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JP2621267B2 - 電磁鋼板の耐熱性に優れた絶縁皮膜の形成方法 - Google Patents

電磁鋼板の耐熱性に優れた絶縁皮膜の形成方法

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Publication number
JP2621267B2
JP2621267B2 JP32589587A JP32589587A JP2621267B2 JP 2621267 B2 JP2621267 B2 JP 2621267B2 JP 32589587 A JP32589587 A JP 32589587A JP 32589587 A JP32589587 A JP 32589587A JP 2621267 B2 JP2621267 B2 JP 2621267B2
Authority
JP
Japan
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steel sheet
insulating film
heat resistance
weight
treatment liquid
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JP32589587A
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JPH01168005A (ja
Inventor
勉 渡辺
正明 山下
彰彦 古田
康弘 重田
Original Assignee
日本鋼管株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電磁鋼板の耐熱性に優れた絶縁皮膜の形
成方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、電磁鋼板の絶縁皮膜としては、リン酸塩、クロ
ム酸塩系の無機質皮膜と、フェノール樹脂、アクリル樹
脂を含有した有機−無機混合皮膜とに大別されている。
一般に電磁鋼板の絶縁皮膜に要求される性能として
は、層間絶縁性、溶接性、占積率、耐熱性に重点が置か
れていたが、最近、打抜き性についても高い要求がなさ
れている。それらの性能を満足する絶縁皮膜として、本
出願人は、有機樹脂を含有する有機−無機混合皮膜を以
前提案した(特開昭49-120197号)。
この絶縁皮膜は、有機成分としてフェノール樹脂、ス
チレン−ブタジェン共重合体、エポキシ樹脂のいずれか
1種または2種を含み、無機成分として重クロム酸亜鉛
および硝酸アルミニウムを含む処理液を、電磁鋼板の表
面に塗布し、焼き付けてなるものである。しかしなが
ら、この絶縁皮膜は有機樹脂を含有するため耐熱性に欠
け、皮膜形成後の歪み取り焼鈍で有機樹脂の変質により
劣化する。
一方、無機質皮膜としてリン酸塩系の絶縁皮膜が知ら
れているが、この皮膜は絶縁性を高くするためには厚塗
りする必要がある上、厚塗りのため歪み取り焼鈍により
皮膜の剥離を生じ易い欠点もある。
ところで、特公昭49-6742号は、上記の歪み取り焼鈍
によっても皮膜の劣化がなく、絶縁性に優れた絶縁皮膜
として、リン酸塩、クロム酸塩の1種または2種に耐熱
性成分としてアルミナゾルとコロイド状シリカとを添加
することにより、耐熱性を持たせた皮膜を提案してい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記特公昭49-6742号の技術では、絶
縁皮膜に耐熱性を持たせるためにアルミナゾルとコロイ
ド状シリカとを併用しなければならないという難点があ
るだけでなく、その耐熱性も未だ充分でない欠点もあ
る。
この発明の目的は、上述の現状に鑑み、皮膜形成後の
歪み取り焼鈍によっても劣化することのない、耐熱性に
優れた絶縁皮膜を、アルミナゾルにコロイド状シリカを
併用することなく形成できる、電磁鋼板の耐熱性に優れ
た絶縁皮膜の形成方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、電磁鋼板の耐熱性に優れた絶縁皮膜を
耐熱性成分としてアルミナゾルにコロイド状シリカを併
用することなく形成できる方法を得べく鋭意研究を重ね
た結果、単にクロム酸塩でなく特定のクロム酸カルシウ
ムを用い、アルミナゾルとして酢酸イオンで安定化させ
たアルミナゾルを用いて、これらを組み合せれば、アル
ミナゾルに更にコロイド状シリカを併用しなくても、耐
熱性に優れた絶縁皮膜を得ることができることを見い出
した。
この発明の絶縁皮膜の形成方法は上記知見に基づいて
なされたもので、 クロム酸カルシウムをCrO3換算で10〜70g/l含有し、
酢酸イオンで安定化させたアルミナゾルを固型分量で前
記クロム酸カルシウムのCrO3換算の含有量の25〜75%含
有し、還元性の有機化合物を前記クロム酸カルシウムの
CrO3換算の含有量の10〜40%含有する処理液を、電磁鋼
板の表面に乾燥重量で0.5〜4g/m2塗布し、前記処理液を
200〜400℃の温度で前記電磁鋼板の表面に焼き付けるこ
とに特徴を有するものである。
以下、この発明の方法について詳述する。
この発明で使用する処理液では、主剤としてクロム酸
カルシウム(CaCrO4)を用いる。これは、第1図にクロ
ム酸含有溶液の薬液相溶性を示すように、クロム酸カル
シウム以外のクロム酸塩またはクロム酸を用いたクロム
酸含有溶液では、クロム酸カルシウムを用いたクロム酸
含有溶液よりも薬液の相溶性が劣り、品質特性的に満足
できないからである。
処理液のクロム酸カルシウムの含有量はCrO3換算で10
〜70g/lとする。これは、クロム酸カルシウムの含有量
がCrO3換算で10g/l未満であると絶縁皮膜に充分な耐食
性が得られないからであり、また70g/lを超えると膜厚
が厚くなり、絶縁皮膜を形成した電磁鋼板に占める鋼板
部分の占積率が小さくなり過ぎるからである。
処理液にはクロム酸カルシウムの還元剤として、還元
性の有機化合物を含有させる。還元性の有機化合物とし
ては、ショ糖、エチレングリコールなどの有機アルコー
ルが適している。その含有量は、クロム酸カルシウムの
CrO3換算の含有量の10〜40%の範囲とすることが好まし
い。これは、還元性の有機化合物の含有量がクロム酸カ
ルシウムのCrO3換算の含有量の10%未満であると、クロ
ム酸カルシウムに対して不充分過ぎて、クロム酸カルシ
ウム中のCr6+のCr3+への還元が充分に行なわれず、絶縁
皮膜にベタ付きが生じるからであり、また40%を超える
と、クロム酸カルシウムに対して過剰になり過ぎ、還元
性の有機化合物が絶縁皮膜中に残存して、皮膜形成後の
歪み取り焼鈍で劣化し、耐熱性に劣る絶縁皮膜になるか
らである。
処理液には絶縁皮膜の耐熱性成分として、酢酸イオン
で安定化させたアルミナゾルを含有させる。これは、酢
酸イオンで安定化させたアルミナゾルが、絶縁皮膜に耐
熱性を持たせるのに最も効果があり、皮膜形成後の歪み
取り焼鈍によっても劣化のない絶縁皮膜が得られるから
である。
本発明者等は、絶縁皮膜に耐熱性を持たせることに関
し種々の耐熱性成分を試した結果、第1表に示すよう
に、酢酸イオンで安定化させたアルミナゾルが、コロイ
ド状シリカや塩素イオン等で安定化させたアルミナゾル
などよりも効果があり、耐熱性に優れた絶縁皮膜が得ら
れることを初めて見い出したものである。
この発明で用いる酢酸イオンで安定化させたアルミナ
ゾルは、他の塩素イオン、硝酸イオンで安定化させたア
ルミナゾルと同様、粒径約100mμ×10mμの羽毛状粒子
になっている。酢酸イオンで安定化させたアルミナゾル
としては、例えば日産化学製アルミナゾル−200や触媒
化学製AS-1等が市販品として入手することができる。
酢酸イオンで安定化させたアルミナゾルを耐熱性成分
とすると、絶縁皮膜の耐熱性が優れる理由は、その形状
が異形の羽毛状粒子であるために、球状のシリカ粒子な
どと違って、絶縁皮膜中で互いにからみあうことにより
緻密な状態で存在するからであると考えられる。
酢酸イオンで安定化させたアルミナゾルの含有量が固
型分量で、クロム酸カルシウムのCrO3換算の含有量の25
%未満であると、絶縁皮膜の歪み取り焼鈍後の湿潤試験
(HCT)の結果を示す第2図から明らかなように、絶縁
皮膜の耐熱性に劣るようになり、歪み取り焼鈍で絶縁皮
膜が劣化する。一方、前記含有量が同じく75%を超える
と、処理液の粘度が急激に増加し、作業性が悪化する。
以上から、酢酸イオンで安定化させたアルミナゾルの含
有量は固型分量で、クロム酸カルシウムのCrO3換算の含
有量の25〜75%が良く、好ましくは30〜60%が良い。
以上の処理液を調製し、これを電磁鋼板の表面に塗布
し、焼き付けて、電磁鋼板の表面に絶縁皮膜を形成す
る。
処理液の電磁鋼板表面への塗布量は乾燥重量で4g/m2
を超えると、絶縁皮膜の電磁鋼板表面への密着性が低下
する原因となり、一方0.5g/m2未満であると、絶縁皮膜
に充分な耐熱性を得ることができない。従って、処理液
の塗布量は乾燥重量で0.5〜4g/m2の範囲が良く、好まし
くは1.0〜2.5g/m2の範囲が良い。
処理液の電磁鋼板表面への焼き付けによる皮膜形成は
短時間で行なう必要があり、焼付け温度が到達板温で20
0℃未満であると、皮膜形成が不充分で良好な絶縁皮膜
が得られず、一方400℃を超えても絶縁皮膜の性能上の
向上は認められない。従って、処理液の焼付け温度は到
達板温で200〜400℃の範囲とすることが適当である。
以上に述べた条件の処理液およびその塗布、焼付けに
よって、電磁鋼板の表面に耐熱性に優れた無機質系の絶
縁皮膜を得ることができる。
〔実施例〕 この発明の方法に従って電磁鋼板の表面に絶縁皮膜を
形成し、本発明鋼板No.1〜3を得た。比較のために、処
理液をこの発明の方法の範囲外とした条件で、電磁鋼板
の表面に絶縁皮膜を形成し、比較鋼板No.4〜6を得た。
そして、これら本発明鋼板No.1〜3、比較鋼板No.4〜6
の絶縁皮膜の耐熱性を、750℃×2hrの歪み取り焼鈍を行
なった後の耐食性試験と、歪み取り焼鈍前後の層間抵抗
の計測とにより評価した。
本発明鋼板No.1 0.5mm厚の0.25%Siの電磁鋼板を、50℃のアルカリ性
脱脂剤(オルトケイ酸ソーダ15g/l)で30秒間洗浄し、
水洗、乾燥した。これに以下の組成の処理液をロールコ
ーターにより均一に塗布し、次いで焼付け炉を通して到
達板温280℃で50秒間の焼付けを行ない、電磁鋼板表面
に絶縁皮膜を形成した。これを本発明鋼板No.1とした。
処理液の塗布量は乾燥重量で2.0g/m2であった。
クロム酸カルシウム 6.0重量部 ショ糖 1.3重量部(24.5%)* 酢酸イオンで安定化させたアルミ ナゾル(固型分量) 2.6重量部(49.0%)* 水 90.1重量部 *括弧内はクロム酸カルシウムのCrO3換算の含有量に対
する割合い。以下同じ。
本発明鋼板No.2 以下の組成の処理液を使って、本発明鋼板No.1と同様
に処理し、これを本発明鋼板No.2とした。処理液の塗布
量は乾燥重量で1.8g/m2であった。
クロム酸カルシウム 6.0重量部 ショ糖 1.3重量部(24.5%) 酢酸イオンで安定化させたアルミ ナゾル(固型分量) 1.5重量部(28.0%) 水 91.2重量部 本発明鋼板No.3 以下の組成の処理液を使って、本発明鋼板No.1と同様
に処理し、これを本発明鋼板No.3とした。処理液の塗布
量は乾燥重量で2.0g/m2であった。
クロム酸カルシウム 6.0重量部 ショ糖 1.3重量部(24.5%) 酢酸イオンで安定化させたアルミ ナゾル(固型分量) 4.0重量部(75.0%) 水 88.7重量部 比較鋼板No.4 以下の組成の処理液を使って、本発明鋼板No.1と同様
に処理し、これを比較鋼板No.4とした。処理液の塗布量
は乾燥重量で2.0g/m2であった。
クロム酸カルシウム 6.0重量部 ショ糖 1.3重量部(24.5%) 酢酸イオンで安定化させたアルミ ナゾル(固型分量) 0.6重量部(11.3%) 水 92.1重量部 比較鋼板No.5 以下の組成の処理液を使って、本発明鋼板No.1と同様
に処理し、これを比較鋼板No.5とした。処理液の塗布量
は乾燥重量で1.8g/m2であった。
クロム酸カルシウム 6.0重量部 ショ糖 1.3重量部(24.5%) コロイド状シリカ (固型分量) 2.6重量部(49.0%) 水 90.1重量部 比較鋼板No.6 以下の組成の処理液を使って、本発明鋼板No.1と同様
に処理し、これを比較鋼板No.6とした。処理液の塗布量
は乾燥重量で1.8g/m2であった。
クロム酸カルシウム 6.0重量部 エチレングリコール 1.3重量部(24.5%) 硝酸アルミニウム 2.6重量部(49.0%) 水 90.1重量部 これら本発明鋼板No.1〜3、比較鋼板No.4〜6の耐食
性試験結果と皮膜層間抵抗の測定値とを、第2表に示
す。
第2表に示されるように、この発明の方法により絶縁
皮膜を形成した本発明鋼板No.1〜3では、絶縁皮膜が耐
熱性に優れているために、歪み取り焼鈍によっても皮膜
の劣化がなく、このため焼鈍後の耐食性、絶縁性が共
に、比較鋼板No.4〜6に比べて著しく優れている。これ
は、本発明鋼板No.1〜3では、既述したように、酢酸イ
オンで安定化させたアルミナゾルが絶縁皮膜中で互いに
からみ合って、緻密な状態で存在していることによると
考えられる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の方法によれば電磁鋼
板の表面に耐熱性に優れた絶縁皮膜を形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、クロム酸含有溶液の薬液相溶性を示す説明
図、第2図は、絶縁皮膜の歪み取り焼鈍後の湿潤試験結
果を示すグラフである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロム酸カルシウムをCrO3換算で10〜70g/
    l含有し、酢酸イオンで安定化させたアルミナゾルを固
    型分量で前記クロム酸カルシウムのCrO3換算の含有量の
    25〜75%含有し、還元性の有機化合物を前記クロム酸カ
    ルシウムのCrO3換算の含有量の10〜40%含有する処理液
    を、電磁鋼板の表面に乾燥重量で0.5〜4g/m2塗布し、前
    記処理液を200〜400℃の温度で前記電磁鋼板の表面に焼
    き付けることを特徴とする、電磁鋼板の耐熱性に優れた
    絶縁皮膜の形成方法。
JP32589587A 1987-12-23 1987-12-23 電磁鋼板の耐熱性に優れた絶縁皮膜の形成方法 Expired - Lifetime JP2621267B2 (ja)

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