JPH0499878A

JPH0499878A - 電磁鋼板用絶縁皮膜の形成方法

Info

Publication number: JPH0499878A
Application number: JP21832790A
Authority: JP
Inventors: Toyofumi Watanabe; 豊文渡辺; Masaaki Yamashita; 正明山下; Akihiko Furuta; 彰彦古田; Takatoshi Ono; 小野　隆俊; Yasuhiro Shigeta; 康弘重田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-03-31

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〕この発明は、電磁鋼板用絶縁皮膜の形成方法、特に、歪
取り焼鈍後の耐食性および密着性に優れた電磁鋼板用絶
縁皮膜の形成方法に関するものである。

〔従来の技術〕

電磁鋼板は、その鋼板表面に絶縁皮膜が施され、変圧器
あるいはモーターの鉄芯材料として広く使用されている
。この電磁鋼板のＭ＃皮膜には、需要家の目的および用
途により、層間絶縁抵抗の他に、溶接性、打抜性、耐食
性、密着性、耐冷媒性などの諸特性が要求される。

これまでに、これら諸特性のなかでも打抜性を重視した
クロム酸塩系皮膜に有機樹脂を添加した、無機−有機系
絶縁皮膜゛が種々検討され、これが現在では電磁鋼板用
絶縁皮膜の主流となっている。

一方、完全無機質の絶縁皮膜としては、リン酸塩をベー
スとしたものが知られている。リン酸塩系絶縁皮膜は、
皮膜中に有機成分を含まないため、］溶接性が良好であるという特徴がある。しかしながら、
このリン酸塩系絶縁皮膜は、そのままでは歪取り焼鈍後
の耐食性、密着性が劣るため、クロム酸や金属酸化物等
を添加することにより、改善が図られている。

一方、リン酸塩系絶縁皮膜は、処理液を電磁鋼板の表面
に塗布し、焼付けた場合、吸湿しやすい傾向が認められ
、これを改善する方法として、数多くの試みが報告され
ている。例えば、特公昭４８−１２３００号公報には、
リン酸マグネシウム溶液に硝酸アルミニウムを添加する
方法が開示されている。しかしながら、リン酸マグネシ
ウム溶液に硝酸アルミニウムを添加した処理液を電磁鋼
板の表面に塗布し焼付けることにより得られた皮膜は、
光沢がなく不均一模様を呈する。さらに、リン酸塩溶液
にポリカルボン酸型高分子界面活性剤を添加した処理液
を電磁鋼板の表面に塗布し、焼付ける方法が特開昭６２
−４４５８１号公報に開示されている。しかしながら、
この処理液は、界面活性剤の添加により発泡し、製造に
支障をきたすばかりでなく、泡による塗布ムラが生じて
品質性能が低下し、さらに、皮膜中に残存する有機成分
は、歪取り焼鈍により炭化あるいはガス化し、皮膜性能
の劣化は避けられない。

そこで、特開昭６３−１８０８２号公報には、リン酸塩
を含む水溶液にクロム酸化合物と、単一粒子径０．０５
μｍ以下で二次分散粒子の平均粒子径５μｍの微粉末金
属酸化物を添加した処理液を使用する方法が開示されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特開昭６３
−１８０８２号公報に開示された方法においても、処理
液を均一に塗布するためには、処理液を撹拌しなければ
ならず、作業上好ましくないばかりか、安定した品質性
能を得ることができないことが判明した。さらに、本発
明者の目的とする、優れた、歪取り焼鈍後の耐食性およ
び、密着性を有する皮膜を得ることができないことも分
った・従って、この発明の目的は、リン酸塩系絶縁皮膜の前述
したような欠点のない絶縁皮膜を得るために、特定の比
率に配合された処理液を電磁鋼板の表面に塗布し、焼付
けることにより、歪取り焼鈍後の耐食性および密着性に
極めて優れた絶縁皮膜を形成する方法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

歪取り焼鈍後の耐食性および、密着性の優れるリン酸塩
系絶縁皮膜について鋭意検討した結果、本発明者等は、
特定の組成からなる処理液によってのみ目的とする性能
が得られるという知見を得た。

この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、
　０．９モル＜ＭｇＯ／Ｐ２０．＜１．０モルの範囲の
リン酸マグネシウム１００重量部に対して、　０．２５
モル＜　Ｃａ　Ｏ／　Ｃｒ　Ｏａ　＜　１．０モルの重
クロム酸カルシウム１０〜５０重量部、コロイド状シリ
カ１〜５重量部、ホウ酸１〜１５重量部を添加混合した
ものからなる処理液を電磁鋼板の表面に塗布し、次いで
焼付けることにより、歪取り焼鈍後の耐食性および、密
着性に優れた絶縁皮膜を電磁鋼板の表面に形成すること
に特徴を有するものである。

次に、この発明における処理液を、前述した範囲に限定
した理由について述べる。

まず、リン酸マグネシウムは、この発明における処理液
の主成分であり、バインダーとして作用する。このリン
酸マグネシウムは、リン酸水溶液に、酸化マグネシウム
のスラリーを添加することにより得られる。しかしなが
ら、添加する酸化マグネシウムが、Ｐ２Ｏ，に対して０
．９モル以下であると皮膜中の遊離リン酸が多くなるた
め、吸湿しやすい皮膜しか得ることができない。一方、
酸化マグネシウムがＰ２Ｏ５に対して１．０モル以上で
あると処理液中に未溶解物が残り塗布作業に支障がある
ばかりか、均一な皮膜を得ることが不可能である。した
がって使用するリン酸マグネシウムは、　０，９モ）Ｌ
ｉ＜ＭｇＯ／Ｐ、０５〈１．０モルの範囲のものを使用
する必要がある。

これに添加される重クロム酸カルシウムは、０６２５モ
ル＜　Ｃａ○／　Ｃｒ　Ｏ３＜　１−０　モルの範囲一に限定される。ＣａＯ／ＣｒＯ３が０．２５以下では、
歪取り焼鈍後耐食性が充分でなく、　１．０以上である
とＣａＯが未溶解物として残存するため、上述の範囲に
限定される。さらにこの範囲の重クロム酸カルシウムの
添加量は、前述したリン酸マグネシウム１００重量部に
対して、１０〜５０重量部の範囲に限定される。重クロ
ム酸カルシウム添加量が、リン酸マグネシウム１００重
量部に対して、１０重量部未満の処理液を電磁鋼板の表
面に塗布し、焼付けた場合の皮膜は、ふくれが生じて密
着性が悪いばかりか、耐食性が劣ることを確認している
。一方、重クロム酸カルシウム添加量が、リン酸マグネ
シウム１００重量部に対して、５０重量部を超える処理
液にて得られた皮膜は、歪取り焼鈍により、密着性の劣
る皮膜しか得られない。

すなわち、重クロム酸カルシウムは、皮膜の造膜性に対
して不可欠であるが、過剰の添加は、むしろ得られた皮
膜の歪取り焼鈍後の性能を劣化させる。以上の点から添
加する重クロム酸カルシウムは、リン酸マグネシウム１
００重量部に対して１０〜５０重量部の範囲に限定され
る。さらに望ましくは、１５〜２５重量部の範囲にする
ことが効果的である。

コロイド状シリカの微量の添加は、処理液の電磁鋼板へ
の濡れ性向上に有用である。しかしながら、コロイド状
シリカの添加が、１重量部未満の場合、ハジキによる塗
布ムラが生じて眉間絶縁抵抗や耐食性が低下する。一方
、５重量部を超える場合、ハジキによる塗布ムラのない
皮膜が得られるものの、歪取り焼鈍後の皮膜の密着性が
低下する傾向が認められた。以上の点から、添加するコ
ロイド状シリカは、１〜５重量部の範囲に限定される。

また使用されるコロイド状シリカは、例えば、スノーテ
ックス−○（日産化学工業株式会社製粒子径１０〜２０
μｍ）のような市販品で良好な濡れ性が得られる。

ホウ酸は、歪取り焼鈍後の密着性向上に有用である。ホ
ウ酸の添加量は、リン酸マグネシウム１００重量部に対
して、１〜１５重量部の範囲に限定される。１重量部未
満では、歪取り焼鈍後書一着性が悪く剥離しやすい皮膜しか得られない。

方、１５重量部を超えると、処理液中にホウ酸の一部が
析出して、欠陥のある皮膜しか得られない。

以上の点から添加するホウ酸は、１〜１５重量部、さら
に望ましくは、５〜１５重量部添加する必要がある。

この発明における処理液を、さらに詳細に説明すると、
処理液中において、皮膜形成に直接関与する成分と、皮
膜形成に補助的に関与する成分において、ある特定の関
係を有するものによって歪取り焼鈍後の耐食性および、
密着性に優れた皮膜が得られるという以外な事実を知る
に至ったのである。

皮膜形成に直接関与する成分としてリン酸マグネシウム
のＰ２Ｏ５、コロイド状シリカ、ホウ酸があげられる。

一方、皮膜形成に補助的に関与する成分として、リン酸
マグネシウムのＭｇＯ、重クロム酸カルシウムのＣａＯ
がある。　これらの成分について、以下に示す範囲に調
整された処理液を塗布して形成された皮膜が、歪取り焼
鈍後の耐食性および、密着性に優れるということが判明
した。

０．２３＜　（ＭｇＯ＋Ｃａ０）／　（Ｐ２Ｏ，＋５ｉ
０２＋Ｈ３ＢＯ３）＜０．３４上式の重量部比率が０．
２３以下の場合、優れた、歪取り焼鈍後の耐食性および
、密着性を得ることが不可能であり、０．３４を超える
場合、ＭｇＯ，ＣａＯが過多となり、処理液中に未溶解
物が析出して、均一な皮膜を得ることができない。

このようにして得られた処理液を、電磁鋼板の表面に、
焼付は後の皮膜重量が０．５〜３．０ｇ／ボになるよう
に、ロールコータ−等で塗布し、次いで、２０　’Ｃ／
ｓｅｅ以下の加熱速度で３００−６００’Ｃの到達板温
になるように焼付けることにより、絶縁皮膜を形成する
。焼付は後の皮膜重量が０．５ｇ／ｒｒｆ未満では、歪
取り焼鈍後の耐食性が不充分であり、一方、３．０ｇ／
ｒｒｒを超えると歪取り焼鈍後の密着性は低下する。ま
た、焼付炉型式は特に限定されないが、　２０℃／ｓｅ
ｃを超える加熱速度で皮膜を形成させた場合、急激な皮
膜形成時に突沸現象により内部にふくれ等の欠陥を生ず
ることがあるので、２０℃／ｓｅｃ以下で焼付けること
が望ましい。

〔実施例〕

以下、この発明の電磁鋼板用絶縁皮膜の形成方法を実施
例により詳細に説明する。

実施例１リン酸マグネシウム、重クロム酸カルシウム、コロイド
状シリカ、ホウ酸を、第１表に示す比率で配合して、固
形分２０％に調整された本発明処理液（１）を作製した
。比較処理液（２）として、リン酸マグネシウムのＭｇ
Ｏ／Ｐ、Ｏ，のモル比が０．８のもの、比較処理液（３
）として、　リン酸マグネシウムのＭｇＯ／Ｐ、Ｏ，の
モル比が１．１のもの、そして、重クロム酸カルシウム
のＣａｂ／Ｃｒｙ、のモル比が、本発明の範囲外のもの
を、比較処理液（４）　、　（５）として合せて作製し
た。

上記処理液（１）〜（５）を、各々、０．３％Ｓｉ含有
電磁鋼板の表面に、ロールコータ−により連続的に塗布
し、次いで、１０℃７ｓｅｃの加熱速度で４５０℃の到
達板温になるように処理を施して、電磁鋼板の表面に、
焼付は後の皮膜重量で、１．４　ｇ　／ｒｒｆの皮膜を
形成した。

建浴過程において、本発明処理液（１）、比較処理液（
２）、（４）は、均一で褐色透明な溶液であり、長時間
放置しても変化は認められなかった。一方、比較処理液
（３）は、建浴時には均一で褐色透明な溶液であったが
、ＭｇＯ／Ｐ、Ｏ，のモル比が１．１に調合されたリン
酸マグネシウム溶液は、２週間経過後、下層に粘土状析
出物が生成していることが認められた。また、比較処理
液（５）に使用されるＣａｂ／Ｃｒｙ、のモル比が１．
１に調合された重クロム酸カルシウム溶液は、長時間の
強撹拌によっても酸化カルシウムが未溶解物として残っ
ていることが判明した。

上記処理液（１）〜（５）により、それぞれ得られた本
発明絶縁皮膜（１）、比較絶縁皮膜（２）〜（５）につ
いて、下記の評価試験を行った。この結果を第２表に示
す。

（１）密着性：試験片を１８０°折り曲げて、皮膜が剥
離しない最小曲げ径。

評価グレード：数値が大きい程、密着性が良好。

（２）層間絶縁抵抗：　ＪＩＳ　Ｃ２５５０第２法。

（３）打抜性　　：打抜きブランクのかえり高さが５０
μｍに達するまでの打抜き回数。

条件：打抜き形状：　１０ｍｎφ丸型、金型材質　：　
ＳＫＤ　−１、打抜油　：使用。

（４）溶接性　　：１００枚積層した電磁鋼板の端部を
ＴＩＧ溶接したときの、溶接ビード部にブローホールが発生しない最大溶接速度。

コア締付圧：６０ｋｇ／＃、溶接電流：１００Ａ。

（５）耐食性　　：５０℃、８０％ＲＨの恒温恒湿試験
槽内に試験片を２０日間装置した後の発錆面積。

（６）歪取り焼鈍　二Ｎ２雰囲気中で、７５０℃、２時
間焼鈍。

第２表から明らかなように、本発明処理液（１）により
形成された本発明絶縁皮膜（１）は、優れた、歪取り焼
鈍後の耐食性および、密着性を有しているのに対して、
比較処理液（２）〜（５）により、それぞれ形成された
比較絶縁皮膜（２）〜（５）は、種々の問題点を有して
いることがわかった。即ち、比較絶縁皮膜（２）は、使
用する比較処理液（２）のリン酸マグネシウムのＭ　ｇ
　Ｏ／　Ｐ　２０　ｓのモル比が０．８と、本発明の範
囲を外れて低いために、吸湿性を有し、変色していた。

使用するリン酸マグネシウムのＭｇ０／Ｐ２Ｏ５のモル
比が１．１の比較処理液（３）による比較絶縁皮膜（３
）は、前述したように、比較処理液（３）のリン酸マグ
ネシウム溶液の安定性が劣り、粘土状の析出物が生成す
るために、光沢がなかった。使用する重クロム酸カルシ
ウムのＣａｂ／Ｃｒｙ、のモル比が０．２である比較処
理液（４）による比較絶縁皮膜（４）は、歪取り焼鈍後
の耐食性が劣っていた。ＣａＯ／Ｃｒ０ａのモル比が１
．１である重クロム酸カルシウムは、前述したように、
溶液中に未溶解物が残存するので、これを使用した比較
処理液（５）により得られた絶縁皮膜（５）は、無光沢
でザラザラしていた。

実施例２Ｍｇ０／Ｐ２Ｏ５のモル比を０．９１に調整したリン酸
マグネシウム溶液と、　ＣａＯ／Ｃｒ０ａのモル比を０
．５に調整した重クロム酸カルシウム、　コロイド状シ
リカ、ホウ酸を、第３表に示す比率で配合して、固形分
２０％に調整された本発明処理液（１）および比較処理
液、（６）〜（１１）を作製した。

比較処理液（６）〜（１１）は、本発明の範囲外のもの
である。また、比較処理液（１１）は、溶液中にホウ酸
が未溶解物として残存し、使用に耐えるものではなかっ
た。

上記処理液（］）、　（６）〜（１０）を、各々、　０
．３％Ｓｉ含有電磁鋼板の表面にロールコータ−により
連続的に塗布し、次いで、１．０　℃／　ｓｅｅの加熱
速度で４５０℃の到達板温になるように処理を施して、
電磁鋼板の表面に焼付後の皮膜重量で、１．４ｇ／ポの
皮膜を形成した。

上記処理液（１）、　（６）〜（１０）により、それぞ
れ得られた本発明絶縁皮膜（１）、比較絶縁皮膜（６）
〜（１０）について、実施例１におけると同様にして評
価試験を行った。この結果を第４表に示す。

７一第４表から明らかなように、本発明処理液（１）により
形成された本発明、絶縁皮膜（１）に比べて、比較処理
液（６）〜（１０）により、それぞれ形成された比較絶
縁皮膜（６）〜（１０）は、種々の問題点を有している
ことが判明した。即ち、比較＃！縁縁膜膜６）は、使用
する比較処理液（６）の重クロム酸カルシウム添加量が
、本発明の範囲を外れて少ないために、ふくれが生じ密
着性が悪いだけでなく、耐食性も劣化していた。一方、
重クロム酸カルシウム添加量が、本発明の範囲を外れて
多い比較処理液（７）による比較絶縁皮膜（７）は、歪
取り焼鈍後に、密着性の劣る皮膜しか得られないだけで
なく、皮膜中に残存する６価クロムの溶出により、色調
ムラが生じた。また、添加するコロイド状シリカが無添
加の比較処理液（８）による比較Ｍ縁皮膜（８）は、耐
食性が劣るだけでなく、ハジキによる塗布ムラが生じ、
著しく商品価値が劣っていた。一方、コロイド状シリカ
の添加量が、本発明の範囲を外れて多い比較処理液（９
）による比較絶縁皮膜（９）は、歪取り焼鈍後の密着性
が著しく劣化していた。また、処理液中にホウ酸を含ま
ない比較処理液（１０）による比較絶縁皮膜（１０）は
、歪取り焼鈍後の密着性が劣っていた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、　
０．９　モＪＬｉＭｇＯ／　Ｐ２Ｏ，＜　１．０　モ）
Ｉ＃）範囲のリン酸マグネシウム、０．２５モル＜　Ｃ
ａ○／Ｃｒ　Ｏａ　＜　１゜Ｏモルの範囲の重クロム酸
カルシウム、コロイド状シリカ、ホウ酸を特定の比率で
混合したものからなる処理液を電磁鋼板の表面に塗布す
ることによって、従来の絶縁皮膜では得られない歪取り
焼鈍後の耐食性、密着性に優れた絶縁皮膜が得られると
いう効果がもたらされる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）０．９モル＜ＭｇＯ／Ｐ＿２Ｏ＿５＜１．０モル
の範囲のリン酸マグネシウム１００重量部に対して、０
．２５モル＜ＣａＯ／ＣｒＯ＿３＜１．０モルの範囲の
重クロム酸カルシウム１０〜５０重量部、コロイド状シ
リカ１〜５重量部、ホウ酸１〜１５重量部を添加混合し
たものからなる処理液を電磁鋼板の表面に塗布し、次い
で焼付けることを特徴とする、電磁鋼板用絶縁皮膜の形
成方法。
（２）前記処理液を電磁鋼板の表面に、０．５〜３．０
ｇ／ｍ＾２の乾燥重量になるように塗布し、次いで、２
０℃／ｓｅｃ以下の加熱速度で３００〜６００℃の到達
板温の範囲で焼付けることを特徴とする、請求項（１）
記載の方法。