
０．０５ｇ／ｍ²未満であると、均一塗布が困難にな
り、スティキング性が不足し、付着量が４ｇ／ｍ²超で
あると、被膜密着性が低下する。

【００２２】また、本発明において、絶縁被膜の性能を
一層向上させるために、前記樹脂、シリカおよびアルカ
リ金属以外に、必要に応じて、防錆剤等の他の添加剤を
配合してもよい。この場合、歪取り焼鈍後の性能を確保
するために有機物質１００部に対する無機物質の合計量
は３〜３００重量部の範囲とすることが好ましい。

【００２３】本発明の電磁鋼板の製造は、前記樹脂、シ
リカおよびアルカリ金属、ならびに必要に応じて使用さ
れる他の添加剤を配合した処理液を、素地鋼板の表面に
塗布して焼き付け処理して絶縁被膜を形成する方法にし
たがって行うことができる。処理液の塗布の方法は、特
に制限されず、工業的に一般に用いられるロールコータ
ー法、フローコーター、スプレー塗装、ナイフコーター
等の種々の方法が適用可能である。

【００２４】また、焼き付け処理の方法も、特に制限さ
れず、通常実施される熱風式、赤外式、誘導加熱式等の
方法によって、絶縁被膜中の水分が蒸発する程度の低温
加熱で十分であり、例えば、５０〜２５０℃程度の低い
到達板温で１分以内の短時間焼き付け処理することによ
って行うことができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例により、
本発明をより具体的に説明する。

【００２６】（実施例１〜８、比較例１〜２）各例にお
いて、板厚０．５ｍｍの電気鉄板の表面に、ロールコー
ターを用いて、樹脂、シリカおよびアルカリ金属を有す
る塗布液を塗布して、到達板温１５０℃で焼き付けた
後、放冷して表１または表２に示す絶縁被膜を形成し、
絶縁被膜付き電磁鋼板を製造した。得られた絶縁被膜付
き電磁鋼板について、下記の方法にしたがって、造膜
性、耐溶剤性、打抜性、歪取り焼鈍前後の耐食性、密着
性およびスティキング性を評価または測定した。耐溶剤
性、ならびに製品板および焼鈍板の耐食性の評価結果を
表１に示し、さらに、打抜性に及ぼすシリカ重量の影
響、スティキング性に及ぼすシリカ重量の影響、製品板
および焼鈍板の被膜密着性に及ぼす目付量の影響、打抜
性に及ぼす目付量の影響、ならびにスティキング性に及
ぼす目付量の影響について、それぞれ図１〜図６に図示
した。

【００２７】造膜性１５０℃の到達板温で焼付を行った後の被膜外観を目視
で下記の基準にしたがって評価した。 ◎ 均一な外観を示し、ひびわれ、ふくれ、べとつきな
し ○ 若干のひびわれ、ふくれ △ 大きなひびわれ、ふくれ、若干のべとつき × 大きなひびわれ、ふくれ、べとつき大

【００２８】耐溶剤性各種溶剤（ヘキサン、キシレン、メタノール、エタノー
ル）を脱脂綿にしみこませ、被膜上を５往復後の外観変
化を調査した。 ◎：変化無し ○：変化ほとんどなし △：若干変色 ×：変化大

【００２９】打抜性かえり高さが１０μｍになるように調整した１５ｍｍφ
スチールダイスを用いて、電磁鋼板試料の打抜きを行
い、かえり高さが５０μｍに達するまでの打ち抜き数を
求め、下記の基準で評価した。 ◎：５０万回超 ○：３０万〜５０万回 △：１０万〜３０万回 ×：１０万回未満

【００３０】耐食性（製品板）絶縁膜付き電磁鋼板試料を、湿潤試験（５０℃、相対湿
度１００％）に供し、４８時間後の赤錆面積率を求め、
下記の基準で評価した。 ◎：０〜２０％ ○：２０〜４０％ △：４０〜６０％ ×：６０〜１００％

【００３１】耐食性（焼鈍後）絶縁膜付き電磁鋼板試料を、窒素中７５０℃×２ｈ焼鈍
後、恒温恒湿試験（５０℃、相対湿度８０％）に供し、
１４日後の赤錆面積率を求め、下記の基準で評価した。 ◎：０〜２０％ ○：２０〜４０％ △：４０〜６０％ ×：６０〜１００％

【００３２】密着性電磁鋼板試料と、その電磁鋼板を窒素中７５０℃で２時
間焼鈍処理してなる歪取焼鈍板試料とを、それぞれ２０
ｍｍφでの１８０°曲げ戻し試験に供し、試験後の被膜
剥離率を求め、下記の基準で評価した。 ◎：剥離なし ○：〜剥離２０％ △：剥離２０％〜剥離４０％ ×：剥離４０％〜全面剥離

【００３３】スティキング性５０ｍｍ角に剪断した電磁鋼板１０枚を重ねた試料を、
荷重（２００ｇ／ｃｍ ²）を加えながら窒素雰囲気下で
７５０℃×２時間焼鈍した後、試料上に分銅５００ｇを
落下させ、重ね合わせた電磁鋼板が５つに分割して離れ
るときの落下高さを測定し、下記の基準で評価した。 ◎：１０ｃｍ以下 ○：１０〜１５ｃｍ △：１５〜３０ｃｍ ×：３０ｃｍ超

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】表１および図１〜図６から明らかなよう
に、本発明例はいずれも耐溶剤性、打抜性、歪取り焼鈍
前後密着性、スティキング性等に優れた絶縁被膜付き電
磁鋼板である。

【００３７】

【発明の効果】本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は、低温
焼付で製造でき、歪取り焼鈍が可能で耐溶剤性も良好で
あり、その他、電磁鋼板の絶縁被膜として必要な性能を
兼ね備えている。そのため、本発明の絶縁被膜付き電磁
鋼板は、モーター、トランス等の用途をはじめ広範囲の
用途に好適に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】打抜性に及ぼすシリカの影響を示す図。

【図２】スティキング性に及ぼすシリカの影響を示す
図。

【図３】製品板の被膜密着性に及ぼす目付量の影響を示
す図。

【図４】焼鈍板の被膜密着性に及ぼす目付量の影響を示
す図。

【図５】打抜性に及ぼす目付量の影響を示す図。

【図６】スティキング性に及ぼす目付量の影響を示す
図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂とシリカを含み、Ｌｉ，ＮａおよびＫ
から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属を、シリカ
のＳｉＯ₂換算で１００重量部に対してＭ₂Ｏ（Ｍ：ア
ルカリ金属）換算で０．１〜５重量部含む絶縁被膜を有
する絶縁被膜付き電磁鋼板。
【請求項２】前記絶縁被膜が、シリカのＳｉＯ₂１００
重量部に対してＣｌを０．００５重量部以下、Ｓを０．
０５重量部以下含むものである請求項１に記載の絶縁被
膜付き電磁鋼板。
【請求項３】前記絶縁被膜が、樹脂１００重量部に対し
て、シリカをＳｉＯ₂換算で３〜３００重量部含み、前
記絶縁被膜の付着量が０．０５〜４ｇ／ｍ²である請求
項１に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。