JPH0673555A - 磁気特性と表面性状の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
磁気特性と表面性状の優れた方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Abstract
グ特性に優れるのは言うまでもなく、耐発粉性に優れ、
しかも鋼板に対し効果的に張力を付与することができる
被膜を被成する。 【構成】 最終仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の表面
に、成分組成が乾固固形物比率で、コロイド状シリカ:
30〜60%、Al, Mg, Ca, Fe, Mn及びSrの第1りん酸塩の
うちから選んだ一種又は二種以上:30〜60%、並びに無
水クロム酸及びMg, Ca, Srの重クロム酸塩のうちから選
んだ一種又は二種以上:5〜20%の組成になり、かつコ
ロイド状シリカ中の微量不純物であるNa2Oのコロイド液
中における濃度が 0.8%以下のコーティングを施す。
Description
の優れた方向性電磁鋼板の製造方法に関し、とくに方向
性電磁鋼板表面にフォルステライト被膜を形成した後に
施される上塗り絶縁被膜の被膜特性の改善を図ろうとす
るものである。
縁性、加工性及び防錆性等を付与するために表面に被膜
を施す。かかる表面被膜は、最終仕上げ焼鈍時に形成さ
れるフォルステライト被膜とその上に被成されるりん酸
塩系の上塗り被膜からなる。またこれらの被膜は、高温
で成膜され、しかも低い熱膨張率を持つことから、低温
まで下がったときの鋼板とコーティングの熱膨張率の違
いにより鋼板に張力を付与し、鉄損を低減させる効果が
あるので、できるだけ高い張力を鋼板に付与することが
望まれている。
リングロールと呼ばれる長さ測定用のロールを通過した
後にシャーで一定長さに切断されるが、鋼板表面に被膜
の剥離粉が付着していると、この剥離粉がメジャーリン
グロールに付着してロールの径が見掛け上変化し、測定
長さに狂いが生じることがある。またかような発粉によ
って作業環境も悪くなる。かかる発粉は、表面の凹凸に
起因するものと考えられるが、これは占積率の低下を招
くという弊害もあり、それ故、表面が平滑でしかも発粉
しない被膜を被覆することが良好なトランスを作る上で
特に重要である。
来から、種々のコーティング被膜が提案されている。例
えば特公昭56-52117号公報には、コロイド状シリカとり
ん酸マグネシウムを82/20のモル比で添加したコーティ
ング液を塗布することによって、鉄損及び磁気歪の応力
特性を改善する方法が、また特公昭53-28375号公報に
は、コロイド状シリカ、りん酸アルミニウム、クロム酸
を添加したコーティング液を塗布することによって、表
面性状に併せ、鉄損及び磁気歪特性を改善する方法が、
それぞれ提案されている。
損、磁気歪み、絶縁特性及び被膜の表面性状の改善に関
し、それなりの効果は認められた。しかしながら、エネ
ルギー需要の増大や騒音に対するユーザーのニーズの高
まりに伴い、より一層の鉄損の低減や磁気歪み特性の改
善が強く求められている。また、トランス等を製造する
メーカーにおいては、鉄心に加工する際の加工成型機の
自動化や高速化が進み、上記したような改良された絶縁
被膜以上に表面性状に優れた絶縁被膜の開発が望まれて
いるのが実情である。
磁鋼板の絶縁被膜の張力強化により鉄損改善効果に優れ
るのはいうまでもなく、被膜表面が従来以上に平滑でか
つ発粉のない優れた被膜性状を有する方向性電磁鋼板の
有利な製造方法を提案することを目的とする。
のとおりである。 1.最終仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の表面に張力
コーティングを施すに当たり、コーティング剤として、
成分組成が乾固固形物比率で、コロイド状シリカ:30〜
60wt%(以下単に%で示す)、Al, Mg, Ca, Fe, Mn及び
Srの第1りん酸塩のうちから選んだ一種又は二種以上:
30〜60%、並びに無水クロム酸及びMg, Ca, Srの重クロ
ム酸塩のうちから選んだ一種又は二種以上:5〜20%の
組成になり、かつコロイド状シリカ中の微量不純物であ
るNa2Oのコロイド液中における濃度が 0.8%以下のもの
を用いることを特徴とする磁気特性と表面性状の優れた
方向性電磁鋼板の製造方法(第1発明)。
の表面に張力コーティングを施すに当たり、コーティン
グ剤として、成分組成が乾固固形物比率で、コロイド状
シリカ:30〜60%、Al, Mg, Ca, Fe, Mn及びSrの第1り
ん酸塩のうちから選んだ一種又は二種以上:30〜60%、
並びに無水クロム酸及びMg, Ca, Srの重クロム酸塩のう
ちから選んだ一種又は二種以上:5〜20%の組成にな
り、かつコロイド状シリカ中の微量不純物であるNa2Oの
コロイド液中における濃度が0.8 %以下、 SO4濃度が
0.3%以下のものを用いることを特徴とする磁気特性と
表面性状に優れた方向性電磁鋼板の製造方法(第2発
明)。
としては、形状が球形でかつ、粒径が5〜50nmのものが
とりわけ有利に適合する。
果について説明する。実験には、公知の方法で製造した
板厚:0.23mmの方向性珪素鋼板の最終コイルからサンプ
ルを切出し、N2 中で 800℃, 2時間の歪取焼鈍を施し
てコイルセットを除去したものを、出発材料として用い
た。この素材の磁束密度はB8 で1.92(T)、鉄損はW
17/50 で0.89(W/kg)である。この鋼板の表面に、りん
酸マグネシウム:50%、コロイド状シリカ中の不純物で
あるNa2Oのコイロド液中における濃度が種々に異なる
( SO4濃度は 0.5%及び0.3 %の2種)コロイド状シリ
カ:40%、無水クロム酸:10%の配合割合になるコーテ
ィング剤を、10 g/mm2(両面当たり)塗布したのち、N
2 雰囲気中で 800℃,2分間焼き付けた。なおコロイダ
ルシリカとしては、球形で粒径が15nmのものを用いた。
付け前後における鉄損特性と表面粗さについて調べた結
果を、コロイド状シリカ中のNa2O量(図1は SO4濃度
0.5%, 図2は SO4濃度 0.3%)と成膜後の鉄損改善代
(ΔW17/50 )及び中心線平均粗さ(Ra)との関係で
示す。同図から明らかなように、ΔW17/50は、コロイド
状シリカ中のNa2O量によって大きく変化し、Na2Oの濃度
が 0.8%以下であれば、ΔW17/50 が0.05(W/kg)以上
の従来にない大きい改善代が得られることが判明した。
また、表面粗さについては、 SO4濃度が 0.5%程度であ
ってもそれなりの平滑表面が得られたけれども、 SO4濃
度を 0.3%以下にすれば一層良好な平滑表面が得られる
ことが判明した。このようにコロイド状シリカ中のNa2O
量、さらには SO4量を規制することによって、鉄損改善
代や表面状態が改善されるという事実は、この発明で初
めて見出した新規知見である。
状について検討した。実験には上記と同じ最終仕上げ焼
鈍済みの方向性珪素鋼板を用い、これに、りん酸マグネ
シウム:50%、Na2Oの濃度が 0.1%、 SO4濃度が0.05%
で粒径と形状が種々に異なるコロイド状シリカ:40%、
無水クロム酸:10%の配合割合になるコーティング液
を、被膜量が10g/m2(両面当たり)になるように塗布し
たのち、N2 雰囲気中で 800℃,2分間焼き付けた。か
くして得られた電磁鋼板の焼付け前後における鉄損値を
測定し、その差を求めた。また同時に表面粗さと発粉性
についても調査した。
形状とコーティング前後における鉄損改善代ΔW17/50
との関係を示す。同表から明らかなように、粒径が5〜
50nmで、しかも形状が球状のコロイド状シリカを用いた
場合に、とくに安定して鉄損が改善されている。
純物であるNa2O、さらには SO4のコロイド液中における
濃度を低減することによって、鉄損特性や表面性状が改
善される理由は、まだ明確に解明されたわけではない
が、次のとおりと考えられる。すなわち、コロイド状シ
リカにおいて、Na2OはSiO2をコロイド粒子として均一に
分散させるために必要な添加物であるが、この分野で用
いられるようなりん酸−シリカ系ガラスでは、NaやLi,
Kのようなアルカリ金属酸化物はSi−O結合やP−O結
合を切断して架橋酸素を減少させ、ガラス溶融時の粘度
を小さくする。その結果、ガラス成膜性が劣化してガラ
スの基本的性質である熱膨張率が高くなり、ガラス軟化
温度も低くなる。またガラス成膜性が劣化することか
ら、コーティングの一部は結晶化が進み、この点からも
熱膨張率が大きくなる。従って、このようなNa2Oをでき
るだけ含有しないコロイド状シリカを用いることによっ
て、ガラス転移点が上昇し、しかも熱膨張率の低い被膜
が形成されることから、鉄損低減効果が向上するものと
考えられる。
つて酸性タイプとアルカリ性タイプの2系統に分類され
るが、酸性タイプで SO4濃度の高いコロイド状シリカで
は表面粗さが大きくなる。すなわち、りん酸マグネシウ
ム−コロイダルシリカを用いたガラス被膜の造膜温度は
約 600℃であることが知られている。このようなりん酸
−シリカ系の処理液を鋼板に塗布した場合、コーティン
グ液は焼付過程において脱水縮合反応が進み造膜が進行
するわけであるが、この過程で SO4の一部はガス化す
る。そのため、被膜表面はミクロ的な穴が発生したりフ
クレとなって表面平滑度を劣化させ、発粉し易い表面と
なる。この点、 SO4濃度を低減すれば、上記の問題は解
消し、良好な表面性状を得ることができるわけである。
りん酸塩との反応性がよくなり、良好なガラス被膜が得
られると考えられているが、粒径を適度に大きくするこ
とによって反応速度を遅らせ、より高温で成膜させるす
なわち反応温度を高めることによって一層張力の向上を
図ることができると考えられる。従って粒径を大きく
し、より高温で焼き付けを行えば張力の向上が期待でき
るわけであるが、通常コーティングの焼き付けは平坦化
焼鈍と同時に行うため、あまり高温で焼き付けると鋼板
が伸びてしまい磁気特性に悪影響を与える。従って粒径
には好適範囲があってその範囲内においてのみ優れた鉄
損低減効果が得られるのである。なおコロイド状粒子の
形状に関しては、球状のものは糸状のものやいびつな形
状のものに比べてコーティング処理液中での分散性が良
く、反応速度の制御が容易になり、一定の温度領域で反
応が十分に進行するため、優れた鉄損低減効果が得られ
るものと考えられる。
する技術としては、特公昭62-53589号公報には、8 nm
以下の超微粒のコロイド状シリカを配合することによっ
て、張力付加性及び滑り性を改善する技術が開示されて
いる。これはコロイド状シリカを微粒にすることによ
り、りん酸塩との反応性を向上させるという意味である
が、この点、この発明では好ましくは球状のものを用
い、粒径はある程度大きくしてコーティング反応を積極
的に制御することにより、張力付加性の向上を図るもの
である。また、特開平3−207868号公報及び特開平3-3
9484号公報には、コロイド状シリカとして、微粒と粗粒
の2種類を混ぜ合わせたものを用いることにより、滑り
性及び張力付与性を改善する技術が開示されているが、
この方法ではコロイド状シリカを混ぜ合わせることによ
ってコロイドの安定性が通常の場合よりも劣化し、コロ
イド状シリカの凝集が起こり、目的が達成されない場合
がしばしば発生した。この点、この発明では、新規な知
見に基づき、コロイド状シリカのNa2O濃度と SO4濃度を
低減し、さらには粒子径を規制することにより、上記の
如き技術を用いなくとも優れた張力付加性及び表面性状
を得ることができるのである。
る。この発明で対象とする電磁鋼板は、常法に従い、熱
延、冷延、脱炭焼鈍、最終仕上げ焼鈍を施して得たもの
であり、方向性珪素鋼板をはじめとして従来公知のもの
いずれもが適合する。
乾固固形物比率で、コロイド状シリカ:30〜60%、Al,
Mg, Ca, Fe, Mn及びSrの第1りん酸塩のうちから選んだ
一種又は二種以上:30〜60%、無水クロム酸及びMg, C
a, Srの重クロム酸塩のうちから選んだ一種又は二種以
上:5〜20%のものを用いる。というのは、コロイド状
シリカが30%に満たなかったり、第1りん酸マグネシウ
ムが60%より多くなると張力効果が期待できない。また
コロイド状シリカが60%を超えたり、第1りん酸マグネ
シウムが30%より少なくなると均質な被膜ができず、密
着性が悪くなるからである。ここに第1りん酸塩は、A
l, Mg, Ca, Fe,Mn及びSr以外では張力効果が小さいの
で、この発明では上記の6種に限定した。また無水クロ
ム酸やMg, Ca, Srの重クロム酸塩は、耐吸湿性及び耐熱
性の向上のために添加するが、5%に満たないと効果が
なく、一方20%を超えると鉄心加工性が劣化するので、
5〜20%の範囲に限定した。なお、その他にも、シリカ
粉末やアルミナ粉末を用いることができる。これらはい
ずれも耐スティッキング性改善のために有用な成分であ
り、添加量は 0.1〜4%程度が望ましい。
度が 0.8%以下のものを用いる。というのは、Na2O濃度
が 0.8%を超えると、前掲図1に示したように、満足い
くほど十分な鉄損低減効果や平滑な表面が得られないか
らである。さらに、一層優れた表面平滑性を得るには S
O4濃度を 0.3%以下とすることが有利である。
径が5〜50nmのものがとりわけ有利に適合し、かかる形
状・大きさのシリカ粒子を用いることによって、さらに
磁気特性及び表面性状の向上を図ることができる。な
お、被膜量は、両面で4〜15 g/m2 程度とするのが好ま
しい。というのは、4g/m2より少ないと絶縁性に問題が
残り、一方15g/m2より多くなると占積率が低下するから
である。さらに焼付け処理については、 700〜950 ℃程
度の温度範囲で5〜120 秒間程度とするのが好ましい。
ついて、その表面に付着した未反応分離剤を除去後、歪
取り焼鈍ついでりん酸酸洗処理を施したのち、成分組成
が乾固固形物比率で、コロイド状シリカ:50%、りん酸
マグネシウム:40%、無水クロム酸:10%になるコーテ
ィングを施した。なおこのとき、コロイド状シリカとし
ては、表2に示すように、形状、粒径並びにNa2O濃度及
び SO4濃度が種々に異なるものを用いた。かくして得ら
れた被膜付き珪素鋼板の諸特性について調べた結果を表
2に併記する。
が発生している △…表面の凹凸が激しい *3 コーティング塗布前後における鉄損値の改善代。
なお最終仕上げ焼鈍板の磁束密度B8 は 1.92 Tのもの
を使用。 *4 50×50mm試験片10枚を、乾窒素雰囲気中にて2kg
/mm2の圧縮荷重付与下で800℃, 2hの焼鈍後、500 g
の分銅を落下させ、試験片がすべて剥離したときの落下
高さにより評価。 ◎…20cm ○…40cm △…60cm ×…80cm *5 λp-p が4×10-4となる圧縮応力値(kg/mm2) 。 *6 非剥離最小曲げ径(mm)。 *7 JIS 2550の方法による。 *8 温度:50℃、露点:50℃の空気中に50h保持後、
表面を観察。 ○…錆が殆ど発生しない △…若干錆が発生する ×…
激しく錆が発生する
%以下の場合にとりわけ良好な磁気特性が得られ、しか
も併せて SO4濃度を0.30以下にした場合には表面性状も
とりわけ良好であった。
ついて、その表面に付着した未反応分離剤を除去後、歪
取り焼鈍ついでりん酸酸洗処理を施したのち、表4に示
すような種々のコロイド状シリカ及び第1りん酸塩を用
い、成分組成が乾固固形物比率で、コロイド状シリカ:
50%、第1りん酸塩:40%、さらには無水クロム酸:10
%になるコーティングを施した。かくして得られた被膜
付き珪素鋼板の諸特性について調べた結果を表4に併記
する。
した第1りん酸塩であれば、いずれであっても優れた磁
気特性と表面性状が得られている。
て、その表面に付着した未反応分離剤を除去後、歪取り
焼鈍ついでりん酸酸洗を施したのち、表4に示すような
コロイド状シリカを、乾固固形物比率で50%、同じく第
1りん酸マグネシウム:40%、無水クロム酸:10%にな
るコーティングを施した。かくして得られた被膜付き珪
素鋼板の諸特性について調べた結果を表5に併記する。
に、特に張力効果が大きく作用してとりわけ良好な磁気
特性が得られている。
いて、その表面に付着した未反応分離剤を除去後、歪取
り焼鈍ついでりん酸酸洗を施したのち、コロイド状シリ
カ、無水クロム酸又は重クロム酸塩として、表6に示し
たような種々のものを用い、成分組成が乾固固形物比率
で、コロイド状シリカ:50%、第1りん酸マグネシウ
ム:40%、無水クロム酸又は重クロム酸化合物:10%に
なるコーティングを施した。かくして得られた被膜付き
珪素鋼板の諸特性について調べた結果を表6に併記す
る。
した重クロム酸塩又は無水クロム酸であれば、いずれを
用いた場合であっても優れた磁気特性と表面性状が得ら
れている。
優れ、しかも表面性状が平滑で耐発粉性が良好な方向性
電磁鋼板を安定して得ることができる。
0.5%)とコーティング塗布前後における鉄損の改善代
及び表面の平均粗さとの関係を示したグラフである。
0.3%)とコーティング塗布前後における鉄損の改善代
及び表面の平均粗さとの関係を示したグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 最終仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の
表面に張力コーティングを施すに当たり、コーティング
剤として、成分組成が乾固固形物比率で、コロイド状シ
リカ:30〜60wt%、Al, Mg, Ca, Fe, Mn及びSrの第1り
ん酸塩のうちから選んだ一種又は二種以上:30〜60wt
%、並びに無水クロム酸及びMg, Ca, Srの重クロム酸塩
のうちから選んだ一種又は二種以上:5〜20wt%の組成
になり、かつコロイド状シリカ中の微量不純物であるNa
2Oのコロイド液中における濃度が0.8 wt%以下のものを
用いることを特徴とする磁気特性と表面性状の優れた方
向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 最終仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の
表面に張力コーティングを施すに当たり、コーティング
剤として、成分組成が乾固固形物比率で、コロイド状シ
リカ:30〜60wt%、Al, Mg, Ca, Fe, Mn及びSrの第1り
ん酸塩のうちから選んだ一種又は二種以上:30〜60wt
%、並びに無水クロム酸及びMg, Ca, Srの重クロム酸塩
のうちから選んだ一種又は二種以上:5〜20wt%の組成
になり、かつコロイド状シリカ中の微量不純物であるNa
2Oのコロイド液中における濃度が0.8 wt%以下、 SO4濃
度が 0.3wt%以下のものを用いることを特徴とする磁気
特性と表面性状に優れた方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 コロイド状シリカとして、形状が球形で
かつ粒径が5〜50nmのものを用いることを特徴とする請
求項1又は2記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5062039A JP2698526B2 (ja) | 1992-06-30 | 1993-03-22 | 磁気特性と表面性状の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-172504 | 1992-06-30 | ||
| JP17250492 | 1992-06-30 | ||
| JP5062039A JP2698526B2 (ja) | 1992-06-30 | 1993-03-22 | 磁気特性と表面性状の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0673555A true JPH0673555A (ja) | 1994-03-15 |
| JP2698526B2 JP2698526B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=26403107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5062039A Expired - Lifetime JP2698526B2 (ja) | 1992-06-30 | 1993-03-22 | 磁気特性と表面性状の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698526B2 (ja) |
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