JP3280844B2 - 一方向性珪素鋼板の絶縁皮膜形成方法 - Google Patents
一方向性珪素鋼板の絶縁皮膜形成方法Info
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Description
(Mg2 SiO4)等の無機鉱物質皮膜の生成を意図的に
防止して製造した仕上げ焼鈍済みの一方向性珪素鋼板
や、いったん生成したフォルステライト等の無機鉱物質
皮膜を酸洗等の手段で除去したり、さらには鏡面ないし
はそれに近い状態に調製した仕上げ焼鈍済みの一方向性
珪素鋼板に対し、良好な鉄損を得ることができ、かつ皮
膜密着性にも優れた張力付与型の絶縁性皮膜を形成する
ための方法を提供するものである。
多用されており、特にエネルギーロスを少なくするため
に鉄損の少ない材料が求められている。鉄損の低減には
鋼板に張力を付与することが有効であることから、鋼板
に比べ熱膨張係数の小さい材質からなる皮膜を高温で形
成することによって鋼板に張力を付与し、鉄損低減が図
られてきた。仕上げ焼鈍工程で鋼板表面の酸化物と焼鈍
分離剤とが反応して生成するフォルステライト系皮膜
は、鋼板に張力を与えることができ、皮膜密着性も優れ
ている。
開示されたコロイド状シリカとリン酸塩を主体とするコ
ーティング液を焼き付けることによって絶縁皮膜を形成
する方法は、鋼板に対する張力付与の効果が大きく、鉄
損低減に有効である。したがって、仕上げ焼鈍工程で生
じたフォルステライト系皮膜を残した上でシリカとリン
酸塩を主体とする絶縁皮膜を形成することが一般的な一
方向性珪素鋼板の製造方法となっている。
鉄の乱れた界面構造が、皮膜張力によって鉄損改善効果
をある程度減殺させていることが明らかになってきた。
そこで、例えば、特開昭49−96920号公報に開示
されている如く、仕上げ焼鈍工程で生ずるフォルステラ
イト系皮膜を除去したり、更に鏡面化仕上げを行った
後、改めて張力皮膜を形成させることにより、更なる鉄
損低減を試みる技術が開発された。
ライトを主体とする皮膜の上に形成した場合はかなりの
皮膜密着性が得られるものの、フォルステライト系皮膜
を除去したり、あるいは仕上げ焼鈍工程で意図的にフォ
ルステライト形成を行わなかったものに対しては皮膜密
着性が十分ではない。フォルステライト系皮膜の除去を
行った場合はコーティング液を塗布して形成させる張力
付与型絶縁皮膜のみで所要の皮膜張力を確保する必要が
あり、必然的に厚膜化しなければならず、より一層の密
着性が必要である。したがって、従来の皮膜形成法では
鏡面化の効果を十分に引き出すほどの皮膜張力を達成す
る事は困難であり、十分な鉄損低減が図られていなかっ
た。
を塗布するのに先立ち、鋼板表面にSiO2 膜を形成さ
せたり(特開昭60−131976号公報、特開平6−
184762号公報)あるいは還元性雰囲気で焼鈍した
り(特開昭64−83619号公報)さらにはリン酸塩
や珪酸塩(特開平5−27974号公報)あるいは非晶
質酸化物(特開平7−278833号公報)の下地皮膜
を形成させたりすることによって絶縁皮膜の密着性を確
保し、皮膜張力による鉄損改善をはかる方法が提案され
た。
膜密着性と鉄損についてはそれなりの向上、改善は得ら
れる。しかしながら、コーティング液の塗布に先立つ酸
化あるいは還元等の下地処理は現状の一方向性珪素鋼板
の製造工程にはない。そのため、無機鉱物質皮膜のない
仕上げ焼鈍済みの一方向性珪素鋼板に対し、これらの下
地処理を実施しようとした場合、新たな設備設置と製造
工程が必要となってしまう。その結果、大幅なコストア
ップをまねき、工業的には実施しにくいという問題点が
あった。
解決し、無機鉱物質皮膜のない仕上げ焼鈍済みの一方向
性珪素鋼板に対し、コストアップをまねかず張力付与型
の絶縁性皮膜を密着性良く形成させる方法である。本発
明の要旨は、鋼板表面に無機鉱物質皮膜のない仕上げ焼
鈍済みの一方向性珪素鋼板にリン酸塩とコロイダルシリ
カを主成分とするコーティング液を塗布し、焼き付ける
ことによって張力付与型の絶縁皮膜を形成する方法にお
いて、リン酸塩に対するシリカの固形分重量比率を0.
8以上3.0以下とする一方向性珪素鋼板の絶縁皮膜形
成方法であり、更に前述の比率に加え、張力付与型の絶
縁皮膜を形成させるコーティング液の片面当たりの塗布
量が1.0g/m2 以上10.0g/m2 以下とした一
方向性珪素鋼板の絶縁皮膜形成方法にある。
者らは張力付与型の絶縁皮膜の密着性を確保する下地処
理、特に下地酸化層の形成をコーティング液の焼き付け
中に実現できないかと考え検討した。この場合、鋼板が
酸化されて下地酸化層が形成されるためには、皮膜に透
過性があり酸化性ガスがある程度侵入できなければなら
ない。ところが、従来組成(リン酸塩に対するシリカの
固形分重量比率約0.7)の皮膜は基本的に非晶質で透
過性を発現できる粒界は実質的に存在しない。加えて表
面形態も極めて平坦でいわゆる割れ目、クラックなどは
ほとんど存在しない。そのため、従来組成のままでは皮
膜透過性に乏しいため下地酸化層は形成できない。
張力付与型の絶縁皮膜は熱膨張係数の小さいシリカによ
ってその張力付与性が発現するが、シリカ単独では皮膜
になりにくい。そこで、シリカを固定するいわゆるバイ
ンダー成分としての機能をリン酸塩が果たしている。発
明者らはこのバインダーであるリン酸塩の分率を低減さ
せることによって皮膜中に微小なクラックを導入し、皮
膜の透過能を調節し、コーティング液の焼き付け中に鋼
板を適当に酸化させることによって下地酸化層を形成で
きるのではないかと予想した。
重量比率と皮膜密着性との関係を次のような実験を行っ
て調べた。まず、板厚0.23mmの仕上げ焼鈍済みの一
方向性珪素鋼板の表面に生成しているフォルステライト
系皮膜を酸洗によって除去し、さらに化学研磨を施すこ
とによって表面を鏡面化した。次に、この鋼板に対し、
各種のリン酸塩とコロイド状シリカの比率の異なるコー
ティング液を塗布し835℃で30秒間焼き付けし、張
力付与型の絶縁皮膜を形成させた。最後に、皮膜付き試
料の皮膜密着性を円筒曲げ試験(直径20mmの円筒に試
料を巻き付け、内面側の皮膜剥離状況を目視で判定す
る)で測定した。結果を表1に示す。
ン酸塩に対するシリカの固形分重量比率が高いほど皮膜
密着性が向上し、特に比率0.8以上の時に良好な皮膜
密着性が得られることがわかる。ここで、リン酸塩に対
するシリカの固形分重量比率は高いほどクラックの導入
度合いが多くなるが、比率が3.0より多くなるとクラ
ックが導入されすぎて一方向性珪素鋼板の皮膜特性とし
て皮膜密着性に加えて要求される絶縁性、耐錆性等が劣
化するのでリン酸塩に付するシリカの固形分重量比率は
3.0以下でなければならない。
珪素鋼板に対してもリン酸塩に対するシリカの固形分重
量比率を0.8以上3.0以下にすることによって新た
な設備と工程を必要とせず密着性良く絶縁皮膜を形成す
ることができる。次に発明者らは鉄損値に対する塗布量
の影響を調べるため、皮膜密着性が良好となる比率1.
2の場合について塗布量と鉄損値の関係を調べた。ま
ず、板厚0.23mmの仕上げ焼鈍済みの一方向性珪素鋼
板について、その表面に生成しているフォルステライト
系皮膜を酸洗によって除去し、さらに化学研磨を施すこ
とによって表面を鏡面化した。次に、この鋼板に対し、
各種のリン酸塩とコロイド状シリカの比率が1.0のコ
ーティング液を塗布し835℃で30秒間焼き付けし、
張力付与型の絶縁皮膜を形成させた。最後に鉄損値を測
定した。鉄損値の測定はレーザー照射法による磁区制御
処理を施し、かつ磁束密度(B8で代表される)が1.
94テスラ前後の試料について行った。一般に、一方向
性珪素鋼板の鉄損値は試料の磁区の大きさと磁束密度の
影響を受ける。そのため、磁区制御を施し磁区の大きさ
を揃え、かつ磁束密度についてもほぼ同じ値の試料を選
択し鉄損値を測定し比較した。これによって鉄損値に対
する塗布量の影響のみを抽出できる。結果を表2に示
す。
上10g〜m2 以下の時、鉄損値が優れている。鉄損値
に対しては塗布量が影響することが第2表からわかるが
その作用については次のように考えている。まず、塗布
量が片面当たり1g/m2 より少ない場合は鋼板に対す
る皮膜絶対量が少なく、張力付与性が十分でないため鉄
損低減効果が発揮されにくい。一方、塗布量が片面当た
り10g/m2 より多くなると過度にクラックが導入さ
れるため、下地酸化層が発達しすぎて鏡面状態が損なわ
れ鏡面による鉄損低減効果が失われたためと考えてい
る。
固形分重量比率を調整すれば2種類以上のリン酸塩を複
合して用いても良い。また、耐錆性向上のためコーティ
ング液の中にリン酸塩、コロイド状シリカに加えクロム
酸を添加しても本願発明の作用、効果が損なわれること
はない。
かかる実施例に限定されるものではない。 実施例 1 Siを3.25%含有する最終板厚0.23mmに冷間圧
延された珪素鋼板に対し、脱炭焼鈍を行った。このと
き、鋼板表面にはSiO2 を含む酸化層が形成される。
ついで、この鋼板に対し、MgOを主体とする焼鈍分離
剤を塗布し、最終仕上げ焼鈍を行った。このようにして
焼鈍した一方向性珪素鋼板表面にはフォルステライトを
主体とする皮膜が存在している。このフォルステライト
系皮膜付きの鋼板を硫酸とフッ化アンモニウムの水溶液
に浸漬することによりフォルステライト系皮膜を除去
し、さらにフッ酸と過酸化水素の混合水溶液中で化学研
磨し表面を鏡面状態に仕上げた。
1.21のコロイド状シリカの懸濁液110ml、濃度4
4%、比重1.51のリン酸アルミニウム溶液50mlか
らなるコーティング液(固形分重量比率1.21:本発
明)と濃度30%、比重1.21のコロイド状シリカの
懸濁液60ml、濃度44%、比重1.51のリン酸アル
ミニウム溶液50mlからなるコーティング液(固形分重
量比率0.66:比較例)とを溝付きロールによって片
面当たり4g/m2 塗布し、窒素100%、露点30℃
の雰囲気中で835℃、30秒間焼き付け、皮膜を形成
させた、最後にレーザー照射法による磁区制御を施し、
鉄損と皮膜密着性を測定した。結果を表3に示す。
比べ、固形分重量比率が1.21である本発明の方が鉄
損値、皮膜密着性ともに優れている。
コストアップを招かず現行設備のまま皮膜密着性が良
く、張力付与性に優れた絶縁皮膜を形成でき、低い(優
れた)鉄損値をもつ一方向性珪素鋼板を製造できる。
Claims (2)
- 【請求項1】 鋼板表面に無機鉱物質皮膜のない仕上げ
焼鈍済みの一方向性珪素鋼板にリン酸塩とコロイダルシ
リカを主成分とするコーティング液を塗布し、焼き付け
ることによって張力付与型の絶縁皮膜を形成する方法に
おいて、 リン酸塩に対するシリカの固形分重量比率を0.8以上
3.0以下とすることを特徴とする一方向性珪素鋼板の
絶縁皮膜形成方法。 - 【請求項2】 張力付与型の絶縁皮膜を形成させるコー
ティング液の片面当たりの塗布量が1.0g/m2 以上
10.0g/m2 以下であることを特徴とする請求項1
に記載の絶縁皮膜形成方法。
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-
1996
- 1996-04-17 JP JP09546696A patent/JP3280844B2/ja not_active Expired - Fee Related
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