JP3379061B2 - 高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板とその処理方法 - Google Patents
高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板とその処理方法Info
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Description
する方向性電磁鋼板およびその絶縁被膜処理方法に関す
るものである。
高温仕上げ焼鈍中に形成される1次被膜と称されるフォ
ルステライト層と、りん酸塩などを主成分とする処理液
を塗布し鋼板のヒートフラットニング時に焼き付け形成
されるりん酸塩被膜層の2層から形成されている。これ
ら絶縁被膜層には電気絶縁性が必要とされるが、絶縁性
以外にも耐熱性、すべり性、密着性といった種々の被膜
特性が必要である。そして、方向性電磁鋼板の絶縁被膜
の重要な特性のひとつとして、鋼板に張力を付与し方向
性電磁鋼板の磁気特性を向上させるといったものがあ
る。
り、方向性電磁鋼板の鉄損を改善し、さらに方向性電磁
鋼板を鉄芯に用いて製造されたトランスの騒音の主原因
のひとつである磁気ひずみの低減にも効果があることが
知られている。また、方向性電磁鋼板を加工してトラン
スなどの鉄芯とするには各種の製造工程を経るものであ
るが、この鉄芯製造の際に耐熱性、すべり性、密着性が
劣っていると歪み取り焼鈍時に被膜が剥離したり、スム
ーズに鋼板を積層できず作業性が悪化したりすることか
ら、方向性電磁鋼板の絶縁被膜にはこれらの被膜特性を
保持していることも必要である。
焼鈍後に鋼板表面に形成されたフォルステライト被膜の
上に特定組成のりん酸塩、クロム酸塩、コロイド状シリ
カを主成分とする絶縁被膜処理液を塗布焼き付けること
により、高い張力を有する絶縁被膜を鋼板表面に形成
し、方向性電磁鋼板の鉄損と磁気ひずみを低減せしむる
方法が開示されている。
特性が格段に優れ、被膜張力も従来より向上したもの
の、近年エネルギー問題や環境問題がクローズアップさ
れていることから、トランスなどにおいても効率の向上
や騒音の低減が求められている。従って、トランスの鉄
芯材料である方向性電磁鋼板にも更なる磁気特性の向上
が要求されていることから、方向性電磁鋼板の鉄損改善
効果と磁気ひずみ改善効果のある絶縁被膜についても更
なる高張力化・高性能化が求められており、様々な被膜
特性の向上方法が提案されている。
粒径が8mμm以下の超微粒子コロイド状シリカと第一
りん酸塩、クロム酸塩を特定割合含有する処理液を塗布
焼き付けることにより、絶縁被膜の高張力を保持し、さ
らに被膜の潤滑性を向上せしむる方法が開示されてい
る。
コロイド状シリカを用いることによりコロイド状シリカ
の比表面積が大となって結合力を強めることにより、鋼
板への張力付与力を大きくしようとするものである。上
記公報に開示された技術により、高張力を保持し、さら
に絶縁被膜の潤滑性が大幅に向上したものの、超微粒子
コロイド状シリカは反応性が高いために処理液中で凝集
し易い、あるいは製造コストが高くなるといった問題点
があり、工業的には安定して安価なコロイド状シリカを
用いた絶縁被膜処理技術が望まれていた。
板製造の最終工程で鋼板に塗布し焼き付けることにより
表面に形成される絶縁被膜の性状を改善することによ
り、密着性などの各種被膜特性が良好で、かつ従来より
も格段に優れた高張力被膜を有する方向性電磁鋼板を得
ることを目的とする。
ろは以下の通りである。 (1) 表面に、りん酸塩とクロム酸塩とガラス転移点
(Tg点)が950℃から1200℃のコロイド状シリ
カとを主成分とする絶縁被膜を有し、その付着量が2〜
7g/m2 であることを特徴とする高張力絶縁被膜を有す
る方向性電磁鋼板。
コロイド状シリカとを主成分とし、かつ全コロイド状シ
リカの40%以上が、ガラス転移点が950℃から12
00℃のコロイド状シリカである絶縁被膜を有し、かつ
その付着量が2〜7g/m2 であることを特徴とする高張
力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板。
2.5〜7.0%を含有し、平均結晶粒径が1〜10mm
であり、結晶方位が(110)[001]の理想方位に
対して平均値で圧延方向に8°以下の方位のズレを有す
る方向性電磁鋼板の表面に、前記(1)又は(2)記載
の被膜を付与したことを特徴とする高張力絶縁被膜を有
する方向性電磁鋼板。
ム酸塩とコロイド状シリカとを主成分とする処理液を塗
布して絶縁被膜を形成する方法において、ガラス転移点
が950℃から1200℃で、かつ平均粒径が8〜20
nmであるコロイド状シリカ100重量部に対して、1
45〜225重量部のAl、Mg、Caのりん酸塩の1
種又は2種以上と、前記コロイド状シリカ100重量部
に対してCrO3 換算で10〜45重量部のクロム酸塩
とを含有する処理液を塗布し、800℃以上1000℃
未満の温度で焼き付け処理することを特徴とする高張力
絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の処理方法。
を100〜300ppm含有することを特徴とする前記
(4)記載の高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の
処理方法。
ム酸塩とコロイド状シリカとを主成分とする処理液を塗
布して絶縁被膜を形成する方法において、全コロイド状
シリカの40%以上が、ガラス転移点が950℃から1
200℃かつ平均粒径が8〜20nmのコロイド状シリ
カであり、全コロイド状シリカ100重量部に対して、
145〜225重量部のAl、Mg、Caのりん酸塩の
1種又は2種以上と、CrO3 換算で10〜45重量部
のクロム酸塩とを含有する処理液を塗布し、800℃以
上1000℃未満の温度で焼き付け処理することを特徴
とする高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の処理方
法。
2.5〜7.0%を含有し、平均結晶粒径が1〜10mm
であり、結晶方位が(110)[001]の理想方位に
対して平均値で圧延方向に8°以下の方位のズレを有す
る方向性電磁鋼板の表面に、前記(4)、(5)又は
(6)記載の処理を行うことを特徴とする高張力絶縁被
膜を有する方向性電磁鋼板の処理方法。
まず、方向性電磁鋼板の絶縁被膜が鋼板に対して張力を
付与するためには、鋼板と絶縁被膜の熱膨張率に差があ
ることが必要である。絶縁被膜の熱膨張係数が鋼板より
も低い場合、絶縁被膜が焼き付けられる際に鋼板の収縮
が絶縁被膜より大きいことから、鋼板は引っ張り応力を
受け、被膜には圧縮応力が付与されることになる。従っ
て、絶縁被膜の熱膨張率を小さくすることにより、鋼板
に付与される引っ張り応力はさらに大きくすることが可
能である。
するべく鋭意研究した結果、りん酸塩、クロム酸塩、コ
ロイド状シリカを主成分とする絶縁被膜において、コロ
イド状シリカのガラス転移点が絶縁被膜の熱膨張係数に
大きく関与しており、ガラス転移温度が950℃から1
200℃のコロイド状シリカを適用することにより被膜
張力を格段に大きくすることが可能であることを見出し
た。
いて述べる。本発明を適用するに際しては、仕上げ焼鈍
後の方向性電磁鋼板として、通常のフォルステライト被
膜を有する鋼板かあるいはフォルステライト被膜を有し
ない鋼板のどちらでもよい。いずれの鋼板を用いる場合
でも、余剰の焼鈍分離剤を水洗除去した後、硫酸浴など
による酸洗処理、水洗処理を行い表面洗浄と表面の活性
化を行った後塗布する。
℃から1200℃のコロイド状シリカとりん酸塩、クロ
ム酸塩を主成分とする絶縁被膜形成用の処理液を用い
る。本発明の第一の特徴はこのコロイド状シリカのガラ
ス転移点にある。即ち、コロイド状シリカの熱的性質で
あるガラス転移点が従来の方向性電磁鋼板の絶縁被膜に
使用されてきたコロイド状シリカと異なり、非常に高い
ことが特徴である。
ム溶液をイオン交換樹脂によりSiO2 /Na2 Oが6
0〜30のゾルとし、その後高温熟成して重合反応を進
行せしめ、さらに別途イオン交換樹脂により生成させた
希薄ゾルを徐々に添加することにより安定なコロイド状
シリカとするものである。
ケイ酸ナトリウムを使用しているため、極微量のナトリ
ウム分を含有しているのが普通である。コロイド状シリ
カの反応性には粒径、比表面積、製造中に添加される陰
イオンの種類や量等各種の要因が関与しているが、ナト
リウム含有量によってもコロイド状シリカの反応性が変
化し、コロイド状シリカに含有されるナトリウム量が多
い程コロイド状シリカの反応性が高いことが知られてい
る。
ロム酸塩を主成分とする溶液に添加混合して絶縁被膜用
処理液とした後、鋼板に塗布し焼き付けることにより絶
縁被膜を形成する際に、強固な被膜を形成するためには
反応性の高いコロイド状シリカのほうがよいことから、
従来はナトリウム分の多いコロイド状シリカが用いられ
るのが通常であった。
分が多いとガラス転移温度が低下する傾向があり、方向
性電磁鋼板の絶縁被膜に通常用いられるコロイド状シリ
カではガラス転移温度が900℃よりも低いのが普通で
ある。
造中に添加される陰イオンについても検討し、塩素イオ
ンを用いたコロイド状シリカがリン酸塩との反応性が良
好であることを見出した。
ず本発明の特徴は、りん酸塩とクロム酸塩とガラス転移
点が950〜1200℃のコロイド状シリカによって絶
縁被膜が形成されていることである。コロイド状シリカ
のガラス転移点を950〜1200℃とすることによ
り、コーティング焼き付け時に従来よりも格段に大きな
張力を鋼板に付与する。コロイド状シリカのガラス転移
点が950℃未満では、高張力が得られないため制限さ
れる。一方、1200℃超ではりん酸塩およびクロム酸
塩とコロイド状シリカとの反応が劣り、絶縁被膜に亀裂
が入るなどして被膜の密着性が低下するため制限され
る。
である。2.5g/m2 未満では、高張力を得るのが困難
であり、また絶縁性、耐蝕性等も低下し、7.0g/m2
を超えると占積率が低下するため制限される。
述べる。まず、本発明で用いるコロイド状シリカとりん
酸塩との配合割合は固形分換算でコロイド状シリカ10
0重量部に対し、Al、Mg、Caのりん酸塩145〜
225重量部が配合される。145重量部未満では、張
力効果が十分に発揮できない。一方、225重量部超で
は余剰のりん酸分により焼鈍時に焼き付くいわゆるステ
ィッキング性の劣化を生じるため制限される。
イド状シリカ100重量部に対し、CrO3 に換算して
10〜45重量部である。10重量部未満ではりん酸分
の固定能力が十分では無いためスティッキング性が劣
り、45重量部超では処理液がゲル化し易くなることか
ら制限される。
温度は800℃以上1000℃未満である。焼き付け温
度が800℃未満では十分な張力が発揮されず、また、
1000℃を超えると被膜に亀裂が生じ、絶縁性などが
低下する。
素イオンは100〜300ppmであるのが好ましい。
塩素イオンが100ppm未満では反応性向上効果が低
く、300ppm超では形成される絶縁被膜の耐蝕性が
低下する傾向が見られることから制限される。
通常のガラス転移点が900℃前後のコロイド状シリカ
と混合して使用することも可能である。この場合、本発
明で使用するコロイド状シリカの配合割合を全コロイド
状シリカ量の40%以上とすることが必要である。配合
割合が40%未満では、本発明の効果が得られないため
である。
8567号公報に開示された技術を用いて製造された
C:0.005%以下、Si:2.5〜7.0%を含有
し、平均結晶粒径が1〜10mmであり、結晶方位が(1
10)[001]の理想方位に対して、平均値で圧延方
向に8°以下の方位のズレを有する方向性電磁鋼板に施
すことにより、更に鉄損を低減する効果が得られるもの
である。
上げ焼鈍後の同一コイルから幅7cm×長さ300cm
の試料を切り出し、表面に残存している焼鈍分離剤を水
洗と軽酸洗で除去しグラス被膜を残した後歪取り焼鈍を
行った。次に表1に示す配合割合でりん酸塩溶液を調製
した後、表2に示すコロイド状シリカを用いて表3に示
す組成の絶縁被膜処理液を塗布量が4g/m2 になるよう
鋼板に塗布し焼き付けた後、被膜特性と磁気特性を評価
した。結果を表4に示す。
報に開示された技術を用いて、Siを3.25%含有す
る溶鋼を鋳造し、スラブ加熱後、熱間圧延を行い、11
00℃で5分間熱延版を焼鈍した後冷間圧延により0.
22mm厚にした。この鋼板を加熱速度を400℃/秒で
850℃まで昇温した後脱炭焼鈍し、焼鈍分離剤を塗布
し、1200℃×20時間の仕上げ焼鈍を行った。この
ようにして得られた平均粒径が7.5mmで結晶方位が
(110)[001]の理想方位より平均で6.5°の
方位のズレを有する同一コイルから実施例1と同様の操
作を行い、表1のりん酸塩溶液と表2に示すコロイド状
シリカを用いて表5に示す組成の絶縁被膜処理液を塗布
量4g/m2 になるよう鋼板に塗布し焼き付けた後、被膜
特性と磁気特性を評価した。結果を表6に示す。
から1200℃のコロイド状シリカを用いた絶縁被膜剤
は比較例と比較して高張力で密着性に優れ、磁気特性の
改善効果が良好であった。
被膜張力が大きく、トランス製造における鉄芯材料の密
着性が良好で、磁気特性も良好な方向性電磁鋼板を得る
ことができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 表面に、りん酸塩とクロム酸塩とガラス
転移点(Tg点)が950℃から1200℃のコロイド
状シリカとを主成分とする絶縁被膜を有し、その付着量
が2〜7g/m2 であることを特徴とする高張力絶縁被膜
を有する方向性電磁鋼板。 - 【請求項2】 表面に、りん酸塩とクロム酸塩とコロイ
ド状シリカとを主成分とし、かつ全コロイド状シリカの
40%以上が、ガラス転移点が950℃から1200℃
のコロイド状シリカである絶縁被膜を有し、かつその付
着量が2〜7g/m2 であることを特徴とする高張力絶縁
被膜を有する方向性電磁鋼板。 - 【請求項3】 C:0.005%以下、Si:2.5〜
7.0%を含有し、平均結晶粒径が1〜10mmであり、
結晶方位が(110)[001]の理想方位に対して平
均値で圧延方向に8°以下の方位のズレを有する方向性
電磁鋼板の表面に、請求項1又は2記載の被膜を付与し
たことを特徴とする高張力絶縁被膜を有する方向性電磁
鋼板。 - 【請求項4】 方向性電磁鋼板にりん酸塩とクロム酸塩
とコロイド状シリカとを主成分とする処理液を塗布して
絶縁被膜を形成する方法において、ガラス転移点が95
0℃から1200℃で、かつ平均粒径が8〜20nmで
あるコロイド状シリカ100重量部に対して、145〜
225重量部のAl、Mg、Caのりん酸塩の1種又は
2種以上と、前記コロイド状シリカ100重量部に対し
てCrO3 換算で10〜45重量部のクロム酸塩とを含
有する処理液を塗布し、800℃以上1000℃未満の
温度で焼き付け処理することを特徴とする高張力絶縁被
膜を有する方向性電磁鋼板の処理方法。 - 【請求項5】 コロイド状シリカが、塩素イオンを10
0〜300ppm含有することを特徴とする請求項4記
載の高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の処理方
法。 - 【請求項6】 方向性電磁鋼板にりん酸塩とクロム酸塩
とコロイド状シリカとを主成分とする処理液を塗布して
絶縁被膜を形成する方法において、全コロイド状シリカ
の40%以上が、ガラス転移点が950℃から1200
℃かつ平均粒径が8〜20nmのコロイド状シリカであ
り、全コロイド状シリカ100重量部に対して、145
〜225重量部のAl、Mg、Caのりん酸塩の1種又
は2種以上と、CrO3 換算で10〜45重量部のクロ
ム酸塩とを含有する処理液を塗布し、800℃以上10
00℃未満の温度で焼き付け処理することを特徴とする
高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の処理方法。 - 【請求項7】 C:0.005%以下、Si:2.5〜
7.0%を含有し、平均結晶粒径が1〜10mmであり、
結晶方位が(110)[001]の理想方位に対して平
均値で圧延方向に8°以下の方位のズレを有する方向性
電磁鋼板の表面に、請求項4、5又は6記載の処理を行
うことを特徴とする高張力絶縁被膜を有する方向性電磁
鋼板の処理方法。
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JP23305697A JP3379061B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板とその処理方法 |
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ID=16949115
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JP23305697A Expired - Lifetime JP3379061B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板とその処理方法 |
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JPH08239771A (ja) * | 1995-03-02 | 1996-09-17 | Nippon Steel Corp | 高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板とその絶縁被膜形成方法 |
JPH08333640A (ja) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Nippon Steel Corp | 耐熱性と密着性の極めて優れる方向性電磁鋼板とその絶縁被膜形成方法 |
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1997
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