TWI658172B - Electromagnetic steel plate - Google Patents

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Abstract

本發明有關電磁鋼板及電磁鋼板用塗佈液，且目的在於： 提供一種藉由不含鉻而具有優異之耐熱性、耐蝕性及外觀，且即便實施在較以往更高溫下之弛力退火之後，仍可顯示出優異絕緣性之電磁鋼板以及為其所用之塗佈液。 本發明之電磁鋼板於表面具有絕緣被膜，該絕緣被膜係以板狀無機化合物微粒子與磷酸金屬鹽為主成分，且不含鉻；該板狀無機化合物微粒子以二次粒子而言平均粒徑為0.05μm以上且5μm以下、比表面積為1~80m2 /g，且一次粒子之長寬比為50~1000；並且，相對於前述磷酸金屬鹽100質量份，前述板狀無機化合物微粒子之含量為0.1質量份以上且20質量份以下。

Description

電磁鋼板
本發明有關電磁鋼板及電磁鋼板用塗佈液。
發明背景 為了防止地球暖化，並且基於世界性節省能源之觀點，近年來益發強烈要求電氣設備高效率化、小型化。為使電氣設備高效率化、小型化，需要各種對策，即便是作為馬達鐵芯或小型變壓器鐵芯使用之電磁鋼板，也會要求提升磁特性或提升加工性等。
一般會於該等電磁鋼板之表面施作絕緣被膜。該絕緣被膜除了絕緣性之外，尚需耐蝕性、熔接性、密著性、耐熱性等被膜特性。為謀求電氣設備之高效率化與小型化，抑制馬達發熱(焦耳熱)乃為重要，作為其因應對策，一直係進行提高鐵芯或捲線之效率，或者設置散熱板等以提高散熱性之類的對策。
即便將電磁鋼板本身高性能化、效率化，於製作馬達或變壓器時，仍會因將電磁鋼板加工為預定形狀而將加工應變導入電磁鋼板中。所導入之加工應變會使磁特性劣化，因此可藉由於加工後由消費者進行所謂的弛力退火，以更加提升電子設備之效率化。
另一方面，塗佈於電磁鋼板表面之絕緣被膜可粗分為以下3種。 (1)重視耐熱性之可進行750℃之弛力退火的無機被膜。 (2)以兼顧衝孔性及熔接性為目標之可進行弛力退火的有機無機混合被膜。 (3)重視衝孔性之不可進行弛力退火的有機被膜。
上述3種類的絕緣被膜中，受到廣泛使用者為可進行弛力退火之上述(1)及上述(2)之含有無機成分的絕緣被膜。目前，因與無機被膜相較之下，上述(2)之有機無機混合被膜的外觀、衝孔性、密著性等被膜特性之均衡格外優異，故成為主流。
作為如上述(2)所示之電磁鋼板之有機無機混合絕緣被膜的相關技術，有譬如以下專利文獻1及專利文獻2所揭示之技術。以下專利文獻1中，揭示有一種使用處理液來形成絕緣被膜之方法，且前述處理液係以重鉻酸鹽與乙酸乙烯酯、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯酸樹脂等有機樹脂乳液為主要成分。並且，以下專利文獻2中，揭示有一種使用混合鉻酸水溶液與乳液型態之樹脂與有機還原劑而成之處理液來形成絕緣被膜之技術；該鉻酸水溶液含有易溶性鋁化合物、二價金屬之氧化物等以及H3 BO3 ；且，鉻酸溶液中Me2+ /Al3+ 之莫耳比為0~7.0、((Al3+ )+(Me2+ ))/CrO3 之莫耳比為0.2~0.5，且H3 BO3 /CrO3 之莫耳比係在0.1~1.5之範圍內。
另一方面，由於近年來對環境問題的意識高漲，因此正在進行開發不使用含有六價鉻之鉻酸水溶液的絕緣被膜。作為此類技術，譬如以下專利文獻3中記載有一種處理方法，係以特定比例摻混特定組成之磷酸鹽、硼酸及/或膠質氧化矽、與特定粒徑之有機樹脂乳液後，燒附於鋼板上，藉此便能以不含鉻化合物之處理液來具備與以往之含有鉻化合物之絕緣被膜同等的被膜特性，且能維持優異的弛力退火後的滑動性。
並且，以下專利文獻4中揭示有一種藉由以特定比例摻混磷酸金屬鹽與具有特定範圍之羥基價及粒徑之樹脂乳液，來製造具有優異被膜特性的絕緣被膜之電磁鋼板的技術。
此外，最近於以下專利文獻5中揭示有一種與具有絕緣被膜之電磁鋼板相關之技術，前述絕緣被膜係由將磷酸金屬鹽與界面電位(zeta potential)之絕對值為30mV以上之有機樹脂乳液摻混成特定比率而的之處理液所形成。
另，與上述(1)之無機被膜相關之技術，有譬如以下專利文獻6及專利文獻7中揭示之技術。以下專利文獻6中，揭示有一種與維持絕緣被膜之電磁鋼板相關之技術，前述絕緣被膜係以特定量含有磷酸金屬鹽、與維持特定粒徑及特定表面積之二氧化矽或矽酸鹽填料，且絕緣性優異。而且，以下專利文獻7中，揭示有一種與附無機質絕緣被膜之電磁鋼板相關之技術，前述無機質絕緣被膜因以特定比例含有Zr化合物、B化合物、Si化合物，而可防止耐水性、耐蝕性之劣化，且衝孔性優異。
先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本專利特公昭50-15013號公報 專利文獻2：日本專利特開平03-36284號公報 專利文獻3：日本專利特開平06-330338號公報 專利文獻4：日本專利特開2000-129455號公報 專利文獻5：日本專利特開2002-69657號公報 專利文獻6：國際專利公開第2010/146821號 專利文獻7：日本專利特開2011-246783號公報
發明概要
隨著如以上説明之馬達與變壓器之高效率化、小型化，於加工時導入的加工應變所造成的磁性劣化逐漸成為課題，因此弛力退火漸漸帶有重要性。最近，要求弛力退火之效率化的情形逐漸增加。亦即，以往弛力退火一般是以750℃左右之退火溫度、2小時左右的均熱時間來進行，但近年來，為了更加提升生產性，將退火溫度提高至800℃或850℃以短時間化之要求逐漸增加。然而，截至目前為主流的具有有機無機混合型絕緣被膜之電磁鋼板，因含有機樹脂故耐熱性不足，而有無法提高弛力退火溫度之問題點。
並且，以往存在之無機絕緣被膜係含有鉻酸鹽，或者對於電磁鋼板之絕緣被膜要求的衝孔性、耐蝕性、外觀、當退火溫度高時之耐熱性並不充足，因而有無法採用作為絕緣被膜之問題點。當係無機絕緣被膜時，因為外觀尤其容易劣化且容易變得不均，所以有工業上成本變高之問題。
因此，本發明係有鑑於上述問題而作成者，本發明之目的在於提供一種電磁鋼板以及電磁鋼板用塗佈液，前述電磁鋼板係藉由不含鉻而具有優異之耐熱性、耐蝕性、密著性及外觀，且即便實施在較以往更高溫下之弛力退火之後，仍可顯示出優異絕緣性。
本發明主旨如下。
(1)一種電磁鋼板，於表面具有絕緣被膜，該絕緣被膜含有板狀無機化合物微粒子與磷酸金屬鹽，且不含鉻；該板狀無機化合物微粒子具有一次粒子凝聚而成之二次粒子形態，前述二次粒子之平均粒徑為0.05μm以上且5μm以下、比表面積為1~80m2/g，且前述一次粒子之長寬比為50~1000；並且，相對於前述磷酸金屬鹽100質量份，前述板狀無機化合物微粒子之含量為0.1質量份以上且20質量份以下。
(2)如(1)之電磁鋼板，其中前述磷酸金屬鹽為金屬元素與磷酸之鹽，且前述金屬元素是選自於Al、Ba、Co、Fe、Mg、Mn、Ni及Zn中之1種或2種以上。
(3)如(1)或(2)之電磁鋼板，其中前述板狀無機化合物 為氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或硫酸鹽。
(4)如(1)至(3)中任一項之電磁鋼板，其中前述板狀無機化合物為氧化鋁、三水鋁石、二氧化矽、滑石、高嶺石、膨潤石或雲母。
(5)如(1)至(4)中任一項之電磁鋼板，其為無方向性電磁鋼板。
(6)一種電磁鋼板用塗佈液，含有板狀無機化合物微粒子與磷酸金屬鹽之溶液，且不含鉻；該板狀無機化合物微粒子具有一次粒子凝聚而成之二次粒子形態，前述二次粒子之平均粒徑為0.05μm以上且5μm以下、比表面積為1~80m2/g，且前述一次粒子之長寬比為50~1000；並且，相對於前述磷酸金屬鹽100質量份，前述板狀無機化合物微粒子之含量為0.1質量份以上且20質量份以下。
(7)如(6)之塗佈液，其中前述磷酸金屬鹽為金屬元素與磷酸之鹽，且前述金屬元素是選自於Al、Ba、Co、Fe、Mg、Mn、Ni及Zn中之1種或2種以上。
(8)如(6)或(7)之塗佈液，其中前述板狀無機化合物為氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或硫酸鹽。
(9)如(6)至(8)中任一項之塗佈液，其中前述板狀無機化合物為氧化鋁、三水鋁石、二氧化矽、滑石、高嶺石、膨潤石或雲母。
(10)如(6)~(9)中任一項之塗佈液，其中前述電磁鋼板為無方向性電磁鋼板。
如以上所說明，根據本發明便可提供一種藉由不含鉻而具有優異之耐熱性、耐蝕性、密著性及外觀，且即便實施在較以往更高溫下之弛力退火之後，仍可顯示出優異絕緣性之電磁鋼板。
用以實施發明之形態 以下詳細說明本發明的較佳實施形態。
以下詳述之本發明實施形態，係針對作為電氣設備之鐵芯材料使用之電磁鋼板與電磁鋼板用塗佈液進行說明，特別係針對具有耐熱性良好，且維持與含有有機樹脂的絕緣被膜同等以上之特性之不含鉻的絕緣被膜之電磁鋼板與電磁鋼板用塗佈液加以詳細說明。
＜關於形成有絕緣被膜之電磁鋼板＞ 首先，說明本發明實施形態之形成有絕緣被膜之電磁鋼板。
本實施形態中使用之電磁鋼板(亦可為無方向性電磁鋼板)雖並無特別限定，但以使用以質量%計含有Si：0.1%以上、Al：0.05%以上，且剩餘部分由Fe及不純物所構成之電磁鋼板為佳。Si雖係會隨著含量增加而使電阻增加，來提升磁特性之元素，但在電阻增加之同時，脆性亦會增大。因此，Si含量宜小於4.0%。同樣地，Al亦是可藉由含有而提升磁特性之元素，但在磁特性提升之同時，軋延性會逐漸降低。因此，Al含量宜小於3.0%。
另，本實施形態中使用之電磁鋼板，除上述Si、Al之外，亦可在0.01質量%~3.0質量%的範圍內含有Mn，以替換剩餘部分之部分Fe。並且，本實施形態中使用之電磁鋼板中，其他之S或N、C之類的典型元素含量合計宜小於100ppm，更宜小於30ppm。
此外，本實施形態中使用之電磁鋼板可為方向性電磁鋼板，亦可為無方向性電磁鋼板。無方向性電磁鋼板多使用於馬達等的可動部，除了耐熱性、耐蝕性等，還會要求密著性，而本實施形態之電磁鋼板的絕緣被膜則兼具其等。且本實施形態之電磁鋼板的絕緣被膜當然亦可適用於多使用於變壓器等的非可動部之方向性電磁鋼板上。
本實施形態中，宜使用下述之物來作為電磁鋼板：將具有上述鋼成分之鋼塊(譬如，鋼胚)藉由熱軋延作成熱軋板並捲取成卷料狀，且依情況在熱軋板之狀態下於800℃~1050℃之範圍內退火，其後冷軋延成0.15mm~0.5mm之厚度，再進一步進行退火而得之物。本實施形態中使用之電磁鋼板的板厚更宜為0.25mm以下。又，在冷軋延後之退火時，其退火溫度宜在750℃~1000℃之範圍。
此外，對於本實施形態中使用之電磁鋼板，由於表面粗度較小者的磁特性較為良好，故較為理想。具體而言，軋延方向(L方向)及相對於軋延方向為直角之方向(C方向)的中心線平均粗糙度(Ra)分別宜為1.0μm以下，更宜為0.1μm以上且0.5μm以下。因為中心線平均粗糙度Ra大於1.0μm時，便會觀察到磁特性有劣化之傾向。
＜關於絕緣被膜＞ 於如上所述之電磁鋼板(亦可為無方向性電磁鋼板)之表面上，作為絕緣被膜，係形成如以下詳述之不含鉻的絕緣被膜。於本實施形態之電磁鋼板表面上形成之絕緣被膜，係含有磷酸金屬鹽、與具有特定形狀之無機化合物微粒子作為主成分，且不含鉻的絕緣被膜。因為不含鉻，故對環境之負擔小。並且，本實施形態之絕緣被膜亦可不含鋯(Zr)。鋯是比較昂貴的原料之一，藉由不含鋯，可減低絕緣被膜之成本。以下，詳細說明該絕緣被膜。
[磷酸金屬鹽] 本實施形態之絕緣被膜所含之磷酸金屬鹽，係在使以磷酸與金屬離子為主成分之溶液(譬如，水溶液等)乾燥時會成為固體成分之物。上述磷酸之種類並無特別限定，可使用周知的各種磷酸，且宜使用譬如正磷酸、偏磷酸、多磷酸等。
又，上述金屬離子之種類並無特別限定，宜使用選自於Al、Ba、Co、Fe、Mg、Mn、Ni及Zn所構成群組中的1種或2種以上，尤其更宜使用Al及Zn之至少任一者。
在此，當調製磷酸金屬鹽溶液之時，宜對正磷酸等各種磷酸(溶液，尤其亦可為水溶液)混合金屬離子之氧化物、碳酸鹽及氫氧化物中至少任一者。
[板狀無機化合物微粒子] 本實施形態之絕緣被膜中，作為主成分之一，係含有板狀之無機化合物微粒子(以下，亦稱為「板狀無機化合物微粒子」)。
本實施形態之板狀無機化合物微粒子係具有一次粒子凝聚而成之二次粒子形態，且二次粒子之平均粒徑為0.05μm以上且5μm以下之物。而且，本實施形態之板狀無機化合物微粒子，就二次粒子而言，於以下詳述之比表面積係在1~80m2 /g之範圍内。此外，本實施形態之板狀無機化合物微粒子，就一次粒子而言，於以下詳述之長寬比係在50~1000之範圍内。本實施形態中，滿足上述長寬比之一次粒子具有板狀、葉狀或鱗狀之形狀，且該一次粒子凝聚而形成二次粒子。於二次粒子中，一次粒子之間會不規則地重疊，而於二次粒子内形成空間。該空間之至少一部分可為向二次粒子表面開口之空間，亦可為封閉空間。具有上述複雜形態之二次粒子係藉由滿足上述平均粒徑、比表面積，且一次粒子滿足上述長寬比之範圍而受到規定。
如上所述之板狀無機化合物微粒子之成分，宜為譬如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽及硫酸鹽之至少任一者，不宜為氯化物、硝酸鹽、氮化物或溴化物等。該無機化合物中，氧化物具可具體舉例有氧化鋁、滑石、高嶺石、二氧化矽等，氫氧化物可舉例三水鋁石等，礦物質則可舉例膨潤石、雲母等。
於此，當板狀無機化合物微粒子之二次粒子的平均粒徑小於0.05μm時，塗佈性會劣化，故不佳。另一方面，當板狀無機化合物微粒子之二次粒子的平均粒徑大於5μm時，空間因素(space factor)會降低，故不佳。
另外，可依周知的方法測定如上所述之板狀無機化合物微粒子之平均粒徑，而就本實施形態之板狀無機化合物微粒子之二次粒子而言，係意指以雷射繞射、散射法所求得之粒度分布中以積算值50%計之粒徑。
上述比表面積係以氣體吸附法測定者，且係以JIS-K6217為準據。當板狀無機化合物微粒子之二次粒子的比表面積小於1.0m2 /g時，在處理液(塗佈液)中該二次粒子會變得容易沉降或懸浮，致使在混合上較為費工，而若比表面積大於80.0m2 /g，處理液(塗佈液)中的該二次粒子在乾燥燒附時會凝聚而有成為被膜缺陷之傾向。因此，本實施形態中，平均比表面積為1.0~80.0m2 /g之範圍。
又，上述長寬比意指板狀無機化合物微粒子之一次粒子的直徑與厚度之比(直徑/厚度)。而且，板狀無機化合物微粒子之一次粒子的直徑，係指從所有方向投射該一次粒子時，具有最大投影面積之一次粒子表面(投影面)之直徑。用以規定長寬比之厚度係設為相對於賦與直徑之投影面為垂直方向之該一次粒子的厚度。在不論何種情況下，皆將所著眼之板狀無機化合物微粒子的外形視為圓形，並以該圓之直徑與厚度的比(更詳細的是以(直徑/厚度)所賦與之值)為長寬比。
於此，為規定長寬比而使用之直徑及厚度可以周知之測定方法進行測定。本實施樣態中，長寬比係以掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察，並依JIS Z8827-1「粒子徑解析-圖像解析法-第1部：靜態圖像解析法」中規定之解析方法求取。在無特別說明的情況下，本申請案之說明書中，長寬比為使用日本電子股份有限公司JSM-7000F以大約5000倍進行拍攝，並觀察拍攝而得之SEM圖像而求得者。長寬比為至少10個粒子之長寬比的平均值。另外，一次粒子之長寬比可透過觀察二次粒子之SEM圖像而測定。雖是一次粒子凝聚而形成二次粒子，但藉由放大二次粒子圖像或調整角度，可精確觀察構成二次粒子之一次粒子，而能算出一次粒子之長寬比。又，藉由此方法測定而得之一次粒子的長寬比，可代表實際之絕緣被膜中一次粒子之長寬比。
另外，當上述長寬比小於50時，溶液會不穩定而變得容易產生外觀不良，故不佳。另一方面，當上述長寬比大於1000時，所形成之絕緣被膜容易產生凹凸而有密著性劣化之可能性，故不佳。該長寬比以在100~500範圍內為宜。
目前為止，已就板狀無機化合物微粒子之二次粒子中，平均粒徑、比表面積及一次粒子之長寬比之3個項目各自的數值限定理由加以說明，而本發明實施樣態之板狀無機化合物微粒子係均同時滿足該等項目者。且不希望受特定理論約束，而考量如下。上述長寬比之一次粒子凝聚而成之二次粒子形成滿足上述平均粒徑及比表面積之複雜形態。之後，因該複雜形態而會形成適度的空間，藉此絕緣被膜之絕緣性、耐熱性便會提升。而且，由於空間部易有磷酸金屬鹽入侵，而可進一步發揮錨定效果，故耐蝕性、密著性會提升，進而有助於提升外觀。
本實施形態之絕緣被膜中，相對於磷酸金屬鹽100質量份，板狀無機化合物微粒子之含量是設為0.1質量份以上且20質量份以下。當板狀無機化合物微粒子之含量小於0.1質量份時，即便含有該板狀無機化合物，也無法充分發揮其效果，故不佳。另一方面，當板狀無機化合物微粒子之含量大於20質量份時，造膜性會劣化而有弛力退火後之密著性劣化之可能性，故不佳。相對於磷酸金屬鹽100質量份，板狀無機化合物微粒子之含量宜為0.5質量份以上且10質量份以下。
本實施形態之電磁鋼板，藉由於表面形成如上所述之以特定比例含有特定組成之磷酸金屬鹽與特定之無機化合物微粒子的絕緣被膜，便可提升電磁鋼板之絕緣被膜的耐熱性。關於因形成具有如上所述之成分的絕緣被膜而使耐熱性提升之理由，雖其細節不明，但可推測係因特定磷酸金屬鹽會在無機化合物微粒子周圍化合，而使耐熱性提升。並且，因為無機化合物粒子之二次粒子具有複雜形狀，故可作為磷酸金屬鹽之錨而發揮作用，並使耐蝕性、密著性提升，進而帶來優異外觀。藉由在電磁鋼板表面形成所述絕緣被膜，就能實施在較以往更高溫下之弛力退火，即也會具有耐熱性。此外，即便於弛力退火之後，仍可實現優異絕緣特性。
[絕緣被膜之附著量] 本實施形態之電磁鋼板中，如上所述之絕緣被膜(無機絕緣被膜)之附著量並未特別限定，而以設為譬如0.5g/m2 以上且2.5g/m2 以下之範圍內為宜。當絕緣被膜之附著量小於0.5g/m2 時，層間電阻等變得容易劣化，而有難以維持絕緣性之可能性。另一方面，當絕緣被膜之附著量大於2.5g/m2 時，會有密著性劣化的傾向變得顯著之可能性。絕緣被膜之附著量更宜為0.5g/m2 以上且1.0g/m2 以下。
於此，用於形成絕緣被膜之處理液(塗佈液)中之固體成分含量，幾乎等同於如上所述之絕緣被膜之附著量，而用於形成絕緣被膜之處理液(塗佈液)中之磷酸金屬鹽與板狀無機化合物微粒子之比例，幾乎等同於如上所述之絕緣被膜中磷酸金屬鹽與板狀無機化合物微粒子之含量比例。又，於事後測定絕緣被膜之附著量時，可利用周知的各種測定法，只要適當利用譬如測定浸漬於氫氧化鈉水溶液之前與之後的重量差之方法、或使用有校準曲線法之螢光X射線法等即可。同樣地，於事後測定板狀無機化合物微粒子含量時，可利用周知的各種測定法，只要適當利用譬如使用有校準曲線法之螢光X射線法等。
[絕緣被膜之形成方法] 本實施形態中，可藉由調整含有如上所述之成分的處理液(塗佈液)，並於電磁鋼板(亦可為無方向性電磁鋼板)表面上塗佈及乾燥該處理液(塗佈液)，來形成如上所述之絕緣被膜。作為本發明之一實施形態，亦可提供以上述含量含有上述成分之電磁鋼板用塗佈液。藉由此塗佈液，便可獲得上述絕緣被膜。
處理液(塗佈液)係可藉由預先於各種溶液中添加上述板狀無機化合物微粒子，並使板狀無機化合物微粒子分散而製得分散液後，於該分散液中加入上述磷酸金屬鹽水溶液而調製。 板狀無機化合物微粒子可使用預先於各種溶媒中添加板狀無機化合物微粒子並使其分散而得之物。分散溶媒除了純水之外，亦可適當使用二㗁烷、乙醇等有機溶劑。 於此，因為處理液(塗佈液)中之固體成分含量(板狀無機化合物及磷酸金屬鹽)，幾乎等同於絕緣被膜之附著量，所以會將處理液(塗佈液)中之磷酸金屬鹽與板狀無機化合物微粒子之比例調整為幾乎等同於絕緣被膜之磷酸金屬鹽與板狀無機化合物微粒子之含量比例。
另外，將上述處理液(塗佈液)塗佈於電磁鋼板表面時，並未特別限定塗佈方式，可適當利用周知的塗佈方法。塗佈上述處理液(塗佈液)時，可使用譬如輥塗佈方式，亦可使用噴霧方式、浸漬方式等塗佈方式。
並且，在加熱、乾燥所塗佈之處理液(塗佈液)時之加熱方式亦無特別限定，可適當利用周知的加熱方法。加熱方法可使用譬如利用一般之輻射爐之方法，亦可使用感應加熱方式等使用電的加熱方式，而由控制加熱速度之精度的方面看來，以使用感應加熱方式較為理想。利用該等加熱方式來將處理液(塗布液)溶媒之沸點以上的溫度維持預定時間，藉此即可形成絕緣被膜。
另外，上述處理液(塗佈液)中亦可更含有界面活性劑等添加劑。該界面活性劑宜使用譬如非離子系界面活性劑。且，上述處理液(塗佈液)中亦可含有其他光澤劑等。
以上，已詳細說明本實施形態之電磁鋼板的絕緣被膜。
如以上所說明，本實施形態之電磁鋼板係藉由在表面形成以特定比例含有特定組成之磷酸金屬鹽與特定之無機化合物微粒子而構成的絕緣被膜，來提升電磁鋼板之絕緣被膜的耐熱性、耐蝕性、密著性，藉此便可獲得維持在較以往更高溫下之弛力退火後之絕緣特性及優異外觀之電磁鋼板。另，作為本發明之一實施形態，亦可提供能形成上述電磁鋼板的絕緣被膜之電磁鋼板用塗佈液。
實施例 接著，顯示實施例並具體說明本發明之電磁鋼板。惟，在以下所示之實施例中，相當於本發明例者僅為本發明之電磁鋼板之一示例，本發明之電磁鋼板並不受限於下述示例。
準備以下表1所示之各種板狀無機微粒子化合物，並以表1所示含量使該等板狀無機化合物微粒子含有於表2所示之磷酸金屬鹽溶液中，且適當加入純水攪拌以調整濃度，而作成絕緣被膜形成用之處理液(塗佈液)。
於無方向性電磁鋼板表面上，以輥塗佈塗佈上述處理液(塗佈液)使塗佈量成為1.2g/m2 後，於500℃之加熱爐中燒結60秒使板溫成為350℃，而形成絕緣被膜；前述無方向性電磁鋼板以質量%計含有Si：3.1%、Al：0.6%、Mn：0.1%，剩餘部分由Fe及不純物所構成，板厚為0.30mm，且L方向及C方向之表面粗度以Ra(中心線平均粗糙度)計分別為0.28μm。
另外，以下表1所示之板狀無機化合物微粒子是使用預先於各種溶媒中添加板狀無機化合物微粒子並使其分散而得之物。溶媒除了純水之外，係適當使用二㗁烷、乙醇等有機溶劑。其後，於水及相對於溶劑100質量份使10質量份之板狀無機化合物微粒子分散而成之物中，加入下述磷酸金屬鹽水溶液，並以以被膜中之固體成分計，相對於磷酸金屬鹽100質量份，使無機化合物成為表中之預定質量份之方式來調製處理液(塗佈液)。又，視情況，亦適當使用了界面活性劑等分散劑。
又，以下表2中，各磷酸金屬鹽是使用市售磷酸鹽水溶液，並添加純水將固體成分之比例調整為30質量%，並以成為各金屬元素在磷酸金屬鹽中之比率的方式作混合。另外，對於表2中所示磷酸金屬鹽之生成，磷酸係使用正磷酸。
於此，以下表1所示之各個無機化合物係利用具有如以下所示之長寬比、比表面積及平均粒徑(D50)之市售各化合物。另外，針對表1所示各化合物，平均粒徑(D50)及比表面積分別係於二次粒子中之值，且為型錄值，而長寬比係於一次粒子中之值，且為由掃描式電子顯微鏡觀察各化合物而得之實測值所算出之值。
又，以下表2之處理液(塗佈液)中，磷酸金屬鹽之各金屬來源係利用市售之以下化合物。並且，鉻酸Mg亦係利用市售之物。
Al：Al(OH)3 Ba：Ba(OH)2 Co：CoCO3 Fe：Fe3 O4 Mg：Mg(OH)2 Mn：MnO Ni：Ni(OH)2 Zn：ZnO Ca：CaO K：KOH
[表1]
[表2]
以如下之方法評估如以上進行而製得之絕緣被膜，並將所得結果顯示於以下表3中。
＜絕緣性＞ 絕緣性係根據以JIS法(JIS C2550)為準據而測得之層間電阻，評估如下，且令評分在3以上為合格。 4：30Ω・cm2 /片以上 3：10Ω・cm2 /片以上且小於30Ω・cm2 /片 2：3Ω・cm2 /片以上且小於10Ω・cm2 /片 1：小於3Ω・cm2 /片
＜耐蝕性＞ 耐蝕性是依據JIS法之鹽水噴霧試驗(JIS Z2371)進行，並以經過4小時後之試樣以10分進行評估。評估基準如以下所示，且令評分在6以上為合格。
10：並無產生鏽 9：產生極少量的鏽(面積率0.1%以下) 8：有產生鏽的面積率=大於0.1%且在0.25%以下 7：有產生鏽的面積率=大於0.25%且在0.50%以下 6：有產生鏽的面積率=大於0.50%且在1%以下 5：有產生鏽的面積率=大於1%且在2.5%以下 4：有產生鏽的面積率=大於2.5%且在5%以下 3：有產生鏽的面積率=大於5%且在10%以下 2：有產生鏽的面積率=大於10%且在25%以下 1：有產生鏽的面積率=大於25%且在50%以下
＜耐熱性＞ 耐熱性係以弛力退火後之耐蝕性來作評估。在850℃之氮100%氣體環境中進行1小時加熱處理，接著於溫度50℃、濕度90%之恆溫恆濕槽中經過48小時後，評估與耐蝕性相同之產生鏽的面積率。評估基準如以下所示，且令評分在6以上為合格。
10：並無產生鏽 9：產生極少量的鏽(面積率0.1%以下) 8：有產生鏽的面積率=大於0.1%且在0.25%以下 7：有產生鏽的面積率=大於0.25%且在0.50%以下 6：有產生鏽的面積率=大於0.50%且在1%以下 5：有產生鏽的面積率=大於1%且在2.5%以下 4：有產生鏽的面積率=大於2.5%且在5%以下 3：有產生鏽的面積率=大於5%且在10%以下 2：有產生鏽的面積率=大於10%且在25%以下 1：有產生鏽的面積率=大於25%且在50%以下
＜密著性＞ 密著性係利用弛力退火後之滑動試驗來作評估。將45C之濾紙捲附於20mmφ的圓筒上，並施加荷重100gf(1gf為9.8×10-3 N)，在使其於絕緣被膜表面往返5次之後，測定附著於濾紙上之被膜殘渣量。評估基準如以下所示，且令評分在3以上為合格。
5：無殘渣 4：可觀察到極少線狀殘渣 3：有明顯殘渣附著 2：殘渣呈帶狀且有寬度 1：有粉狀殘渣附著於濾紙上
＜外觀＞ 絕緣被膜之外觀係由熟練的檢查員來實施所製得之附絕緣被膜之無方向性電磁鋼板的外觀檢查，並評估如下，且令評分在4以上為合格。 5：有光澤、平滑且均勻者 4：有光澤但均勻性稍差者 3：稍有光澤，雖平滑但均勻性差者 2：光澤少，平滑性稍差且均勻性差者 1：光澤、均勻性及平滑性差者
[表3]
由上述表3明白可知：與比較例相較之下，本發明電磁鋼板具有優異絕緣性、耐蝕性、密著性及外觀，而且改善可耐受在高溫下之弛力退火的耐熱性之效果顯著；而本發明電磁鋼板於鋼板表面具有絕緣被膜，該絕緣被膜含有板狀無機化合物微粒子與磷酸金屬鹽，且不含鉻；該板狀無機化合物微粒子具有一次粒子凝聚而成之二次粒子形態，前述二次粒子之平均粒徑為0.05μm以上且5μm以下、比表面積為1~80m2 /g，且一次粒子之長寬比為50~1000；並且，相對於磷酸金屬鹽100質量份，板狀無機化合物微粒子之含量為0.1~20質量份。
以上是就本發明的適當實施形態詳細說明，惟本發明不受該等示例限定。且顯而易見地，只要是具有本發明所屬技術領域之通識人士，皆可在申請專利範圍中所記載之技術思想範疇內思及各種變更例或修正例，並知悉該等亦理當歸屬本發明之技術範圍。

Claims (10)

  1. 一種電磁鋼板，於表面具有絕緣被膜，該絕緣被膜含有板狀無機化合物微粒子與磷酸金屬鹽，且下含鉻；該板狀無機化合物微粒子具有一次粒子凝聚而成之二次粒子形態，前述二次粒子之平均粒徑為0.05μm以上且5μm以下、比表面積為1~80m2/g，且前述一次粒子之長寬比為50~1000；並且，相對於前述磷酸金屬鹽100質量份，前述板狀無機化合物微粒子之含量為0.1質量份以上且20質量份以下。
  2. 如請求項1之電磁鋼板，其中前述磷酸金屬鹽為金屬元素與磷酸之鹽，且前述金屬元素是選自於Al、Ba、Co、Fe、Mg、Mn、Ni及Zn中之1種或2種以上。
  3. 如請求項1或2之電磁鋼板，其中前述板狀無機化合物為氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或硫酸鹽。
  4. 如請求項1或2之電磁鋼板，其中前述板狀無機化合物為氧化鋁、三水鋁石、二氧化矽、滑石、高嶺石、膨潤石或雲母。
  5. 如請求項1或2之電磁鋼板，其為無方向性電磁鋼板。
  6. 一種電磁鋼板用塗佈液，含有板狀無機化合物微粒子與磷酸金屬鹽之溶液，且不含鉻；該板狀無機化合物微粒子具有一次粒子凝聚而成之二次粒子形態，前述二次粒子之平均粒徑為0.05μm以上且5μm以下、比表面積為1~80m2/g，且前述一次粒子之長寬比為50~1000；並且，相對於前述磷酸金屬鹽100質量份，前述板狀無機化合物微粒子之含量為0.1質量份以上且20質量份以下。
  7. 如請求項6之塗佈液，其中前述磷酸金屬鹽為金屬元素與磷酸之鹽，且前述金屬元素是選自於Al、Ba、Co、Fe、Mg、Mn、Ni及Zn中之1種或2種以上。
  8. 如請求項6或7之塗佈液，其中前述板狀無機化合物為氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或硫酸鹽。
  9. 如請求項6或7之塗佈液，其中前述板狀無機化合物為氧化鋁、三水鋁石、二氧化矽、滑石、高嶺石、膨潤石或雲母。
  10. 如請求項6或7之塗佈液，其中前述電磁鋼板為無方向性電磁鋼板。
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