JPH09316655A

JPH09316655A - クロムフリー電磁鋼板表面処理用組成物及び表面処理電磁鋼板

Info

Publication number: JPH09316655A
Application number: JP13682696A
Authority: JP
Inventors: Toshio Odajima; 壽男小田島; Tomozo Takahashi; 智三高橋; Akira Okazaki; 章岡崎; Yutaka Mizumura; 裕水村
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1997-12-09
Anticipated expiration: 2016-05-30
Also published as: JP3748085B2

Abstract

(57)【要約】【目的】クロムフリーの電磁鋼板表面処理用組成物及び
皮膜の密着性、絶縁性、耐食性、溶接性、加工性、耐ス
テッキング性に優れた表面処理電磁鋼板を提供する。【構成】水酸基含有モノマー成分を５〜60重量％、カル
ボキシル基含有モノマー成分を 0.5〜40重量％共重合成
分として含有する有機樹脂 100重量部に対し、リン酸を
５〜100 重量部、Mn、Mg、Al、Ba、Ca、Srの化合物に1
種或いは2 種以上を20〜200 重量部、SiO₂、ZrO₂、Sn
O₂、Al₂O₃、Sb₂O₅ のコロイド（ゾル）の１種或いは２
種以上を５〜150 重量部配合する電磁鋼板表面処理用組
成物及びそれで処理した電磁鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁鋼板の表面に塗
布、乾燥することにより、電磁鋼板の上に絶縁性に優
れ、かつ密着性、裸耐食性、溶接性、加工性、耐リン溶
出性、耐ブロッキング性にクロムフリーの皮膜を形成す
る表面処理用組成物及びクロムフリーの皮膜を有する電
磁鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁鋼板の絶縁性を確保するために電磁
鋼板の表面に１〜５μの絶縁皮膜を形成することが一般
的に行われている。絶縁皮膜を形成するための絶縁被覆
処理組成物は一般に有機樹脂のみのコーテイング剤、各
種無機物質を混合したコーテイング剤及び有機樹脂と無
機物質を混合したコーテイング剤に分けることができ
る。ここで、有機樹脂のみのコーテイング剤は現在高級
材の一部に３〜５μ塗布して使用されているが、極めて
わずかである。また、各種無機物質を混合したコーテイ
ング剤も一部には使用されている形跡があるがほとんど
使用されていない。現在使用されているコーテイング剤
の大部分は有機樹脂と無機物質を混合したいわゆる半有
機と呼ばれているものである。

【０００３】有機樹脂と無機物質との混合によるコーテ
イング剤はいずれも有機樹脂−クロム酸−無機物系より
なり有機樹脂の多くはアクリル系樹脂が、また、無機物
の多くはほう酸や酸化Mgなどが使用されている。ここ
で、成分のうちクロム酸は必須で多量のクロム酸を添加
し、クロム酸によってコーテイング皮膜の下地金属との
密着性を確保するとともに造膜性と耐食性を維持してい
る。また、同時に乾燥後クロム酸は大部分三価のクロム
(Cr₂O₃、Cr(OH)₃)となり絶縁性を確保する皮膜成分の一
つにもなっている。有機樹脂は一部コーテイング時の造
膜成分として機能しているが、その主な機能は連続打ち
抜き時の歯形破壊防止にある。このように現在最も多く
使用されている有機樹脂- 無機物混合系コーテイング剤
はクロム酸を必須成分としている。そのため、使用時皮
膜から一部６価のクロムイオンが溶出する等の弊害が生
じる。

【０００４】一方、最近の傾向として環境及び公害問題
から、クロムに関する規制が大幅に強化されようとして
いる。それに応じてクロムを用いないクロムフリーの絶
縁皮膜用コーテイング剤が開発され一部市販され、使用
されている。これらはリン酸アルミとリン酸を主成分と
し、一部有機樹脂を混合している。形成された皮膜は下
地（電磁鋼板）との密着性が悪いため剥離し易い。ま
た、造膜しにくいため脆く、加工時皮膜は破壊されやす
く粉塵を発生し易い。また、造膜しにくいことから錆を
発生し易く耐食性は得られにくい。耐蝕性を確保するた
めに厚く塗布すると溶接性を阻害すると共に占積率が低
下する。また、コーテイング剤を建浴する際にリン酸ア
ルミを溶解するため多量のリン酸を混合するため、実際
に使用する際、皮膜から多量のリンが溶出しベトついて
作業性を阻害し、また、焼鈍時ステッキング（融着）を
おこし易く、塗膜剥離をおこすなどの欠点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、本発明は
上記従来の技術の欠点を解決し、電磁鋼板にクロムフリ
ーの極めて優れた絶縁皮膜を形成する表面処理剤を提供
することを第一の目的とするものである。第二の目的は
電磁鋼板の上に上記処理剤によって、絶縁性、裸耐食
性、下地金属との密着性、加工性、耐リン溶出性及び耐
ステッキング性に優れたクロムフリーの皮膜を特定量形
成せしめた表面処理電磁鋼板を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】水酸基含有モノマー成分
を５〜60重量％、カルボキシル基含有モノマー成分を
0.5〜40重量％共重合成分として含有する有機樹脂 100
重量部に対し、リン酸を５〜100 重量部、Mn、Mg、Al、
Ba、Ca、Srの化合物の１種または２種以上を20〜200 重
量部、SiO₂, ZrO₂, SnO₂, Al₂O₃, Sb₂O₅のコロイド（ゾ
ル）の１種あるいは２種以上を５〜150 重量部配合する
ことを特徴とするクロムフリー電磁鋼板表面処理用組成
物および、電磁鋼板の上に、前記の表面処理用組成物を
塗布し形成された皮膜の付着量が 0.3〜5.0 g/m²有する
事を特徴とする表面処理電磁鋼板である。

【０００７】本発明は特殊有機樹脂、リン酸、特殊重金
属化合物及び特殊コロイドからなる表面処理皮膜を電磁
鋼板上に形成し、電磁鋼板と極めて優れた密着性を有
し、かつ、絶縁性、裸耐食性、溶接性、加工性、耐リン
溶出性、耐ブロッキング性優れた表面処理皮膜を形成さ
せるクロムフリーの安定な表面処理剤である。この極め
て優れた各種金属との密着性は特殊有機樹脂とリン酸と
の組合せに寄って確保される。また、極めて優れた絶縁
性は特殊有機樹脂、特殊重金属化合物及びコロイドの組
合せによって確保される。極めて優れた裸耐食性は特殊
有機樹脂と特殊重金属化合物との組合せによって始めて
実現できる。優れた溶接性は特殊有機樹脂と特殊重金属
化合物を特定割合配合することによって確保される。優
れた加工性（連続打ち抜き性）は特殊有機樹脂と特殊重
金属化合物及びコロイドを特定の割合にすることによっ
て確保される。また、優れた耐リン溶出性は特殊重金属
化合物とリン酸との割合を限定することによって確保す
ることができる。また、耐ブロッキング性は特殊重金属
化合物とコロイドとの割合を限定することにより確保す
ることができる。以下、本発明に使用する特殊有機樹
脂、リン酸、特殊重金属化合物及びコロイドの内容と特
殊有機樹脂、リン酸、特殊重金属化合物及びコロイドと
の組合せによって形成された皮膜の特性がどのように変
化するかを示す。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明における特殊有機樹脂とは、
水酸基含有モノマーを成分として５〜60重量％、カルボ
キシル基含有モノマーを成分として 2.5〜40重量％含有
する有機樹脂をいう（以下本有機樹脂と言う）。水酸基
含有モノマー成分としては（メタ）アクリル酸−ヒドロ
キシルエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピ
ル、（メタ）アクリル酸3-ヒドロキシブチル、アクリル
酸2,2-ビス（ヒドロキシメチル）エチル、（メタ）アク
リル酸2,3-ジヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸
3-クロル-2- ヒドロキシプロピル等の（メタ）アクリル
酸ヒドロキシエステル類、アリルアルコール類及びN-メ
チロールアクリルアミド、N-ブトキシメチロール（メ
タ）アクリルアミド等のアルコールアミド類の還元性水
酸基を含有するモノマー及び酸性液中で水酸基と同様な
反応性を期待できるグリシジル（メタ）アクリレート、
アリルグリシジルエーテル、β−メチルグリシギル（メ
タ）アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル
（メタ）アクリレート等のグリシギル基を有するモノマ
ー、アクロレインアドのアルデヒド基を有するモノマー
が使用できるが、特に好ましくはアクリル酸2-ヒドロキ
シエチル、メタアクリル酸2-ヒドロキシエチルである。
なお、（メタ）アクリル酸〜は、メタアクリル酸〜及び
/ 又はアクリル酸〜を表している。

【０００９】カルボキシル基含有モノマー成分としては
例えばエチレン系不飽和カルボン酸やその共重合体樹脂
を使用することができる。エチレン系不飽和カルボン酸
成分としては、例えばアクリル酸、メタアクリル酸、ク
ロトン酸等のエチレン系不飽和モノカルボン酸、イタコ
ン酸、マレイン酸、フマール酸等のエチレン系不飽和ジ
カルボン酸と、それらのカルボン酸アルカリ金属塩、ア
ンモニウム塩、有機アミンが使用できる。

【００１０】本有機樹脂は上記水酸基含有モノマー単
独、あるいは上記水酸基含有モノマーに他の有機樹脂を
水酸基含有モノマーが５〜60重量％となるように、ま
た、カルボキシル基含有モノマー単独、あるいは上記カ
ルボキシル基含有モノマーに他の有機樹脂をカルボキシ
ル基含有モノマーが 0.5〜40重量％となるように共重合
することにより得られる。他の有機樹脂としてはエチレ
ン系不飽和カルボン酸やその他のエチレン系不飽和化合
物のいずれか１者あるいは２者を同時に使用することが
望ましい。エチレン系不飽和カルボン酸成分としては、
例えばアクリル酸、メタアクリル酸、クロトン酸等のエ
チレン系不飽和モノカルボン酸、イタコン酸、マレイン
酸、フマール酸等のエチレン系不飽和ジカルボン酸と、
それらのカルボン酸アルカリ金属塩、アンモニウム塩、
有機アミン塩が使用できる。また、エチレン系不飽和化
合物としてはエチレン系不飽和カルボン酸成分と水酸基
含有モノマー成分の例示以外のエチレン系不飽和化合物
であって、（メタ）アクリル酸アルキルエステル及びそ
の共重合体樹脂、およびその他のビニル化合物であり、
芳香族ビニル化合物などである。

【００１１】上記以外にエポキシ及びその共重合体樹
脂、アクリル変成エポキシ及びその共重合体樹脂、ウレ
タン変成エポキシ及びその共重合体樹脂等のうち水酸基
含有モノマーが５〜60重量％でカルボキシル基含有モノ
マーが 0.5〜40重量％のものであれば使用できる。ある
いは上記エポキシ系樹脂と下記エポキシ系樹脂の中から
１種あるいは２種以上を併用して使用することができ
る。また、ポリエステル樹脂及びその共重合体樹脂等の
うち水酸基含有モノマーが５〜60重量％でカルボキシル
基含有モノマーが 0.5〜40重量％のものであれば使用で
きる。また、上記各樹脂の２種以上を混合して使用する
こともできる。さらに、本発明の目的を損なわない範囲
で上述した化合物以外の化合物等を含有させておくこと
は差し支えない。

【００１２】特殊重金属化合物としてはMn、Mg、Al、B
a、Ca、Srの化合物であり、好ましくはこれら重金属の
リン酸化合物を使用することが望ましく、これら特殊重
金属のリン酸化合物の１種あるいは２種以上を添加す
る。上記水酸基含有モノマー及びカルボキシル基含有モ
ノマーを主成分とした本有機樹脂 100重量部（以降単に
部と示す）に対し、上記特殊重金属化合物の１種あるい
は２種以上を20〜200 部配合する必要がある。上記水酸
基含有モノマー及びカルボキシル基含有モノマーを主成
分とした本有機樹脂 100部に対し、リン酸を５〜100 部
配合する必要がある。また、さらに上記水酸基含有モノ
マー及びカルボキシル基含有モノマーを主成分とした本
有機樹脂100 部に対し、SiO₂, ZrO₂, SnO₂, Al₂O₃, Sb₂
O₅のコロイド（ゾル）の１種あるいは２種以上を５〜15
0 部配合する必要がある。

【００１３】以下、本有機樹脂、特殊重金属化合物、リ
ン酸及び特殊コロイドの共存する浴を作成し、電磁鋼板
に皮膜を形成し特性がどのように変化するかを示す。本
有機樹脂としてはヒドロキシエチルアクリレート45部−
メタアクリル酸メチル45部−アクリル酸15部（水酸基含
有モノマー成分：42.8重量％、カルボキシル基含有モノ
マー成分：14.3重量％）を共重合した樹脂を 100g/l(固
形分)(100 部) 添加した。また、リン酸Mnを130g/l（固
形分)(130 部) 、リン酸を25g/l(固形分)(25部) 添加
し、さらにコロイダルシリカを種々の割合で添加した。
これら水性液よりなる表面処理浴を作成し、電磁鋼板(J
IS規格50A470) に全固形分が 2.1g/m²となるように塗布
し、乾燥して形成した皮膜について素材（電磁鋼板）と
の密着性、絶縁性、裸耐食性、溶接性、加工性、耐リン
溶出性及びステッキング性について調査した。

【００１４】ここで、素材と本発明による表面処理皮膜
との密着性はJEM 規定に準じて実施した。試験部をセロ
テープ剥離し、テープを転写して黒化度で評価した。密
着性試験は焼鈍前後で行った。焼鈍条件は高純度窒素雰
囲気で 750℃±20℃２時間加熱し、200 ℃まで炉冷して
大気中に取り出した(JEM規定に準じる) 。 ○: 剥離無し △: 少し剥離 ×: やや多い

【００１５】表面処理皮膜の絶縁性は層間抵抗を求めて
測定した。層間抵抗は JIS C2550第２法に準じて実施し
た。30点測定しその平均値を求めた。測定は焼鈍前後で
実施した。焼鈍条件は上記と同じである。

【００１６】表面処理皮膜の裸耐食性はJIS Z2371 に準
じて実施した。SST ５時間行い、発錆状況を調べて評価
した。測定は焼鈍前のサンプルについてのみ実施した。 ◎: 赤錆発生率 0 % ○: 〃 0 % 超〜1 % △: 〃 1 % 超〜10 % ×: 〃 10 % 超〜50 % ××: 〃 50 % 超

【００１７】表面処理皮膜の切断性は SKH9 35°ノッチ
刃による切断荷重を測定して求めた。測定は焼鈍前のサ
ンプルについてのみ実施した。 ○: 最大荷重 800 kg 以下切断面刃面状況異常無し △: 〃 800〜900 kg 切断面刃面状況異常無し ×: 〃 900 kg 異常切断面刃面状況一部乱れ発生

【００１８】表面処理皮膜の溶接性は JEM規格に準ずる
方法を採用した。サンプル締め圧: 50 kg/cm²、Ar流量: 5 l/min 、溶接
電流: 100A、アーク長: 1.5 mm、電極材質: 2%ThO₂-W、
電極径: 2.4 mm、開先: 無し、サンプル積み厚: 〜30 m
m で実施した。評価方法はビード中に起泡が発生しない
最大溶接速度(cm/min)にて評価した。 ○: 20 cm/min 以上 △: 10〜20 cm/min ×: 10 cm/min 以下

【００１９】表面処理皮膜の耐リン溶出性は試料を沸騰
水に30分浸漬し、前後のリンの減量を蛍光Ｘ線で測定し
て求めた。 ○: Ｐの減量 30 mg/m²以下 △: 〃 30〜50 mg/m² ×: 〃 50 mg/m²以上

【００２０】表面処理皮膜の耐熱性（耐ステッキング
性）は締め圧 60 kg/cm²で焼鈍し、焼鈍後剥離荷重を測
定して求めた。焼鈍条件は前出と同じである。 ○: 剥離荷重 20 g/cm²以下 △: 〃 20〜30 g/cm² ×: 〃 30 g/cm²以上

【００２１】形成した皮膜の電磁鋼板との密着性はコロ
イダルシリカの添加量によって左右され、150 部以下で
は鋼板と優れた密着性が得られるが 150部超になると密
着性はやや低下する。皮膜の絶縁性はコロイダルシリカ
の添加量によって特に左右されない。裸耐食性はコロイ
ダルシリカの添加量によって左右され、５部以上、150
部以下で優れた耐食性が得られるが、５部未満及び 150
部超になると耐食性はやや低下する。溶接性はコロイダ
ルシリカの影響をうけ、150 部超になると溶接性は大幅
に低下する。加工性もコロイダルシリカの影響をうけ、
150 部超になると加工性はやや低下する傾向を示す。耐
リン溶出性はコロイダルシリカの添加量によって特に影
響を受けない。耐スティッキング性はコロイダルシリカ
の影響を特にうけ、５部以上で大幅に向上する。以上の
結果から有機樹脂 100部に対し、コロイダルシリカの添
加量は５部〜150 部とする。これら結果はコロイダルシ
リカのかわりにCr₂O₃, Fe₂O₃, Fe₃O₄, MgO, ZrO₂,SnO₂,
Al₂O₃, Sb₂O₅等のコロイド（ゾル）を用いてもほぼ同
様の結果がえられた。

【００２２】次に本有機樹脂としてヒドロキシエチルア
クリレート45部−メタアクリル酸メチル45部−アクリル
酸15部（水酸基含有モノマー成分：42.8重量％、カルボ
キシル基含有モノマー成分：14.3重量％）を共重合した
樹脂を100 g/l(固形分)(100部) 添加した。また、リン
酸Mnを130 g/l(固形分)(130 部) 、コロイダルシリカを
50g/l(50部) 添加し、さらにリン酸を種々の割合で添加
した。これら水性液よりなる表面処理浴を作成し、電磁
鋼板(JIS規格50A470) に全固形分が2.3 g/m²となるよう
に塗布し、乾燥して形成した皮膜について特性調査を行
った。形成した皮膜の電磁鋼板との密着性はリン酸の添
加量によって大きく左右され５部以上、100 部以下で極
めて優れた密着性がえられる。５部未満では密着性は低
下し、100 部超になると素材をエッチングすることによ
り密着性は低下する。皮膜の絶縁性はリン酸の添加量に
よって特に大きく左右されない。裸耐食性はリン酸の添
加量によって左右され、５部以上、100 部以下で優れた
耐食性が得られるが、５部未満及び 100部超になると耐
食性はやや低下する。溶接性はリン酸の影響を一部う
け、添加量が多くなるにつれ溶接性はやや良くなる傾向
を示す。加工性もリン酸の影響を一部うけ、添加量が多
くなると加工性はやや良くなる傾向を示す。耐リン溶出
性はリン酸の影響を特に受け、100 部を越えるとリンの
溶出は著しく多くなる。また、耐スティッキング性もリ
ン酸の影響を特にうけ、100 部を越えると大幅に発生し
易くなる。以上の結果から有機樹脂 100部に対し、リン
酸の添加量は５部〜100 部とする。また、リン酸のかわ
りに次亜リン酸、亜リン酸あるいはポリリン酸等を用い
てもほぼ同様の結果が得られた。

【００２３】次に本有機樹脂としてヒドロキシエチルア
クリレート45部−メタアクリル酸メチル45部−アクリル
酸15部（水酸基含有モノマー成分：42.8重量％、カルボ
キシル基含有モノマー成分：14.3重量％）を共重合した
樹脂を100 g/l(固形分)(100部) 添加した。また、コロ
イダルシリカを50g/l(50部) 添加し、リン酸を40g/l(40
部) 添加し、さらにリン酸Mnを種々の割合で添加した。
これら水性液よりなる表面処理浴を作成し、電磁鋼板(J
IS規格50A470) に全固形分が2.2 g/m²となるように塗布
し、乾燥して形成した皮膜について特性調査を行った。
形成した皮膜の電磁鋼板との密着性はリン酸Mnの添加量
によって特に大きな影響は受けない。皮膜の絶縁性もリ
ン酸Mnの添加量によって特に大きく左右されない。裸耐
食性はリン酸Mnの添加量によって左右され、20部以上、
200 部以下で優れた耐食性が得られるが、20部未満及び
200部超になると耐食性はやや低下する。溶接性及び加
工性はリン酸Mnの影響を一部うけ、添加量が多くなるに
つれ溶接性及び加工性はやや良くなる傾向を示す。耐リ
ン溶出性はリン酸Mnの影響を受け、200 部を越えるとリ
ンの溶出はやや多くなる傾向を示す。また、耐スティッ
キング性もリン酸Mnの影響を特にうけ、200 部を越える
と発生し易くなる。

【００２４】以上の結果から有機樹脂 100部に対し、リ
ン酸Mnの添加量は20部〜200 部とする。また、リン酸Mn
のかわりにリン酸Mg、リン酸Al、リン酸Ba、リン酸Ca、
リン酸Srを用いてもほぼ同様の結果が得られた。また、
これら化合物の2 種以上を混合して用いても同様の結果
が得られた。また、Mn、Mg、Al、Ba、Ca、Srの硫酸化合
物、硝酸化合物あるいは塩化物などリン酸との共存で溶
解し易い化合物であれば使用して差し支えない。

【００２５】次に本有機樹脂としてヒドロキシエチルア
クリレート−メタアクリル酸メチルーアクリル酸系樹脂
においてメタアクリル酸メチルの割合を固定し、ヒドロ
キシエチルアクリレートとアクリル酸の割合をそれぞれ
かえ、水酸基含有モノマーとカルボキシル基含有モノマ
ーの割合の異なる樹脂を共重合して作成した。これら樹
脂を100 g/l(固形分)(100 部) 添加し、さらにコロイダ
ルシリカを50g/l(50部) 、リン酸を40g/l(40部) 、リン
酸Mnを120g/l(120部) 添加した。これら水性液よりなる
表面処理浴を作成し、電磁鋼板(JIS規格50A470) に全固
形分が2.2 g/m²となるように塗布し、乾燥して形成した
皮膜について特性調査を行った。

【００２６】形成した皮膜の電磁鋼板との密着性は本有
機樹脂の水酸基含有モノマー及びカルボキシル基含有モ
ノマーの割合によって大きく影響を受け、水酸基含有モ
ノマーが５重量％以上、60重量％以下で、かつ、カルボ
キシル基含有モノマーが 0.5重量％以上、40重量％以下
で皮膜と電磁鋼板との密着性は著しく向上する。これに
対し、水酸基含有モノマーが５重量％未満、60重量％
超、あるいはカルボキシル基含有モノマーが 0.5重量％
未満、40重量％超では皮膜と電磁鋼板との密着性は低下
する。裸耐食性は本有機樹脂の水酸基含有モノマー及び
カルボキシル基含有モノマーの割合によって一部影響を
受け、水酸基含有モノマーが５重量％以上、60重量％以
下で、かつ、カルボキシル基含有モノマーが 0.5重量％
以上、40重量％以下で耐食性は向上する。また、水酸基
含有モノマーが５重量％未満、60重量％超、あるいはカ
ルボキシル基含有モノマーが 0.5重量％未満、40重量％
超では耐食性はやや低下する。

【００２７】水酸基含有モノマーとカルボキシル基含有
モノマーを特定の割合存在せしめると耐食性が向上する
のは水酸基含有モノマーとカルボキシル基含有モノマー
の存在によって緻密な皮膜が形成されるためと思われ
る。また、皮膜の絶縁性、溶接性、加工性、耐リン溶出
性及び耐スティッキング性は本有機樹脂の水酸基含有モ
ノマー及びカルボキシル基含有モノマーの割合がかわっ
ても特に大きな影響は認められない。上記結果はアクリ
ル系樹脂について述べたが、アクリル系樹脂以外の例え
ばポリエステル系樹脂或いはエポキシ系樹脂等について
も水酸基含有モノマーとカルボキシル基含有モノマーを
特定の割合存在せしめるとほぼ同様の結果が得られた。

【００２８】以上の結果から、本発明は水酸基含有モノ
マー成分５〜60重量％、カルボキシル基含有モノマー成
分 0.5〜40重量％を共重合成分として含有する有機樹脂
100部に対し、Mn、Mg、Al、Ba、Ca、Sr化合物の１種あ
るいは２種以上を20〜200 部、リン酸５〜100 部及びSi
O₂, ZrO₂, SnO₂, Al₂O₃, Sb₂O₅の１種或いは２種以上を
５〜150 部配合することを特徴とする電磁鋼板用クロム
フリーの表面処理用組成物とする。

【００２９】ここで、クロム酸を用いずに素材（電磁鋼
板）と優れた密着性を有する皮膜を形成出来ることは極
めて重要である。従来のクロム酸含有コーテイング剤は
素材と皮膜との密着性をクロム酸の存在によって確保し
ていた。これに対し、クロム酸を用いずに素材と皮膜に
優れた密着性を確保することはクロムフリーコーテイン
グ剤の開発において最も重要な要因の一つである。本発
明者等は有機樹脂の水酸基含有モノマーとカルボキシル
基含有モノマーを特定の割合にすると樹脂皮膜と素材
（電磁鋼板）との間に極めて優れた密着性が生じること
を見出した。ここで、水酸基含有モノマーとカルボキシ
ル基含有モノマーを特定の割合にすると樹脂皮膜と素材
（電磁鋼板）との間に極めて優れた密着性が生じる理由
について必ずしも明確ではないが、水酸基含有モノマー
とカルボキシル基含有モノマーを特定の割合にすると樹
脂皮膜界面と素材（金属）との間に強いファンデアワー
ルス力が生じ、それによって優れた密着性が確保される
ものと思われる。

【００３０】ここで、電磁鋼板に適用する場合の皮膜の
付着量は 0.3〜5.0g/m² が望ましい。0.3g/m² 未満で
は、皮膜の絶縁性、耐食性等が不充分となり、5.0 gm²
超では溶接性等が低下するからである。

【００３１】また、本発明による表面処理剤を電磁鋼板
に塗布するには、ロールコート、スプレー塗装、刷毛塗
り、浸漬塗装、カーテンフロー等いずれの塗装方法を用
いても良い。

【００３２】これまで、本有機樹脂−リン酸−重金属化
合物−コロイド系のコーテイング用組成物についてしめ
した。これは電磁鋼板に最小限塗布することにより、電
磁鋼板用皮膜として極めて優れた特性が確保される。し
かし、本有機樹脂のみをあるいは本有機樹脂 100部にリ
ン酸５〜100 部配合した組成液を電磁鋼板に塗布し、密
着性の優れた皮膜を形成することができる。その際、耐
食性あるいは絶縁性を充分確保するために、本有機樹脂
−リン酸−重金属化合物−コロイド系に比べやや多めに
塗布する必要がある。

【００３３】以上示すように本発明による表面処理剤は
クロムを使用しないノンクロメート剤として従来使用さ
れている塗布クロメート、電解クロメート、樹脂クロメ
ート及び反応クロメートなどいわゆるクロメート剤の代
替として使用することができるとともに、クロムを使用
しない無公害の表面処理剤であることから、用途は大き
く広がるものと思われる。

【００３４】以下、実施例について詳しく述べる。実施例１電磁鋼板(JIS規格50A470) にアクリル酸2-ヒドロキシブ
チル40部−メタアクリル酸メチル15部−アクリル酸ブチ
ル40部−スチレン40部−メタアクリル酸40部−アクリル
酸10部の共重合体樹脂（水酸基含有モノマー成分：21.6
重量％、カルボキシル基含有モノマー成分：27.0重量%)
100g/l、リン酸35g/l 、リン酸Mn120g/l、リン酸Mg10g/
l 、コロイダルシリカ30g/l を配合した水性液をロール
で塗布し、 300℃で乾燥して全付着量が 2.3g/m²となる
ように皮膜を形成した。

【００３５】実施例２電磁鋼板(JIS規格50A470) にアクリル酸2-ヒドロキシブ
チル50部- メタアクリル酸メチル20部−アクリル酸ブチ
ル40部−スチレン60部−メタアクリル酸30部−アクリル
酸15部の共重合体樹脂（水酸基含有モノマー成分：23.3
重量％、カルボキシル基含有モノマー成分：20.9重量%)
100g/l、リン酸50g/l 、リン酸Al 80g/l、リン酸Ba10g/
l 、ZrO₂のコロイド（ゾル）10g/l 、SnO₂のコロイド
（ゾル）５g/l を配合した水性液をロールで塗布し、30
0 ℃で乾燥して全付着量が 2.5g/m²となるように皮膜を
形成した。

【００３６】実施例３電磁鋼板(JIS規格50A470) にメタアクリル酸2,3-ジヒド
ロキシプロピル60部−メタアクリル酸メチル35部−アク
リル酸ブチル50部−グリシジルメタアクリレート20部−
メタアクリル酸30部−アクリル酸10部の共重合体樹脂
（水酸基含有モノマー成分：29.3重量％、カルボキシル
基含有モノマー成分：19.5重量%) 80g/l、リン酸 60g/
l、リン酸Ca 70 g/l 、リン酸Sr10 g/l、Al₂O₃のコロ
イド（ゾル）10g/l 、Sb₂O₃のコロイド（ゾル）10g/l
を配合した水性液をロールで塗布し、300 ℃で乾燥して
全付着量が 2.5g/m²となるように皮膜を形成した。

【００３７】実施例４電磁鋼板(JIS規格50A470) にメタアクリル酸2,3-ジヒド
ロキシプロピル70部−メタアクリル酸メチル20部−アク
リル酸ブチル45部−グリシジルメタアクリレート20部−
メタアクリル酸30部−アクリル酸20部の共重合体樹脂
（水酸基含有モノマー成分：34.1重量％、カルボキシル
基含有モノマー成分：24.4重量%)を配合した水性液をロ
ールで塗布し、300 ℃で乾燥して全付着量が 5.0g/m²と
なるように皮膜を形成した。

【００３８】実施例５電磁鋼板(JIS規格50A470) にメタアクリル酸2,3-ジヒド
ロキシプロピル50部−メタアクリル酸メチル30部−アク
リル酸ブチル30部−グリシジルメタアクリレート20部−
メタアクリル酸20部−アクリル酸20部の共重合体樹脂
（水酸基含有モノマー成分：29.4重量％、カルボキシル
基含有モノマー成分：23.5重量%)100g/lにリン酸20g/l
を配合した水性液をロールで塗布し、300 ℃で乾燥して
全付着量が4.5 g/m²となるように皮膜を形成した。

【００３９】比較例１電磁鋼板(JIS規格50A470) に市販のクロム酸含有コーテ
イング剤（アクリル系樹脂50g/l 、クロム酸90g/l 、ほ
う酸30g/l 、酸化マグネシウム30g/l)の水性液をロール
で塗布し、300 ℃で乾燥して全付着量が2.1 g/m²となる
ように皮膜を形成した。

【００４０】比較例２電磁鋼板(JIS規格50A470) にアクリル系樹脂（水酸基含
有モノマー成分：０％、カルボキシル基含有モノマー成
分：０％）を配合した水性液をロールで塗布し、300 ℃
で乾燥して全付着量が 5.0g/m²となるように皮膜を形成
した。

【００４１】比較例３電磁鋼板(JIS規格50A470) にアクリル系樹脂（水酸基含
有モノマー成分：０％、カルボキシル基含有モノマー：
０％）100g/lにリン酸20g/l を配合した水性液をロール
で塗布し、300 ℃で乾燥して全付着量が4.5 g/m²となる
ように皮膜を形成した。

【００４２】表１における実施例１〜５及び比較例１〜
３は電磁鋼板に処理した例である。実施例１〜３に対す
る比較例が比較例１である。評価項目は前出の通りであ
り、また、評価方法も前出の通りである。表１から明ら
かなように、クロムフリーの本発明によるコーチング皮
膜は従来のクロム酸含有コーチング皮膜と比べ、下地金
属との密着性、裸耐食性、絶縁性、加工性、耐リン溶出
性及び耐ステッキング性などいずれの評価項目において
も同等以上でありクロムフリーでありながらクロム酸含
有コーチング皮膜を凌ぐ極めて優れた皮膜であることが
明らかである。

【００４３】実施例４に対する比較例が比較例２であ
り、実施例５に対する比較例が比較例３である。評価項
目は前出の通りであり、また、評価方法も前出の通りで
ある。本発明以外の樹脂では下地との密着性が悪いため
耐食性が悪く、また、加工時皮膜が剥離する。

【００４４】

【発明の効果】以上示したように本発明による表面処理
剤はクロムを使用しない、いわゆる無公害のノンクロメ
ート剤として電磁鋼板の絶縁皮膜に使用することがで
き、従来のクロム含有コーテイング剤を上回る皮膜特性
を得ることができ、クロムに関連する公害問題を一気に
解決することができる。また、従来自動車、家電、建
材、容器関連、食器関連、玩具類、屋内用建材に至ま
で、現在使用されている塗布クロメート、電解クロメー
ト、樹脂クロメート及び反応クロメートなど全てのクロ
メート剤の代替として無公害の表面処理剤として使用す
ることができる。

【００４５】

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水酸基含有モノマー成分を５〜60重量％、
カルボキシル基含有モノマー成分を 0.5〜40重量％共重
合成分として含有する有機樹脂 100重量部に対し、リン
酸を５〜100 重量部、Mn、Mg、Al、Ba、Ca、Srの化合物
の１種または２種以上を20〜200 重量部、SiO₂, ZrO₂,
SnO₂, Al₂O₃, Sb₂O₅のコロイド（ゾル）の１種あるいは
２種以上を５〜150 重量部配合することを特徴とするク
ロムフリー電磁鋼板表面処理用組成物。
【請求項２】電磁鋼板の上に、請求項1 の表面処理用組
成液を塗布し形成された皮膜の付着量が 0.3〜5.0 g/m²
有する事を特徴とする表面処理電磁鋼板。