JP2011252191A - 電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打抜き加工精度に優れた絶縁被膜を持つ電磁鋼板とその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る電磁鋼板は、電磁鋼板の表面に、リン酸金属塩と特定有機樹脂、またはコロイダルシリカと特定有機樹脂から構成されるバインダーの固形分１００質量部に対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を０．３〜５．０質量部混合し、分散させた絶縁被膜を有する。本発明に係る電磁鋼板では、積層鉄芯の製造において、打抜き時の加工性精度が向上し、モータ鉄芯の打抜き精度を高めるにはコスト高になるという問題点を解決することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、例えば電気機器の鉄芯材料として使用される電磁鋼板とその製造方法に関し、特に加工性が良好でかつクロム酸を含有しない絶縁被膜を持つ電磁鋼板とその製造方法に関するものである。

モータやトランスを製造する際には、フープ状の電磁鋼板を所定形状に打抜き加工した後、積層して固着して鉄芯とした後に銅線をティース等に巻きつけた後、ワニスに含浸したり、粉体塗料を吹き付けた後焼き付け乾燥させたりした後、銅線接続用のターミナルやフランジや軸受け等を取り付け、ケースに固定する。

電気機器の高効率化・小型化は、地球環境保全の観点から、また世界的な電力・エネルギー節約の観点から近年強く要望されている。電気機器を高効率化・小型化するには、様々な方策が必要であるが、モータ鉄芯あるいは小型トランス等の鉄芯として使用されている電磁鋼板においても磁気特性の向上や加工性の向上などが求められている。

電気機器の高効率化や小型化を行うためには、ロータとステータの隙間を精度よく管理したりして機械加工精度を高めることが重要であり、その方策として打抜き金型に超硬素材を使用したり、金型形状を工夫したりするような対策が行われてきた。

本来、モータのステータとロータの隙間は小さいほど電磁気力が大きくなってモータの回転トルクが大きくできるのであるが、隙間を小さくし過ぎるとロータとステータが擦れ合ったり、微小な異物があったときに噛みこんだりしてトラブルになり易い。

従って、ロータとステータの隙間を精度良く管理するためには、電磁鋼板を鉄芯に加工する際の加工精度が良好である必要がある。

一方、一般に電気機器の鉄芯に使用される電磁鋼板の表面には絶縁被膜が施されており、絶縁性の他に耐蝕性や溶接性、密着性、耐熱性などの被膜特性が必要とされており、打抜き時の鉄芯形状も電磁鋼板の絶縁被膜の影響を大きく受けることが判明している。

このような電磁鋼板の絶縁被膜としては、一般にクロム酸塩やリン酸塩などの無機酸塩と有機樹脂を主成分とする混合物が塗布されている。

電磁鋼板の絶縁被膜に関する技術としては、古くは以下の特許文献１に重クロム酸塩と酢酸ビニル、ブタジエン−スチレン共重合物、アクリル樹脂等の有機樹脂エマルジョンを主成分とする処理液を用いて絶縁被膜を形成する方法が開示されており、さらに以下の特許文献２には、クロム酸水溶液とエマルジョンタイプの樹脂と有機還元剤を混合し、易溶性アルミニウム化合物、２価金属の酸化物等及びＨ_３ＢＯ_３、さらにクロム酸溶液中のＭｅ^２＋／Ａｌ^３＋のモル比が０〜７．０、かつ（Ａｌ^３＋＋Ｍｅ^２＋）／ＣｒＯ_３のモル比が０．２〜０．５、Ｈ_３ＢＯ_３／ＣｒＯ_３のモル比が０．１〜１．５の範囲にある処理液を用いて絶縁被膜を形成する技術が開示されている。

さらに、以下の特許文献３には、有機被膜系、またはリン酸系、クロム酸系の無機成分に有機樹脂を混合した無機有機混合被膜に、さらにベークライト、メラミン樹脂などの約２μｍ以上の粒子を添加して表面粗さを付与する技術が開示されている。

近年では、環境問題に対する意識の高まりから、６価クロムを含有するクロム酸水溶液を用いない絶縁被膜の開発が進められている。そのような技術として、以下の特許文献４には、特定組成のリン酸塩とホウ酸及び／又はコロイダルシリカと特定粒径の有機樹脂エマルジョンを特定割合配合し、鋼板に焼き付けることにより、クロム化合物を含まない処理液で従来のクロム化合物を含有する絶縁被膜と同等の被膜特性を有し、かつ優れた歪み取り焼鈍後のすべり性を保持する処理方法が記載されている。

また、以下の特許文献５では、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エポキシ樹脂、シランカップリング剤、シリカの特定比率で構成される絶縁被膜に関する技術が開示されている。

このようなクロム酸を含有しない絶縁被膜の加工性に関しては、以下の特許文献６に、リン酸金属塩と有機樹脂とを主成分とし、光電子分光分析法による測定で炭素１ｓピークとリン２ｓピークの強度を規定し、さらにはリン酸金属塩と有機樹脂とを主成分とする処理液に、沸点あるいは昇華点が１００℃以上である水溶性有機化合物を特定量含有する処理液を電磁鋼板に塗布焼き付けることを特徴とする優れた打抜き性に関する技術が開示されている。

また、表面処理鋼板の分野では、以下の特許文献７に、水性樹脂、コロイダルシリカおよび水に加えて極性基を付与した変性脂肪酸アミドワックスディスパージョンおよび分子量７００〜３０００、酸化５〜３０の変性ポリオレフィンワックスディスパージョンから選ばれる少なくとも１種類以上の潤滑剤で構成され、コロイダルシリカの含有量が固形分換算で５〜３５重量％、潤滑剤の含有量が固形分換算で１〜３０重量％であることを特徴とする水性有機複合塗料に関する技術が開示されている。

特公昭５０−１５０１３号公報 特開平０３−３６２８４号公報 特公昭４９−１９０７８号公報 特開平０６−３３０３３８号公報 特開平０９−３２３０６６号公報 特開平１１−８０９７１号公報 特開２００１−２８８５８２号公報

このようなモータの高効率化・小型化に伴う加工精度が課題となってきたことにより、積層鉄芯の打抜き精度が重要性を帯びてきている。特に、最近では、ロータに磁石を使用したいわゆるＳＰＭモータやＩＰＭモータ、あるいはＡＣサーボモータなどが開発され、特に強力なトルクが求められる場合が増加しており、打抜き精度の各段の向上が求められる場合が増加してきたが、従来の電磁鋼板の絶縁被膜の打抜き加工性では、寸法精度が悪いという問題点があった。

また、表面処理鋼板用に開発されたコーティングでは、電磁鋼板の絶縁被膜に求められる占積率、密着性や耐熱性といった被膜特性が得られず、絶縁被膜としての特性が保持用できていないという問題があった。

さらに、打抜き金型のクリアランスを工夫して加工精度を向上させても金型摩耗が激しかったり、打抜き後に切削加工などをしようとしても、生産性が低下したり、手間がかかってコスト高になったりするという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電磁鋼板の打抜き加工性を向上させ、電磁鋼板を打抜いた際に生じる加工精度のばらつきを低減させることが可能な電磁鋼板を提供することにある。

（１）電磁鋼板の表面に、主成分としてリン酸金属塩１００質量部と、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物１〜５０質量部とから構成されるバインダーに対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．３〜５．０質量部混合し、分散させた絶縁被膜を有することを特徴とする、電磁鋼板。
（２）電磁鋼板の表面に、主成分としてコロイダルシリカ１００質量部と、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物４０〜４００質量部とから構成されるバインダーに対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．３〜５．０質量部混合し、分散させた絶縁被膜を有することを特徴とする、電磁鋼板。
（３）主成分としてリン酸金属塩１００質量部に対し、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物のエマルジョンを樹脂固形分で１〜５０質量部混合した後、当該混合物の固形分１００質量部に対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を、樹脂固形分に換算して０．３〜５．０質量部混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、１５０〜４００℃の到達温度で５〜３０秒間焼付け乾燥することを特徴とする、電磁鋼板の製造方法。
（４）主成分としてコロイダルシリカ１００質量部に対し、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物のエマルジョンを樹脂固形分で４０〜４００質量部混合した後、当該混合物の固形分１００質量部に対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．３〜５．０質量部混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、１５０〜４００℃の到達温度で５〜３０秒間焼付け乾燥することを特徴とする、電磁鋼板の製造方法。

以上説明したように、本発明は、リン酸金属塩および特定の有機樹脂、または、コロイダルシリカと特定の有機樹脂と、特定の脂肪酸または特定の脂肪酸塩、から特定割合で構成される絶縁被膜を表面に形成することで、電磁鋼板の打抜き性を向上することにより、電磁鋼板として必要な絶縁被膜特性を保持し、かつ打抜き性の良い電磁鋼板を得ることができるものである。

以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
第一に、本実施形態で使用する電磁鋼板は、質量％でＳｉ：０．１ｍａｓｓ％以上、Ａｌ：０．０５ｍａｓｓ％以上含有する無方向性電磁鋼板が好適である。Ｓｉは、添加量が増加するに従って電気抵抗が大きくなり磁気特性が向上するが、同時に脆性が増大するため、４．０ｍａｓｓ％未満が良い。同様に、Ａｌも添加すると磁気特性が向上するが、圧延性が低下するため、３．０ｍａｓｓ％未満が良い。本実施形態で使用する電磁鋼板では、Ｓｉ、Ａｌ以外に、Ｍｎも０．０１ｍａｓｓ％から１．０ｍａｓｓ％の範囲で添加可能であり、その他のＳやＮ、Ｃといった典型元素は、各々１００ｐｐｍ未満、好ましくは２０ｐｐｍ未満が良い。

本実施形態では、上記鋼成分を持つスラブを１１５０〜１２５０℃に加熱し、熱延してコイル状に巻き取り、必要に応じて熱延板の状態で８００℃から１０５０℃の範囲に焼鈍した後、０．１５ｍｍから０．５ｍｍ程度に冷延し、さらに７５０〜１１００℃で焼鈍したものを電磁鋼板として使用するものである。

また、絶縁被膜が形成される電磁鋼板の表面は、後述する処理液を塗布する前に、アルカリなどによる脱脂処理や、塩酸、硫酸、リン酸などによる酸洗処理など、任意の前処理を施してもよいし、該前処理を施さず仕上げ焼鈍後のままの表面であってもよい。

さらに、本実施形態で使用する電磁鋼板では、表面粗度（Ｒａ）が１．０μｍ以下、さらに好適には０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。Ｒａが０．１μｍ未満では、冷延工程でコスト高になる傾向があり、１．０μｍ超では、熱伝導性が劣化する傾向が見られるためである。

次に、本実施形態で使用するリン酸金属塩とは、リン酸と金属イオンを主成分とする水溶液を乾燥させたときに固形分となるものであってバインダーとして使用するものであり、リン酸の種類としては特に限定するものではないが、オルトリン酸、メタリン酸、ポリリン酸などが良い。

また、金属イオンの種類としては、Ｌｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｉなどの軽金属が良好で、特に、Ａｌ、Ｃａが良好である。リン酸金属塩溶液を調製する際には、例えば、オルトリン酸に金属イオンの酸化物、炭酸塩、水酸化物を混合して調製するのが良い。

リン酸金属塩は、単独で使用しても良いし、２種以上を混合して用いても良い。また、バインダーとして、リン酸金属塩のみであっても良いし、ホスホン酸やホウ酸などの添加剤を加えても良い。

本実施形態で使用するコロイダルシリカは、平均粒径が５〜４０ｎｍであり、かつ、Ｎａ含有量が０．５ｍａｓｓ％以下のものであって、さらに好適には、Ｎａ含有量が０．０１〜０．３ｍａｓｓ％である。

なお、本願で使用するコロイダルシリカ、および有機樹脂エマルジョンの平均粒径とは、個数平均粒径であり、コロイダルシリカの場合には、窒素吸着法により測定したもので、有機樹脂エマルジョンの場合には、レーザー回折法により測定したものである。

これら、リン酸金属塩、コロイダルシリカ、及び平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物は、絶縁被膜のバインダーとして用いるものである。バインダーの膜厚は、０．５〜８．０μｍ程度が良好であり、さらに好適には１．０〜５．０μｍである。

リン酸金属塩やコロイダルシリカと、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂またはウレタン樹脂の混合物以外のバインダー成分を添加することも可能である。例えば、炭酸塩、水酸化物、酸化物、チタン酸塩やタングステン酸塩などの無機化合物、あるいはポリオール、セロソルブ、カルボン酸類、エーテル類、エステル類などの有機低分子化合物をバインダー成分として、添加してもよい。

本実施形態で使用するアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂は、一般に市販されている各樹脂エマルジョンを用いても良い。特に好適であるのは、アクリル樹脂では、通常のモノマーとして、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉ−ブチルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｉ−オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−ノニルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−ドデシルアクリレートなどを使用したもので、そのほかに官能基を持つモノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、水酸基を持つモノマーとして、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒロドキシルブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アリルエーテルなどを共重合させたものが好適である。

エポキシ樹脂の場合、たとえば、アミン変性エポキシ樹脂に無水カルボン酸を反応させたものが挙げられ、具体的には、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルのカプロラクトン開環付加物、ビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳ−ジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、ダイマー酸グリシジルエーテル等であり、変性するアミンとしては、イソプロパノールアミン、モノプロパノールアミン、モノブタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエチレントリアミン、エチレンジアミン、ブタルアミン、プロピルアミン、イソホロンジアミン、テトラヒドロフルフリルアミン、キシレンジアミン、ヘキシルアミン、ノニルアミン、トリエチレンテトラミン、テトラメチレンペンタミン、ジアミノジフェニルスルホン等であり、無水カルボン酸として無水コハク酸、無水イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸等を反応させたものが好適である。

ポリエステル樹脂の例としては、ジカルボン酸として、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等と、グリコールとして、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルジオール１，６−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールおよび、ポリエチレングリコール等を反応させたものが好適である。さらにこれらのポリエステル樹脂に、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メタクリル酸無水物等をグラフト重合させても良い。

ウレタン樹脂は、多価イソシアネートと多価アルコールから従来公知の方法により重合して得られるもので、水分散させるためにカルボキシル基などを極性基として有するものが好適である。具体的には、多価イソシアネートの例としては、エチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネートなどであり、多価アルコールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリシロキサンポリオールなどである。さらには、エチレングリコール、ポロピレングリコール、ペンタエリスリトールなどの低分子ポリオールを混合し重合しても良い。

上記各有機樹脂は、エマルジョンでも良いし、水溶性樹脂としても良い。有機樹脂エマルジョンとする場合には、上記有機樹脂の１種または２種以上の混合物でも良い。また、上記有機樹脂エマルジョンの平均粒径としては、０．０５〜０．５０μｍの範囲が好適である。平均粒径が０．０５μｍ以下では処理液中で凝集し易く、絶縁被膜の均一性が低下する恐れがあり、平均粒径が０．５０μｍ超では液の安定性が低下する恐れがあるためである。上記有機樹脂エマルジョンの平均粒径は、さらに好適には、０．１〜０．３μｍの範囲である。

リン酸金属塩とアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の混合比率は、リン酸金属塩１００質量部に対し、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の合計を１〜５０質量部とするのが適当である。アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の合計の混合比率が１質量部未満では、樹脂濃度が薄過ぎて凝集が発生し易く液安定性に劣るためであり、５０質量部超では、耐熱性に劣る可能性があるからである。

また、コロイダルシリカとアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の合計の混合比率は、コロイダルシリカ１００質量部に対して、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の合計が４０〜４００質量部の範囲が適当である。アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の合計の混合比率が４０質量部未満では、造膜性が悪く、絶縁被膜が発粉する恐れがあり、４００質量部超では耐熱性に劣る可能性があるからである。

次に、本実施形態で使用する脂肪酸又は脂肪酸金属塩は、炭素数が８から２０の範囲のものを使用する。本実施形態に係る脂肪酸又は脂肪酸金属塩は、直鎖カルボン酸又は直鎖カルボン酸の金属塩化合物である。この脂肪酸は、具体的には、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ラウロレイン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ガドレイン酸等であり、脂肪酸金属塩は、上述の各具体例のナトリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、カリウム塩等である。

これらの脂肪酸又は脂肪酸金属塩を、単独で用いても良いし、２種以上を混合したものでも良い。

脂肪酸又は脂肪酸金属塩の炭素数を８〜２０とする理由は、炭素数８未満では焼付け時に蒸発又は昇華することで絶縁被膜中に残留する効率が悪く、十分な加工性向上効果が得られず、２０超では乳化させるために多量の乳化剤が必要となり、絶縁被膜の耐蝕性が低下する恐れがあるためである。脂肪酸又は脂肪酸金属塩の炭素数は、さらに好適には、１０〜１８の範囲であり、オレイン酸およびミリスチン酸が特に好適である。

本実施形態では、液安定性を向上させるため、各種界面活性剤を使用することが可能である。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤とカチオン系界面活性剤とを併用することが好適である。ノニオン系界面活性剤としては、ＨＬＢ値（親水性親油性比）が８以上のものが良い。具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステルなどである。カチオン系乳化剤としては、モノアミン化合物やポリアミン化合物、アルコール性アミンなどのアミン系化合物が好適で、具体的にはステアリルアミン、Ｎ−アミノプロピルベヘニルアミン、Ｎ−ミリスチルトリプロピレンテトラミン、トリエタノールアミンなどである。

これらの界面活性剤は、脂肪酸又は脂肪酸金属塩１００質量部に対し、２．０〜１５．０質量部添加するのが良い。２．０質量部未満では、液安定性が劣化する恐れがあり、１５．０質量部超では、耐蝕性が低下するためである。ノニオン系界面活性剤とカチオン系界面活性剤との比率は、質量比で、９５対５から３０対７０が好適である。カチオン系界面活性剤の比率が５未満では、乳化力が弱く脂肪酸又は脂肪酸金属塩の分散が劣る可能性があり、７０超では、有機樹脂の安定性に影響を及ぼし、やはり液安定性が劣る可能性があるためである。

また、ノニオン系界面活性剤のＨＬＢ値が８未満では、液安定性が劣るためである。ノニオン系界面活性剤のＨＬＢ値は、さらに好適には１２から１５の範囲である。なお、ＨＬＢ値はグリフィン法による計算値のものとする。

次に、リン酸金属塩と、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の混合物と、脂肪酸又は脂肪酸金属塩の配合比率は、バインダーの固形分１００質量部に対し、０．３〜５．０質量部とする。脂肪酸あるいは脂肪酸金属塩の配合比率が０．３質量部未満では、加工性向上効果が劣る恐れがあり、５質量部超では、処理液が不安定になり塗布作業性が低下する恐れがあるためである。

コロイダルシリカと、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂の混合物と、脂肪酸又は脂肪酸金属塩の配合比率も、バインダーの固形分１００質量部に対し、脂肪酸又は脂肪酸金属塩を０．３〜５質量部とする。脂肪酸又は脂肪酸金属塩の配合比率が０．３質量部未満ではやはり加工性向上効果が劣るためであり、５質量部超では、耐蝕性が劣化する恐れがあるためである。

本実施形態では、処理液を電磁鋼板表面に塗布する場合、塗布方式を特に限定するものではなく、ロールコーター方式を用いても良いし、スプレー方式、ディップ方式などの塗布方式でも良い。

また、処理液を乾燥焼き付けるための加熱方式も、通常の輻射炉や熱風炉が使用可能であり、誘導加熱方式などの電気を用いた加熱でも良い。

乾燥条件としては、例えば、１５０〜４００℃の範囲で焼付け時間が５秒から３０秒間が適当である。また、乾燥条件のうち到達板温は、さらに好適には、リン酸金属塩の場合には２６０〜３８０℃の範囲であり、コロイダルシリカの場合には、１７０〜２５０℃の範囲である。

さらに、上述の処理液に対して、金属キレートなどの液安定剤を加えても良い。その他光沢剤、防腐剤、酸化防止剤などを添加しても良い。

上記脂肪酸あるいは脂肪酸金属塩とバインダーとから構成される絶縁被膜では、絶縁被膜中に上記脂肪酸あるいは脂肪酸金属塩による潤滑領域が形成される。これらの潤滑領域は、電磁鋼板の打抜き加工時に、鋼板の変形に伴って絶縁被膜が破壊される時に、潤滑油の不足部分を補う役割を果たすことにより潤滑膜が保持され、従って、加工精度が向上すると推定される。

Ｓｉ：３．１５％、Ａｌ：０．６％、Ｍｎ：０．０３％を含有する板厚０．３５ｍｍで、表面粗度がＲａ（中心線平均粗さ）で０．３８μｍの無方向性電磁鋼板の表面に、以下の表１に示す処理液を表中に示す乾燥温度で塗布焼付けた。

リン酸金属塩として、オルトリン酸と、Ａｌ（ＯＨ）_３、Ｍｇ（ＯＨ）_２などの各金属水酸化物、酸化物、炭酸塩を混合撹拌して各リン金属酸塩処理液を調製し、４０ｍａｓｓ％水溶液とした。

コロイダルシリカは、市販されている平均粒径１５ｎｍで表面をアルミニウムで改質した濃度３０ｍａｓｓ％のものを使用した。

さらに、各有機樹脂については、以下に示した６種類の有機樹脂を、それぞれ３０％エマルジョン溶液とした。さらに粘度調整剤、酸化防止剤を適量加えて、表１の組成の処理液を調整した。アクリル樹脂３、エポキシ樹脂２、ポリウレタン２およびポリプロピレンエマルジョンについては、水以外に適宜エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルセロソルブの中から５％以下の範囲で添加して３０％水溶液とした。

（１）アクリル樹脂としてメチルメタクリレート４０ｍａｓｓ％、スチレンモノマー２５ｍａｓｓ％、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを、メチルメタクリレート２５ｍａｓｓ％を共重合させた、アクリル樹脂１
（２）メチルアクリレート４０ｍａｓｓ％、スチレンモノマー２０ｍａｓｓ％、イソブチルアクリレート３５ｍａｓｓ％、ジメタクリル酸エチレングリコール５ｍａｓｓ％を共重合させたアクリル樹脂２
（３）メチルアクリレート３５ｍａｓｓ％，２−ヒドロキプロピル（メタ）アクリレート１０ｍａｓｓ％、ｎ−ノニルアクリレート２５ｍａｓｓ％、無水マレイン酸３０ｍａｓｓ％を共重合させたアクリル樹脂３
（３）ビスフェノールＡをトリエタノールアミンで変性した後、無水コハク酸を反応させたアミン変性エポキシ樹脂１
（４）ビスフェノールＡをトリエチレンテトラミンで変性した後、無水マレイン酸を反応させたアミン変性エポキシ樹脂２
（５）ジメチルテレフタレート４０ｍａｓｓ％とネオペンチルグリコール４０ｍａｓｓ％を共重合させた後、フマル酸１０ｍａｓｓ％と無水トリメリット酸１０ｍａｓｓ％をグラフト重合させた、カルボキシル基含有ポリエステル樹脂
（６）テレフタル酸５０質量部とイソフタル酸５０質量部、ジエチレングリコール４０質量部、ブタンジオール３５質量部を混合して加熱し、ジブチル錫オキサイドを触媒として添加して既知の方法で合成したポリエステルポリオール１００質量部と、トリレンジイソシアネート２０質量部から合成した、水性ポリウレタン１。
（７）両末端にカルボキシル基を保持するポリエステル１００質量部と両末端に水酸基を保持するポリエチレングリコール７５質量部およびジシクロヘキシルメタンジイソシアネート８０質量部、２，２ジメチロールプロピオン酸１０質量部を反応させて合成した水性ポリウレタン２
（８）既知の方法で合成されたエチレン酢酸ビニル共重合エマルジョン。
（９）既知の方法で合成されたポリエチレンエマルジョン
（１０）重量平均分子量５０００のポリプロピレンを無水マレイン酸でグラフト変性したポリプロピレンエマルジョン

なお、アクリル樹脂１、２、３の平均粒径は、それぞれ０．２７μｍ、０．４５μｍ、０．８２μｍであった。また、エポキシ樹脂１、２の平均粒径は、それぞれ０．３８μｍ、０．９２μｍであった。また、ポリエステル樹脂の平均粒径は０．１３μｍであり、水性ポリウレタン１の平均粒径は０．１７μｍで、水性ポリウレタン２の平均粒径は０．０２μｍ、エチレン酢酸ビニル共重合エマルジョンは平均粒径０．７μｍ、ポリエチレンエマルジョンは平均粒径０．４５μｍ、ポリプロピレンエマルジョンは平均粒径３．０μｍであった。なお、表１中の樹脂質量部は、固形分換算である。

これらのバインダー処理液に、表２に示す脂肪酸および脂肪酸金属塩を、所定量添加した。

処理液の塗布にはロールコーター方式を用い、バインダー膜厚が約１．５μｍになるようロール圧下量等を調整した。乾燥は、輻射炉を用いて行い、表２中に記した所定の加熱条件が得られるよう、炉温設定を調整した。到達板温と焼付け時間は、サンプルによって異なるが、１５０〜４００℃の範囲で焼付け時間は２〜４０秒間の範囲になるよう調整した。得られたサンプルの評価測定結果を、表３に示す。

平均粒径は、有機樹脂エマルジョンについては蒸留水で希釈した後、蒸留水中に約１分間超音波洗浄機で分散させた後、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｚ８８２６）に準じた市販のレーザー回折法による粒径測定装置にて数平均粒径を測定した。

以下に、製造したサンプルの評価方法について、詳細に説明する。
絶縁被膜の打抜き加工性測定は、絶縁被膜を形成した電磁鋼板を７５ｍｍφに打抜き加工し、採取した円状サンプルと打抜きブランクの内径、外径を三次元測定機で測定した。打抜き金型のクリアランスは７％に設定し、２ｔ加圧でダイ内径７５．０３５ｍｍ、パンチ外径７４．９７０ｍｍに設定した。三次元測定機はプルーブ径３ｍｍ、測定ピッチ０．１ｍｍ、プルーブ速度２ｍｍ／ｓで測定した。各１０回ずつ打抜きばらつきを確認した。

円状サンプルの鋼板圧延方向と直角方向の直径計測値のばらつきの偏差が、０．００６以下を◎、０．０１以下のものを○、０．０１５以下を△、０．０１５超を×とした。

絶縁性は、ＪＩＳ法（ＪＩＳ Ｃ２５５０）に準じて測定した層間抵抗を基に、５Ω・ｃｍ^２／枚未満を×、５〜１０Ω・ｃｍ^２／枚を△、１０〜５０Ω・ｃｍ^２／枚を○、５０Ω・ｃｍ^２／枚以上を◎とした。

密着性は、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの直径の金属棒に粘着テープを貼った歪取り焼鈍（焼鈍温度７５０℃×２時間、窒素雰囲気中）後の鋼板サンプルを巻きつけた後、粘着テープを引き剥がし、剥れた痕跡から密着性を評価した。１０ｍｍφの曲げでも剥れなかったものを１０ｍｍφＯＫとし、以下２０ｍｍφで剥れなかったものを２０ｍｍφＯＫ、３０ｍｍφで剥れなかったものを３０ｍｍφＯＫとし、剥がれたものをＯＵＴとした。

耐蝕性は、ＪＩＳ法の塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２３７１）に準じて行い、７時間経時後のサンプルで１０点評価で行った。評価基準は、以下の通りである。

１０：錆発生が無かった
９：錆発生が極少量（面積率０．１％以下）
８：錆の発生した面積率＝０．１％超過０．２５％以下
７：錆の発生した面積率＝０．２５％超過０．５０％以下
６：錆の発生した面積率＝０．５０％超過１％以下
５：錆の発生した面積率＝１％超過２．５％以下
４：錆の発生した面積率＝２．５％超過５％以下
３：錆の発生した面積率＝５％超過１０％以下
２：錆の発生した面積率＝１０％超過２５％以下
１：錆の発生した面積率＝２５％超過５０％以下

外観は、光沢があり、平滑で均一であるものを５とし、以下、光沢はあるが均一性に若干劣るものを４、やや光沢があり平滑ではあるが均一性に劣るものを３、光沢が少なく、平滑性にやや劣り均一性に劣るものを２、光沢、均一性、平滑性の劣るものを１とした。

耐熱性は、歪取り焼鈍（焼鈍温度７５０℃×２時間、窒素雰囲気中）後、鋼板表面に１００ｇｆ（約０．９８Ｎ）の荷重で２ｍｍ×３０ｍｍのガーゼを擦り付けて、絶縁被膜の剥離状況で評価した。剥離しなかったものを５、少し剥離したものを４、はっきり剥離したものを３、剥離状況が酷いものを２、ガーゼで擦らなくても剥離したものを１とした。

表３より本発明の効果が明らかとなった。
表３によれば、本発明の実施例に該当するサンプルは打抜き時の寸法精度が良好で、バラツキが少なく、優れた打抜き加工性を有していることがわかった。また、本発明の実施例に該当するサンプルは、打抜き加工性に加えて、さらに、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観および耐熱性に優れることがわかった。また、比較例に該当するサンプルでは、打抜き時の寸法精度が悪く、バラツキが大きな値となっているものが多く、また、絶縁性、密着性、耐蝕性、外観および耐熱性の全てに優れたものは存在しなかった。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る電磁鋼板では、積層鉄芯の製造において、打抜き時の寸法精度に優れることで電磁鋼板の積層精度が向上し、ステータとロータのギャップを狭くすることが可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims (4)

1. 電磁鋼板の表面に、主成分としてリン酸金属塩１００質量部と、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物１〜５０質量部とから構成されるバインダーに対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．３〜５．０質量部混合し、分散させた絶縁被膜を有することを特徴とする、電磁鋼板。
2. 電磁鋼板の表面に、主成分としてコロイダルシリカ１００質量部と、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物４０〜４００質量部とから構成されるバインダーに対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．３〜５．０質量部混合し、分散させた絶縁被膜を有することを特徴とする、電磁鋼板。
3. 主成分としてリン酸金属塩１００質量部に対し、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物のエマルジョンを樹脂固形分で１〜５０質量部混合した後、当該混合物の固形分１００質量部に対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を、樹脂固形分に換算して０．３〜５．０質量部混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、１５０〜４００℃の到達温度で５〜３０秒間焼付け乾燥することを特徴とする、電磁鋼板の製造方法。
4. 主成分としてコロイダルシリカ１００質量部に対し、平均粒径が０．０５〜０．５０μｍのアクリル樹脂、エポキシ樹脂ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂の１種又は２種以上の混合物もしくは共重合物のエマルジョンを樹脂固形分で４０〜４００質量部混合した後、当該混合物の固形分１００質量部に対し、炭素数が８〜２０の脂肪酸又は脂肪酸金属塩を前記バインダーの固形分１００質量部に対して０．３〜５．０質量部混合した処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、１５０〜４００℃の到達温度で５〜３０秒間焼付け乾燥することを特徴とする、電磁鋼板の製造方法。