专利名称：电磁钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适用于铁芯的电磁钢板及其制造方法。
背景技术：
具备含有相互层叠的多个电磁钢板的铁芯的发动机在运行时会产生焦耳热。由于发动机含有覆盖铜线的绝缘膜、铜线端子等不耐热的部分，因而期待焦耳热高效地释放。另一方面，一般来说在电磁钢板的表面上设有绝缘覆膜。这主要是为了确保层叠的电磁钢板之间的绝缘性。但是，以往的绝缘覆膜的导热率显著低于金属的导热率。因而，在含有相互层叠的多个电磁钢板的铁芯中，在电磁钢板的层叠方向上热量是难以传递的。而且，近来随着发动机形状的多样化等，这种在层叠方向上的热量的难以传递开始被视为问题。现有技术文献专利文献专利文献1专利文献2专利文献3专利文献4专利文献5专利文献6专利文献7专利文献8
日本特公昭50-15013号公报日本特开平03-36284号公报日本特开平06-330338号公报日本特开2000-U9455号公报日本特开2002-69657号公报日本特开2000-313967号公报日本特开2007-217758号公报日本特开昭60-169567号公报
发明内容
发明所要解决的课题本发明的目的在于提供能够提高导热性的电磁钢板及其制造方法。用于解决课题的手段本发明的电磁钢板的特征在于，其具有电磁钢板用的钢带和形成于上述钢带的表面且含有磷酸金属盐及有机树脂的绝缘膜，上述磷酸金属盐的至少一部分具备选自立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系中的至少1种晶体结构，上述有机树脂含有相对于上述磷酸金属盐100质量份为1质量份 50质量份的选自在乳液粒子的表面具有羧基或羟基的丙烯酸系树脂、环氧系树脂及聚酯树脂中的至少1种。发明效果根据本发明，由于设置了适当的绝缘膜，因而可获得高导热性。
图1为表示本发明实施方式的电磁钢板的结构的截面图。
具体实施例方式以下详细地说明本发明的实施方式。图1为表示本发明实施方式的电磁钢板的结构的截面图。本实施方式中，如图1所示，在电磁钢板用的钢带1的两表面上形成有绝缘膜 2。钢带1例如为无方向性电磁钢板用的钢带。另外，钢带1例如优选含有Si 0. 1质量％以上和Al :0. 05质量％以上。此外，Si的含量越高，则电阻越增大、磁特性越提高，但脆性增大。因此，Si含量优选小于4.0%。另外，Al的含量越高，则磁特性越提高，但轧制性降低。因而，Al含量优选小于3.0%。还可在钢带1中含有0.01质量％ 1.0质量％左右的Mn。钢带1中的S、N及C的含量均优选小于例如lOOppm、更优选小于20ppm。绝缘膜2含有磷酸金属盐及有机树脂。另外，绝缘膜2中不含铬酸。磷酸金属盐的至少一部分发生结晶化，该部分的晶体结构为立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系中的至少1种。即，磷酸金属盐的至少一部分具备选自立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系中的至少1种晶体结构。六方晶系中包含三方晶系。有机树脂含有相对于磷酸金属盐100质量份为1质量份 50质量份的在乳液粒子的表面具有羧基或羟基的丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚酯树脂。有机树脂还可含有相对于磷酸金属盐100质量份为1质量份 50质量份的上述3种树脂中的2种或3种的混合物或共聚物。磷酸金属盐例如通过将含磷酸及金属离子的水溶液(磷酸金属溶液)进行干燥而获得。磷酸的种类并无特别限定，例如优选正磷酸、偏磷酸及多磷酸等。金属离子的种类也无特别限定，例如优选1^、41、1%、0!、31~及11等轻金属。特别优选Al及Ca。作为磷酸金属盐溶液，例如优选使用在正磷酸中混合了金属离子的氧化物、碳酸盐和/或氢氧化物等的溶液。只要磷酸金属盐的至少一部分发生了结晶化即可，不必磷酸金属盐的全部都发生了结晶化。但优选磷酸金属盐的20质量％以上发生了结晶化、且该部分的晶体结构变为立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系中的至少1种，更优选磷酸金属盐的50质量％以上的部分变为上述的晶体结构，进一步优选磷酸金属盐的60质量％以上的部分变为上述的晶体结构。此外，上述4种晶体结构中优选立方晶系及斜方晶系，优选在矿物学上归属于块磷铝矿结构、鳞石英结构及方英石结构的晶体结构。其原因在于可获得更高的导热性。如上所述，在绝缘膜2所含的有机树脂的乳液粒子表面上存在羧基或羟基，但合成这种有机树脂的方法并无特别限定。例如可使用接枝聚合法。即，如果使具有规定官能团(羧基或羟基)的单体键合在丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚酯树脂的不参与原料的共聚反应的侧链上，则可通过共聚反应来合成上述的丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚酯树脂。 如此合成的丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚酯树脂的分子结构例如成为线状或网孔状。此外，作为规定的官能团，可使用通过后处理变为羧基或羟基的官能团。上述的丙烯酸系树脂例如可通过使没有羧基及羟基的通常的单体与具有羧基或羟基的单体进行共聚而合成。作为通常的单体，例如可举出丙烯酸甲酯、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、丙烯酸正癸酯及丙烯酸正十二烷基酯等。作为具有羧基的单体，例如可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、柠康酸及肉桂酸。作为具有羟基的单
5体，例如可举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸 3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、2-羟基乙基(甲基)烯丙基醚及烯丙醇等。上述的环氧系树脂例如可通过使羧酸酐与经胺改性的环氧树脂(胺改性环氧树脂)进行反应而合成。作为环氧树脂，例如可举出双酚A-二缩水甘油醚、双酚A-二缩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、六氢邻苯二甲酸缩水甘油酯、二聚物酸缩水甘油醚、四缩水甘油基氨基二苯基甲烷、3，4_环氧-6-甲基环己基甲基羧酸酯及聚丙烯缩水甘油醚等。作为将环氧树脂改性的胺，例如可举出异丙醇胺、单丙醇胺、单丁醇胺、单乙醇胺、二乙撑三胺、乙二胺、丁胺、丙胺、 异佛尔酮二胺、四氢糠胺、二甲苯二胺、二胺二苯基甲烷、二氨基砜、辛胺、间苯二胺、戊胺、 己胺、壬胺、癸胺、三乙撑四胺、四甲撑五胺及二氨基二苯基砜等。作为羧酸酐，例如可举出琥珀酸酐、衣康酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、邻苯二甲酸酐及偏苯三酸酐等。上述的聚酯系树脂例如可通过在使二羧酸与二醇共聚而获得共聚聚酯树脂后使规定的单体与该共聚聚酯树脂进行接枝聚合来获得。作为二羧酸，例如可举出对苯二甲酸、 间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二甲酸、联苯二甲酸、琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、二聚物酸、1，4_环己烷二羧酸、富马酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、柠康酸及四氢邻苯二甲酸酐等。作为二醇，例如可举出乙二醇、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、1，9-壬二醇、1，4_环己烷二甲醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇及聚乙二醇等。作为与共聚聚酯树脂接枝聚合的单体，例如可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、马来酸酐、衣康酸酐及甲基丙烯酸酐。此外，有机树脂的乳液粒子的粒径并无特别限定，优选利用激光光散射法测定的中值平均粒径例如为0. 2 μ m 0. 6 μ m。另外，绝缘膜2中的有机树脂不必全都是具有羧基或羟基的丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚酯树脂，例如有机树脂中还可含有没有羧基及羟基的树脂。但具有羧基或羟基的丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚酯树脂相对于有机树脂总量的比例优选为30质量％以上、更优选为70质量％以上。如上所述，有机树脂的含量相对于磷酸金属盐100质量份为1质量份 50质量份。其原因在于，当有机树脂的含量小于1质量份时，有绝缘膜2发生粉化的可能性，当超过50质量份时，有消除应力退火后的密合性发生劣化的可能。如此构成的电磁钢板可获得良好的导热性。其理由尚不清楚，但认为晶体结构为立方晶系、正方晶系、六方晶系或斜方晶系的磷酸金属盐的密度高是原因之一。另外认为， 由于有机树脂的乳液粒子的表面存在羧基或羟基，因而与磷酸金属盐的湿润性良好也是原因之一。即认为，如后所述，在绝缘膜2的形成时，由于使绝缘膜2的涂膜干燥，因而在有机树脂中发生热膨胀或热收缩，此时与磷酸金属盐之间难以产生空隙，可确保高密合性也为原因之一。此外，使用无机膜作为绝缘膜2时需要高温度下的烘烤，由于生产率低，因而优选绝缘膜2为有机膜。接着，说明制造本发明实施方式的电磁钢板的方法。首先，制作电磁钢板用的钢带1。在该钢带的制作中，例如进行规定成分的板坯的热轧，将通过热轧获得的热轧钢板卷绕成线圈状。接着，进行热轧钢板的冷轧，获得冷轧钢板。冷轧钢板的厚度例如为0. 15mm 0.5mm左右。之后进行退火。此外，在热轧与冷轧之间还可在800°C 1050°C左右下进行退火。此外，优选钢带的表面粗糙度低。其原因在于，在电磁钢板的层叠时可获得良好的密合性。具体地说，优选轧制方向及垂直于轧制方向的方向的两方向上的中心线平均粗糙度Ra为1. 0 μ m以下、更优选为0. 5 μ m以下。平均粗糙度Ra超过1. 0 μ m时，无法获得良好的密合性，有时无法获得高的导热性。此外，当使平均粗糙度Ra小于0. Iym时，成本容易显著提高。其原因在于，有必要使冷轧辊的表面极度地平滑化，而该平滑化需要高成本。另外，制作绝缘膜2的原料。在该原料的制作中，制作上述磷酸金属盐及有机树脂的混合物的溶液，在该溶液中添加多元醇化合物。多元醇化合物是指具有2个以上羟基的低分子有机化合物。作为多元醇化合物，例如可举出乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、1，6_己二醇、甘油、聚戊烯二醇及蔗糖等。此外，有机树脂的比例按换算成树脂固体成分计，相对于磷酸金属盐100质量份为1质量份 50质量份。多元醇化合物的添加量相对于磷酸金属盐100质量份优选为1质量份 20质量份。其原因在于，多元醇化合物的添加量小于1质量份时，伴随添加的效果难以体现；而超过20质量份时，能够进行用于形成绝缘膜2的涂膜干燥的温度范围变窄。另外，优选在磷酸金属盐及有机树脂的混合物的溶液中添加成核剂。作为成核剂， 例如可举出滑石、氧化镁及氧化钛等氧化物系成核剂以及硫酸钡等硫酸盐系成核剂等。成核剂的大小并无特别限定，优选利用激光光散射法测定的中值平均粒径例如为0. 1 μ m 2ym0另外，优选成核剂为难溶性。通过成核剂的添加，由于磷酸金属盐易于结晶化，因而与未添加成核剂时相比，可以在更低的烘烤温度下使磷酸金属盐结晶化。另外，在共同的烘烤温度下，与未添加成核剂时相比，晶体结构更易变为立方晶系，更易获得高导热性。成核剂的添加量相对于磷酸金属盐100质量份优选为0. 1质量份 5质量份。其原因在于，成核剂的添加量小于0. 1质量份时，伴随添加的效果难以体现；而超过5质量份时，冲孔加工时易于发生粉化。如此制作含有混合物的溶液及多元醇化合物、以及根据需要添加有成核剂的处理液。处理液不含铬酸。然后，在制作钢带及处理液后，在钢带的表面形成处理液的涂膜。处理液的涂布量并无特别限定，优选为0. 5g/m2 4. Og/m2。其原因在于，当涂布量小于0. 5g/m2时，由于磷酸金属盐的结晶化易于进行、因而结晶化率的控制很难；而超过4. Og/m2时，电磁钢板之间的密合性降低的倾向变得明显。在涂膜的形成后，进行涂膜的烘烤。即，对涂膜进行加热以使其干燥。此时的加热速度例如为25°C /秒 65°C /秒。其原因在于，当加热速度小于25°C /秒时，生产率降低； 而当超过65°C /秒时，磷酸金属盐的晶体结构难以变为立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系。烘烤温度(保持温度)例如为200°C 360°C。其原因在于，烘烤温度小于200°C 时，由于磷酸金属盐的聚合反应难以进行、因而耐水性等低；而超过360°C时，有有机树脂发生氧化的可能、另外生产率降低。另外，优选烘烤温度的下限为210°C、更优选为230°C。 其原因在于，磷酸金属盐的晶体结构更易变为立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系。
7烘烤温度下的保持时间例如为10秒 30秒。其原因在于，保持时间小于10秒时，磷酸金属盐的晶体结构难以变为立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系；而超过30秒时，生产率降低。冷却速度例如在达到100°C前为20°C /秒 85°C /秒。其原因在于，冷却速度小于20°C /秒时，生产率降低；而超过85°C /秒时，由于磷酸金属盐难以结晶化、易于变为非晶质、因而难以获得良好的导热性。处理液在钢带表面上的涂布方法并无特别限定，例如可以使用辊涂机涂布处理液；还可使用喷雾机涂布处理液；还可在处理液中浸渍钢带。涂膜的烘烤方法也无特别限定。例如可以使用辐射炉进行烘烤、还可使用感应加热炉等电炉进行烘烤。从加热速度的控制精度的方面出发，优选使用感应加热炉的烘烤。此外，还可在处理液中进一步添加表面活性剂等。作为表面活性剂，优选非离子系表面活性剂。另外还可添加光泽剂等。接着，对本申请发明人等进行的实验进行说明。该实验中，制作了含有Si 2. 5%, Al 0. 5%及Mn :0. 05%、厚度为0. 35mm的无方向性电磁钢板用的钢带。另外，制作了表1所示的8种磷酸盐(磷酸金属盐)的水溶液。此外，如表1所示，在磷酸盐No. 1、4及6中添加了成核剂。作为滑石，使用平均粒径为1. 0 μ m者，作为硫酸钡，使用平均粒径为0. 5μπι者。在磷酸盐水溶液的制作中，使表1所示物质的混合物在水中扩散。磷酸盐水溶液的浓度为40质量％。此外，磷酸锰(磷酸盐No. 7)及磷酸铁(磷酸盐No. 8)的溶解度低。因而，在这些水溶液的制作中，使正磷酸以比由化学计量比确定的磷酸量多约5质量％的量进行混合，使水溶液的ρΗ为5以下。表 权利要求
1.一种电磁钢板，其特征在于，其具有电磁钢板用的钢带和形成于所述钢带的表面且含有磷酸金属盐及有机树脂的绝缘膜，所述磷酸金属盐的至少一部分具备选自立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系中的至少1种晶体结构，所述有机树脂含有相对于所述磷酸金属盐100质量份为1质量份 50质量份的选自在乳液粒子的表面具有羧基或羟基的丙烯酸系树脂、环氧系树脂及聚酯树脂中的至少1 种。
2.根据权利要求1所述的电磁钢板，其特征在于，所述钢带为无方向性电磁钢板用的钢带。
3.根据权利要求1所述的电磁钢板，其特征在于，所述磷酸金属盐的20质量％以上具备所述至少1种晶体结构。
4.根据权利要求1所述的电磁钢板，其特征在于，所述磷酸金属盐的50质量％以上具备所述至少1种晶体结构。
5.根据权利要求1所述的电磁钢板，其特征在于，所述磷酸金属盐的至少一部分具备立方晶系或斜方晶系的晶体结构。
6.根据权利要求2所述的电磁钢板，其特征在于，所述磷酸金属盐的至少一部分具备立方晶系或斜方晶系的晶体结构。
7.根据权利要求3所述的电磁钢板，其特征在于，所述磷酸金属盐的至少一部分具备立方晶系或斜方晶系的晶体结构。
8.根据权利要求4所述的电磁钢板，其特征在于，所述磷酸金属盐的至少一部分具备立方晶系或斜方晶系的晶体结构。
9.根据权利要求1所述的电磁钢板，其特征在于，所述绝缘膜不含铬酸。
10.一种电磁钢板的制造方法，其特征在于，具备在电磁钢板用的钢带的表面上涂布含有磷酸金属盐、有机树脂及多元醇化合物的处理液的工序；和进行所述处理液的烘烤，从而形成所述磷酸金属盐的至少一部分具备选自立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系中的至少1种晶体结构的绝缘膜的工序，所述处理液含有以换算成树脂固体成分计相对于所述磷酸金属盐100质量份为1质量份 50质量份的选自在乳液粒子的表面具有羧基或羟基的丙烯酸系树脂、环氧系树脂及聚酯树脂中的至少1种作为所述有机树脂，且含有相对于所述磷酸金属盐100质量份为1 质量份 20质量份的所述多元醇化合物。
11.根据权利要求10所述的电磁钢板的制造方法，其特征在于，进行所述处理液的烘烤的工序具有以下工序以25°C /秒 65°C /秒的速度将涂布有所述处理液的所述钢带加热至200°C 360°C 的工序；接着在200°C 360°C下将所述钢带保持10秒 30秒的工序；和以20°C /秒 85°C /秒的速度将所述钢带冷却至100°C的工序。
12.根据权利要求10所述的电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述钢带为无方向性电磁钢板用的钢带。
13.根据权利要求10所述的电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述磷酸金属盐的20 质量％以上具备所述至少1种晶体结构。
14.根据权利要求10所述的电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述磷酸金属盐的50 质量％以上具备所述至少1种晶体结构。
15.根据权利要求10所述的电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述磷酸金属盐的至少一部分具备立方晶系或斜方晶系的晶体结构。
16.根据权利要求10所述的电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述处理液不含铬酸。
全文摘要
本发明的电磁钢板上设有电磁钢板用的钢带(1)和形成于钢带(1)的表面且含有磷酸金属盐及有机树脂的绝缘膜(2)。所述磷酸金属盐的至少一部分具备选自立方晶系、正方晶系、六方晶系及斜方晶系中的至少1种晶体结构。所述有机树脂含有相对于所述磷酸金属盐100质量份为1质量份～50质量份的选自在乳液粒子的表面具有羧基或羟基的丙烯酸系树脂、环氧系树脂及聚酯树脂中的至少1种。
文档编号C22C38/06GK102227515SQ200980147568
公开日2011年10月26日 申请日期2009年11月10日 优先权日2008年11月27日
发明者小菅健司, 竹田和年, 藤井浩康, 高濑达弥 申请人:新日本制铁株式会社