JPH03232976A - 歪取焼鈍後の皮膜特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法およびその全有機表面処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、打抜き性、積層後の溶接性、歪取焼鈍におけ
る耐熱性、焼鈍後の鋼板の滑り性および電気絶縁性に優
れた無方向性電磁鋼板の製造方法およびそのための全有
機表面処理剤に関するものである。

（従来の技術） 電磁鋼板は、渦電流による鉄損を減少させるために、表
面に絶縁皮膜を塗布され、焼き付け処理された後、使用
される。電磁鋼板を用いるモータ或はトランスの鉄芯は
、電磁鋼板或はストリップを所定の幅にスリットした後
、連続的に鉄芯形状に打抜き加工或は切断し、次いで積
層しそのエツジ部を溶接し或はカシめで固定した後、必
要に応じて７００〜８００°Ｃの温度域で歪取焼鈍を施
し、次いで巻線加工した後ケースに挿入して最終製品と
するプロセスによって製造される。従って、電磁鋼板に
おける絶縁皮膜は、絶縁抵抗が高いことは勿論、密着性
、打抜き性、耐熱性、耐油性に優れ、鋼板を積層したと
きの占積率を低下せしめないといった特性が要求される
。また、特殊なケースとして、トランス川鉄芯或はＥＩ
ココアように、焼鈍後に再積層工程がある場合には、焼
鈍後の鋼板の滑り性が再積層工程における作業能率を左
右するから、皮膜は滑り性が良好であることが併せ要求
される。

これらの特性を電磁鋼板皮膜に具備せしめるべく、これ
まで多くの絶縁皮膜形成方法が提案されてきている。こ
れらは、１）燐酸塩またはクロム酸を主成分とする全無
機成分系の表面処理剤を用いるもの、２）クロム酸塩を
ベースとし、有機樹脂を添加配合する半有機成分系の表
面処理剤を用いるもの、３）全量有機物からなる全有機
成分系の表面処理剤を用いるもの、に大別される。

１）の全無機成分系の表面処理剤を用いる皮膜形成方法
による場合は、皮膜の耐熱性、鋼板積層体（鉄芯）エツ
ジ部の溶接性は良好であるけれども、鋼板の打抜き性、
密着性が悪いという問題がある。

一方、３）の全有機成分系の表面処理剤を用いる皮膜形
成方法による場合は、鋼板の打抜き性、密着性は優れて
いるけれども、皮膜の耐熱性、鋼板積層体（鉄芯）エツ
ジ部の溶接性が不良であるという問題がある。

この両者の欠点を補完すべく提案されたのが、２）の半
有機成分系の表面処理剤を用いる皮膜形成方法である。

さらに最近、上記種々の皮膜形成方法の改善案も多々提
案されている。

所定の形状に打抜き或は切断加工された電磁鋼板の溶接
性を良好ならしめる手段として、鋼板表面を粗くするこ
とが特公昭４９−１９０７８号公報に開示されている。

即ち、イ）有機質皮膜を塗布され焼き付け処理されてい
る途中の鋼板の未硬化層に粗い表面を有するロールを接
触させて皮膜に粗面を形成する方法、ＩＩ＋）溝を刻設
した塗布ロールによって鋼板表面に縦溝を有する皮膜を
形成し、次いで焼付け中の未硬化層に、軸方向に延在す
る溝を刻設した鋼ロールを接触させて鋼板幅方向に延び
る溝を刻設して粗面とする方法、ハ）処理剤中に、約２
μｍ以上の径を有する有機質粒子を添加して鋼板に塗布
し焼付ける方法、が前記公報に開示されている。

他方、特開昭４９−１０７０３５号公報には、電磁鋼板
用有機質皮膜組成物として、ポリビニルアルコール、ス
チレン系エマルジョン・アクリル樹脂からなる組成物が
提案されている。これは、前記三者の樹脂のもつ利点即
ち、ポリビニルアルコールのもつ均一な造膜性、高密着
性、耐油性、スチレン系エマルジョン樹脂のもつ耐熱性
、水溶性アクリル樹脂のもつ耐溶剤性およびスチレン系
樹脂のもつ熱軟化防止性等を有効に利用し、それぞれの
樹脂の欠点を相互補完するようにしたものである。

また特公昭５５−２１１１１号公報には、有機質粒子の
分散性および鋼板への付着性を向上させる手段として、
電磁鋼板表面に燐酸系〜クロム酸系の１種または２種を
有機樹脂と混合するに際し、塗布剤中に有機質粒子を添
加することによって、２〜１０μｍ　（Ｈ，、、Ｘ）の
表面粗さをもつ、打抜き性、溶接性に優れた電気絶縁皮
膜を有する電磁鋼板を得る方法が開示されている。即ち
、５μｍの径をもつ有機質粒子を、予めエマルジョン樹
脂溶液中に添加して均一に分散させた後、この溶液を燐
酸系〜クロム酸系の１種または２種からなる無機質溶液
と混合して電磁鋼板表面に塗布した後、４００〜７００
°Ｃの温度域で短時間の焼き付け処理を施すことによっ
て上記樹脂を一部溶融してその付着力を向上させるもの
である。

耐焼鈍性を改善する手段として、燐酸、クロム酸、硼酸
、チオ結合を有する水溶性有機化合物および明春を混合
した処理液を電磁鋼板に塗布することが、特公昭５５−
１３４８号公報に開示されている。

この先行技術によるときは、焼鈍後の電磁鋼板の電気絶
縁性はかなり改善されるけれども、打抜き性が十分では
ない。

このように、従来の有機或は半有機系絶縁皮膜に関して
は、有機物から発生するガスによる溶接性の低下を抑え
ることに主眼が置かれ、そのために、鋼板間における通
気性を良好ならしめるべく、皮膜表面粗さを大きくする
ことに努力が払われてきた。

しかしながら、従来の有機或は半有機系絶縁皮膜は、有
機物の耐熱性が高々４００〜５００″Ｃである。従って
、電磁鋼板の需要家における歪取焼鈍のように、７００
〜８００″Ｃの温度域での高温熱処理を電磁鋼板に施す
と、有機物は焼失し、絶縁性、耐食性、鋼板の滑り性等
皮膜に要求される特性を喪失してしまう。

このように、従来の有機質系皮膜をもつ電磁鋼板は、打
抜き加工性、密着性には優れているけれども、歪取焼鈍
等の熱処理を電磁鋼板に施したときの皮膜特性が極度に
劣化するという根本的な問題を有していた。この問題を
解決する試みとして、皮膜成分の一部を無機物で置換し
た半有機質系皮膜によって有機質系皮膜の欠点を補完す
ることがなされているけれども、無機物が有機質皮膜の
最大の長所である鋼板の打抜き性の良好さに悪影響を及
ぼし、皮膜の特性を劣化せしめているのが実状である。

かかる状況から、有機或は半有機系絶縁皮膜に関しては
、皮膜の耐熱性を向上させて焼鈍時の皮膜焼付性や焼鈍
後の皮膜特性を改良する技術の開発が、強く望まれてい
た。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来技術におけるように耐皮膜特性を損なう
ことなく、電磁鋼板（鉄芯）の歪取焼鈍時の耐ステイツ
キング性、焼鈍後の銅板の滑り性、耐食性、電気絶縁性
に優れた絶縁皮膜を得ることができる、無方向性電磁鋼
板の製造方法およびその方法に用いる電磁鋼板用表面処
理剤を提供することを目的としてなされた。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは下記のとおりである。

（１）無方向性電磁鋼板用素材を公知の方法で処理して
最終仕上焼鈍を施した鋼板に有機皮膜を塗布し焼き付け
処理を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、前記
有機皮膜形成のための表面処理剤として、アクリル、ス
チレン、エポキシ、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール
樹脂オヨヒ／マたはこれらの共重合体の１種または２種
以上の１００重量部に対し、その径を１〜１００μｍに
調整したメチルメタアクリレート、ポリアクリルニトリ
ル、ポリスチレン、スルホン化スチレン、セルローズ、
シリコン、メラミン、フェノール、ポリビニルアルコー
ルおよび／またはこれらの共重合体、架橋体粒子の１種
または２種以上を２〜３０重量部含有せしめてなる表面
処理剤を、最終仕１焼純情の鋼板に塗布し、焼き付け処
理することを特徴とする歪取焼鈍後の皮膜特性の優れた
無方向性電磁鋼板の製造方法。

（２）アクリル、スチレン、エポキシ、酢酸ビニル、ポ
リビニルアルコール樹脂および／またはこれらの共重合
体の１種または２種以上の１００重量部に対し、その径
を１〜１００如に調整したメチルメタアクリレート、ポ
リアクリルニトリル、ポリスチレン、スルホン化スチレ
ン、セルローズ、シリコン、メラミン、フェノール、ポ
リビニルアルコールおよび／またはこれらの共重合体、
架橋体粒子の１種または２種以上を２〜３０重量部含有
せしめてなる無方向性電磁鋼板用表面処理剤。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明者等は、無方向性電磁鋼板の顧客である鉄芯加工
メーカーのニーズに応えるべく、膨大な実験を伴う研究
を重ねた結果、上記従来の改良技術を以てしても解決で
きなかった、有機系成分皮膜における問題であった焼鈍
時の皮膜焼付き性０ （スティッキング性）、焼鈍後の鋼板の滑り性、耐食性
、電気絶縁性の劣化といった問題を一挙に解決し得る技
術を開発するに至ったものである。

すなわち、本発明者等は、有機系皮膜の成分中に、７０
０〜８００°Ｃといった高温域での熱処理を鋼板（鉄芯
）に施すときにカーボンファイバーを形成したり、ベー
ス樹脂との反応物を形成する高耐熱性タイプの粗粒樹脂
を一定の粒子形態と添加量で配合することによって、従
来技術における問題を解決し得ることを新に見出した。

本発明においては、皮膜成分が全量有機樹脂によって構
成される所謂全有機樹脂系皮膜において、皮膜成分とし
て特定の耐熱型の粗粒樹脂を添加、配合することにより
、電磁鋼板（鉄芯）の熱処理時この耐熱性樹脂或は共重
合体、架橋体またはベース樹脂との反応物等をカーボン
ファイバー化して残留させて鋼板表面に微細な凹凸を形
成し、表面性状を制御する。この鋼板表面性状制御によ
って、鋼板（鉄芯）焼鈍時における皮膜同士の焼付き（
スティッキング）を防止し、焼鈍後の鋼板の１ 滑り性、電気絶縁性を良好ならしめる。さらに、耐熱性
粗粒樹脂を通常のアクリル樹脂等に混合し使用すると、
通常の有機樹脂の単体或は混合物のみの場合に鋼板（鉄
芯）の熱処理時に生じる皮膜成分の分解、燃焼が抑制さ
れ、熱処理後においても皮膜として存在するから、耐食
性が著しく改善される。このような効果は、通常の有機
樹脂では全く得られず、本発明で規定する特定の樹脂と
その形状で添加、使用するときに、顕著である。

本発明に用いる処理液の種類および配合割合を、本発明
に規定する範囲とすることが好適であるのは、以下の理
由による。

本発明に用いる処理液は、主成分として第一にベース有
機樹脂の成分として、アクリル、スチレン、酢酸ビニル
、エポキシ、ポリビニルアルコール樹脂および／または
これらの共重合体の１種または２種以上である。これら
の樹脂は造膜性に優れており、薄塗りしても緻密で外観
の優れた皮膜を形成し、鋼板を打抜き加工するときの鋼
板の滑り性も良好である。また、比較的耐熱性が良いか
２ ら、２００〜３００°Ｃの温度域での乾燥、焼き付け処
理に対し安定である。

本発明に用いる第二の構成物は、その径を１〜１１００
ｐに調製したメチルメタアクリレート、ポリアクリルニ
トリル、ポリスチレン、スルホン化スチレン、セルロー
ズ、シリコン、メラミン、フェノール、ポリビニルアル
コールの樹脂および／またはこれらの共重合体、架橋体
の１種または２種以上からなる粒子であり、添加剤とし
て使用される。

すなわち、本発明は、全有機樹脂皮膜において樹脂が造
膜用樹脂と耐熱型の添加樹脂によって構成されるところ
にその特徴がある。

これらの有機樹脂の配合割合は、ベース樹脂１００重量
部に対し、耐熱型の粗粒樹脂即ち、その径を１〜１００
μｍに調整したメチルメタアクリレート、ポリアクリル
ニトリル、ポリスチレン、スルホン化スチレン、セルロ
ーズ、シリコン、メラミン、フェノール、ポリビニルア
ルコールの樹脂および／またはこれらの共重合体、架橋
体の３ １種または２種以上からなる粒子２〜３０重量部である
。耐熱型粗粒樹脂の添加量が２重量部未満では、鋼板（
鉄芯）の溶接性改善効果が小さく、また、焼鈍後のカー
ボンファイバー或はベース樹脂との反応物によって造り
出される表面の微細な凹凸の形成作用が小さいから、焼
鈍後の鋼板の耐熱性、鋼板の滑り性、電気絶縁性等の改
善効果が得られない。一方、添加量が３０重量部を超え
ると、鋼板（鉄芯）の焼鈍後の皮膜特性は良好であるけ
れども、造膜性がやや低下し、皮膜の外観や鋼板の打抜
き性を若干低下させるから、３０重量部を上限とする。

耐熱型粗粒樹脂の添加効果は、上記樹脂であればそれな
りの効果が得られるけれども、前記樹脂の共重合体或は
架橋体を使用するかまたはこれらを組合せて使用すると
、効果が大きい。

耐熱型粗粒樹脂の粒子径は、１〜１１００Ｉ１である。

１μｍ未満では、鋼板（鉄芯）の溶接性の改善効果が小
さく、また、鋼板（鉄芯）焼鈍後のカーボンファイバー
或はベース樹脂との反応物の微細４ な突起による目的とする表面粗さが得られない。

また、鋼板（鉄芯）焼鈍の際のベース皮膜成分の燃焼、
焼失の防止効果が得られず従って、鋼板の滑り性、電気
絶縁性を良好ならしめる改善効果を得ることができない
。

他方、粒子径が１００μｍを超えると、銅板（鉄芯）の
溶接性、鋼板の滑り性、電気絶縁性を良好ならしめ、焼
鈍の際の耐ステイツキング性に優れた鋼板を得ることは
できるけれども、カーボンファイバー突起が大きくなり
過ぎて鋼板を積層するときの占積率を低下させるから、
１００μｍが上限である。

第１図に、耐熱型粗粒樹脂の種類および添加量と、鋼板
（鉄芯）焼鈍後の鋼板表面粗さＲａとの関係を示す。第
１図から明らかなように、粗粒樹脂の単体物よりも共重
合体および／または架橋体を使用する場合に、耐熱性が
良好であり、鋼板（鉄芯）焼鈍後の鋼板表面粗さ（Ｒａ
値）を大きくすることができる。

アクリル７０％とスチレン３０％からなるベース樹５ 脂に耐熱型粗粒樹脂としてのメチルメタアクリレート（
粒子径；３５μｍ）の添加量を種々変えたときの、鋼板
（鉄芯）焼鈍後の鋼板の滑り性を測定した結果を、第２
図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）に示す。

第２図（ａ）は比較例で、ベース樹脂のみ、同（ｂ）〜
（ｄ）は本発明例でメチルメタアクリレートの添加量が
夫々５ｇ、Ｌｏｇ、２０ｇの場合である。

第２図から明らかなように、焼鈍後の鋼板の滑り性は、
粗粒樹脂の添加量を増したときに著しく良好となり、焼
鈍後の鋼板の表面突起が大きな影響を与えていることが
わかる。

本発明の処理液としては、上記２つの樹脂成分のほかに
、必要に応じて他の有機樹脂を添加配合することができ
る。

実施例１ 公知の方法で処理した板厚０．５　Ｍの無方向性電磁鋼
板表面に、表１に示す組成の耐熱型の有機樹脂を添加し
た処理剤を乾燥後の重量で２．５ｇ／ｒｒｆになるよう
にゴムロールで塗布し、連続炉中で３００°Ｃで３０秒
間の焼き付け処理を行った。

１に の鋼板からサンプルを切出し、７５０°ＣＸ２Ｈｒの歪
取焼鈍を行った後、焼鈍後鋼板の皮膜焼付き状況、焼鈍
後の鋼板の皮膜特性を評価した。

７ なお、この試験における皮膜特性の調査方法は次に示す
ような方法で行った。

（１）打抜き性；スチールダイスによる打抜き。カエリ
高さ５０節までの打抜き回数を測定した。

（２）溶接性、ＴＩＧ溶接における溶接速度、ブローホ
ールの発生状況等を調査。

（３）耐焼付き性（耐ステイツキング性）；３Ｘ３ｃｍ
に切断した鋼板を積層し、締め付け圧力４０ｋｇ／　Ｃ
ａで締め付けた状態で７５０°ＣＸ２Ｈｒの歪取焼鈍を
行った。この鋼板の一枚ごとの剥離荷重を測定し、焼付
き状態を評価した。

（４）滑り性 １）ＦＦ値；第３図に示すように３枚重ねた鋼板に一定
の荷重を載せ、中央の鋼板を引っ張り、荷重と引っ張り
力の関係からＦＦ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒ）
を測定した。

２）潤滑性；焼鈍後の鋼板表面に直径１０ｍｍの鋼球を
荷重１００ｇの条件で当て、往復運動させた時の滑り性
（表面抵抗）を測定した。

０ （５）耐食性試験方法；焼鈍後の鋼板がら５Ｘ１０ｃｍ
のサンプルを切出し、恒温湿気槽中で５０″ｃ×２４Ｈ
ｒ（湿度９８％）の処理を行った後、錆の発生状況を調
査した。

（６）層間抵抗試験方法、ＪＩＳ第二法によって測定し
た。

この試験の結果、本発明の耐熱型の粗粒樹脂を添加した
処理剤を塗布したものはいずれも耐ステイツキング性、
焼鈍後の皮膜特性が著しく向上し、特に添加量がベース
樹脂１００ｇに対し１０ｇ以上の添加では著しく良好な
結果が得られた。

また、打抜き性の結果も従来の有機皮膜とほぼ同等で添
加による影響がないことが判った。

１ 実施例２ 実施例１と同様にして、表３に示すように耐熱型の粗粒
樹脂の粒子径を変更した処理剤を塗布し、２７０°ｃ×
３０秒間の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２．７ｇ／ｒｒｆであった。

この製品板からサンプルを切出し、実施例１と同様にし
て歪取焼鈍し、焼鈍後の皮膜特性の調査を行った。結果
を表４に示す。

２ ３ 以上のように、本発明の耐熱型粗粒樹脂を添加したもの
は、何れも鉄芯の溶接性が良好であり、焼鈍後にカーボ
ンファイバー主体の反応物によって鋼板表面に微細な凹
凸形状が形成される。特に１０−以上の径の耐熱型粗粒
樹脂を添加したときは、この微細な凹凸形状によって、
焼鈍後の鋼板の滑り性、電気絶縁性に優れた皮膜とする
ことができる。

（発明の効果） 本発明は、全量有機樹脂成分からなる表面処理剤におい
て、特定の耐熱型粗粒樹脂をベース樹脂に添加、配合す
ることにより、従来の皮膜特性を損なうことなく、従来
の有機樹脂皮膜の欠点であった溶接性および焼鈍後の鋼
板の滑り性、電気絶縁性が劣るという問題を解決するこ
とができる。

特に、歪取焼鈍時の焼付きがなく、良好な磁気特性を有
し、鋼板の滑り性、電気絶縁性に優れた無方向性電磁鋼
板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、耐熱型粗粒樹脂の種類および添加量５ と、鋼板（鉄芯）焼鈍後の鋼板表面（皮膜表面）粗さＲ
ａの関係を示す図、第２図は耐熱型粗粒樹脂としてのメ
チルメタアクリレートの添加量を種々変えたときの、鋼
板（鉄芯）焼鈍後の鋼板の滑り性を測定した結果を示す
図、第３図は、鋼板の滑り性を測定する方法を示す図で
ある。 ６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）無方向性電磁綱板用素材を公知の方法で処理して
   最終仕上焼鈍を施した鋼板に有機皮膜を塗布し焼き付け
   処理を施す無方向性電磁綱板の製造方法において、前記
   有機皮膜形成のための表面処理剤として、アクリル、ス
   チレン、エポキシ、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール
   樹脂および／またはこれらの共重合体の１種または２種
   以上の１００重量部に対し、その径を１〜１００μｍに
   調整したメチルメタアクリレート、ポリアクリルニトリ
   ル、ポリスチレン、スルホン化スチレン、セルローズ、
   シリコン、メラミン、フェノール、ポリビニルアルコー
   ルおよび／またはこれらの共重合体、架橋体粒子の１種
   または２種以上を２〜３０重量部含有せしめてなる表面
   処理剤を、最終仕上焼鈍済の鋼板に塗布し、焼き付け処
   理することを特徴とする歪取焼鈍後の皮膜特性の優れた
   無方向性電磁鋼板の製造方法。
2. （２）アクリル、スチレン、エポキシ、酢酸ビニル、ポ
   リビニルアルコール樹脂および／またはこれらの共重合
   体の１種または２種以上の１００重量部に対し、その径
   を１〜１００μｍに調整したメチルメタアクリレート、
   ポリアクリルニトリル、ポリスチレン、スルホン化スチ
   レン、セルローズ、シリコン、メラミン、フェノール、
   ポリビニルアルコールおよび／またはこれらの共重合体
   、架橋体粒子の１種または２種以上を２〜３０重量部含
   有せしめてなる無方向性電磁鋼板用表面処理剤。