WO2015079633A1 - 絶縁被膜付き電磁鋼板 - Google Patents

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暢子 中川
村松　直樹
千代子 多田
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Definitions

  • strain-relief tempering is often performed at a temperature of about 700 to 800 ° C. Therefore, when performing post-processing strain relief annealing, the insulating coating is required to have heat resistance that can withstand the heat during strain relief annealing.
  • Patent Document 2 discloses an insulating coating that does not contain a chromium compound and can improve the punchability.
  • the insulating coating described in Patent Document 2 includes a resin and colloidal silica (alumina-containing silica).
  • Patent Document 3 discloses an insulating coating comprising one or more of colloidal silica, alumina sol, and zirconia sol and containing a water-soluble or emulsion resin.
  • Patent Document 4 discloses an insulating coating that does not contain a chromium compound, is mainly composed of phosphate, and contains a resin.
  • Patent Documents 7 and 8 as a method for producing an iron core having end face insulation at a low temperature in a short time, Fe, Li, Na, K, Mg, Ca, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn , Y, Ti, Zr, Nb, B, Al, Ge, Sn, P, Sb, Bi, by introducing a siloxane bond network by introducing a metal or metalloid into the insulating film in the form of alkoxide or chloride A method of accelerating is described. However, Patent Documents 7 and 8 do not show specific contents in terms of accelerating the formation of a siloxane bond network in the examples, and show specific possibilities such as punchability and adhesion improvement. It has not been.
  • Si compounds having a silicon atom-bonded alkoxy group and an epoxy group-containing organic group such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-aminopropyltrimethoxysilane
  • Si compounds having a silicon atom-bonded alkoxy group and an amino group-containing organic group such as N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane.
  • the elution amount of Fe can be adjusted by the steel component of the electrical steel sheet, the pH of the treatment liquid for forming the insulating coating, the standing time until the treatment liquid is applied to the electrical steel sheet and baked. Specifically, the amount of Fe elution tends to decrease as the amount of Al component in the electrical steel sheet increases, and the amount of Fe elution tends to increase as the amount of Si component in the electrical steel sheet increases. When the pH is lowered, the Fe elution amount tends to increase, and when the treatment liquid is applied to the magnetic steel sheet and the time until baking is increased, the Fe elution amount tends to increase. With these adjustments, the Fe elution amount can be increased to increase the Fe amount contained in the insulating coating, or the Fe elution amount can be reduced to reduce the Fe amount contained in the insulating coating.
  • the content of Fe in the insulating coating must be adjusted so that the ratio of Fe to Si in the insulating coating (Fe / Si) is in the range of 0.01 to 0.6.
  • the reason why the film characteristics are improved when the ratio (Fe / Si) is in the above range is not clear, but is considered to be due to the high reactivity between the Si compound and Fe. That is, it is considered that an excellent insulating film is formed by bonding Si and Fe through O.
  • the ratio (Fe / Si) is extremely small, it is considered that the adhesion is insufficient because the reaction that proceeds between the insulating coating and the surface of the electrical steel sheet is insufficient.
  • the lubricant examples include polyolefin wax (for example, polyethylene wax), paraffin wax (for example, synthetic paraffin and natural paraffin), fluororesin wax (for example, polytetrafluoroethylene), fatty acid amide compound (for example, stearin). Acid amide, palmitic acid amide, etc.), metal soaps (eg, calcium stearate, lead stearate, etc.), metal sulfides (eg, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, etc.), graphite, graphite fluoride, boron nitride, poly 1 type (s) or 2 or more types, such as alkylene glycol and alkali metal sulfate, can be used.
  • polyethylene wax and PTFE (polytetrafluoroethylene) wax are particularly preferable.
  • the insulating coating of the electrical steel sheet with the insulating coating of the present invention may contain both an organic resin and a lubricant.
  • the content of the organic resin and the lubricant in the insulating film is the C conversion of the total amount of the organic resin and the lubricant relative to the total of the adhesion amount of Fe in terms of Fe 2 O 3 and the adhesion amount of Si in terms of SiO 2. It is preferable to adjust the adhesion amount ratio (C (organic resin + lubricant) / (Fe 2 O 3 + SiO 2 )) to be 0.05 to 0.8. Within this range, the effects of both the organic resin and the lubricant described above can be obtained.

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Abstract

　打抜き性及び密着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板を得る。　電磁鋼板と、該電磁鋼板上に形成された絶縁被膜とを備え、絶縁被膜はＳｉ及びＦｅを含み、絶縁被膜における、ＳｉのＳｉＯ2換算での付着量が全付着量の５０～９９％であり、絶縁被膜における、Ｆｅの含有量とＳｉの含有量との比（Ｆｅ／Ｓｉ）がモル比で０．０１～０．６であることを特徴とする絶縁被膜付き電磁鋼板とする。絶縁被膜は有機樹脂および／または潤滑剤を含み、絶縁被膜における、ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算での付着量とＳｉのＳｉＯ2換算での付着量の合計に対する有機樹脂および／または潤滑剤のＣ換算での付着量の比（Ｃ（有機樹脂＋潤滑剤）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．０５～０．８であることが好ましい。

Description

絶縁被膜付き電磁鋼板
　本発明は、クロム化合物の含有なしでも打抜き性および密着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板に関する。
　電磁鋼板はモータや変圧器等に使用されている。この電磁鋼板上に形成されている絶縁被膜は、層間抵抗だけでなく、加工成形時の利便性、および保管や使用時の安定性など種々の特性が要求される。特に打抜き性に優れた絶縁被膜であれば打抜き時の金型を交換する回数を削減することができる。また、密着性に優れた絶縁被膜であれば被膜剥離による清掃などが減る。そのため、取り扱いが容易となり、利便性に優れる絶縁被膜となる。そして、電磁鋼板上に形成された絶縁被膜に求められる特性は、用途によって異なる。そのため、用途に応じて種々の絶縁被膜の開発が行われている。
　ところで、通常、電磁鋼板を用いて製品を製造する際には、打抜き加工、せん断加工、曲げ加工等が、電磁鋼板に施される。これらの加工を電磁鋼板に施すと、残留歪みにより磁気特性が劣化する場合がある。この磁気特性の劣化を解消するために７００～８００℃程度の温度で歪取り焼純を行う場合が多い。したがって、これらの加工後歪取り焼鈍を行う場合、絶縁被膜は、歪取り焼鈍の際の熱に耐え得る程度の耐熱性を有することが求められる。
　また、電磁鋼板上に形成される絶縁被膜は、以下の３種類に分類することができる。
　（１）溶接性、耐熱性を重視し、歪取り焼鈍に耐える無機被膜。
　（２）打抜き性、溶接性の両立を目指し歪取り焼鈍に耐える樹脂含有の無機被膜（すなわち、半有機被膜）。
　（３）特殊用途のため歪取り焼鈍不可の有機被膜。
　汎用品として、歪取り焼鈍の熱に耐えられる絶縁被膜は、上記（１）、（２）に示した無機成分を含む絶縁被膜である。上記無機成分として、クロム化合物が使用されることが多い。クロム化合物を使用した（２）のタイプの絶縁被膜の一例は、クロム酸塩系絶縁被膜である。
　（２）のタイプのクロム酸塩系絶縁被膜は、１コート１ベークで形成される。そして、（２）のタイプのクロム酸塩系絶縁被膜は、（１）のタイプの無機被膜と比較して、絶縁被膜付き電磁鋼板の打抜き性を格段に向上させることができるので広く利用されている。
　例えば、特許文献１には、少なくとも１種の２価金属を含む重クロム酸塩系水溶液に、該水溶液中のＣｒＯ３：１００重量部に対し有機樹脂として酢酸ビニル／ベオバ比が９０／１０～４０／６０の割合になる樹脂エマルジョンを樹脂固形分で５～１２０重量部および有機還元剤を１０～６０重量部の割合で配合した処理液を、基地鉄板の表面に塗布し、常法による焼付けを施して得た電気絶縁被膜を有する電気鉄板が記載されている。
　しかし、昨今、環境意識が高まり、電磁鋼板の分野においても、クロム化合物を含まない絶縁被膜を有する電磁鋼板が求められている。
　そこで、クロム化合物を含まない絶縁被膜付き電磁鋼板が開発された。例えば、特許文献２には、クロム化合物を含まず、上記打抜き性を改善できる絶縁被膜が開示されている。特許文献２に記載の絶縁被膜には、樹脂およびコロイダルシリカ（アルミナ含有シリカ）が含まれる。また、特許文献３には、コロイド状シリカ、アルミナゾル、ジルコニアゾルの１種または２種以上よりなり、水溶性またはエマルジョン樹脂を含有する絶縁被膜が開示されている。また、特許文献４には、クロム化合物を含まず、リン酸塩を主体とし、樹脂を含有した絶縁被膜が開示されている。
　しかし、これらのクロム化合物を含まない絶縁被膜付き電磁鋼板は、クロム化合物を含む絶縁被膜と比べると、打抜き性、密着性（絶縁被膜と電磁鋼板との密着性）に劣る場合がある。
　これに対し、例えば、特許文献５には、多価金属リン酸塩の被膜中のＦｅ量を０≦Ｆｅ／Ｐ≦０．１０に抑えることで、密着性を改善する方法が開示されている。さらに、特許文献６には、具体的な数値は記載されていないが、Ｆｅ溶出を抑えることで、絶縁被膜の特性を改善する方法が開示されている。
　このように、一般的には絶縁被膜中へのＦｅ溶出により、絶縁被膜の特性が劣化する傾向にあると考えられる。そして、不動態効果を有するクロム化合物を含まない塗料を、電磁鋼板表面に直接塗装焼付けてなる被膜の場合、Ｆｅの上記溶出をコントロールすることが難しい。その結果、絶縁被膜の性能、例えば、打抜き性や密着性を十分に高めることが難しい。
　また、特許文献７、８において、低温かつ短時間で端面絶縁性を有する鉄心を作成する方法として、ＦｅをはじめＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｂ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉから選ばれる金属、半金属をアルコキシドや塩化物の形で絶縁被膜に導入することにより、シロキサン結合ネットワークの形成を加速させる方法が記載されている。しかし、特許文献７及び８には、シロキサン結合ネットワークの形成を加速させる点について、実施例などで具体的な内容は示されておらず、打抜き性、密着性改善などの具体的可能性は示されていない。
特公昭６０－３６４７６号公報 特開平１０－１３０８５８号公報 特開平１０－４６３５０号公報 特許第２９４４８４９号明細書 特許３７１８６３８号公報 特開２００５－２４０１３１号公報 特開２００３－１９３２６３号公報 特開２００４－２８５４８１号公報
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、打抜き性及び密着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板を得ることにある。
　本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、Ｓｉ化合物に由来するＳｉを、主たる無機成分の一つとして含む絶縁被膜においては、意外にもＦｅを特定量含むものの方が、被膜特性が向上し、上記の問題が有利に解決されることが見出された。本発明は、上記の知見に立脚するものである。具体的には本発明は以下のものを提供する。
　（１）電磁鋼板と、該電磁鋼板上に形成された絶縁被膜とを備え、前記絶縁被膜はＳｉ及びＦｅを含み、前記絶縁被膜における、前記ＳｉのＳｉＯ2換算での付着量が全付着量の５０～９９％であり、前記絶縁被膜における、前記Ｆｅの含有量と前記Ｓｉの含有量との比（Ｆｅ／Ｓｉ）がモル比で０．０１～０．６であることを特徴とする絶縁被膜付き電磁鋼板。
　（２）前記絶縁被膜は有機樹脂および／または潤滑剤を含み、前記絶縁被膜における、前記ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算での付着量と前記ＳｉのＳｉＯ2換算での付着量の合計に対する前記有機樹脂および／または潤滑剤のＣ換算での付着量の比（Ｃ（有機樹脂＋潤滑剤）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．０５～０．８であることを特徴とする（１）に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
　本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は打抜き性に優れるとともに、絶縁被膜と電磁鋼板との間の密着性にも優れる。
絶縁被膜中のモル比（Ｆｅ／Ｓｉ）が密着性に与える影響を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
　本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は、電磁鋼板と、電磁鋼板上に形成された絶縁被膜とを備える。以下、電磁鋼板、絶縁被膜の順で説明する。
　電磁鋼板
　本発明で用いる電磁鋼板は、特定の電磁鋼板に限定されない。例えば、電磁鋼板として、一般的な成分組成の電磁鋼板を用いることができる。一般的な電磁鋼板が含有する成分としては、Ｓｉ、Ａｌ等が挙げられる。また、電磁鋼板の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。通常、Ｓｉの含有量は０．０５～７．０質量％の範囲にあり、Ａｌの含有量は２．０質量％以下の範囲にある。
　また、電磁鋼板の種類は特に限定されず、磁束密度の高いいわゆる軟鉄板（電気鉄板）、ＳＰＣＣ等の一般冷延鋼板、比抵抗を上げるためにＳｉやＡｌを含有させた無方向性電磁鋼板等いずれも本発明に好ましく適用できる。また、本発明においては、ＪＩＳ　Ｃ２５５２：２０００に準拠する無方向性電磁鋼板、ＪＩＳ　Ｃ２５５３：２０１２に準拠する方向性電磁鋼板も好ましく使用できる。
　絶縁被膜
　本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板における絶縁被膜はＳｉ及びＦｅを含む。また、絶縁被膜は有機樹脂等のその他の任意成分を含んでもよい。以下、絶縁被膜に含まれる成分を説明する。
　Ｓｉを含む絶縁被膜は、Ｓｉ化合物を原料として用いることで形成できる。Ｓｉ化合物としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、アルコキシシランおよびシロキサン等が挙げられる。本発明では、これらのうちから選んだ一種または二種以上を使用することで、絶縁被膜にＳｉを含有させることができる。
　絶縁被膜の形成に用いるＳｉ化合物としては、反応性官能基を有するＳｉ化合物が好ましい。反応性官能基を有するＳｉ化合物を用いると強固な絶縁被膜が形成され、密着性、打抜き性が大きく改善すると考えられる。反応性官能基としては、付加反応性の基、縮合反応性の基、開環反応性の基、ラジカル反応性の基等を例示することができる。反応性官能基の具体例としては、ケイ素原子結合水素原子、アルケニル基（ビニル基、アリル基、プロペニル基等）、メルカプト基含有有機基、ケイ素原子結合のアルコキシ基（メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等）、ケイ素原子結合のヒドロキシ基、ケイ素原子結合のハロゲン原子、アミノ基含有有機基（２－アミノエチル基、３－アミノプロピル基）、エポキシ基含有有機基（グリシドキシアルキル基（３－グリシドキシプロピル基等）、エポキシシクロヘキシルアルキル基（２－(３,４－エポキシシクロヘキシル)エチル基等）等）、アクリル含有有機基（３－アクリロキシプロピル基等）、メタクリル含有有機基（３－メタクリロキシプロピル基等）が挙げられる。
　本発明においては、反応性官能基を有するＳｉ化合物の中でも、エポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物、アミノ基含有有機基を有するＳｉ化合物、ケイ素原子結合のアルコキシ基を有するＳｉ化合物の使用が、本発明の効果を一層向上させる観点から好ましい。
　また、本発明においては、一つのＳｉ化合物に２種類以上の反応性官能基が結合したＳｉ化合物の使用が好ましい。例えば、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等の、ケイ素原子結合のアルコキシ基とエポキシ基含有有機基とを有するＳｉ化合物や、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン等の、ケイ素原子結合のアルコキシ基とアミノ基含有有機基とを有するＳｉ化合物が挙げられる。
　また、本発明においては、異なる種類の反応性官能基を有するＳｉ化合物を２種類以上使用することが好ましい。例えば、アミノ基含有有機基を有するＳｉ化合物とエポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物の組み合わせ（例えば、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシランと３－アミノプロピルトリメトキシシランの組み合わせ、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシランとＮ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシランの組み合わせ等）、ケイ素原子結合のアルコキシ基を有するＳｉ化合物とエポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物の組み合わせ（例えば、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシランとメチルトリエトキシシランの組み合わせ、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランとメチルトリエトキシシランの組み合わせ等）を挙げることができる。
　上記の異なる種類の反応性官能基を有するＳｉ化合物を２種類以上使用する場合、各Ｓｉ化合物の使用比率は特に限定されず、適宜設定すればよい。例えば、アミノ基含有有機基を有するＳｉ化合物とエポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物の組み合わせの場合には、原料として用いるＳｉ化合物の質量比（エポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物／アミノ基含有有機基を有するＳｉ化合物）が０．２５～４．０であることが好ましい。（エポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物／アミノ基含有有機基を有するＳｉ化合物）が０．２５～４．０の範囲であれば、耐食性向上の効果が得られる。また、ケイ素原子結合のアルコキシ基を有するＳｉ化合物とエポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物の組み合わせの場合には、原料として用いるＳｉ化合物の質量比（エポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物／ケイ素原子結合のアルコキシ基を有するＳｉ化合物）が０．２０～３．０であることが好ましい。（エポキシ基含有有機基を有するＳｉ化合物／ケイ素原子結合のアルコキシ基を有するＳｉ化合物）が０．２０～３．０の範囲であれば耐沸騰蒸気暴露性向上の効果が得られる。
　また、本発明においては、反応性官能基を有するＳｉ化合物と、コロイダルシリカ及び／又はヒュームドシリカとを併用することが好ましい。この併用の場合には反応性官能基を有するＳｉ化合物の合計量とコロイダルシリカ及び／又はヒュームドシリカの使用量との質量比（（コロイダルシリカ＋ヒュームドシリカ）／Ｓｉ化合物）が２．０以下であることが好ましい。質量比（（コロイダルシリカ＋ヒュームドシリカ）／Ｓｉ化合物）が２．０以下であれば、耐キズ性向上の効果が得られる。
　絶縁被膜中のＳｉの含有量については、ＳｉＯ2換算でのＳｉの付着量（以下、Ｓｉ付着量という場合がある）が全付着量の５０～９９％の範囲になるように調整する。ここで、「％」は「質量％」を意味する。Ｓｉ付着量が全付着量の５０％未満では密着性が改善されず、焼鈍後の層間抵抗が得られない。また、Ｓｉ付着量が全付着量の９９％を超えると密着性と外観が劣化する。なお、本明細書において「付着量」は乾燥被膜における質量である。上記付着量は、鋼板に被膜を形成するための処理液を１８０℃で３０分乾燥させた後の乾燥後残存成分（固形分）から求めることができる。また、「全付着量」は、乾燥後の絶縁被膜（乾燥皮膜）の実際の質量を指す。
　また、本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板における絶縁被膜はＦｅを含む。Ｆｅを含む絶縁被膜は原料としてＦｅ化合物（絶縁被膜を形成するための処理液にＦｅイオンやＦｅコロイドを与える化合物）を用いることで形成できる。また、絶縁被膜の形成時に電磁鋼板からＦｅを溶出させて、Ｆｅを含む絶縁被膜を形成してもよい。なお、Ｆｅ化合物としては、例えば、酢酸鉄、クエン酸鉄、クエン酸鉄アンモニウム等が挙げられる。
　Ｆｅの溶出量は、電磁鋼板の鋼成分、絶縁被膜を形成するための処理液のｐＨ、処理液を電磁鋼板に塗布後焼付けまでの放置時間等によって調整することができる。具体的には、電磁鋼板中のＡｌ成分の量が多くなるとＦｅ溶出量は減少する傾向にあり、電磁鋼板中のＳｉ成分の量が多くなるとＦｅ溶出量は増加する傾向にあり、処理液のｐＨが下がるとＦｅ溶出量は多くなる傾向にあり、処理液を電磁鋼板に塗布後焼付けまでの時間が長くなるとＦｅの溶出量が多くなる傾向にある。これらの調整により、Ｆｅ溶出量を多くして絶縁被膜に含まれるＦｅ量を多くしたり、Ｆｅ溶出量を少なくして絶縁被膜に含まれるＦｅ量を少なくしたりすることができる。
　絶縁被膜中のＦｅの含有量は、絶縁被膜中のＦｅ量とＳｉ量の比（Ｆｅ／Ｓｉ）がモル比で０．０１～０．６の範囲になるように調整する必要がある。比（Ｆｅ／Ｓｉ）が上記範囲内にあるときに被膜特性が向上する理由は明らかではないが、Ｓｉ化合物とＦｅとの反応性が高いことが原因であると考えられる。すなわち、ＳｉとＦｅがＯを介して結合する等して優れた絶縁被膜が形成されると考えられる。比（Ｆｅ／Ｓｉ）が極端に少ない場合には、絶縁被膜と電磁鋼板表面の間で進行する反応が不十分なため密着性が不十分になると考えられる。また、比（Ｆｅ／Ｓｉ）が大きい場合には、絶縁被膜中のＦｅ量が多くなり、ＳｉとＦｅの結合形成（Ｓｉ－Ｏ－Ｆｅ－Ｏ－Ｓｉなど）が阻害されることとなり、密着性、ひいては打抜き性が劣化すると考えられる。比（Ｆｅ／Ｓｉ）の好ましい範囲は０．０１～０．６０、さらに好ましい範囲は０．０２～０．５、最も好ましい範囲は０．０２～０．５０である。
　比（Ｆｅ／Ｓｉ）の求め方は本発明の効果が確認できれば特に限定されない。例えばオージエ電子分光分析、Ｘ線光電子分光法による深さ方向分析、被膜の断面ＴＥＭによるＥＤＳ分析、熱アルカリによる被膜溶解によって測定可能である。オージエ電子分光分析の場合、スパッタをしながら深さ方向分析を行い、Ｓｉの強度が半減したところまでのＦｅ、Ｓｉそれぞれの平均値を求めて測定できる。このときの分析点数は１０点以上が好ましい。熱アルカリによる被膜溶解の場合は例えば被膜付き鋼板を加熱した２０質量％ＮａＯＨ水溶液中で被膜を溶解（熱アルカリ溶解）し、溶解液中のＦｅとＳｉをＩＣＰ分析することで測定できる。
　本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板の絶縁被膜は、有機樹脂を含んでもよい。絶縁被膜に有機樹脂を含有させることにより、さらに被膜性能を向上させることができる。本発明に使用可能な有機樹脂としては特に制限はなく、従来から使用されている公知のものいずれもが有利に適合する。例えば、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリオレフイン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等の水性樹脂（エマルジョン、ディスパーション、水溶性）が挙げられる。特に好ましくはアクリル樹脂やエチレンアクリル酸樹脂のエマルジョンである。
　かかる有機樹脂は、耐キズ性および打抜き性の改善に有効に寄与し、その含有量は特に限定されない。絶縁被膜中の有機樹脂の含有量は、ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算での付着量とＳｉのＳｉＯ2換算での付着量の合計に対する有機樹脂のＣ換算の付着量の比（Ｃ（有機樹脂）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．０５～０．８になるように調整されることが好ましい。ここで、付着量は質量％で表すものを採用する。Ｃ（有機樹脂）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．０５以上であれば、打抜き性向上の効果が得られ、０．８以下であれば耐キズ性が確保される。
　本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板の絶縁被膜は、潤滑剤を含んでもよい。絶縁被膜に潤滑剤を含有させることにより耐キズ性や打抜き性を向上させるという効果が得られる。
　潤滑剤として、例えば、ポリオレフィンワックス（例えば、ポリエチレンワックス）、パラフィンワックス（例えば、合成パラフィン、天然パラフィンなど）、フッ素樹脂系ワックス（例えば、ポリテトラフルオロエチレンなど）、脂肪酸アミド系化合物（例えば、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミドなど）、金属石けん類（例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛など）、金属硫化物（例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなど）、グラファイト、フッ化黒鉛、窒化ホウ素、ポリアルキレングリコール、アルカリ金属硫酸塩などの１種または２種以上を用いることができる。なかでも、ポリエチレンワックス、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ワックスが特に好ましい。
　潤滑剤の使用量は特に限定されないが、ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算での付着量とＳｉのＳｉＯ2換算での付着量の合計に対する潤滑剤のＣ換算の付着量の比（Ｃ（潤滑剤）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．０５～０．８になるように、その使用量を調整することが好ましい。０．０５～０．３となるように、調製することがより好ましい。上記付着量比が０．０５以上であれば打抜き用金型との摩擦力を低減させる効果が得られるため好ましく、０．８以下であればスリット時の被膜剥離を生じさせないという理由で好ましい。
　また、本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板の絶縁被膜は、有機樹脂と潤滑剤の両方を含んでもよい。この場合、絶縁被膜中の有機樹脂および潤滑剤の含有量は、ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算での付着量とＳｉのＳｉＯ2換算での付着量の合計に対する有機樹脂および潤滑材合計のＣ換算の付着量の比（Ｃ（有機樹脂＋潤滑剤）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．０５～０．８になるように調整されることが好ましい。この範囲であれば、上述した有機樹脂と潤滑剤の両方の効果が得られる。
　さらに、本発明において、絶縁被膜は、上記した成分以外にその他の成分として、界面活性剤や防錆剤、酸化防止剤等、通常用いられる添加剤や、その他の無機化合物や有機化合物を含んでもよい。上記無機化合物の例としては、ホウ酸や顔料などが挙げられる。
　上記その他の成分は、本発明の効果を損なわない程度に、絶縁被膜に含まれてよい。例えば、その他の成分の含有量は、ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算での付着量とＳｉのＳｉＯ2換算での付着量の合計に対するその他の成分の付着量の比（その他の成分／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．８以下になるように調整されることが好ましい。（その他の成分／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．８以下の範囲であれば、耐キズ性が確保される。
　以上の成分を有する絶縁被膜の厚みは特に限定されず、絶縁被膜に求められる特性に基づいて適宜設定すればよい。通常の絶縁被膜付き電磁鋼板の絶縁被膜の場合、絶縁被膜の厚みは０．０１～１０μｍである。絶縁被膜の厚みの好ましい範囲は０．０５～１μｍである。
　次いで、絶縁被膜付き電磁鋼板の製造方法について説明する。
　先ず、絶縁被膜付き電磁鋼板の製造に用いる電磁鋼板は、上記の通り、一般的なものを使用できる。したがって、電磁鋼板として、一般的な方法で製造したもの、市販のものを採用することができる。
　本発明では、素材である電磁鋼板の前処理については特に規定しない。すなわち、未処理でもよい。また、本発明では、アルカリなどの脱脂処理、塩酸、硫酸、リン酸などの酸洗処理を電磁鋼板に施すことは有利である。
　次いで、絶縁被膜を形成するために使用する処理液を調製する。処理液は、例えば、上記Ｓｉ化合物を脱イオン水に添加することで調製可能である。なお、必要に応じて、Ｆｅ化合物、有機樹脂、潤滑剤、その他の成分を脱イオン水に添加して、処理液を調整してもよい。
　処理液を調製する際に処理液のｐＨを調整してもよい。上記の通り、処理液のｐＨは、絶縁被膜中のＦｅ量に影響を与える構成の一つである。したがって、所望のＦｅ量の観点から、放置時間（処理液を電磁鋼板に塗布後焼付けまでの放置時間）、電磁鋼板の成分組成等とともに、処理液のｐＨを調整することが好ましい。処理液のｐＨを調整する際には、ｐＨが３以上１２以下の範囲で調整することが好ましい。処理液のｐＨが３以上であれば被膜中のＦｅ量が過剰になりにくいという理由で好ましく、処理液のｐＨが１２以下であれば被膜中のＦｅ量が不足しにくいという理由で好ましい。
　次いで、上記処理液を、電磁鋼板の表面に塗布し、一定時間放置する。この放置時間も、上記の通り、絶縁被膜中のＦｅ量に影響を与える構成の一つである。具体的には、この一定時間の放置により、電磁鋼板中のＦｅが溶出して処理液中にＦｅが入るため、絶縁被膜にＦｅを含有させることができる。したがって、上記放置時間は、所望のＦｅ量の観点から、処理液のｐＨ、電磁鋼板の成分組成、放置する際の雰囲気の温度（室温であり、例えば１０～３０℃の範囲）等とともに調整されることが好ましい。放置時間を調整する際には、放置時間３～２２０秒の範囲で調整することが好ましく、１０～１００秒の範囲で調整することがより好ましい。
　なお、上記処理液を電磁鋼板表面に塗布する方法は、特に限定されず、一般工業的に用いられるロールコーター、フローコーター、スプレー、ナイフコーター等種々の方法を採用可能である。
　次いで、電磁鋼板上に塗布した処理液を焼き付けて、塗布された処理液を絶縁被膜とする。焼き付け方法は特に限定されず、通常実施されるような熱風加熱式、赤外線加熱式、誘導加熱式等を採用可能である。上記焼き付けの際の焼付け温度は特に限定されず、到達鋼板温度で１５０～３５０℃程度であればよい。焼き付け時間は、特に限定されないが、例えば、１秒～１０分の範囲から適宜設定すればよい。
　本発明の絶縁被膜付き電磁鋼板は、歪取り焼鈍を施して、例えば、打抜き加工による歪みを除去することができる。好ましい歪取り焼鈍雰囲気としては、Ｎ２雰囲気、ＤＸガス雰囲気などの鉄が酸化されにくい雰囲気等が挙げられる。ここで、露点を高く、例えばＤｐ：５～６０℃程度に設定し、表面および切断端面を若干酸化させることで耐食性をさらに向上させることができる。また、好ましい歪取り焼鈍温度は７００～９００℃、より好ましくは７００～８００℃である。歪取り焼鈍温度での保持時間は長い方が好ましく、１時間以上がより好ましい。
　絶縁被膜は鋼板の両面にあることが好ましいが、目的によっては片面のみでも構わない。また、目的によっては片面のみ施し、他面は他の絶縁被膜としても構わない。
　表１に示す通り、Ｓｉ化合物、必要に応じて有機樹脂、Ｆｅ化合物、潤滑剤を脱イオン水に添加して処理液を調製した。処理液のｐＨは表１に示す通りである。表１において成分量を表す質量部は、水分及び溶媒を除いた有効成分全体１００質量部に対する量である。また、脱イオン水量に対する各成分合計の固形分濃度は５０ｇ／ｌとした。なお、表１において、Ｓｉ化合物を表すＳ１～Ｓ７は表２に示す通りであり、有機樹脂を表すＲ１～Ｒ３は表３に示す通りであり、Ｆｅ化合物を表すＦ１及びＦ２は表４に示す通りであり、潤滑剤を表すＬ１及びＬ２は表５に示す通りである。
　これらの各処理液を、板厚：０．３５ｍｍの電磁鋼板〔Ａ３６０（ＪＩＳ　Ｃ２５５２（２０００））〕から幅：１５０ｍｍ、長さ：３００ｍｍの大きさに切り出した試験片の表面（片面）にロールコーターで塗布し、表１に示す時間（塗布後焼付けまでの放置時間）放置し、熱風焼付け炉により表１に示す焼付け時間で表１に示す焼付け温度（到達鋼板温度）に到達するように焼付けした。焼付け後、常温に放冷して、絶縁被膜を形成した。
　絶縁被膜中のＳｉについてＳｉＯ2換算での付着量、ＦｅについてＦｅ２Ｏ３換算での付着量、および有機樹脂もしくは潤滑剤のＣ換算の付着量等を、加熱した２０質量％ＮａＯＨ水溶液中で被膜を加熱溶解し、溶解液中のＦｅ、Ｓｉ、ＣをＩＣＰ分析することで測定した。表１には、Ｓｉ量（ＳｉＯ2換算での付着量）、Ｆｅ量（Ｆｅ２Ｏ３換算での付着量）、ＦｅとＳｉのモル比（Ｆｅ／Ｓｉ）、付着量比（有機樹脂のＣ換算の付着量：Ｃ（有機樹脂）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））、付着量比（潤滑剤のＣ換算の付着量：Ｃ（潤滑剤）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））、全付着量に対するＳｉ量の割合（表１中のＳｉ含有割合）を示した。
　得られた絶縁被膜付き電磁鋼板の被膜特性（打抜き性及び密着性）について調べた結果を、表１に示す（表１の製品板）。なお、打抜き性については一部の絶縁被膜付き電磁鋼板のみ評価した。
　また、各絶縁被膜付き電磁鋼板に対して、窒素雰囲気中、７５０℃、２時間の条件の歪取り焼鈍を施して得た焼鈍板についても同様に被膜特性の評価を行った。評価結果は表１に示した（表１の焼鈍板）。
　打抜き性及び密着性についての、具体的な評価方法、評価基準は以下の通りである。
　＜打抜き性＞
　絶縁被膜付き電磁鋼板に対して、１５ｍｍφスチールダイスを用いて、かえり高さが５０μｍに達するまで打ち抜きを行い、その打ち抜き数で評価した。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表１に示した。
（判定基準）
◎：１２０万回以上
○：１００万回以上、１２０万回未満
○－：７０万回以上、１００万回未満
△：３０万回以上、７０万回未満
×：３０万回未満
　＜密着性＞
　絶縁被膜付き電磁鋼板の表面にセロハン粘着テープを貼り、φ１０ｍｍ内曲げ後セロハン粘着テープを剥離し、被膜の残存状態を目視で観察して評価した。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表１に示した。また、図１に比較例１～４、発明例１～７のモル比（Ｆｅ／Ｓｉ）と密着性との関係を示した。
（判定基準）
　◎：残存率 ９０％以上
　○：残存率　６０％以上、９０％未満
　△：残存率　３０％以上、６０％未満
　×：残存率　３０％未満
　表１に示したとおり、本発明に従い得られた絶縁被膜付き電磁鋼板はいずれも、打抜き性および密着性に優れていた。
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
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Claims (2)

  1. 　電磁鋼板と、該電磁鋼板上に形成された絶縁被膜とを備え、
    　前記絶縁被膜はＳｉ及びＦｅを含み、
    　前記絶縁被膜における、前記ＳｉのＳｉＯ2換算での付着量が全付着量の５０～９９％であり、
    　前記絶縁被膜における、前記Ｆｅの含有量と前記Ｓｉの含有量との比（Ｆｅ／Ｓｉ）がモル比で０．０１～０．６であることを特徴とする絶縁被膜付き電磁鋼板。
  2. 　前記絶縁被膜は有機樹脂および／または潤滑剤を含み、
    　前記絶縁被膜における、前記ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算での付着量と前記ＳｉのＳｉＯ2換算での付着量の合計に対する前記有機樹脂および／または潤滑剤のＣ換算での付着量の比（Ｃ（有機樹脂＋潤滑剤）／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｉＯ2））が０．０５～０．８であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁被膜付き電磁鋼板。
     
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