WO2023145800A1 - 無方向性電磁鋼板 - Google Patents
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Abstract
本実施形態の無方向性電磁鋼板（１）は、母材鋼板（１０）と、母材鋼板（１０）の表面に形成されている絶縁被膜（２０）とを備える。絶縁被膜（２０）は、リン酸金属塩（２０１）と、リン酸金属塩（２０１）の１００質量部に対して５～３５質量部の有機樹脂（２０２）とを含有する。有機樹脂（２０２）は、リン酸金属塩（２０１）の１００質量部に対して５質量部以上のアミノ樹脂を含有する。
Description
本発明は、無方向性電磁鋼板に関する。
無方向性電磁鋼板は、オーディオ機器等の小型家電の駆動用モータ、ハイブリッドカーおよび電気自動車の駆動用モータ用の鉄芯（モータコア（ロータコア、ステータコア））に利用されている。
無方向性電磁鋼板の表面には絶縁被膜が形成されている。絶縁被膜は例えば、ステータコアとして積層された電磁鋼板同士の絶縁性を担保する。つまり、絶縁被膜には、優れた絶縁性が求められる。絶縁被膜にはさらに、鋼板に対する密着性および耐蝕性が求められる。
絶縁性、密着性および耐蝕性に優れる電磁鋼板の絶縁被膜が例えば、国際公開第２０１６／１３６５１５号（特許文献１）、特開２０１７－１４１４８０号公報（特許文献２）、および、特表２０１５－５０９９９４号公報（特許文献３）に提案されている。
特許文献１に開示された電磁鋼板は、絶縁被膜を鋼板表面に有する。絶縁被膜は、リン酸金属塩１００質量部、および、平均粒径が０．０５～０．５０μｍの有機樹脂１～５０質量部から構成されるバインダーと、バインダーの固形分１００質量部に対する含有量が０．１～１０．０質量部である炭素数２～５０のカルボン酸系化合物とを含む。有機樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上である。これにより、クロム化合物を含有しない場合であっても、絶縁性に加えて、密着性、耐蝕性、外観および打ち抜き後の端面防錆性が良好な絶縁被膜を備える電磁鋼板が得られる、と特許文献１に記載されている。
特許文献２に開示された電磁鋼板は、表面に、主成分であるリン酸金属塩１００質量部と、平均粒径が０．０５～０．５０μｍであって、反応性乳化剤を利用したアクリル樹脂１～５０質量部と、多価アルコール０．５～１０質量部と、から構成された絶縁被膜を有する。リン酸金属塩の金属元素は、少なくとも２価の金属元素と３価の金属元素とが混在している。２価の金属元素の混合比は、リン酸金属塩の金属元素の全体質量に対して、３０～８０質量％である。これにより、均一性が良好であり、絶縁性に問題が無く、かつ、電着塗装およびモールド時の樹脂に対する密着性が良好な絶縁被膜を保持した電磁鋼板が得られる、と特許文献２に記載されている。
特許文献３に開示された無方向性電磁鋼板は、絶縁コーティング層が形成されている。絶縁コーティング層は、アルミニウムリン酸塩（Ａｌ（Ｈ３ＰＯ４）ｘ＝１～３）とコバルトリン酸塩（Ｃｏ（Ｈ３ＰＯ４）３）とからなる混合金属リン酸塩；およびエポキシ樹脂とエポキシ樹脂の官能基を置換したシリカ（ＳｉＯ２）ナノ粒子とからなる有機／無機複合材（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を含む絶縁被膜組成物を電磁鋼板の表面に塗布した後、乾燥させて形成されたことを特徴とする。これにより、既存の薄膜製品より応力除去焼鈍（ＳＲＡ）前／後のはるかに優れた絶縁特性を有する無方向性電磁鋼板が得られる、と特許文献３に記載されている。
ところで、無方向性電磁鋼板を用いたステータコアの製造方法は次のとおりである。無方向性電磁鋼板を所定形状に打抜き加工する。打抜き加工後の鋼板（コアブランク）を積層して固着し、積層鉄心を製造する。ステータコアのスロットにコイルを配置する。打抜き加工の際、打抜かれた無方向性電磁鋼板には加工歪が付与され、磁気特性が劣化する。そのため、加工歪を除去するために歪取焼鈍が実施されることがある。歪取焼鈍は７００℃以上の高温である。歪取焼鈍時に加熱された絶縁被膜は、加熱により分解物を生成する場合がある。
上述のとおり、無方向性電磁鋼板の絶縁被膜には、優れた密着性が求められており、歪取焼鈍後であっても、優れた密着性が求められる。絶縁被膜の密着性が低い場合、鋼板から剥離した被膜片が、ステータコアと、ロータコアとの間に入り込んで、ステータコアおよびロータコアの回転を阻害する。場合によっては、ロータコアが破損するおそれがある。
無方向性電磁鋼板の絶縁被膜にはさらに、歪取焼鈍後であっても優れた耐蝕性が求められる。しかしながら、歪取焼鈍の加熱により、絶縁被膜の過度な熱分解、昇華または粉化が生じれば、耐蝕性が低下する場合がある。
本発明の目的は、歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性に優れる絶縁被膜を備えた無方向性電磁鋼板を提供することである。
本発明の無方向性電磁鋼板は、
母材鋼板と、
前記母材鋼板の表面に形成されている絶縁被膜とを備え、
前記絶縁被膜は、
リン酸金属塩と、
前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３５質量部の有機樹脂とを含有し、
前記有機樹脂は、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有する。
母材鋼板と、
前記母材鋼板の表面に形成されている絶縁被膜とを備え、
前記絶縁被膜は、
リン酸金属塩と、
前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３５質量部の有機樹脂とを含有し、
前記有機樹脂は、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有する。
本発明の無方向性電磁鋼板は、歪取焼鈍後の絶縁被膜の密着性および耐蝕性に優れる。
本発明者らは、無方向性電磁鋼板の絶縁被膜における、歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性について調査および検討を行った。
上述の特許文献１および特許文献２には、リン酸金属塩と有機樹脂とを含有する絶縁被膜であれば密着性に優れることが記載されている。そこで本発明者らは、リン酸金属塩と有機樹脂とを含有する絶縁被膜の密着性をさらに高め、かつ、耐蝕性を高める手段を検討した。
無方向性電磁鋼板の絶縁被膜は、次のとおりに製造される。リン酸金属塩と有機樹脂とを含有する表面処理剤を母材鋼板の上に塗布する。次に、表面処理剤が塗布された母材鋼板を加熱して、絶縁被膜を形成する。
本発明者らは、絶縁被膜に、耐熱性に優れるアミノ樹脂を含有させれば、絶縁被膜の歪取焼鈍後の密着性を高めることができると考えた。本発明者らの検討の結果、絶縁被膜に、リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有させれば、歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性が高まることが分かった。しかしながら、アミノ樹脂は、表面処理剤に含まれるリン酸金属塩と反応し、表面処理剤の安定性を低下させることが分かった。表面処理剤の安定性が低ければ、形成される絶縁被膜の密着性が低下する。
そこで本発明者らは、表面処理剤に含まれるリン酸金属塩とアミノ樹脂との反応を抑制し、表面処理剤の安定性を高める手段を検討した。その結果、アミノ樹脂５質量部以上を含む有機樹脂の総含有量を、リン酸金属塩１００質量部に対して、３５質量部以下に制限すれば、表面処理剤の安定性が高まることが分かった。表面処理剤の安定性を高めることによって、歪取焼鈍後の剥離が抑制された、つまり密着性の高い絶縁被膜が形成できる。
本実施形態の無方向性電磁鋼板は上述の技術思想に基づいて完成したものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１）母材鋼板と、
前記母材鋼板の表面に形成されている絶縁被膜とを備え、
前記絶縁被膜は、
リン酸金属塩と、
前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３５質量部の有機樹脂とを含有し、
前記有機樹脂は、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有する、
無方向性電磁鋼板。
前記母材鋼板の表面に形成されている絶縁被膜とを備え、
前記絶縁被膜は、
リン酸金属塩と、
前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３５質量部の有機樹脂とを含有し、
前記有機樹脂は、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有する、
無方向性電磁鋼板。
（２）前記有機樹脂はさらに、
アクリル樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上を含有する、
上記（１）に記載の無方向性電磁鋼板。
アクリル樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上を含有する、
上記（１）に記載の無方向性電磁鋼板。
（３）前記有機樹脂は、
前記アミノ樹脂を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３０質量部、および、
前記アクリル樹脂および前記ポリエステル樹脂から選択される１種以上を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、合計で１～２５質量部含有する、
上記（２）に記載の無方向性電磁鋼板。
前記アミノ樹脂を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３０質量部、および、
前記アクリル樹脂および前記ポリエステル樹脂から選択される１種以上を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、合計で１～２５質量部含有する、
上記（２）に記載の無方向性電磁鋼板。
（４）前記リン酸金属塩は、
リン酸Ｚｎ、リン酸Ｍｎ、リン酸Ａｌ、および、リン酸Ｍｏから選択される１種以上である、
上記（１）から（３）までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
リン酸Ｚｎ、リン酸Ｍｎ、リン酸Ａｌ、および、リン酸Ｍｏから選択される１種以上である、
上記（１）から（３）までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
（５）前記アミノ樹脂は、メラミン樹脂およびベンゾグアナミン樹脂から選択される１種以上である、
上記（１）から（４）までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
上記（１）から（４）までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
（６）前記母材鋼板は、質量％で、
Ｓｉ：２．５～４．５％、
Ａｌ：０．１～１．５％、
Ｍｎ：０．２～４．０％を含有する、
上記（１）から（５）までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
Ｓｉ：２．５～４．５％、
Ａｌ：０．１～１．５％、
Ｍｎ：０．２～４．０％を含有する、
上記（１）から（５）までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
以下、本実施形態の無方向性電磁鋼板について、詳細に説明する。
［無方向性電磁鋼板の構成］
図１は、本実施形態の無方向性電磁鋼板の板厚方向の断面図である。図１を参照して、無方向性電磁鋼板１は、母材鋼板１０と、絶縁被膜２０とを備える。絶縁被膜２０は、母材鋼板１０の表面に形成されている。図１では、絶縁被膜２０は、母材鋼板１０の上表面および下表面にそれぞれ形成されている。しかしながら、絶縁被膜２０は、母材鋼板１０のいずれか一方の表面のみに形成されていてもよい。以下、母材鋼板１０および絶縁被膜２０について説明する。
図１は、本実施形態の無方向性電磁鋼板の板厚方向の断面図である。図１を参照して、無方向性電磁鋼板１は、母材鋼板１０と、絶縁被膜２０とを備える。絶縁被膜２０は、母材鋼板１０の表面に形成されている。図１では、絶縁被膜２０は、母材鋼板１０の上表面および下表面にそれぞれ形成されている。しかしながら、絶縁被膜２０は、母材鋼板１０のいずれか一方の表面のみに形成されていてもよい。以下、母材鋼板１０および絶縁被膜２０について説明する。
［母材鋼板１０］
母材鋼板１０は、無方向性電磁鋼板１として用いられる公知の鋼板から適宜選択することができる。つまり、母材鋼板１０は、無方向性電磁鋼板１の用途の公知の鋼板であれば、特に限定されない。なお、方向性電磁鋼板か、無方向性電磁鋼板１かは、鋼板の磁束密度を測定することにより判別可能である。磁束密度は、周知のテスラメーターによって測定可能である。
母材鋼板１０は、無方向性電磁鋼板１として用いられる公知の鋼板から適宜選択することができる。つまり、母材鋼板１０は、無方向性電磁鋼板１の用途の公知の鋼板であれば、特に限定されない。なお、方向性電磁鋼板か、無方向性電磁鋼板１かは、鋼板の磁束密度を測定することにより判別可能である。磁束密度は、周知のテスラメーターによって測定可能である。
母材鋼板１０の化学組成は、基本元素を含有し、必要に応じて任意元素を含有し、残部がＦｅおよび不純物である。母材鋼板１０の化学組成は例えば、次の元素を含有する。以下、特に断りがない限り、「％」は質量％を意味する。
［基本元素］
母材鋼板１０の化学組成は、基本元素として、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎを含有する。以下、これらの元素について説明する。
母材鋼板１０の化学組成は、基本元素として、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎを含有する。以下、これらの元素について説明する。
Ｓｉ：２．５～４．５％
珪素（Ｓｉ）は、鋼の電気抵抗を高め、渦電流損を低減する。その結果、鋼板の鉄損が低下する。Ｓｉはさらに、鋼の強度を高める。Ｓｉ含有量が２．５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が４．５％を超えれば、鋼の加工性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は２．５～４．５％である。Ｓｉ含有量の好ましい下限は２．６％であり、さらに好ましくは２．７％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は４．３％であり、さらに好ましくは４．２％である。
珪素（Ｓｉ）は、鋼の電気抵抗を高め、渦電流損を低減する。その結果、鋼板の鉄損が低下する。Ｓｉはさらに、鋼の強度を高める。Ｓｉ含有量が２．５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が４．５％を超えれば、鋼の加工性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は２．５～４．５％である。Ｓｉ含有量の好ましい下限は２．６％であり、さらに好ましくは２．７％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は４．３％であり、さらに好ましくは４．２％である。
Ａｌ：０．１～１．５％
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼の電気抵抗を高め、渦電流損を低減する。その結果、鋼板の鉄損が低下する。Ａｌ含有量が０．１％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ａｌ含有量が１．５％を超えれば、飽和磁束密度が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．１～１．５％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．１５％であり、さらに好ましくは０．２％である。Ａｌ含有量の好ましい上限は１．４％であり、さらに好ましくは１．３％である。
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼の電気抵抗を高め、渦電流損を低減する。その結果、鋼板の鉄損が低下する。Ａｌ含有量が０．１％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ａｌ含有量が１．５％を超えれば、飽和磁束密度が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．１～１．５％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．１５％であり、さらに好ましくは０．２％である。Ａｌ含有量の好ましい上限は１．４％であり、さらに好ましくは１．３％である。
Ｍｎ：０．２～４．０％
マンガン（Ｍｎ）は、鋼の電気抵抗を高め、渦電流損を低減する。その結果、鋼板の鉄損が低下する。Ｍｎはさらに、磁気特性に対して好ましくない｛１１１｝＜１１２＞集合組織の生成を抑制する。Ｍｎ含有量が０．２％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量が４．０％を超えれば、集合組織が変化して、ヒステリシス損が劣化する。したがって、Ｍｎ含有量は０．２～４．０％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．３％であり、さらに好ましくは、０．４％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は３．８％であり、さらに好ましくは３．６％である。
マンガン（Ｍｎ）は、鋼の電気抵抗を高め、渦電流損を低減する。その結果、鋼板の鉄損が低下する。Ｍｎはさらに、磁気特性に対して好ましくない｛１１１｝＜１１２＞集合組織の生成を抑制する。Ｍｎ含有量が０．２％未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量が４．０％を超えれば、集合組織が変化して、ヒステリシス損が劣化する。したがって、Ｍｎ含有量は０．２～４．０％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．３％であり、さらに好ましくは、０．４％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は３．８％であり、さらに好ましくは３．６％である。
本実施形態では、母材鋼板１０の化学組成は、不純物を含有する。ここで、不純物とは、母材鋼板１０を工業的に生産するときに、原料として鉱石もしくはスクラップから、または、製造環境等から混入する元素を意味する。不純物は例えば、Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｎ等の元素である。
母材鋼板１０の化学組成は、周知の化学分析法により測定できる。例えば、母材鋼板１０の化学組成は、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。
［絶縁被膜２０］
絶縁被膜２０は、上述のとおり、母材鋼板１０の表面に形成されている。無方向性電磁鋼板１は、コアブランクに加工された後、積層されてモータコアを形成する。絶縁被膜２０は、積層後の鋼板間（コアブランク間）の渦電流を低減する。その結果、モータコアの渦電流損を低減できる。
絶縁被膜２０は、上述のとおり、母材鋼板１０の表面に形成されている。無方向性電磁鋼板１は、コアブランクに加工された後、積層されてモータコアを形成する。絶縁被膜２０は、積層後の鋼板間（コアブランク間）の渦電流を低減する。その結果、モータコアの渦電流損を低減できる。
図２は、図１中の絶縁被膜２０の拡大した断面図である。図２を参照して、絶縁被膜２０は、リン酸金属塩２０１と有機樹脂２０２とを含有する。なお、絶縁被膜２０はクロム酸化物を含有しない。以下、リン酸金属塩２０１、および、有機樹脂２０２について説明する。
［リン酸金属塩２０１］
リン酸金属塩２０１は、絶縁被膜２０のバインダーとして機能する。リン酸金属塩２０１は、リン酸および金属イオンを含有する水溶液（表面処理剤）を乾燥させて得られる固形分である。リン酸の種類は特に限定されず、公知のリン酸を使用できる。好ましいリン酸はオルトリン酸、メタリン酸、および、ポリリン酸からなる群から選択される１種以上である。
リン酸金属塩２０１は、絶縁被膜２０のバインダーとして機能する。リン酸金属塩２０１は、リン酸および金属イオンを含有する水溶液（表面処理剤）を乾燥させて得られる固形分である。リン酸の種類は特に限定されず、公知のリン酸を使用できる。好ましいリン酸はオルトリン酸、メタリン酸、および、ポリリン酸からなる群から選択される１種以上である。
金属イオンは、絶縁被膜２０の耐蝕性および密着性に作用する。金属イオンの種類は特に限定されない。金属イオンは例えば、Ｌｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＮｉからなる群から選択される１種以上である。
好ましくは、リン酸金属塩２０１は、リン酸Ｚｎ、リン酸Ｍｎ、リン酸Ａｌ、および、リン酸Ｍｏからなる群から選択される１種以上を含有する。リン酸Ｚｎは絶縁被膜２０の耐蝕性を有効に高める。リン酸Ｍｎは、絶縁被膜２０の耐熱性を高める。リン酸Ａｌは母材鋼板１０に対する絶縁被膜２０の密着性を高め、さらに、絶縁被膜２０の耐熱性を高める。リン酸Ｍｏは、絶縁被膜２０の耐熱性を高める。
［リン酸金属塩の含有量］
リン酸金属塩２０１の含有量については特に制限はない。好ましくは、絶縁被膜２０中における、リン酸金属塩２０１の含有量は、質量％で、５０％以上である。リン酸金属塩２０１の含有量が５０％以上であれば、バインダーとしての機能が十分に確保できる。リン酸金属塩２０１の含有量は、より好ましくは、６０％以上である。なお、リン酸金属塩２０１の含有量の実質的な上限は９５％である。
リン酸金属塩２０１の含有量については特に制限はない。好ましくは、絶縁被膜２０中における、リン酸金属塩２０１の含有量は、質量％で、５０％以上である。リン酸金属塩２０１の含有量が５０％以上であれば、バインダーとしての機能が十分に確保できる。リン酸金属塩２０１の含有量は、より好ましくは、６０％以上である。なお、リン酸金属塩２０１の含有量の実質的な上限は９５％である。
また、絶縁被膜２０中における、リンの含有量は、好ましくは、Ｈ２ＰＯ４換算において、質量％で、３５％以上であり、より好ましくは４０％以上であり、さらに好ましくは４５％以上であり、さらに好ましくは５０％以上である。
リン酸金属塩２０１およびリンの含有量は、走査型電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＳＥＭ－ＥＤＳ）により、Ｐおよび金属元素の含有量を測定することにより求めることが可能である。ＰはＨ２ＰＯ４のリン酸として換算し、その含有量を算出する。また、リン酸金属塩は、Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｘ（ここで、Ｍは金属元素、ｘは金属元素の価数）として算出し、算出された金属元素とリン酸との含有量からリン酸金属塩の含有量を算出するものとする。
［有機樹脂２０２］
図２を参照して、有機樹脂２０２は、バインダーとして機能するリン酸金属塩２０１中に分散して含有される。有機樹脂２０２は、リン酸金属塩２０１が粗大に成長するのを抑制し、リン酸金属塩２０１の多結晶化を促進する。有機樹脂２０２により、緻密な絶縁被膜２０が形成される。
図２を参照して、有機樹脂２０２は、バインダーとして機能するリン酸金属塩２０１中に分散して含有される。有機樹脂２０２は、リン酸金属塩２０１が粗大に成長するのを抑制し、リン酸金属塩２０１の多結晶化を促進する。有機樹脂２０２により、緻密な絶縁被膜２０が形成される。
［アミノ樹脂］
有機樹脂２０２はアミノ樹脂を含む。アミノ樹脂は、アミノ基を持つ化合物とアルデヒド化合物との反応から得られる樹脂の総称である。アミノ樹脂は例えば、メラミン樹脂およびベンゾグアナミン樹脂からなる群から選択される１種以上である。メラミン樹脂は例えば、メチルエーテル化メラミン樹脂、エチルエーテル化メラミン樹脂、プロピルエーテル化メラミン樹脂、イソプロピルエーテル化メラミン樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、およびジブトキシメチルトリメチルエーテル化メラミン樹脂等のアルキルエーテル化メラミン樹脂、メチル化メラミン樹脂、エチル化メラミン樹脂、プロピル化メラミン樹脂、イソプロピル化メラミン樹脂、およびブチル化メラミン樹脂等のアルキル化メラミン樹脂、ならびに、フェノール変性メラミン樹脂からなる群から選択される１種以上である。
有機樹脂２０２はアミノ樹脂を含む。アミノ樹脂は、アミノ基を持つ化合物とアルデヒド化合物との反応から得られる樹脂の総称である。アミノ樹脂は例えば、メラミン樹脂およびベンゾグアナミン樹脂からなる群から選択される１種以上である。メラミン樹脂は例えば、メチルエーテル化メラミン樹脂、エチルエーテル化メラミン樹脂、プロピルエーテル化メラミン樹脂、イソプロピルエーテル化メラミン樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、およびジブトキシメチルトリメチルエーテル化メラミン樹脂等のアルキルエーテル化メラミン樹脂、メチル化メラミン樹脂、エチル化メラミン樹脂、プロピル化メラミン樹脂、イソプロピル化メラミン樹脂、およびブチル化メラミン樹脂等のアルキル化メラミン樹脂、ならびに、フェノール変性メラミン樹脂からなる群から選択される１種以上である。
［有機樹脂２０２の含有量］
絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５～３５質量部である。有機樹脂２０２は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有する。つまり、絶縁被膜２０中のアミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上である。アミノ樹脂は耐熱性が高い。アミノ樹脂を含む有機樹脂２０２を、絶縁被膜２０に含有させれば、絶縁被膜２０の歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性が高まる。アミノ樹脂の含有量が、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して５質量部未満では、この効果を得ることができない。
絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５～３５質量部である。有機樹脂２０２は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有する。つまり、絶縁被膜２０中のアミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上である。アミノ樹脂は耐熱性が高い。アミノ樹脂を含む有機樹脂２０２を、絶縁被膜２０に含有させれば、絶縁被膜２０の歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性が高まる。アミノ樹脂の含有量が、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して５質量部未満では、この効果を得ることができない。
一方、アミノ樹脂の含有量が、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して３５質量部を超えると、表面処理剤中のリン酸金属塩２０１とアミノ樹脂とが反応して、表面処理剤の安定性が低下する。その結果、得られる絶縁被膜２０の歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性が低下する。有機樹脂２０２がアミノ樹脂に加えて、後述する他の有機樹脂２０２を含有する場合、有機樹脂２０２の含有量が、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して３５質量部を超えると、絶縁被膜２０を安定的に形成できないおそれがある。これは、アミノ樹脂が、有機樹脂２０２全体の安定性に大きく影響を及ぼすためである。したがって、有機樹脂２０２の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５～３５質量部である。
有機樹脂２０２の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、好ましくは６質量部以上であり、より好ましくは８質量部以上であり、さらに好ましくは８質量部超であり、さらに好ましくは９質量部以上であり、さらに好ましくは１０質量部以上であり、さらに好ましくは１５質量部以上であり、さらに好ましくは２０質量部以上である。また、有機樹脂２０２の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、好ましくは３３質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下であり、さらに好ましくは２８質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部未満であり、さらに好ましくは２０質量部以下である。有機樹脂２０２の含有量とは、絶縁被膜２０に含有される有機樹脂２０２の合計含有量である。なお、本明細書において、有機樹脂２０２の含有量とは、アミノ樹脂、後述するアクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の合計含有量を意味する。
［好ましいアミノ樹脂の含有量］
アミノ樹脂の好ましい含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５～３０質量部である。アミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、より好ましくは６質量部以上であり、さらに好ましくは８質量部以上であり、さらに好ましくは８質量部超であり、さらに好ましくは１０質量部以上である。アミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、さらに好ましくは２８質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部未満であり、さらに好ましくは２０質量部以下であり、さらに好ましくは１５質量部以下である。
アミノ樹脂の好ましい含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５～３０質量部である。アミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、より好ましくは６質量部以上であり、さらに好ましくは８質量部以上であり、さらに好ましくは８質量部超であり、さらに好ましくは１０質量部以上である。アミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、さらに好ましくは２８質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部未満であり、さらに好ましくは２０質量部以下であり、さらに好ましくは１５質量部以下である。
有機樹脂２０２の含有量に対する、アミノ樹脂の含有量の割合は特に限定されない。しかしながら、有機樹脂２０２の合計含有量の上限およびアミノ樹脂含有量の下限を考慮すると、有機樹脂２０２の含有量に対する、アミノ樹脂の含有量の割合の実質的な下限は１４％となる。また、有機樹脂２０２の含有量に対するアミノ樹脂の含有量の割合が１５％以上であれば、アミノ樹脂の含有量を十分に確保できる。これにより、絶縁被膜２０の歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性がさらに安定的に高まる。したがって、好ましくは、有機樹脂２０２の含有量に対する、アミノ樹脂の含有量の割合は１５％以上である。有機樹脂２０２の含有量に対する、アミノ樹脂の含有量の割合の下限は、より好ましくは２０％、さらに好ましくは２５％、さらに好ましくは３０％である。
有機樹脂２０２の含有量に対する、アミノ樹脂の含有量の割合の上限は、１００％であってもよい。しかしながら、後述するように、アミノ樹脂に加えて、アクリル樹脂および／またはポリエステル樹脂を含有することによって、密着性がさらに向上する。そのため、有機樹脂２０２の含有量に対する、アミノ樹脂の含有量の割合の上限は、好ましくは９８％、さらに好ましくは９０％、さらに好ましくは８５％である。有機樹脂２０２の含有量に対する、アミノ樹脂の含有量の割合は、アミノ樹脂の含有量を有機樹脂２０２の含有量で除して求める。なお、上述のとおり、有機樹脂２０２の含有量とは、アミノ樹脂、および、後述するアクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の合計含有量を意味する。
［アクリル樹脂およびポリエステル樹脂］
好ましくは、有機樹脂２０２はさらに、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上を含有する。有機樹脂２０２がアクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上を含有することによって、絶縁被膜２０の歪取焼鈍前のリン酸の溶出を抑制することができる。その結果、歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性をさらに向上させることができる。
好ましくは、有機樹脂２０２はさらに、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上を含有する。有機樹脂２０２がアクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上を含有することによって、絶縁被膜２０の歪取焼鈍前のリン酸の溶出を抑制することができる。その結果、歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性をさらに向上させることができる。
これは、硬質なアミノ樹脂に加えて、アクリル樹脂および／またはポリエステル樹脂を含有させることで、絶縁被膜２０が強靭になるためと考えられる。また、アミノ樹脂は熱硬化性樹脂であるのに対して、アクリルおよびポリエステルは熱可塑性樹脂である。そのため、両者の間には、昇温時におけるリン酸金属塩中での挙動に差がある。すなわち、熱硬化性樹脂を含むことにより、樹脂が昇華して被膜中に空洞が生じるのを抑制し、耐蝕性を向上させる。これに加えて、熱可塑性樹脂を含むことにより樹脂の粉化も十分に抑制でき、密着性をさらに向上させることが可能となる。
なお、有機樹脂２０２を複数種含有させる場合、処理液の安定性が劣化することから一種類の有機樹脂２０２のみを用いるのが一般的である。しかしながら、本発明者らの検討により、アミノ樹脂と、アクリル樹脂および／またはポリエステル樹脂とを複合的に含有させることによる上記の顕著な効果が見出された。
［好ましいアクリル樹脂およびポリエステル樹脂の含有量］
アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上がわずかでも含有されれば、歪取焼鈍前のリン酸の溶出を抑制する効果が得られる。一方で、絶縁被膜２０の歪取焼鈍後の密着性をさらに高めるためには、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上の含有量が、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部以上であるのが好ましい。
アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上がわずかでも含有されれば、歪取焼鈍前のリン酸の溶出を抑制する効果が得られる。一方で、絶縁被膜２０の歪取焼鈍後の密着性をさらに高めるためには、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上の含有量が、リン酸金属塩１００質量部に対して１質量部以上であるのが好ましい。
一方、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上の含有量が、リン酸金属塩１００質量部に対して２５質量部以下であれば、アミノ樹脂の含有量を十分に確保できる。これにより、絶縁被膜２０の歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性が安定的に高まる。したがって、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上の含有量は、好ましくは、リン酸金属塩１００質量部に対して１～２５質量部である。アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上の含有量の下限は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、より好ましくは３質量部であり、さらに好ましくは５質量部であり、さらに好ましくは８質量部であり、さらに好ましくは１０質量部である。アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上の含有量の上限は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、さらに好ましくは２３質量部であり、さらに好ましくは２０質量部であり、さらに好ましくは１８質量部であり、さらに好ましくは１５質量部である。アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上の含有量とは、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の合計含有量である。
［その他の樹脂］
有機樹脂２０２は、その他の樹脂を含有してもよい。その他の樹脂は例えば、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、ポリプロピレン樹脂、および、ポリエチレン樹脂からなる群から選択される１種以上である。
有機樹脂２０２は、その他の樹脂を含有してもよい。その他の樹脂は例えば、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、ポリプロピレン樹脂、および、ポリエチレン樹脂からなる群から選択される１種以上である。
特にエポキシ樹脂は、絶縁性および耐蝕性に優れる。エポキシ樹脂の種類は特に限定されない。エポキシ樹脂は例えば、ビスフェノールＡ、Ｆ、Ｂ型、脂環型、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、ビフェニル型、ナフタレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、テトラフェニロールエタン型、トリスヒドロキシンフェニルメタン型からなる群から選択される１種以上である。
［その他の樹脂の好ましい含有量］
好ましくは、その他の樹脂、すなわち、アミノ樹脂、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂以外の樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、０～１０質量部である。その他の樹脂の含有量の下限は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、より好ましくは０．５質量部であり、さらに好ましくは１質量部である。その他の樹脂の含有量の上限は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、より好ましくは９質量部であり、さらに好ましくは８質量部であり、さらに好ましくは７質量部であり、さらに好ましくは６質量部である。その他の樹脂の含有量は、その他の樹脂の合計含有量である。
好ましくは、その他の樹脂、すなわち、アミノ樹脂、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂以外の樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、０～１０質量部である。その他の樹脂の含有量の下限は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、より好ましくは０．５質量部であり、さらに好ましくは１質量部である。その他の樹脂の含有量の上限は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、より好ましくは９質量部であり、さらに好ましくは８質量部であり、さらに好ましくは７質量部であり、さらに好ましくは６質量部である。その他の樹脂の含有量は、その他の樹脂の合計含有量である。
［絶縁被膜２０中のリン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２の特定方法］
絶縁被膜２０中のリン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２は次の方法で特定できる。絶縁被膜２０が形成された無方向性電磁鋼板１を加熱したときのガス発生挙動を、熱分解－ガスクロマトグラフ／質量分析（Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ－Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ／Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、Ｐｙ－ＧＣ／ＭＳ）法（以下、ＧＣ／ＭＳ法という）を用いて分析することにより、有機樹脂２０２の有無、および、有機樹脂２０２の種類を特定する。上述のＧＣ／ＭＳ法とフーリエ変換赤外分光法（以下、ＦＴ－ＩＲ法という）を併用して、有機樹脂２０２を特定してもよい。
絶縁被膜２０中のリン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２は次の方法で特定できる。絶縁被膜２０が形成された無方向性電磁鋼板１を加熱したときのガス発生挙動を、熱分解－ガスクロマトグラフ／質量分析（Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ－Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ／Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、Ｐｙ－ＧＣ／ＭＳ）法（以下、ＧＣ／ＭＳ法という）を用いて分析することにより、有機樹脂２０２の有無、および、有機樹脂２０２の種類を特定する。上述のＧＣ／ＭＳ法とフーリエ変換赤外分光法（以下、ＦＴ－ＩＲ法という）を併用して、有機樹脂２０２を特定してもよい。
さらに、絶縁被膜２０に対して、ＳＥＭ－ＥＤＳまたはＩＣＰ－ＡＥＳによる化学分析を実施し、Ｐ、および、金属元素（Ｚｎ、Ａｌ等）が検出されれば、絶縁被膜２０中にリン酸金属塩２０１が含まれると判断する。
［有機樹脂２０２の含有量の測定方法］
有機樹脂２０２の含有量は、次の方法で特定が可能である。まず、上述のＧＣ／ＭＳ法および／またはＦＴ－ＩＲ法によって特定された有機樹脂２０２の化学構造から、有機樹脂２０２の炭素含有量を算出する。次に、絶縁被膜２０の表面を、ＳＥＭ－ＥＤＳを用いて測定する。測定箇所は、絶縁被膜２０の表面の任意の複数個所とする。元素分析により、炭素（Ｃ）の濃度を特定する。複数の測定個所の炭素濃度の算術平均値を、絶縁被膜２０の炭素濃度とする。なお、有機樹脂２０２以外に、例えば後述する水溶性有機化合物等を含有する場合がある。その場合は、ＧＣ／ＭＳ法によって、有機樹脂由来の炭素と水溶性有機化合物由来の炭素との含有量の割合を求めておき、当該割合に基づき、絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２の炭素濃度を求める。以下の説明において、絶縁被膜２０の炭素濃度は、絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２の炭素濃度を意味することとする。
有機樹脂２０２の含有量は、次の方法で特定が可能である。まず、上述のＧＣ／ＭＳ法および／またはＦＴ－ＩＲ法によって特定された有機樹脂２０２の化学構造から、有機樹脂２０２の炭素含有量を算出する。次に、絶縁被膜２０の表面を、ＳＥＭ－ＥＤＳを用いて測定する。測定箇所は、絶縁被膜２０の表面の任意の複数個所とする。元素分析により、炭素（Ｃ）の濃度を特定する。複数の測定個所の炭素濃度の算術平均値を、絶縁被膜２０の炭素濃度とする。なお、有機樹脂２０２以外に、例えば後述する水溶性有機化合物等を含有する場合がある。その場合は、ＧＣ／ＭＳ法によって、有機樹脂由来の炭素と水溶性有機化合物由来の炭素との含有量の割合を求めておき、当該割合に基づき、絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２の炭素濃度を求める。以下の説明において、絶縁被膜２０の炭素濃度は、絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２の炭素濃度を意味することとする。
続いて、アルカリ溶液を用いて母材鋼板１０から剥離した絶縁被膜２０の重量を求める。絶縁被膜２０の重量と、絶縁被膜２０の炭素濃度とから、絶縁被膜２０中の炭素含有量の絶対値を算出する。絶縁被膜２０中の炭素含有量の絶対値と、有機樹脂２０２の炭素含有量とから、絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２の含有量を算出することが可能である。また、複数種の有機樹脂２０２を含有する場合は、上述のＧＣ／ＭＳ法および／またはＦＴ－ＩＲ法によって、各有機樹脂の含有量の割合（質量比）を求めることができる。それによって、アミノ樹脂の含有量、アクリル樹脂の含有量、ポリエステル樹脂の含有量およびその他の樹脂の含有量をそれぞれ測定することができる。
そして、測定された有機樹脂の含有量を、上述の方法によって測定されたリン酸金属塩の含有量と比較することにより、リン酸金属塩１００質量部に対する、各有機樹脂の質量部を求める。
［その他の成分］
絶縁被膜２０は、リン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２に加えて、その他の成分を含有してもよい。その他の成分とは例えば、水溶性有機化合物である。水溶性有機化合物とは例えば、界面活性剤、乳化剤、消泡剤、および、レベリング剤からなる群から選択される１種以上である。その他の成分の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５．０質量部以下である。その他の成分の含有量の上限は、好ましくは、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５．０質量部未満であり、より好ましくは４．５質量部であり、さらに好ましくは４．０質量部であり、さらに好ましくは３．５質量部であり、さらに好ましくは３．０質量部である。
絶縁被膜２０は、リン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２に加えて、その他の成分を含有してもよい。その他の成分とは例えば、水溶性有機化合物である。水溶性有機化合物とは例えば、界面活性剤、乳化剤、消泡剤、および、レベリング剤からなる群から選択される１種以上である。その他の成分の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５．０質量部以下である。その他の成分の含有量の上限は、好ましくは、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５．０質量部未満であり、より好ましくは４．５質量部であり、さらに好ましくは４．０質量部であり、さらに好ましくは３．５質量部であり、さらに好ましくは３．０質量部である。
その他の成分の含有量の下限は０％であってもよい。その他の成分の含有量の下限は例えば、０．１％である。なお、絶縁被膜２０に含まれるほう酸の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して１質量部未満である。絶縁被膜２０に含まれるほう酸の含有量は０質量部であってもよい。絶縁被膜２０に含まれるコロイダルシリカの含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して１質量部未満である。絶縁被膜２０に含まれるコロイダルシリカの含有量は０質量部であってもよい。ほう酸およびコロイダルシリカの含有量が過剰となると、密着性および耐蝕性が損なわれるおそれがあるためである。
なお、上記の水溶性有機化合物の含有量は、上述したＳＥＭ－ＥＤＳによって測定された炭素濃度と、ＧＣ／ＭＳ法によって測定された有機樹脂由来の炭素と水溶性有機化合物由来の炭素との含有量の割合に基づき、求めることができる。さらに、ほう酸の含有量はＩＣＰ－ＡＥＳにより測定し、コロイダルシリカの含有量はＳＥＭ－ＥＤＳにより測定する。
［絶縁被膜２０の好ましい膜厚］
絶縁被膜２０の膜厚は特に限定されない。絶縁被膜２０の好ましい膜厚は、０．２０～１．６０μｍである。膜厚が０．２０～１．６０μｍであれば、絶縁被膜２０はさらに優れた絶縁性を示す。しかしながら、絶縁被膜２０の膜厚が０．２０～１．６０μｍ以外であっても、絶縁被膜２０は歪取焼鈍後の優れた密着性および耐蝕性を示す。
絶縁被膜２０の膜厚は特に限定されない。絶縁被膜２０の好ましい膜厚は、０．２０～１．６０μｍである。膜厚が０．２０～１．６０μｍであれば、絶縁被膜２０はさらに優れた絶縁性を示す。しかしながら、絶縁被膜２０の膜厚が０．２０～１．６０μｍ以外であっても、絶縁被膜２０は歪取焼鈍後の優れた密着性および耐蝕性を示す。
以上のとおり、本実施形態の無方向性電磁鋼板１は、母材鋼板１０と、母材鋼板１０の表面に形成されている絶縁被膜２０とを備える。絶縁被膜２０は、リン酸金属塩２０１と、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して５～３５質量部の有機樹脂２０２とを含有する。有機樹脂２０２は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して５質量部以上のアミノ樹脂を含有する。そのため、絶縁被膜２０は、歪取焼鈍後の優れた密着性および耐蝕性を示す。
［製造方法］
本実施形態の無方向性電磁鋼板１の製造方法の一例を説明する。以降に説明する製造方法は、無方向性電磁鋼板１を製造するための一例である。したがって、無方向性電磁鋼板１は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、無方向性電磁鋼板１の製造方法の好適な一例である。
本実施形態の無方向性電磁鋼板１の製造方法の一例を説明する。以降に説明する製造方法は、無方向性電磁鋼板１を製造するための一例である。したがって、無方向性電磁鋼板１は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、無方向性電磁鋼板１の製造方法の好適な一例である。
本実施形態の無方向性電磁鋼板１の製造方法の一例は、塗布工程と、焼付工程とを含む。塗布工程では、リン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２を含有する表面処理剤を、母材鋼板１０の表面に塗布する。焼付工程では、表面処理剤が塗布された母材鋼板１０を加熱して、絶縁被膜２０を形成する。以下、各工程について説明する。
［塗布工程］
塗布工程では、母材鋼板１０の表面に表面処理剤を塗布する。塗布方法は特に限定されない。公知の塗布方法を適用できる。塗布方法は例えば、ロールコータ方式、スプレー方式、ディップ方式等である。
塗布工程では、母材鋼板１０の表面に表面処理剤を塗布する。塗布方法は特に限定されない。公知の塗布方法を適用できる。塗布方法は例えば、ロールコータ方式、スプレー方式、ディップ方式等である。
［表面処理剤］
表面処理剤は、リン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２を含有する。ここで、表面処理剤におけるリン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２は、上述したリン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２を用いる。したがって、有機樹脂２０２はアミノ樹脂を含む。リン酸金属塩溶液を調製する際には、オルトリン酸等の各種のリン酸に対し、金属イオンの酸化物、炭酸塩、および、水酸化物の少なくとも何れかを混合することが好ましい。
表面処理剤は、リン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２を含有する。ここで、表面処理剤におけるリン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２は、上述したリン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２を用いる。したがって、有機樹脂２０２はアミノ樹脂を含む。リン酸金属塩溶液を調製する際には、オルトリン酸等の各種のリン酸に対し、金属イオンの酸化物、炭酸塩、および、水酸化物の少なくとも何れかを混合することが好ましい。
［表面処理剤中の有機樹脂の含有量］
表面処理剤中の有機樹脂２０２、アミノ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の含有量は、絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２、アミノ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の含有量と同じである。後述する焼付工程を経ても、焼付条件が適切である限りにおいて、リン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２の構造は変化せず、含有割合は維持されるためである。つまり、表面処理剤中の有機樹脂２０２の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５～３５質量部である。表面処理剤中のアミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５質量部以上である。有機樹脂２０２、アミノ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の好ましい含有量についても同様である。
表面処理剤中の有機樹脂２０２、アミノ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の含有量は、絶縁被膜２０中の有機樹脂２０２、アミノ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の含有量と同じである。後述する焼付工程を経ても、焼付条件が適切である限りにおいて、リン酸金属塩２０１および有機樹脂２０２の構造は変化せず、含有割合は維持されるためである。つまり、表面処理剤中の有機樹脂２０２の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５～３５質量部である。表面処理剤中のアミノ樹脂の含有量は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して、５質量部以上である。有機樹脂２０２、アミノ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびその他の樹脂の好ましい含有量についても同様である。
［焼付工程］
焼付工程では、表面処理剤が塗布された母材鋼板１０を加熱して、絶縁被膜２０を形成する。焼付の条件は、熱処理温度２００～４５０℃、熱処理時間１０～１２０秒である。
焼付工程では、表面処理剤が塗布された母材鋼板１０を加熱して、絶縁被膜２０を形成する。焼付の条件は、熱処理温度２００～４５０℃、熱処理時間１０～１２０秒である。
熱処理温度：２００～４５０℃
熱処理温度が２００℃未満では、リン酸金属塩２０１の脱水反応が十分に進行しない。そのため、絶縁被膜２０が適切に製膜できない。一方、熱処理温度が４５０℃超では、有機樹脂２０２が熱分解する。そのため、絶縁被膜２０が適切に製膜できない。したがって、熱処理温度は２００～４５０℃である。熱処理温度の好ましい下限は２５０℃であり、より好ましくは２８０℃であり、さらに好ましくは３００℃である。熱処理温度の好ましい上限は４３０℃であり、より好ましくは４００℃であり、さらに好ましくは３８０℃であり、さらに好ましくは３５０℃であり、さらに好ましくは３２０℃である。
熱処理温度が２００℃未満では、リン酸金属塩２０１の脱水反応が十分に進行しない。そのため、絶縁被膜２０が適切に製膜できない。一方、熱処理温度が４５０℃超では、有機樹脂２０２が熱分解する。そのため、絶縁被膜２０が適切に製膜できない。したがって、熱処理温度は２００～４５０℃である。熱処理温度の好ましい下限は２５０℃であり、より好ましくは２８０℃であり、さらに好ましくは３００℃である。熱処理温度の好ましい上限は４３０℃であり、より好ましくは４００℃であり、さらに好ましくは３８０℃であり、さらに好ましくは３５０℃であり、さらに好ましくは３２０℃である。
熱処理時間：１０～１２０秒
熱処理時間が１０秒未満では、リン酸金属塩２０１の縮合反応が十分に進行しない。そのため、絶縁被膜２０が適切に製膜できない。一方、熱処理時間が１２０秒超では、過剰な加熱により有機樹脂２０２が融解するおそれがある。熱処理時間が１２０秒超ではさらに、有機樹脂２０２が熱分解して絶縁被膜２０が発粉するおそれがある。したがって、熱処理時間は１０～１２０秒である。熱処理時間の好ましい下限は１５秒であり、より好ましくは２０秒であり、さらに好ましくは２５秒であり、さらに好ましくは３０秒である。熱処理時間の好ましい上限は１００秒であり、より好ましくは９０秒であり、さらに好ましくは８０秒であり、さらに好ましくは７０秒であり、さらに好ましくは６０秒である。
熱処理時間が１０秒未満では、リン酸金属塩２０１の縮合反応が十分に進行しない。そのため、絶縁被膜２０が適切に製膜できない。一方、熱処理時間が１２０秒超では、過剰な加熱により有機樹脂２０２が融解するおそれがある。熱処理時間が１２０秒超ではさらに、有機樹脂２０２が熱分解して絶縁被膜２０が発粉するおそれがある。したがって、熱処理時間は１０～１２０秒である。熱処理時間の好ましい下限は１５秒であり、より好ましくは２０秒であり、さらに好ましくは２５秒であり、さらに好ましくは３０秒である。熱処理時間の好ましい上限は１００秒であり、より好ましくは９０秒であり、さらに好ましくは８０秒であり、さらに好ましくは７０秒であり、さらに好ましくは６０秒である。
表面処理剤中に、リン酸金属塩２０１、および、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して５～３５質量部の有機樹脂２０２を含有させる。有機樹脂２０２は、リン酸金属塩２０１の１００質量部に対して５質量部以上のアミノ樹脂を含有する。この表面処理剤を上述の焼付条件の範囲内で適宜調整して熱処理することによって、絶縁被膜２０が形成できる。
以上の製造工程により、無方向性電磁鋼板１が製造される。
実施例により本実施形態の無方向性電磁鋼板の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態の無方向性電磁鋼板の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の無方向性電磁鋼板はこの一条件例に限定されない。
板厚が０．２５ｍｍの母材鋼板（無方向性電磁鋼板）を準備した。母材鋼板は、質量％で、Ｓｉ：３．１％、Ａｌ：０．６％、Ｍｎ：０．２％を含有し、残部がＦｅおよび不純物だった。準備した母材鋼板に対して、塗布工程を実施した。具体的には、母材鋼板の表面に、表１に示す組成の表面処理剤をゴムロール方式の塗布装置で塗布した。
表１中の「リン酸金属塩（１００質量部）」欄には、表面処理剤に含有されるリン酸金属塩の種類、および、リン酸金属塩中の質量比を示す。例えば、試験番号１では、リン酸金属塩はリン酸Ａｌからなる。試験番号３では、リン酸金属塩はリン酸Ａｌとリン酸Ｍｇとが質量比で５：５の割合で含有されている。試験番号４では、リン酸金属塩はリン酸Ａｌとリン酸Ｍｏとが質量比で９：１の割合で含有されている。表１中の「アミノ樹脂」欄の「含有量」には、リン酸金属塩を１００質量部としたときのアミノ樹脂の質量部を示す。表１中の「アクリル樹脂／ポリエステル樹脂」欄の「含有量」には、リン酸金属塩を１００質量部としたときのアクリル樹脂またはポリエステル樹脂の質量部を示す。例えば、試験番号８では、（Ｆ）メタクリル酸、アクリル酸メチルおよび酢酸ビニルを共重合させたアクリル樹脂エマルジョンを５質量部、（Ｈ）水酸基含有ポリエステル樹脂を５質量部含有させている。
表１中の「アミノ樹脂」欄の「種類」Ａ～Ｅは次の通りである。
（Ａ）ブチルエーテル化メラミン樹脂（数平均分子量 ２０００）
（Ｂ）メチルエーテル化メラミン樹脂（数平均分子量 １０００）
（Ｃ）ベンゾグアナミン樹脂（数平均分子量 ３０００）
（Ｄ）メチル化メラミン、メチルグアナミン混合樹脂（数平均分子量 ８０００）
（Ｅ）ジブトキシメチルトリメチルエーテル化メラミン樹脂（数平均分子量 ６０００）
（Ａ）ブチルエーテル化メラミン樹脂（数平均分子量 ２０００）
（Ｂ）メチルエーテル化メラミン樹脂（数平均分子量 １０００）
（Ｃ）ベンゾグアナミン樹脂（数平均分子量 ３０００）
（Ｄ）メチル化メラミン、メチルグアナミン混合樹脂（数平均分子量 ８０００）
（Ｅ）ジブトキシメチルトリメチルエーテル化メラミン樹脂（数平均分子量 ６０００）
表１中の「アクリル樹脂／ポリエステル樹脂」欄の「種類」Ｆ～Ｊは次の通りである。なお、Ｊの「水溶性レゾール型フェノール樹脂」はアクリル樹脂およびポリエステル樹脂のいずれにも属さない「その他の樹脂」であるが、「アクリル樹脂／ポリエステル樹脂」欄に併記している。
（Ｆ）メタクリル酸、アクリル酸メチルおよび酢酸ビニルを共重合させたアクリル樹脂エマルジョン
（Ｇ）スチレン、アクリル酸およびメタクリル酸を共重合させたアクリル樹脂エマルジョン
（Ｈ）水酸基含有ポリエステル樹脂（数平均分子量８０００、水酸基価４０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
（Ｉ）水酸基含有ポリエステル樹脂（数平均分子量１５０００、水酸基価８０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
（Ｊ）水溶性レゾール型フェノール樹脂
（Ｆ）メタクリル酸、アクリル酸メチルおよび酢酸ビニルを共重合させたアクリル樹脂エマルジョン
（Ｇ）スチレン、アクリル酸およびメタクリル酸を共重合させたアクリル樹脂エマルジョン
（Ｈ）水酸基含有ポリエステル樹脂（数平均分子量８０００、水酸基価４０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
（Ｉ）水酸基含有ポリエステル樹脂（数平均分子量１５０００、水酸基価８０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
（Ｊ）水溶性レゾール型フェノール樹脂
乳化剤を用いて、上の（Ａ）～（Ｊ）に示す樹脂を５０質量％含む水溶液を得た。この樹脂の水溶液を、３０質量％のリン酸金属塩水溶液に、表１の各試験番号の組成となるように混合した。得られた水溶液に、粘度調整剤、酸化防止剤、および、５％以下の含有量で溶媒（エチルアルコール、イソプロピルアルコールまたはブチルセロソルブ）を加えて、３０質量％の水溶液を得た。これにより、表１に示す各試験番号の表面処理剤を製造した。
各試験番号の表面処理剤を、塗布量が０．８ｇ／ｍ２になるように母材鋼板の表面に塗布した。表面処理剤が塗布された母材鋼板に対して、焼付処理を実施した。各試験番号の熱処理温度は３００℃、熱処理時間は６０秒であった。以上の工程により、母材鋼板の表面に絶縁被膜が形成された無方向性電磁鋼板を製造した。
［絶縁被膜の成分分析］
得られた無方向性電磁鋼板に対して、絶縁被膜の成分分析を行った。具体的には、絶縁被膜に対して、ＳＥＭ－ＥＤＳによる化学分析を実施し、Ｐおよび金属元素の含有量を測定した。そして、ＰはＨ２ＰＯ４のリン酸として換算し、その含有量を算出した。また、リン酸金属塩は、Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｘ（ここで、Ｍは金属元素、ｘは金属元素の価数）として算出し、算出された金属元素とリン酸との含有量からリン酸金属塩の含有量を算出した。
得られた無方向性電磁鋼板に対して、絶縁被膜の成分分析を行った。具体的には、絶縁被膜に対して、ＳＥＭ－ＥＤＳによる化学分析を実施し、Ｐおよび金属元素の含有量を測定した。そして、ＰはＨ２ＰＯ４のリン酸として換算し、その含有量を算出した。また、リン酸金属塩は、Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｘ（ここで、Ｍは金属元素、ｘは金属元素の価数）として算出し、算出された金属元素とリン酸との含有量からリン酸金属塩の含有量を算出した。
次に、ＧＣ／ＭＳ法およびＦＴ－ＩＲ法によって有機樹脂の種類を特定し、複数種の有機樹脂を含む場合には、その割合を求めた。特定された有機樹脂２０２の化学構造から、有機樹脂の炭素含有量を算出した。この際、複数種の有機樹脂を含む場合には、その割合に応じた平均炭素含有量を算出した。次に、絶縁被膜の表面の５個所に対して、それぞれＳＥＭ－ＥＤＳを用いた元素分析を行い、炭素濃度を測定し、５つの測定値を算術平均することで、絶縁被膜の炭素濃度とした。
続いて、アルカリ溶液を用いて母材鋼板から剥離した絶縁被膜の重量を求めた。絶縁被膜の重量と、絶縁被膜の炭素濃度とから、絶縁被膜中の炭素含有量の絶対値を算出し、絶縁被膜中の炭素含有量の絶対値と、有機樹脂の炭素含有量とから、絶縁被膜中の各有機樹脂の含有量を算出した。
さらに、ほう酸の含有量はＩＣＰ－ＡＥＳにより測定し、コロイダルシリカの含有量はＳＥＭ－ＥＤＳにより測定した。そして、測定された各成分の含有量を、上述の方法によって測定されたリン酸金属塩の含有量と比較することにより、リン酸金属塩１００質量部に対する、各成分の質量部を求めた。
それらの結果を表２に示す。表２から分かるように、測定された各成分の含有量は、表１に示した処理液中の成分とほぼ同一であった。
［評価試験１］
製造された無方向性電磁鋼板に対して、発粉性評価試験、絶縁性評価試験、耐蝕性評価試験、および、溶出性評価試験を実施した。
製造された無方向性電磁鋼板に対して、発粉性評価試験、絶縁性評価試験、耐蝕性評価試験、および、溶出性評価試験を実施した。
［発粉性評価試験］
各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を採取した。試験片の絶縁被膜上に、幅３０ｍｍ、長さ１０ｍｍの平面圧子（鋼板）を１０往復摺動させた。摺動時の平面圧子への荷重は５００ｇｆ、摺動距離は５ｃｍであった。摺動後の絶縁被膜および平面圧子を目視により観察し、発粉状態を次の通りに評価した。得られた発粉性評価を表３の「歪取焼鈍前特性 発粉性」欄に示す。
各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を採取した。試験片の絶縁被膜上に、幅３０ｍｍ、長さ１０ｍｍの平面圧子（鋼板）を１０往復摺動させた。摺動時の平面圧子への荷重は５００ｇｆ、摺動距離は５ｃｍであった。摺動後の絶縁被膜および平面圧子を目視により観察し、発粉状態を次の通りに評価した。得られた発粉性評価を表３の「歪取焼鈍前特性 発粉性」欄に示す。
Ａ：絶縁被膜表面に摺動痕および剥離が無く、かつ、平面圧子に絶縁被膜の発粉の付着が無かった（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が０％）
Ｂ：絶縁被膜表面に摺動痕および剥離は無いものの、平面圧子に絶縁被膜の発粉が若干量付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が０％超～１％未満）
Ｃ：絶縁被膜表面に筋状の摺動痕が生じ、平面圧子に絶縁被膜の発粉が少量付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が１％以上３％未満）
Ｄ：絶縁被膜の一部に剥離痕が生じ、平面圧子に絶縁被膜の発粉が多量に付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が３％以上５％未満）
Ｅ：絶縁被膜のほぼ全面に剥離痕が生じ、平面圧子に絶縁被膜の発粉が多量に付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が５％以上）
Ｂ：絶縁被膜表面に摺動痕および剥離は無いものの、平面圧子に絶縁被膜の発粉が若干量付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が０％超～１％未満）
Ｃ：絶縁被膜表面に筋状の摺動痕が生じ、平面圧子に絶縁被膜の発粉が少量付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が１％以上３％未満）
Ｄ：絶縁被膜の一部に剥離痕が生じ、平面圧子に絶縁被膜の発粉が多量に付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が３％以上５％未満）
Ｅ：絶縁被膜のほぼ全面に剥離痕が生じ、平面圧子に絶縁被膜の発粉が多量に付着した（平面圧子の表面のうち発粉が付着した面積率が５％以上）
［絶縁性評価試験］
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、絶縁性を評価した。ＪＩＳ Ｃ２５５０－４：２０１９に準拠して、各試験番号の無方向性電磁鋼板の層間抵抗を測定した。得られた層間抵抗値に基づいて、絶縁性を次のとおりに評価した。得られた絶縁性評価を表３の「歪取焼鈍前特性 絶縁性」欄に示す。
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、絶縁性を評価した。ＪＩＳ Ｃ２５５０－４：２０１９に準拠して、各試験番号の無方向性電磁鋼板の層間抵抗を測定した。得られた層間抵抗値に基づいて、絶縁性を次のとおりに評価した。得られた絶縁性評価を表３の「歪取焼鈍前特性 絶縁性」欄に示す。
Ａ：層間抵抗が３０Ω・ｃｍ２／枚以上
Ｂ：層間抵抗が１０Ω・ｃｍ２／枚以上３０Ω・ｃｍ２／枚未満
Ｃ：層間抵抗が３Ω・ｃｍ２／枚以上１０Ω・ｃｍ２／枚未満
Ｄ：層間抵抗が３Ω・ｃｍ２／枚未満
Ｂ：層間抵抗が１０Ω・ｃｍ２／枚以上３０Ω・ｃｍ２／枚未満
Ｃ：層間抵抗が３Ω・ｃｍ２／枚以上１０Ω・ｃｍ２／枚未満
Ｄ：層間抵抗が３Ω・ｃｍ２／枚未満
［耐蝕性評価試験］
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、耐蝕性を評価した。各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を採取した。ＪＩＳ Ｚ２３７１：２０１５に記載の塩水噴霧試験に準拠して、３５℃の雰囲気中で５％ＮａＣｌ水溶液を７時間、試験片にスプレー噴霧した。その後、試験片の表面のうち、錆が発生した領域の面積率（以下、発錆面積率という）を求めた。求めた発錆面積に応じて、次の１０点評価により、耐蝕性を評価した。得られた耐蝕性を表３の「歪取焼鈍前特性 耐蝕性」欄に示す。
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、耐蝕性を評価した。各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を採取した。ＪＩＳ Ｚ２３７１：２０１５に記載の塩水噴霧試験に準拠して、３５℃の雰囲気中で５％ＮａＣｌ水溶液を７時間、試験片にスプレー噴霧した。その後、試験片の表面のうち、錆が発生した領域の面積率（以下、発錆面積率という）を求めた。求めた発錆面積に応じて、次の１０点評価により、耐蝕性を評価した。得られた耐蝕性を表３の「歪取焼鈍前特性 耐蝕性」欄に示す。
１０：発錆面積率が０％
９：発錆面積率が０．１０％以下
８：発錆面積率が０．１０％超０．２５％以下
７：発錆面積率が０．２５％超０．５０％以下
６：発錆面積率が０．５０％超１．００％以下
５：発錆面積率が１．００％超２．５０％以下
４：発錆面積率が２．５０％超５．００％以下
３：発錆面積率が５．００％超１０．００％以下
２：発錆面積率が１０．００％超２５．００％以下
１：発錆面積率が２５．００％超５０．００％以下
９：発錆面積率が０．１０％以下
８：発錆面積率が０．１０％超０．２５％以下
７：発錆面積率が０．２５％超０．５０％以下
６：発錆面積率が０．５０％超１．００％以下
５：発錆面積率が１．００％超２．５０％以下
４：発錆面積率が２．５０％超５．００％以下
３：発錆面積率が５．００％超１０．００％以下
２：発錆面積率が１０．００％超２５．００％以下
１：発錆面積率が２５．００％超５０．００％以下
［耐溶出性評価試験］
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、耐溶出性を評価した。各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を採取した。沸騰させた純水中で試験片を１０分間煮沸した。煮沸後の純水（溶液）中に溶出したリン酸の量を測定した。具体的には、煮沸後の純水（溶液）を冷却した。溶液を純水で希釈して、ＩＣＰ－ＡＥＳにより、溶液中のリン酸濃度を測定した。希釈率から、リン酸の溶出量（ｍｇ／ｍ２）を求めた。結果を表３の「歪取焼鈍前特性 溶出性」欄に示す。
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、耐溶出性を評価した。各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を採取した。沸騰させた純水中で試験片を１０分間煮沸した。煮沸後の純水（溶液）中に溶出したリン酸の量を測定した。具体的には、煮沸後の純水（溶液）を冷却した。溶液を純水で希釈して、ＩＣＰ－ＡＥＳにより、溶液中のリン酸濃度を測定した。希釈率から、リン酸の溶出量（ｍｇ／ｍ２）を求めた。結果を表３の「歪取焼鈍前特性 溶出性」欄に示す。
［評価試験２］
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して歪取焼鈍を実施した。各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を採取した。試験片に対して歪取焼鈍を実施した。歪取焼鈍では、窒素気流中で、焼鈍温度を８００℃とし、焼鈍時間を２時間とした。歪取焼鈍後の試験片に対して、密着性評価試験および耐蝕性評価試験を実施した。
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して歪取焼鈍を実施した。各試験番号の無方向性電磁鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を採取した。試験片に対して歪取焼鈍を実施した。歪取焼鈍では、窒素気流中で、焼鈍温度を８００℃とし、焼鈍時間を２時間とした。歪取焼鈍後の試験片に対して、密着性評価試験および耐蝕性評価試験を実施した。
［密着性評価試験］
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、密着性を評価した。歪取焼鈍後の試験片の絶縁被膜上に粘着テープを貼付した。粘着テープを貼付した試験片を、直径１０ｍｍの金属棒に、試験片の長手方向を金属棒の軸方向と平行に、かつ、粘着テープが内側になるように巻き付けた。つまり、試験片に直径１０ｍｍの曲げを付与した。その後、金属棒から試験片を離した。試験片から粘着テープを引き剥がし、母材鋼板から剥がれずに残存した絶縁被膜の割合（面積率）を測定した。得られた面積率に基づいて、密着性を次のとおり評価した。
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、密着性を評価した。歪取焼鈍後の試験片の絶縁被膜上に粘着テープを貼付した。粘着テープを貼付した試験片を、直径１０ｍｍの金属棒に、試験片の長手方向を金属棒の軸方向と平行に、かつ、粘着テープが内側になるように巻き付けた。つまり、試験片に直径１０ｍｍの曲げを付与した。その後、金属棒から試験片を離した。試験片から粘着テープを引き剥がし、母材鋼板から剥がれずに残存した絶縁被膜の割合（面積率）を測定した。得られた面積率に基づいて、密着性を次のとおり評価した。
Ａ：残存した絶縁被膜の面積率が１００％であった。つまり、絶縁被膜が剥がれなかった
Ｂ：残存した絶縁被膜の面積率が９０％以上１００％未満であった
Ｃ：残存した絶縁被膜の面積率が５０％以上９０％未満であった
Ｄ：残存した絶縁被膜の面積率が３０％以上５０％未満であった
Ｅ：残存した絶縁被膜の面積率が３０％未満であった
得られた密着性評価を表３の「歪取焼鈍後特性 密着性」欄に示す。評価Ａ、評価Ｂ、および、評価Ｃを合格とした。
Ｂ：残存した絶縁被膜の面積率が９０％以上１００％未満であった
Ｃ：残存した絶縁被膜の面積率が５０％以上９０％未満であった
Ｄ：残存した絶縁被膜の面積率が３０％以上５０％未満であった
Ｅ：残存した絶縁被膜の面積率が３０％未満であった
得られた密着性評価を表３の「歪取焼鈍後特性 密着性」欄に示す。評価Ａ、評価Ｂ、および、評価Ｃを合格とした。
［耐蝕性評価試験］
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、耐蝕性を評価した。歪取焼鈍後の各試験番号の試験片に対して、恒温恒湿試験を実施した。ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－３０に記載の方法に準拠して、２５℃から４０℃の温度で、露点９０～９５％と、露点９５～１００％とのサイクルで２４０時間試験片を保持した。その後、試験片の表面のうち、錆が発生した領域の面積率（以下、発錆面積率という）を求めた。求めた発錆面積に応じて、次の１０点評価により、耐蝕性を評価した。
各試験番号の無方向性電磁鋼板に対して、次の方法により、耐蝕性を評価した。歪取焼鈍後の各試験番号の試験片に対して、恒温恒湿試験を実施した。ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－３０に記載の方法に準拠して、２５℃から４０℃の温度で、露点９０～９５％と、露点９５～１００％とのサイクルで２４０時間試験片を保持した。その後、試験片の表面のうち、錆が発生した領域の面積率（以下、発錆面積率という）を求めた。求めた発錆面積に応じて、次の１０点評価により、耐蝕性を評価した。
１０：発錆面積率が０％
９：発錆面積率が０．１０％以下
８：発錆面積率が０．１０％超０．２５％以下
７：発錆面積率が０．２５％超０．５０％以下
６：発錆面積率が０．５０％超１．００％以下
５：発錆面積率が１．００％超２．５０％以下
４：発錆面積率が２．５０％超５．００％以下
３：発錆面積率が５．００％超１０．００％以下
２：発錆面積率が１０．００％超２５．００％以下
１：発錆面積率が２５．００％超５０．００％以下
得られた耐蝕性を表３の「歪取焼鈍後特性 耐蝕性」欄に示す。評点が４点以上を合格とした。
９：発錆面積率が０．１０％以下
８：発錆面積率が０．１０％超０．２５％以下
７：発錆面積率が０．２５％超０．５０％以下
６：発錆面積率が０．５０％超１．００％以下
５：発錆面積率が１．００％超２．５０％以下
４：発錆面積率が２．５０％超５．００％以下
３：発錆面積率が５．００％超１０．００％以下
２：発錆面積率が１０．００％超２５．００％以下
１：発錆面積率が２５．００％超５０．００％以下
得られた耐蝕性を表３の「歪取焼鈍後特性 耐蝕性」欄に示す。評点が４点以上を合格とした。
［評価結果］
評価結果を表３に示す。表１～表３を参照して、試験番号１～１０、１６および１７の絶縁被膜は、リン酸金属塩、および、有機樹脂を含んでいた。試験番号１～１０、１６および１７の絶縁被膜の有機樹脂の含有量は、リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３５質量部であった。有機樹脂は、リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有した。その結果、試験番号１～１０、１６および１７の絶縁被膜は、歪取焼鈍後に優れた密着性および耐蝕性を示した。
評価結果を表３に示す。表１～表３を参照して、試験番号１～１０、１６および１７の絶縁被膜は、リン酸金属塩、および、有機樹脂を含んでいた。試験番号１～１０、１６および１７の絶縁被膜の有機樹脂の含有量は、リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３５質量部であった。有機樹脂は、リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有した。その結果、試験番号１～１０、１６および１７の絶縁被膜は、歪取焼鈍後に優れた密着性および耐蝕性を示した。
アクリル樹脂およびポリエステル樹脂を含有しなかった試験番号１０の絶縁被膜と比較して、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群から選択される１種以上含有した試験番号１～９の絶縁被膜は、歪取焼鈍前の溶出性に優れた。
アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の含有量がリン酸金属塩１００質量部に対して１質量部未満であった試験番号９および１０の絶縁被膜と比較して、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の含有量がリン酸金属塩１００質量部に対して１質量部以上であった試験番号１～８の絶縁被膜は、歪取焼鈍後の密着性がさらに優れた。
試験番号１６および１７では、それぞれほう酸およびコロイダルシリカが含まれている。その結果、試験番号１～８の絶縁被膜に比べて、歪取焼鈍後の密着性および耐蝕性がやや劣る結果となった。
一方、試験番号１１～１３では、アミノ樹脂の含有量が少なすぎた。その結果、歪取焼鈍後の耐蝕性を高められなかった。
試験番号１４および１５では、有機樹脂の含有量が多すぎた。その結果、歪取焼鈍後の密着性を高められなかった。
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
１ 無方向性電磁鋼板
１０ 母材鋼板
２０ 絶縁被膜
２０１ リン酸金属塩
２０２ 有機樹脂
１０ 母材鋼板
２０ 絶縁被膜
２０１ リン酸金属塩
２０２ 有機樹脂
Claims (6)
- 母材鋼板と、
前記母材鋼板の表面に形成されている絶縁被膜とを備え、
前記絶縁被膜は、
リン酸金属塩と、
前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３５質量部の有機樹脂とを含有し、
前記有機樹脂は、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５質量部以上のアミノ樹脂を含有する、
無方向性電磁鋼板。 - 前記有機樹脂はさらに、
アクリル樹脂およびポリエステル樹脂から選択される１種以上を含有する、
請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記有機樹脂は、
前記アミノ樹脂を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、５～３０質量部、および、
前記アクリル樹脂および前記ポリエステル樹脂から選択される１種以上を、前記リン酸金属塩１００質量部に対して、合計で１～２５質量部含有する、
請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記リン酸金属塩は、
リン酸Ｚｎ、リン酸Ｍｎ、リン酸Ａｌ、および、リン酸Ｍｏから選択される１種以上である、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記アミノ樹脂は、メラミン樹脂およびベンゾグアナミン樹脂から選択される１種以上である、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記母材鋼板は、質量％で、
Ｓｉ：２．５～４．５％、
Ａｌ：０．１～１．５％、
Ｍｎ：０．２～４．０％を含有する、
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
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Citations (5)
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| JP2000309878A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-11-07 | Toyobo Co Ltd | 金属表面処理剤および表面処理金属材料並びに樹脂塗装金属材料 |
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2023
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Patent Citations (5)
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