专利名称：电磁钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及例如作为电气设备的铁芯材料使用的电磁钢板及其制造方法，涉及具有绝缘性良好、特别是湿润环境下的耐蚀性以及附着力良好、而且不含铬酸的绝缘覆盖膜的电磁钢板及其制造方法。本申请基于2010年10月29日提出的日本专利申请特愿2010-244030号并主张其优先权，这里引用其内容。
背景技术：
在制造电动机或变压器时，首先将带状的电磁钢板冲裁加工成规定形状，然后将带状的电磁钢板层叠并粘着在一起，从而制作出铁芯。然后，将铜线卷绕成齿(tooth )等之后，浸溃清漆，或者喷涂粉末涂料。然后，安装铜线连接用接线柱、法兰、轴承等，并固定在壳体上。在这样的铁芯的制造工序中，由于受冲压等的设备的制约较大，将电磁钢板冲裁成规定形状的工序往往耗费较多的时间。因此，为了高效率地进行冲裁工序，预先周到地准备带状的电磁钢板，或者一并进行冲裁后的铜线卷绕工序，从而谋求高效化。在保 管带状的电磁钢板的情况下，为了防止生锈，一般使用保管库，但为了高效率地进行冲裁工序，往往事先从保管库拿出，在此情况下，需要特别注意生锈。另外，近年来，通过将铁芯的加工基地转移到中国或东南亚，正在广泛地进行成本的降低。在这样的国家，工厂大多设置在比日本国内更加湿润的环境下，从而需要在比日本国内更加湿润的环境下的耐蚀性。通常地说，在电气设备的铁芯所使用的电磁钢板的表面，为降低涡流损耗而涂敷了绝缘覆盖膜，绝缘覆盖膜除绝缘性以外，还需要耐蚀性、附着力、冲裁性、耐热性等覆盖膜特性。该绝缘覆盖膜一般含有以铬酸盐或磷酸盐等无机酸盐和有机树脂为主要成分的混合物。近年来，从环境的角度考虑，要求不含铬的绝缘覆盖膜。伴随着电气设备的铁芯的制造工序的高效化，电磁钢板的绝缘覆盖膜要求在此以上的耐蚀性，特别是要求提高在湿润环境下的耐蚀性。也就是说，以往的电磁钢板用绝缘覆盖膜并不具有充分的于冲裁工序前能够抑制在保管库的生锈这种程度的耐蚀性，与此相对照，近年来还要求即使在湿润环境下也不会生锈的耐蚀性。另外，虽然可以通过厚厚地涂布绝缘覆盖膜而提高耐蚀性，但存在占空因素降低、或者附着力降低的问题。再者，在表面将以氟树脂为主要成分的涂料作为绝缘覆盖膜的电磁钢板中，存在成本升高、或者冲裁后的清漆不附着的问题。现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特公昭50-15016号公报专利文献2:日本特开平03-36284号公报专利文献3:日本特公昭49-19078号公报专利文献4:日本特开平06-330338号公报专利文献5:日本特开平09-323066号公报专利文献6:日本特开2002-309379号公报专利文献7:日本特开平05-98207号公报专利文献8:日本特开平07-41913号公报
发明内容
发明所要解决的课题于是，本发明是鉴于上述的问题而完成的，本发明的目的在于提供在湿润环境下的耐蚀性更为优良、且覆盖膜特性良好的电磁钢板及其制造方法。用于解决课题的手段本发明的要旨如下所述。(I) 一种电磁钢板，其特征在于:在钢板的表面覆盖着绝缘覆盖膜，该绝缘覆盖膜混合有: 由磷酸金属盐100质量份、和包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂I质量份 50质量份构成的混合物:100质量份,和以固体成分计的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物:0.5质量份 10质量份。(2) 一种电磁钢板，其特征在于:在钢板的表面覆盖着绝缘覆盖膜，该绝缘覆盖膜混合有:由胶体二氧化硅100质量份、和包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂40质量份 400质量份构成的混合物:100质量份,和以固体成分计的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物:0.5质量份 10质量份。(3) 一种电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下的工序:相对于磷酸金属盐100质量份，混合以固体成分计为I质量份 50质量份的包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂的工序；制作相对于所述磷酸金属盐和所述有机树脂的混合物的固体成分100质量份，混合有换算成固体成分为0.5质量份 10质量份的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物的处理液的工序；将所述制作的处理液涂布在钢板表面的工序；以及将涂布有所述处理液的钢板在200°C 380°C的到达温度下烘烤干燥15秒 60秒的工序。
(4) 一种电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下的工序:相对于胶体二氧化娃100质量份,混合以固体成分计为40质量份 400质量份的包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂的工序；制作相对于所述胶体二氧化硅和所述有机树脂的混合物的固体成分100质量份，混合有换算成固体成分为0.5质量份 10质量份的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物的处理液的工序；将所述制作的处理液涂布在钢板表面的工序；以及将涂布有所述处理液的钢板在200°C 300°C的到达温度下烘烤干燥15秒 60
秒的工序。发明的效果根据本发明，可以获得一种覆盖着在湿润环境下的耐蚀性良好、且保持附着力、占空因素、冲裁性等作为电磁钢板所必要的覆盖膜特性的绝缘覆盖膜的电磁钢板。
具体实施例方式下面就实施本发明的具体实施方式
进行说明。首先，本实施方式中使用的钢板优选的是含有S1:0.1质量％以上、Al:0.05质量％以上的无方向性电磁钢板用钢板。Si随着含量的增加而使电阻增大，磁特性提高，但同时使脆性增大，轧制性降低，因而最好低于4.0质量％。同样，如果Al的含量增加，则磁特性提高，但轧制性会 降低，因而最好低于3.0质量％。在本实施方式所使用的钢板中，除S1、Al以外，也可以在0.01质量％ 1.0质量％的范围含有胞、511、(>以及P。再者，也可以含有其它的S、N、C这一典型兀素,这些兀素的含量最好低于IOOppm,优选为最好低于20ppm。在本实施方式中，通过将板坯加热至1000°C 1250°C，进行热轧并将其卷取成卷材状，再根据需要在热轧板的状态下于800°C 1050°C的范围进行退火，然后冷轧至0.15mm 0.5mm,进而在750°C 1100°C下退火,从而制造出上述成分的钢板。另外，可以在将后述的处理液涂布于要形成绝缘覆盖膜的钢板表面之前，实施通过碱等进行的脱脂处理、和通过盐酸、硫酸、磷酸等进行的酸洗处理等任意的前处理，也可以不实施该前处理而保持最终退火后的表面状态。在本实施方式所使用的钢板中，关于表面粗度，最好最终加工成轧制方向以及相对于轧制方向成直角的方向上的粗糙度算术平均偏差值(Ra)在1.Ομπι以下，进一步优选力 0.1 μ m 0.5 μ m。下面就钢板表面所形成的绝缘覆盖膜进行说明。绝缘覆盖膜以磷酸盐金属盐或者胶体二氧化硅为主要成分。在此，所谓磷酸金属盐，是指将以磷酸和金属离子为主要成分的水溶液进行干燥后成为固体成分的物质，作为磷酸的种类并没有特别的限定，但最好是正磷酸、偏磷酸、多
磷酸等。另外，作为金属离子的种类，以L1、Al、Mg、Ca、Sr、T1、N1、Mn、Co等离子为好，特别以Al、Ca、Mn、Ni的离子为好。在调配磷酸金属盐溶液时，例如最好在正磷酸中混合金属离子的氧化物、碳酸盐、或者氢氧化物而进行调配。
作为磷酸金属盐，既可以单独使用，也可以2种以上混合使用。另外，既可以只是磷酸金属盐，也可以使用添加有膦酸或硼酸等添加剂的物质。另一方面,胶体二氧化娃优选的是平均粒径为5nm 40nm、且Na含量在0.5质量％以下，进一步优选的是Na含量为0.01质量％ 0.3质量％。所谓本实施方式中使用的胶体二氧化硅的平均粒径，是指个数平均粒径，是采用氮吸附法进行测定的。这些磷酸金属盐或者胶体二氧化硅、以及以下说明的由选自平均粒径为
0.05 μ m 0.50 μ m的丙稀酸系树脂、环氧系树脂以及聚酷系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物构成的有机树脂作为绝缘覆盖膜，薄薄地形成于钢板表面。此外，绝缘覆盖膜的膜厚最好为0.3μηι 3.Ομπι左右,进一步优选为0.5 μ m 1.5 μ m。关于本实施方式中使用的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂，也可以使用通常市售的有机树脂乳液。在丙烯酸系树脂中，作为通常的单体，特别优选的可以列举出:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正壬酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸正十二烷基酯等。除此以外，优选的是将丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸作为具有官能团的单体共聚而成的。再者，优选的是将(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丁酯、2-羟乙基-(甲基)烯丙基醚等作为具有羟基的单体共聚而成的。在环氧系树脂的情况下，例如可以列举出使羧酸酐与氨基改性环氧树脂反应而得到的物质，具体地说，优选的是双酚A- 二缩水甘油醚、双酚A- 二缩水甘油醚的己内酯开环加成物、双酚F-二缩水甘油醚、双酚S-二`缩水甘油醚、酚醛清漆缩水甘油醚、二聚酸缩水甘油醚等。在此，作为改性的氨基，优选的是异丙醇胺、一丙醇胺、一丁醇胺、一乙醇胺、二乙撑三胺、乙二胺、布他拉胺、丙胺、异佛尔酮二胺、四氢糠胺、二甲苯二胺、己胺、壬胺、三乙撑四胺、四亚甲基五胺、二氨基二苯基砜等。另外，作为羧酸酐，优选的是使琥珀酸酐、衣康酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等反应而得到的物质。作为聚酯系树脂的例子，优选的是使对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二羧酸、联苯二羧酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、柠康酸等二羧酸与乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、三甘醇、二丙二醇、聚乙二醇等二醇反应而得到的物质。再者，在这些聚酯系树脂上，也可以接枝聚合丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、甲基丙烯酸酐等。上述有机树脂乳液可以是选自上述丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物，也可以是这些树脂彼此之间的共聚物。另外，作为上述有机树脂乳液的平均粒径，在0.05 μ m 0.50 μ m的范围。此外，所谓有机树脂乳液的平均粒径，是指个数平均粒径，采用激光衍射法进行测定。这是因为在平均粒径为0.05 μ m以下时，在处理液中容易凝聚，绝缘覆盖膜的均匀性有可能降低，在平均粒径超过0.50 μ m时，溶液的稳定性有可能降低。如果溶液的稳定性劣化，则在溶液中产生凝聚物，处理溶液时有时堵塞配管或泵。另外，如果凝聚物进入绝缘覆盖膜中，则绝缘覆盖膜有可能产生缺陷。上述有机树脂乳液的平均粒径进一步优选为0.Ιμπι 0.3μηι的范围。磷酸金属盐与前述的包含选自丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂的混合比率相对于磷酸金属盐100质量份，将上述有机树脂设定为I质量份 50质量份。这是因为:当上述有机树脂的混合比率低于I质量份时，树脂的浓度过小而容易发生凝聚，从而使溶液的稳定性劣化，当超过50质量份时，则耐热性有可能较差。另外，胶体二氧化硅与上述有机树脂的混合比率相对于胶体二氧化硅100质量份，将上述有机树脂设定为40质量份 400质量份。这是因为:当上述有机树脂的混合比率低于40质量份时，造膜性较差，绝缘覆盖膜有可能粉化，当超过400质量份时，耐热性有可能较差。在本实施方式中，除以上所说明的成分以外，氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物还包含在绝缘覆盖膜中。本实施方式中使用的所谓氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物，是将具有自由基聚合性不饱和基的单体、低聚物或者低分子聚合物与氟烯烃共聚而成的。在此，所谓氟烯烃，是指这样的化合物，其具有在烯烃的碳骨架上直接键合有氟原子的不饱和烃结构，与形成有不饱和键的碳键合的基团的至少I个为氟原子。具体地说，可以列举出四氟乙烯、三氟乙烯、六氟丙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、氟三氯乙烯等。在本实施方式中，可以使用它们之中的I种或2种以上。另外，所谓烯键式不饱和化合物，是指在结构中具有乙烯基、且能够与氟烯烃形成共聚物的物质，一般称之为乙烯基醚，为具有各种官能团的单体、低聚物或者低分子聚合物。作为单体的例子，例如优选的是苯乙烯、醋酸乙烯酯、聚丙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙烯甲基丙稀酸酷、乙稀基烧基酿、乙稀基亚烧基酿、异戍_■稀、丙稀臆等。不仅可以是这些单体，而且也可以是具有同样结构的作为低聚物或者低分子聚合物的物质。在本实施方式中，也可以使用在这样的单体、低聚物或者低分子聚合物中导入了各种官能团的物质。作为这样的官能团的例子，也可以是烧基、轻基取代亚烧基、苯基、节基、环状脂肪族基、乙酸基、或者羧基、羟基、环氧基、氨基等交联性反应基。作为烷基、亚烷基的的例子，有I 10个碳(C)连成一排的直链烷基，作为亚烷基的例子，有I 14个C连成一排且末端具有羟基的羟基直链亚烷基等。此外，作 为本实施方式的官能团，设定为具有氟基或其它氟原子的官能团不包含在内的官能团。再者，作为烯键式不饱和化合物，也可以使用使甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸-N，N-二甲基氨基乙基酯、二乙酰基丙烯酰胺、丁二烯、氯丁二烯等与具有这些官能团的单体、低聚物或者低分子聚合物反应而得到的化合物。这些氟烯烃与烯键式不饱和化合物共聚而得到的物质存在含有氟原子的部分和不含有氟原子的部分。因此，通过含有氟原子的部分而保持耐热性和耐水性，同时通过在不含有氟原子的部分导入的官能团而保持与基材的附着力和柔韧性。另外，通过使烯键式不饱和化合物的部分不含有具有氟基或其它氟原子的官能团，便可以得到分散性得以提高且均匀性优良的绝缘覆盖膜。这些氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物既可以单独使用，也可以是将2种以上官能团不同的共聚物、或分子量不同的共聚物等混合而成的。氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物的粒径并没有特别的规定，但优选的是
0.05 μ m 0.50 μ m的范围，进一步优选的是0.05 μ m 0.20 μ m的范围。在低于0.05 μ m时，在溶液中各易凝聚，溶液的稳定性有可能劣化。如如所述，如果溶液的稳定性劣化，则在溶液中产生凝聚物，处理溶液时有时堵塞配管或泵。另外，如果凝聚物进入绝缘覆盖膜中，则绝缘覆盖膜有可能产生缺陷。在超过0.50 μ m时，则形成绝缘覆盖膜时容易剥离，从而有可能粉化。另外，粒径在0.20 μ m以下时，容易获得漂亮的外观。其次，氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物相对于磷酸金属盐和前述的有机树脂的混合物的混合比率，相对于所述混合物的固体成分100质量份，以换算成固体成分计设定为0.5质量份 10质量份。这是因为:在共聚物的混合比率低于0.5质量份时，有可能不会充分地表现出使耐蚀性得以提高的效果，在超过10质量份时，溶液的稳定性发生劣化，从而作业性有可能降低。另外，氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物相对于胶体二氧化硅和前述有机树脂的混合物的混合比率，相对于所述混合物的固体成分100质量份，以换算成固体成分计也设定为0.5质量份 10质量份。这是因为:在共聚物的混合比率低于0.5质量份时，不能充分地表现出使耐蚀性得以提高的效果，在超过10质量份时，溶液的稳定性发生劣化。再者，在绝缘覆盖膜中，也可以含有磷酸金属盐或胶体二氧化硅与前述有机树脂的混合物、以及氟烯烃与烯键式不饱和化合物的共聚物以外的成分。例如，也可以混合碳酸盐、氢氧化物、氧化物、钛酸盐和钨酸盐等无机化合物、或者多元醇、溶纤剂、羧酸类、醚类、酯类等有机低分子化合物作为添加剂。其次，在将含有以上所说明的成分的处理液涂布于钢板表面的情况下，涂布方式并没有特别的限定，既可以使用辊涂机方式，也可以使用喷涂方式、浸溃方式等涂布方式。另外，在使用干燥烘烤处理液的加热方式的情况下，可以使用通常的辐射炉或热风炉，也可以使用感应加热方式和高频加热方式等。作为干燥条件，例如在200°C 380°C的范围内，烘烤时间为15秒 60秒是适当的。在含有磷酸金属盐的绝缘覆盖膜的情况下，进一步优选为260°C 330°C的范围。另一方面，在含有胶体二氧化硅的绝缘覆盖膜的情况下，200°C 300°C是适当的，进一步优选的是 240°C 280°C。再者，也可以对上述的处理液添加表面活性剂等添加剂。作为表面活性剂，脂肪族系聚氧化烯醚表面活性剂是适当的，也可以添加其它的光泽剂、防腐剂、抗氧化剂等。在由上述氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物、以及磷酸金属盐或者胶体二氧化硅和特定的有机树脂的混合物构成的绝缘覆盖膜在绝缘覆盖膜中分散有共聚物。分散的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物在绝缘覆盖膜的表层附近浓缩，从而使绝缘覆盖膜的表面张力实质上最优化。其结果是，可以认为在保持附着力的同时，还使湿润环境下的耐蚀性得以提高。实施例下面，就本发明人进行的实验进行说明。这些实验的条件等是为了确认本发明的实施可能性以及效果而采用的例子，本发明并不局限于这些例子。首先，准备了含有S1:2.0质量％、A1:0.3质量％、Mn:0.3质量％且板厚为0.35mm、表面粗糙度以Ra (粗糙度算术平均偏差值)计为0.44 μ m的钢板。此外，关于钢板的表面粗糙度，使用根据JIS法(JIS B0601)的市售表面粗糙度测定装置进行了测定。接着，制作了以下的表I所示的N0.1 N0.15的混合液。
表I
权利要求
1.一种电磁钢板，其特征在于:在钢板的表面覆盖着绝缘覆盖膜，该绝缘覆盖膜混合有: 由磷酸金属盐100质量份、和包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树月旨、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂I质量份 50质量份构成的混合物:100质量份,和 以固体成分计的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物:0.5质量份 10质量份。
2.一种电磁钢板，其特征在于:在钢板的表面覆盖着绝缘覆盖膜，该绝缘覆盖膜混合有: 由胶体二氧化硅100质量份、和包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂40质量份 400质量份构成的混合物:100质量份,和 以固体成分计的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物:0.5质量份 10质量份。
3.—种电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下的工序: 相对于磷酸金属盐100质量份,混合以固体成分计为I质量份 50质量份的包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂的工序； 制作处理液的工序，所述处理液相对于所述磷酸金属盐和所述有机树脂的混合物的固体成分100质量份，混合有换算成 固体成分为0.5质量份 10质量份的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物； 将所述制作的处理液涂布在钢板表面的工序；以及 将涂布有所述处理液的钢板在200°C 380°C的到达温度下烘烤干燥15秒 60秒的工序。
4.一种电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下的工序: 相对于胶体二氧化娃100质量份,混合以固体成分计为40质量份 400质量份的包含选自平均粒径为0.05 μ m 0.50 μ m的丙烯酸系树脂、环氧系树脂以及聚酯系树脂之中的I种或2种以上的混合物或者共聚物的有机树脂的工序； 制作处理液的工序，所述处理液相对于所述胶体二氧化硅和所述有机树脂的混合物的固体成分100质量份，混合有换算成固体成分为0.5质量份 10质量份的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物； 将所述制作的处理液涂布在钢板表面的工序；以及 将涂布有所述处理液的钢板在200°C 300°C的到达温度下烘烤干燥15秒 60秒的工序。
全文摘要
使电磁钢板的表面具有绝缘覆盖膜，便可以得到在湿润环境下的耐蚀性良好，且占空因素、附着力等与绝缘覆盖膜相关的特性也良好的电磁钢板。该绝缘覆盖膜相对于由磷酸金属盐和特定的有机树脂构成的混合物、或者由胶体二氧化硅和特定的有机树脂构成的混合物的固体成分100质量份，以换算成固体成分计混合有0.5质量份～10质量份的氟烯烃和烯键式不饱和化合物的共聚物。
文档编号C21D9/46GK103189544SQ201180052130
公开日2013年7月3日 申请日期2011年10月25日 优先权日2010年10月29日
发明者竹田和年, 小菅健司, 高濑达弥, 栋田孝司 申请人:新日铁住金株式会社