JPH10158852A

JPH10158852A - 電磁鋼板用絶縁皮膜処理液および電磁鋼板表面への絶縁皮膜の形成方法

Info

Publication number: JPH10158852A
Application number: JP32012096A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Komatsu; 正文小松; Katsuro Yamaguchi; 勝郎山口; Keiji Sato; 圭司佐藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-16
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JP3283198B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁鋼板の絶縁皮膜に要求される歪取り焼鈍
前後の優れた諸特性を損なうことなく、経時安定性に優
れかつ低い温度での焼き付けを可能にする、電磁鋼板用
絶縁皮膜処理液と、この処理液を用いた電磁鋼板表面へ
の絶縁皮膜の形成方法を提案すること。【解決手段】 Al，Mg，CaおよびZnのうちから選ばれる
いずれか少なくとも１種の第一りん酸塩を含む水溶液
に、この水溶液中に含まれるりん酸イオン(PO₄ ^3-)100重
量部に対して、りん酸（濃度 100％として）10〜 150重
量部、重クロム酸カリウム10〜40重量部、重クロム酸ア
ンモニウム１〜15重量部、ただし、重クロム酸塩として
の合計量では45重量部以下、および非イオン性界面活性
剤 0.1〜３重量部を配合した、ことを特徴とする電磁鋼
板用絶縁皮膜処理液と、この処理液を電磁鋼板表面に塗
布し、焼き付けることを特徴とする電磁鋼板表面への絶
縁皮膜の形成方法を提案する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁鋼板の絶縁皮
膜に要求される歪取り焼鈍前後の優れた諸特性を損なう
ことなく、経時安定性に優れかつ低い温度での焼き付け
を可能にする、電磁鋼板用絶縁皮膜処理液と、この処理
液を用いた電磁鋼板表面への絶縁皮膜の形成方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁鋼板の絶縁皮膜は、例えば、電気絶
縁性（層間抵抗性）や密着性、耐食性、打抜き性、溶接
性などの諸特性に優れていることが要求され、かかる要
求を満足させるために、従来から種々の組成のものが開
発され、また改良されてきた。このような絶縁皮膜は、
りん酸塩系あるいはクロム酸塩系の無機質皮膜、り
ん酸塩−樹脂系あるいはクロム酸塩−樹脂系の半有機質
皮膜、樹脂系の有機質皮膜、の３種類に類別される。

【０００３】これらの絶縁皮膜のうち、りん酸塩系の無
機質皮膜が最も古くから実用化されている。このりん酸
塩系の無機質皮膜は、皮膜成分としてはりん酸塩を主体
に、耐食性や耐熱性を向上させるために若干のクロム酸
（塩）を含有するのが通常である。しかしながら、この
クロム酸（塩）として、無水クロム酸や２価の金属塩を
用いると、歪取り焼鈍後の皮膜の密着性に問題があり、
厚塗りができないという問題があった。

【０００４】また、上記りん酸塩系の無機質皮膜の場
合、吸湿性のない不溶性の皮膜とするためには、処理液
中に皮膜形成のための反応促進剤として硝酸塩などを含
有させることが不可欠である。しかしながら、この硝酸
塩を含む処理液を用いると、焼付時にNO_Xが発生した
り、皮膜にエッチング模様が発生するといった作業環境
あるいは皮膜外観を害する問題があった。

【０００５】これに対し発明者らは、上述した各種問題
を解消できる絶縁皮膜処理方法として、既に特公昭59−
26669 号公報において、硝酸塩に替わる極微量の界面活
性剤（特定の水溶性有機物）と、歪取り焼鈍後の皮膜密
着性に効果のある重クロム酸カリウムを配合してなる処
理液を用いたりん酸塩系絶縁皮膜の処理方法を開示して
いる。しかしながら、この方法においても厚塗りを行う
と、焼付過程でコーティング液の沸き現象が発生しやす
く、これに起因した発粉などの皮膜欠陥を招くという問
題があった。

【０００６】これに対し発明者らはさらに、上記従来技
術の皮膜特性を損なうことなく、厚塗りにおける発粉な
どの皮膜欠陥を防止できる絶縁皮膜処理方法として、先
の特公平６−99813 号公報において、上記特公昭59−26
669 号公報に開示のりん酸塩系処理液中に重クロム酸ア
ンモニウムをさらに添加してなる処理液を用いたりん酸
塩系絶縁皮膜の処理方法を開示している。この方法によ
れば、電磁鋼板の絶縁皮膜に要求される諸特性を満足
し、厚塗りの際にも表面性状に優れた平滑な絶縁皮膜が
得られる。

【０００７】しかしながら、上述した各絶縁皮膜処理方
法において用いる処理液は、いずれも高温での経時安定
性が非常に悪く、特に、液温が40℃以上にもなる夏期で
は沈殿が生じやすくなる。そのため、当該処理液を塗布
した鋼板上には異物が残存したり、また処理液用の配管
内に目詰まりが生じるなどの問題が依然として残されて
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電磁
鋼板の絶縁皮膜に要求される歪取り焼鈍前後の優れた諸
特性を損なうことなく、経時安定性に優れかつ低い温度
での焼き付けを可能にする、電磁鋼板用絶縁皮膜処理液
を提供することにある。本発明の他の目的は、この処理
液を用いて、電磁鋼板の絶縁皮膜に要求される歪取り焼
鈍前後の優れた諸特性を満足するりん酸塩系絶縁皮膜を
有利に形成する方法を提案することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的の
実現に向け、経時安定性に優れかつ低い温度での焼き付
けを可能にするりん酸塩系絶縁皮膜処理液の組成につい
て鋭意研究を行った。その結果、主剤として用いる第一
りん酸塩水溶液に特定量のりん酸を添加することで上記
目的が達成されることを突き止め、本発明を完成するに
至った。

【００１０】すなわち、本発明は、 (1) Al，Mg，CaおよびZnのうちから選ばれるいずれか少
なくとも１種の第一りん酸塩を含む水溶液に、この水溶
液中に含まれる燐酸イオン(PO₄ ^3-) 100重量部に対し
て、りん酸塩（濃度 100％として）10〜 150重量部、重
クロム酸カリウム10〜40重量部、重クロム酸アンモニウ
ム１〜15重量部、ただし、重クロム酸塩としての合計量
では45重量部以下、および非イオン性界面活性剤 0.1〜
３重量部を配合した、ことを特徴とする電磁鋼板用絶縁
皮膜処理液である。

【００１１】(2) 電磁鋼板の表面に、Al，Mg，Caおよび
Znのうちから選ばれるいずれか少なくとも１種の第一り
ん酸塩を含む水溶液に、この水溶液中に含まれる燐酸イ
オン（PO₄ ^3-) の 100重量部に対して、りん酸塩（濃度
100％として）10〜 150重量部、重クロム酸カリウム10
〜40重量部、重クロム酸アンモニウム１〜15重量部、た
だし、重クロム酸塩としての合計量では45重量部以下、
および非イオン性界面活性剤 0.1〜３重量部を配合して
なる処理液を塗布し、 200〜500 ℃で焼き付けることを
特徴とする電磁鋼板表面への絶縁皮膜の形成方法であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】さて、従来技術にかかる絶縁皮膜
処理液中で発生する沈殿物は、主剤の第一りん酸塩か
らりん酸が解離して第二りん酸塩になったもの、あるい
は第一りん酸塩と重クロム酸塩の反応により生じた反
応生成物、などと推定される。本発明の電磁鋼板用絶縁
皮膜処理液は、このような沈殿物の発生を有効に防止で
きる処理液であり、Al，Mg，CaおよびZnのうちから選ば
れるいずれか少なくとも１種の第一りん酸塩を含む水溶
液に、この水溶液中に含まれるりん酸イオンの100重量
部に対して10〜150 重量部のりん酸（濃度 100％とし
て）を配合した点に特徴がある。これにより、上記の
解離防止あるいは上記の反応生成物の溶解を実現し、
処理液の安定性が向上するものと考えられる。

【００１３】このように特定量のりん酸を配合するの
は、りん酸の配合量が10重量部未満では、重クロム酸カ
リウムや重クロム酸アンモニウムなどの重クロム酸塩を
混合した処理液の維持安定性が悪くなる。とくに、夏期
に液温が40℃程度になると、１〜３日で処理液に沈殿が
生じ、皮膜中に異物が混在するようになるからである。
また10重量部未満では、焼付け温度を低くする効果が少
なく、工業的に不利だからである。一方、りん酸の配合
量が 150重量部を超えると、歪取り焼鈍後の皮膜密着性
が劣化するからである。

【００１４】このような本発明の電磁鋼板用絶縁皮膜処
理液において、主剤である第一りん酸塩としては、Al，
Mg，CaおよびZnのうちから選ばれるいずれか少なくとも
１種の第一りん酸塩を用いる。この種の第一りん酸塩を
主成分とするりん酸塩系処理液を用いれば、均一な絶縁
皮膜が形成されるからである。なかでも、Alの第一りん
酸塩を主成分とするりん酸塩系処理液は、焼付け温度を
最も低く設定することができ、工業的に有利である。

【００１５】なお、第一りん酸塩を構成する金属種とし
ては、他にＫやNa，Mnなどがある。しかしながら、本発
明において、ＫおよびNaの第一りん酸塩を用いると、皮
膜は潮解性を有し、実用できない。また、Mnの第一りん
酸塩を用いると、重クロム酸塩との混合時に黒い沈殿物
が生じ、塗布できない。

【００１６】本発明では、上記第一りん酸塩の水溶液に
含まれるりん酸イオンPO₄ ^3- 100重量部に対し、10〜40
重量部の重クロム酸カリウムを配合する。10重量部未満
では造膜温度が高くなり、焼付け温度を高くしないと吸
湿皮膜になりやすく、また歪取り焼鈍前の耐食性と耐ス
ティキング性が劣る。一方、40重量部を超えると、処理
液の経時安定性が悪くなり、40℃以上の高温で液を保存
すると沈殿が生じやすく、また重クロム酸アンモニウム
を下記の範囲内で複合添加しても、厚塗りを行うと発粉
を完全に防止できないからである。

【００１７】本発明では、発粉防止剤として、上記第一
りん酸塩の水溶液に含まれるりん酸イオンPO₄ ^3-100 重
量部に対し、１〜15重量部の重クロム酸アンモニウムを
配合する。１重量部未満では発粉防止効果がなく、一
方、15重量部を超えると、歪取り焼鈍後の皮膜密着性が
劣化傾向になり、処理液の経時安定性が悪くなるからで
ある。

【００１８】ただし、上記重クロム酸カリウムと上記重
クロム酸アンモニウムの配合量は、重クロム酸塩として
の合計量では45重量部以下とする。合計量が45重量部を
超えると、焼付けによるCr（VI）の還元が不完全となっ
て水溶性のCr（VI）が皮膜中に存在し、大気中での吸湿
がおこり皮膜のベトツキが発生する。また処理液の経時
安定性も悪くなるからである。

【００１９】なお、重クロム酸カリウムや重クロム酸ア
ンモニウム以外の重クロム酸塩を添加することも可能で
あるが、重クロム酸カルシウムや重クロム酸マグネシウ
ムなどを配合すると歪取り焼鈍後の皮膜密着性が劣化す
る。

【００２０】本発明では、皮膜形成の反応促進剤として
の非イオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエ
チレンオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテルなどを用いることがで
きる。この非イオン性界面活性剤の配合量は、上記第一
りん酸塩の水溶液に含まれるりん酸イオンPO₄ ^3-100重
量部に対し 0.1〜３重量部とする。 0.1重量部未満で
は、反応促進剤としての効果が少なく、吸湿性皮膜にな
りやすく、皮膜のベトツキが発生しやすい。また塗布ム
ラが生じやすいからである。一方、３重量部よりも多く
配合すると、皮膜中の有機物の割合が多くなり、溶接性
および歪取り焼鈍後の耐食性や密着性が劣化するからで
ある。

【００２１】本発明では、必要に応じて歪取り焼鈍後の
密着性を向上させるために、さらにほう酸を配合しても
よい。その配合量は、上記第一りん酸塩の水溶液に含ま
れるりん酸イオンPO₄ ^3-100 重量部に対し15重量部以下
とすることが望ましい。15重量部より多く配合すると、
耐吸湿性が劣ることから皮膜の焼付け温度を上げる必要
があり、工業的に不利である。また耐スティッキング性
も劣化するからである。

【００２２】以上説明したような組成をもつ本発明にか
かる電磁鋼板用絶縁皮膜処理液を用い、電磁鋼板の表面
に絶縁皮膜を形成するに当たっては、皮膜目付け量が乾
燥重量で 0.1〜５ｇ／m²となるように塗布することが望
ましい。皮膜目付け量が 0.1ｇ／m²未満では、充分な皮
膜の電気絶縁性が得られず、耐食性も劣る。一方、皮膜
目付け量が５ｇ／m²を超えると、歪取り焼鈍後の皮膜剥
離が起こりやすくなるので好ましくない。

【００２３】この塗布時の処理液温度は、30℃以下、よ
り好ましくは25℃以下に保つことが望ましい。この理由
は、処理液温度が30℃より高くなると、塗布時に発泡が
生じやすく、微細な斑点状の塗布ムラの原因となるから
である。また、塗布方法としては、処理液の比重を変化
させて溝付きゴムロールやスプレーなどで電磁鋼板の表
面に均一に塗布すればよい。

【００２４】本発明では、とくに処理液中にりん酸を配
合しているので、塗布皮膜の焼付け温度は、従来に比べ
て低く設定することができ、望ましくは 200〜500 ℃の
温度範囲に設定する。焼付け温度が 200℃未満では、脱
水反応が不十分なために、皮膜のベトツキが発生しやす
い。一方、焼付け温度が 500℃を超えると、皮膜表面に
ひび割れなどが生じやすくなり、製品板の耐食性が悪く
なるからである。

【００２５】このような本発明にかかる電磁鋼板の絶縁
皮膜処理方法によれば、歪取り焼鈍前には、優れた耐食
性、溶接性および皮膜密着性を示し、さらに歪取り焼鈍
後には、優れた耐スティッキング性、耐食性、密着性な
どを示す、電磁鋼板の絶縁皮膜に要求される諸特性を満
足する皮膜を形成することができる。

【００２６】

【実施例】

（実施例１〜９、比較例１〜１１）縦 350mm，横 150m
m，厚み５mmの無方向性電磁鋼板（ケイ素含有量 1.0wt
％）の表面に、表１に示す組成の処理液（液比重1.07，
25℃）を 0.5mmピッチ溝付きゴムロールを用いて塗布
し、 300℃で焼付けた。こうして電磁鋼板表面に形成し
た絶縁皮膜( 目付け 1.0 g／m²面）の皮膜特性（皮膜外
観、耐湿性、耐食性、皮膜密着性）、ならびに用いた処
理液の経時安定性を調査した。その結果を表２に示す。

【００２７】なお、絶縁皮膜処理した試験片の各皮膜特
性および処理液の経時安定性を調査する方法について以
下に説明する。皮膜外観：上記試験片を、フェルトで往復５回摩擦
し、その後の皮膜表面を光学顕微鏡で観察し、発粉の有
無を調査した。耐湿性：上記試験片を、沸騰水の入ったビーカー上に
置き、水蒸気に30分間曝した。その時の吸湿による皮膜
外観の変化を調査した。耐食性：歪取り焼鈍（ 750℃×２hrs, 100％N₂中）有
無の上記試験片を、50℃相対湿度80％の中に14日間放置
し、その後の発錆面積率（％）を調査した。皮膜密着性：歪取り焼鈍（ 750℃×２hrs, 100％N
₂中）後の上記試験片の表面に、セロハンテープを張り
付け、φ10mmで曲げた後、いっきに剥がしたときの皮膜
の剥離面積（％）を調査した。処理液の経時安定性：処理液を50℃で30日間保管し、
その後の沈殿の有無を調査した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表２に示す結果から明らかなように、Al，
Mg，CaおよびZnのうちから選ばれるいずれか少なくとも
１種の第一りん酸塩を含む水溶液に、この水溶液中に含
まれるりん酸イオン（PO₄ ^3-）100 重量部に対して、10
〜 150重量部のりん酸を配合することにより、処理液の
経時安定性が向上し、より低い温度での焼付けを可能に
することがわかる。その結果、電磁鋼板の絶縁皮膜に要
求される歪取り焼鈍前後の優れた諸特性を満足するりん
酸塩系絶縁皮膜を安定して提供できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、処
理液の経時安定性が向上し、従来の絶縁皮膜が具える歪
取り焼鈍前後の優れた諸特性を損なうことなく、より低
い温度での焼付けを可能にした電磁鋼板の絶縁皮膜を提
供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Al，Mg，CaおよびZnのうちから選ばれるい
ずれか少なくとも１種の第一りん酸塩を含む水溶液に、
この水溶液中に含まれるりん酸イオン(PO₄ ^3-) 100 重量
部に対して、りん酸（濃度 100％として）10〜 150重量
部、重クロム酸カリウム10〜40重量部、重クロム酸アン
モニウム１〜15重量部、ただし、重クロム酸塩としての
合計量では45重量部以下、および非イオン性界面活性剤
0.1〜３重量部を配合した、ことを特徴とする電磁鋼板
用絶縁皮膜処理液。
【請求項２】電磁鋼板の表面に、Al，Mg，CaおよびZnの
うちから選ばれるいずれか少なくとも１種の第一りん酸
塩を含む水溶液に、この水溶液中に含まれるりん酸イオ
ン（PO₄ ^3-) の 100重量部に対して、りん酸（濃度 100
％として）10〜 150重量部、重クロム酸カリウム10〜40
重量部、重クロム酸アンモニウム１〜15重量部、ただ
し、重クロム酸塩としての合計量では45重量部以下、お
よび非イオン性界面活性剤 0.1〜３重量部を配合してな
る処理液を塗布し、 200〜500 ℃で焼き付けることを特
徴とする電磁鋼板表面への絶縁皮膜の形成方法。