JPS6318082A - 歪取焼鈍時に焼付きのない電磁鉄板の絶縁被膜形成方法 - 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、特に歪取焼鈍時に要求される積層板間の焼付
防止を目的とした電磁鉄板の絶縁被膜の形成方法に関す
る。

〈従来技術およびその問題点〉 一般に電磁鉄板の絶縁被膜に要求される特性としては、
電気絶縁性、密着性、打抜性、溶接性、耐食性、耐熱性
、耐薬品性などが優れていること、および占積率が高い
ことである。

従来から、これらの要求特性を満足させるために種々の
組成の絶縁被膜が開発され、また改善されてきた。数多
く提案された絶縁被膜のうち現在使用されているものと
しては、燐酸塩系被膜が最も古くから利用されてきた唯
一の完全な無機質被膜である。被膜の成分としては、燐
酸塩を主体に、耐食性や耐熱性を向上させるために若干
のクロム酸（塩）を含有するのが通常である。この燐酸
塩系被膜の特長は、溶接性がきわめて良好なほか、耐フ
レオン性などの耐薬品性が優れていること、歪取焼鈍の
際の浸炭による磁気特性の劣化がないことなどである。

他方、この被膜は無機質被膜であるため、スチール金型
による打抜性が劣るが、最近、超硬金型が普及するにつ
れて打抜性が他の被膜に比べ遜色がなくなってきており
、冷凍機モータや高級電磁鉄板には欠かせない被膜であ
る。

しかるに、この種の燐酸塩系被膜は耐焼鈍性が非常に悪
い欠点がある。すなわち、電磁鉄板を打抜き加工後に磁
気特性の向上のために加工歪を除去する焼鈍が施される
が、この歪取焼鈍によって絶縁被膜の電気絶縁性の劣化
、鉄板同士の密着、被膜同士の融着などが起こり、磁気
特性が劣化することである。このため、この密着や融着
を解離して磁気特性の劣化を防止して使用しているが、
この密着や融着を解離するための作業工程が必要となる
ことから効率が悪い。

一方、耐焼鈍性を改善する方法としては、燐酸、クロム
酸、ホウ酸、チオ結合を有する水溶性有機化合物および
ミョウバンを混合した処理液を塗布する方法（特公昭５
５−１３４８号）が提案されている。この方法は焼鈍後
の電気絶縁性はかなり満足すべき性能を示すが、被膜同
士の融着は強く、磁気特性の劣化を起すため、融着を解
離するための作業が必要となり不経済である。また、被
膜中に陰イオン５０４′−が残存することに起因して、
耐食性が悪い欠点がある。

また、燐酸塩水溶液に無水クロム酸、クロム酸塩および
重クロム酸塩より成る群から選択された少なくとも１種
の化合物と、平均粒径が０．１〜４−のＡｆｉ２０３、
ＳｉＯ２およびＭｇＯより成る群より選択された少なく
とも１種の金属酸化物を５〜３０重量部混合した水溶液
を塗布する方法（特開昭６０−８６８０７号）が本出願
人により従前に提案されている。この方法は、焼鈍後の
電気絶縁性は満足すべき性能を示すが、ハンドリング時
に被膜（粉末）の剥落が多い。

そのため、この方法は、ハーメチックモータに使用した
場合、剥落した被膜が小径ノズルの目づまりの原因とな
ってしまう。また、スリット時のテンションバットによ
り被膜の剥落が多く、被膜に傷を付けるという欠点があ
る。

さらに、鋼板表面に無機質コロイド物質とクロム酸、燐
酸を含む水溶液を塗布した後に連続焼鈍し、その際０．
０２〜０．８　ｇ／＋ｏ　２の焼成被膜を形成し、次い
でそのまま調質圧延する方法（特開昭５２−１５２８３
３号）や、鋼板表面にコロイド状物質を主成分とする水
溶液またはこれに有機物を加えた水溶液を塗布後焼付け
て０．０２〜０．８ｇ／ｌ１１２の被膜を形成させた後
に、調質圧延をする方法（特開昭５４−３２１２４号）
等がある。これらの方法で得られる被膜は、付着量が少
なく、無機質コロイド物質の粒子径が小さいため（通常
１０〜２０１１１μ）、層間抵抗が低く、また加圧下の
歪取焼鈍によっては、被膜同士の融着に止まらず、地鉄
にまで及び磁気特性の劣化が避けられない。

〈発明の目的〉 本発明は、燐酸塩系被膜の上記欠点を解消すべく種々調
査研究を重ねた結果、後に詳述するような微粉末の金属
酸化物を微量配合することによって、従来技術の諸被膜
特性を損なうことなく、耐焼鈍性の優れた絶縁被膜を得
られることを見出したもので、その処理法を提供するこ
とを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明によれば、少なくとも１種の燐酸塩を含む水溶液
に、その水溶液に含まれる燐酸イオンＰ０４の１００重
量部に対して、無水クロム酸、クロム酸塩および重クロ
ム酸塩より成る群より選択された少なくとも１種の化合
物をＣｒＯ３として１０〜７０重量部および単一粒子径
０．０５戸以下で二次分散粒子の平均粒子径が５−以下
の微粉末金属酸化物を５〜３０重量部混合した水溶液を
、電磁鉄板の表面に乾燥重量で０．５〜３．５　ｇ／ｍ
　２になるように塗布し、焼付けることを特徴とする歪
取焼鈍時に焼付きのない電磁鉄板の絶縁被膜形成方法が
提供される。

本発明に使用する処理液の配合剤および処理条件を上記
の如き範囲にするのが好適である理由は、以下の通りで
ある。

本発明に使用する処理液は、主剤として、例えばマグネ
シウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム等の燐酸塩の
１種またはそれ以上を含む水溶液である。これらの燐酸
塩水溶液に、無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム
酸塩から選ばれた少なくとも１種を添加するが、クロム
酸塩としてはマグネシウム塩、重クロム酸塩としてはマ
グネシウム、カルシウム、亜鉛、カリウムなどの塩が好
適である。これらの添加量は、（：ｒ０３として燐酸イ
オンＰＯ４１００重量部に対して１０〜７０重量部が良
い。榛加量が１０重量部未満だと耐食性が不充分であり
、歪取焼鈍後の密着性も劣る。また、７０重量部を超え
ると焼付けによるＣｒ６＋の還元が不十分となり、被膜
中に可溶性のＣｒ６＋が残留するため大気中の水分を吸
収し、べとつきの原因となる。

本発明で使用する微粉末金属酸化物としては、特に限定
されないが、Ａｊ２２０３．５ｉｎ２、ＭｇＯ５Ｔｉｅ
２、ＺｒＯ□などから選ばれた１種以上のものが好適で
、それらの含水塩でも良い。しかし、水溶液中でゾル化
するものは、被膜形成後の歪取焼鈍により被膜同士が融
着を起こすため、好ましくない。

これら微粉末金属酸化物は、単一粒子径が０．０５−以
下で二次分散粒子径が５μｓ以下であるのがよい。単一
粒子径が０．０５μｓを超えると、処理液中での均一分
散ができなくなり、塗布均一性が悪化する。また二次分
散粒子径が５ｐｎを超えても同様の現象が起こる。

さらに、二次分散粒子径が５戸を超えたものについては
、占積率の低下や密着性劣化を起こすので好ましくない
。

この微粉末金属酸化物の添加量としては、燐酸イオンＰ
０．１００重量部に対して、５〜３０重量部がよい。５
重量部未満では歪取焼鈍時に被膜同士が融着して磁気特
性の劣化を起こすため好ましくない。また、電気絶縁性
も劣る。一方、３０重量部を超えると密着性の劣化が起
こるため好ましくない。

このような組成の処理液を攪拌しながら電磁鉄板の表面
に溝付ゴムロールやスプレーなどで均一に塗布し、焼付
ければ良い。なお、塗布量は乾燥重量で０．５〜３．５
３７ｍ２の範囲が良く、その理由は０．５　ｇｉｖＩ２
未満だと十分な電気絶縁性が得られず、耐食性も劣り、
また３、５　ｇ／ｍ２超だと歪取焼鈍後の被膜剥離が起
こりやすいからである。

焼付温度としては３００〜７００℃の温度範囲が好まし
い。３００℃未満だと焼付けに長時間を要し、また、７
００℃超だと適正焼付条件域が狭いので工業的に不適当
である。

［実施例］ 以下、本発明による電磁鉄板の絶縁被膜形成方法を実施
例につき具体的に説明する。

［実施例１］ 前述したように、燐酸塩系被膜の欠点である歪取焼鈍に
よる電気絶縁性の劣化、鉄板同士の密着あるいは被膜同
士の融着に起因する磁気特性の劣化に際し、従来の燐酸
塩系被膜の諸特性を損なうことなく、上記欠点を防止す
ることが要望されており、本発明においては、この要望
に応えて微粉末の金属酸化物を配合した処理液を用いて
処理した電磁鉄板の歪取焼鈍（７５０℃×２時間、雰囲
気Ｎ２ガス）による磁気特性の変化を、下記に示すよう
な条件の下に行った。

結果を第１図に示す。

第１図において、０印は金属酸化物無配合の被膜（従来
の燐酸塩系被膜）、Ｏ印は水溶液中でゾル化しない金属
酸化物配合の被膜（本発明の被膜）、Δ印は水溶液中で
ゾル化する金属酸化物配合の被膜を示す。また、実線は
各試料が融着状態（密着状態）で磁気特性（鉄損Ｗ　　
ｉｓ／Ｓｏ）を測定したものであり、破線（×印）は各
試料の融着を解離した後に測定したものである。

（１）使用素材 電磁鉄板ＪＩＳ　Ｓ　６０相当、板厚０．５ｍｍ（２）
処理液組成 （ａ）本発明の処理液 第１燐酸マグネシウム　Ｍｇ　（８２ＰＯ４）２３０％
水溶液中のｐｏ４ｉｏｏ重量部に対して、無水クロム酸
（：ｒ０３２０重量部、硝酸アルミニウムＡｊ２　（Ｎ
Ｏ３）３２０重量部、単一粒径０．０３−で二次分散粒
子の平均粒子径が２．８−のケイ酸アルミン酸マグネシ
ウム（Ａ２２０３・ＭｇＯ・２Ｓｉ０２・ｎＨ２Ｏ）２
〜４０重量部（第１図中０印）。

（ｂ）比較対照 上記（ａ）の処理液におけるケイ酸アルミン酸マグネシ
ウム無添加（従来の燐酸塩系、第１図中０印）、および
ケイ酸アルミン酸マグネシウムの代りに水溶液中でゾル
化する平均粒径０．８−の含水シリカ（５ｉｎ２−ｎｉ
１２０　）　２〜４０重量部（第１図中△印）。

（３）塗布、焼付条件 一上記電磁鉄板に比重１．０６の上記塗布液を０．５ｍ
ｍピッチゴムロールにより塗布し、４５０℃の温度で８
０秒焼付けた。塗布量は乾燥重量で０．５〜３．５　ｇ
／ｍ２の範囲であった。

（４）鉄損（Ｗ　　Ｉｓ／Ｓｏ）の測定−上記の如く処
理して得られた材料を、外径８５ｍｍφ、内径６５ｍｍ
φのリング試料に打抜き加工後、５　Ｋｇ／ｃＩ１１２
の加圧下で歪取焼鈍を行なった後、融着状態のリング試
料に巻線して鉄損を測定した。その後、融着を解離して
巻線を行い、再度測定した。歪取焼鈍条件はＮ２雰囲気
中７５０℃にて２時間保持した。

（５）結果 鉄損（Ｗ　　ｌ５１５゜）の測定結果をプロットした第
１図のグラフから明らかなように、金属酸化物が無配合
の従来の被膜（第１図中［相］印）は融着状態では５３
　Ｖｉａ’Ａｇと非常に悪い。融着解離後の測定では６
．３　Ｗ／Ｋｇである。これに対し、本発明の被膜であ
るケイ酸アルミン酸マグネシウムを添加したもの（第１
図中０印）は、その添加量が燐酸イオンＰ０．１００重
量部に対し６重量部以上の時、融着状態および融着解離
後（第１図のＸ印、破線参照）の鉄損値において、とも
に６．３Ｗ／にｇで差はなく良好であった。

一方、水溶液中でゾル化する含水シリカを添加した場合
（第１図中△印）、その添加量がｐｏ。

１００重量部に対し３０重量部でも８．４Ｗ／にｇであ
１す る。融着解離後（第１図中０印、破線参照）は６−３Ｗ
／Ｋｇである。

［実施例２］ 次に、本発明による処理液を用いた場合と、従来の燐酸
塩処理液を用いた場合について、下記諸条件の下に被膜
諸特性について試験を行った。その結果を表１に示す。

（１）使用素材 電磁鉄板　ＪＩＳ　Ｓ　６０相当、板厚０．５ｍ＋ａ（
２）処理液組成 （ｃ）本発明の処理液 第１燐酸マグネシウム　Ｍｇ（ＨｚＰＯ４）２３０％水
溶液中のｐｏ４ｔｏｏ重量部に対して重クロム酸カリウ
ムに２（：ｒ２０．をＣｒＯ２として３０重量部、単一
粒径０．０２４で二次分散粒子の平均粒子径が３．５−
のシリカＳｉＯ□１０重量部。

（ｄ）本発明の処理液 処理液（Ｃ）中のシリカ８１０２１０重量部を３０重量
部に増量。

（ｅ）比較対照（従来の燐酸塩処理液）第１燐酸マグネ
シウムＭｇ（８２ＰＯ４）２３０％水溶液中のＰＯ４１
００重量部に対して無水クロム酸２０重量部、硝酸アル
ミニウムＡＪ２　（ＮＯ３）３２０重量部。

（ｆ）比較対照 処理液（ｅ）に平均粒径１．６−〇含水ケイ酸マグネシ
ウム・アルミニウム（３ＭｇＯ・１５八、１２２０３・
８５ｉｎ２・９Ｈ，，０）を１０重量部添加。

（３）塗布、焼付条件 塗布比重１．０６とした上記処理液を攪拌しながら、上
記電磁鉄板にスプレー塗布し、余分な塗布液を０．７ｍ
ｍピッチゴムロールにより絞りとり、５００℃の温度で
７０秒焼付けた。塗布量は乾燥重量で１．２〜１．６　
ｇ／ｍ２の範囲であった。

（４）耐焼鈍性 上記の如く処理して得られた材料を、外径８５ｍｍφ、
内径６５ｍｍφのリング試料に打抜き加工後、５８３７
ｃｍ２の加圧下で歪取焼鈍を行なった後、融着状態およ
び融着解離後の状態において、鉄損（Ｗ　　＋５ｚ＋、
ｏ）を測定した。

一方、材料を３０Ｘ１００ｍｍに剪断後、ラップ代１５
ＣＩ１１２として積層し、５　　Ｋｇ／ｃｍ２の加圧下
で歪取焼鈍を行なった後、被膜の融着強度を引張り試験
機を用いるシングルラップ法により調べた。

歪取焼鈍条件はＮ２雰囲気中７５０℃にて２時間保持し
た。

（５）被膜の密着性 歪取焼鈍前後の材料について、１８０°屈曲し、被膜が
剥離する最小直径を調べた。

（６）結果 耐焼鈍性において、融着状態での鉄損 （Ｗｌ！ｉ／Ｓ。）は、本発明の被膜では６．３〜６．
４Ｗ／Ｋｇであり、融着解離後の６．３Ｗ／Ｋｇにほぼ
等しい。これに比べ、従来の燐酸塩系被膜（処理液（ｅ
））は融着状態で５８．２Ｗ／Ｋｇと非常に悪い。

一方、融着強度をみると、本発明被膜の場合、０．１８
３７ｃｍ２未満であり、弱い力で解離するのに対し、従
来被膜では３．８　Ｋｇ／ｃｍ２と強く融着している。

比較例（ｆ）の場合、融着状態での鉄損および融着強度
は、本発明被膜とほぼ同等であるが、歪取焼鈍後の密着
性において、被膜の剥離する最小直径は１５ｍｍであり
、本発明被膜の最小直径５ｍｍに比べ極端に悪く、被膜
が粉状剥離を起こす。これに比べ本発明の被膜の場合粉
状剥離はなく良好である。

その他の本発明による被膜諸特性については、表１に示
すように、従来被膜のそれらと何隻遜色はなかった。

〈発明の効果〉 以上の種々の実施例にも示されているところから明らか
なように、本発明の処理方法によれば、特定の燐酸塩系
処理液に水溶液中でゾル化しない微細な金属酸化物を配
合することにより、従来技術の被膜緒特性を損なうこと
なく、従来からの欠点であった歪取焼鈍後における鉄板
同士の密着や被膜同士の融着に起因する磁気特性の劣化
を、大幅に改善する電磁絶縁被膜の形成方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、歪取焼鈍後の鉄損に及ぼす燐酸塩被膜中の金
属酸化物添加量の影響を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも１種の燐酸塩を含む水溶液に、その水溶液に
   含まれる燐酸イオンＰＯ＿４の１００重量部に対して、
   無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩より成る
   群より選択された少なくとも１種の化合物をＣｒＯ＿３
   として１０〜７０重量部および単一粒子径０．０５μｍ
   以下で二次分散粒子の平均粒子径が５μｍ以下の微粉末
   金属酸化物を５〜３０重量部混合した水溶液を、電磁鉄
   板の表面に乾燥重量で０．５〜３．５ｇ／ｍ＾２になる
   ように塗布し、焼付けることを特徴とする歪取焼鈍時に
   焼付きのない電磁鉄板の絶縁被膜形成方法。