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JP2002309379A - 加工性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板 - Google Patents

加工性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板

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JP2002309379A
JP2002309379A JP2001113575A JP2001113575A JP2002309379A JP 2002309379 A JP2002309379 A JP 2002309379A JP 2001113575 A JP2001113575 A JP 2001113575A JP 2001113575 A JP2001113575 A JP 2001113575A JP 2002309379 A JP2002309379 A JP 2002309379A
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insulating coating
fluororesin
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ゆか 小森
Masaki Kono
正樹 河野
Atsuto Honda
厚人 本田
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】打ち抜き性がよく、滑り性が高く、加工時のハ
ンドリング性に優れ、かつ均一で密着性がよい絶縁被膜
付き電磁鋼板の提供。 【解決手段】電磁鋼板の最表層被膜として、Ｃｒ化合物
を含まず、かつフッ素樹脂を２０質量部以上９０質量部
以下含有する絶縁被膜を形成し、好ましくは絶縁被膜表
面の動摩擦係数を０．３以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁鋼板に剪断、
打ち抜き等の加工を施し、積層鉄心を製造する際に、非
常に高い打ち抜き性を有し、鋼板同士の滑り性がよく、
密着性が高く、錆の原因となる水滴、汚れが付着せず、
高い耐食性を有する絶縁被膜付き電磁鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータや変圧器等に使用される電磁鋼板
の絶縁被膜は層間抵抗だけでなく、加工成形時および保
管時の利便さの観点から種々の特性が要求される。電磁
鋼板の用途は多様であるため、用途に応じて種々の絶縁
被膜の開発が行われている。
【０００３】絶縁被膜は、（１）溶接性、耐熱性を重視
し、歪取り焼鈍に耐える無機質被膜、（２）打ち抜き
性、溶接性の両立を目指し歪取り焼鈍に耐える、樹脂含
有の半有機質被膜、（３）特殊用途で歪取り焼鈍不可の
有機質被膜の３種に大別される。打ち抜き性に関して言
えば、一般的には、（３）＞（２）＞（１）の順に良く
なる傾向が認められる。
【０００４】昨今、モーター、変圧器の高性能化に伴
い、電磁鋼板も高性能化する傾向にある。磁気特性に優
れる電磁鋼板はＳｉなどの含有量が高いため、鋼板硬度
が上昇して、打ち抜き性が低下する問題があった。前記
（２）の半有機質被膜における打ち抜き性向上法として
は、クロム酸塩にフッ素系樹脂を添加することが考えら
れていた。
【０００５】例えば、特公平４−４３７１５号公報に
は、クロム酸塩にフッ素樹脂またはポリエチレン樹脂を
分散させ、焼き付けでフッ素樹脂を表面に濃化させる絶
縁被膜形成法が開示されている。また、特公平７−３５
５８４号公報には、クロム酸塩にフェノール樹脂、パー
フルオロアルキルオキシエチレンエタノールなどを分散
させた処理液を塗布後、焼付けする絶縁被膜形成法が開
示されている。さらに、特開平７−２７８８３４号公
報、特開平７−２８６２８３号公報、特開平７−３３１
４５３号公報にも、クロム酸塩無機被膜中の樹脂粒子の
外層または内層にフッ素系樹脂を存在させた電磁鋼板が
開示されている。
【０００６】これらの方法により、電磁鋼板の打ち抜き
性の向上が見られるものの、硬度の高い電磁鋼板ではそ
の向上の程度が不十分であった。また、クロム酸中での
フッ素樹脂は不安定であり、均一で十分な密着性のある
ものは得られなかった。一方、（３）のような有機質被
膜を施した場合においても、同様に打ち抜き性の向上は
不十分であった。
【０００７】打ち抜きされた電磁鋼板は積層され、鉄心
として使用される。このようなスタッキング時には、積
層した鋼板の端面を揃えるため、鋼板同士を滑らす必要
があるが、滑り性が悪いと加工の妨げとなる。これに対
して、鋼板表面をダル状にしたり、被膜表面が粗い絶縁
被膜を施すことにより、空気を鋼板の間に入りやすくし
て、鋼板の貼り付きを低下させることにより滑り性を向
上させたものが知られている。
【０００８】一方、電磁鋼板の高性能化に伴い、板厚が
薄くなる傾向にあり、積層枚数が増加するため、スタッ
キング時の鋼板の滑り性が重要となってくる。この場
合、従来のようなダル鋼板では、電磁鋼板の磁気特性と
しては性能が低下することになり、また、絶縁被膜の表
面粗さを粗くしたものでは、鋼板同士の貼り付き性が低
下するものの、粉塵が出やすいという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、硬く、打ち
抜き性が悪い素材であっても、打ち抜き性が向上し、滑
り性が高く、加工時のハンドリング性に優れ、かつ均一
で密着性がよい絶縁被膜付き電磁鋼板を提供することが
目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、電磁鋼板の最
表層被膜として、Ｃｒ化合物を含まず、かつフッ素樹脂
を２０質量部以上９０質量部以下含有することを特徴と
する加工性、滑り性、密着性に優れる絶縁被膜付き電磁
鋼板である。
【００１１】本発明は、絶縁被膜表面の動摩擦係数が
０．３以下であるのが好ましい。
【００１２】本発明は、フッ素樹脂が、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦ
Ａ）およびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる群より選ばれる少
なくとも一種であるのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。本発明の出発素材としては、電磁鋼板（電気鉄
板）を用いる。電磁鋼板は公知のものを使用することが
でき、方向性、無方向性、２方向性などいずれのもので
もよい。１方向性電磁鋼板はその表面にフォルステライ
ト被膜および／または張力を発生させるリン酸塩系被膜
が存在しているもの、存在していないものいずれでもよ
い。
【００１４】本発明の電磁鋼板の化学組成は特に限定さ
れない。方向性電磁鋼板としては、例えば、Ｓｉ：２〜
４質量％、Ｍｎ：≦０．４質量％、Ａｌ：≦０．１質量
％のものが挙げられ、無方向性電磁鋼板としては、例え
ば、Ｓｉ：≦４質量％、Ｍｎ：≦１．０質量％、Ａｌ：
≦３．０質量％のものが挙げられる。本発明の電磁鋼板
の板厚は特に限定されない。通常の厚みの０．０５〜
１．０ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００１５】本発明の電磁鋼板の最表層には、フッ素樹
脂を含有する絶縁被膜が形成されている必要がある（以
下、最表層被膜という）。フッ素樹脂としては、ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、３フッ化エチレン
樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂、四フ
ッ化エチレン−エチレン共重合体およびこれらの樹脂と
エチレン樹脂との共重合体などが挙げられる。このうち
摩擦係数が低く、非粘着性に優れるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、
ＦＥＰおよびこれらの共重合体が好ましく適用される。
内層には、前記したフォルステライト被膜やリン酸塩系
被膜が存在してもよいし、前記フッ素樹脂を含有する被
膜が存在するのみでもよい。
【００１６】被膜形成前のフッ素樹脂の形態は特に限定
されないが、ディスパージョン、エマルジョン、ファイ
ンパウダー、モールディングパウダーなどを挙げること
ができる。分散性を考慮して、ディスパージョン、エマ
ルジョン、ファインパウダーであるのが好ましい。
【００１７】本発明は、絶縁被膜の塗布から焼付けまで
の段階において、フッソ樹脂が表面に濃化する現象を利
用して、被膜表面の滑り性を改善させている。そのた
め、最表層被膜のフッ素樹脂の含有量は、最表層被膜の
平均で２０〜９０質量％である。２０質量％未満では、
本発明が期待する打ち抜き性向上効果が得られないし、
９０質量％を越えると被膜密着性が低下する。好ましい
フッ素樹脂の含有量は３０〜８０質量％である。この状
況は、方向性電磁鋼板における、フッ素樹脂の含有量に
対する、打ち抜き性と被膜密着性の変化具合を示す図１
に明らかである。本発明の電磁鋼板の最表層被膜のフッ
素樹脂以外の成分は、有機樹脂および／または無機成分
であり、それらの最表層被膜中の含有量は２０〜９０質
量％、好ましくは３０〜８０質量％である。
【００１８】フッ素樹脂以外の有機樹脂としては、エポ
キシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール
樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリフェ
ニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリスルホン樹脂、
ポリアリルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂（Ｐ
ＥＥＫ）、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド
樹脂などの１種または２種以上の樹脂の混合物を用いる
ことができる。これらのうち、ＰＥＳ、ＰＥＥＫ、ＰＰ
Ｓ、ポリスルホン樹脂などは耐熱熱可塑性樹脂であり、
表層にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどの高融点フッ素樹
脂を濃化させるために高温での焼付けを行う時に有用で
ある。これによって、下地との密着性が向上する効果が
得られ、より好ましい。特に好ましいのはＰＴＦＥとＰ
ＥＳおよびＰＰＳの組合せの場合である。
【００１９】無機成分としては、リン酸マグネシウム、
リン酸アルミニウム、リン酸カルシウムなどのリン酸塩
や、アルミナ、シリカなどの周期律表第３族または第４
族の無機酸化物、アルミニウム化合物などの周期律表第
３族の金属化合物、無機顔料などが挙げられる。好まし
いのはリン酸塩であり、リン酸マグネシウム、リン酸ア
ルミニウムである。しかし、Ｃｒ化合物は無機成分から
除外される。
【００２０】Ｃｒ化合物は鋼板との馴染みがよく、電磁
鋼板の絶縁被膜材としてよく使用されるが、Ｃｒ化合物
は非常に酸化力が強いため、フッ素樹脂を安定して分散
させることができず、凝集してしまう。このため、形成
された被膜は不均一で密着性が悪く、打ち抜き性、滑り
性向上効果も不十分である。よって、本発明の絶縁被膜
にＣｒ化合物が含有されてはならない。
【００２１】本発明のフッ素樹脂を含む絶縁被膜の厚み
は特に限定されないが、０．０１〜２０μｍ、より好ま
しくは０．１〜５．０μｍである。付着量が少なすぎる
と被膜が不均一になり、地鉄が露出することから、ステ
ィキング性などが不足し、付着量が多すぎると、焼付け
時に膨れが発生するなど塗装性が低下する。
【００２２】本発明のフッ素樹脂を含む絶縁被膜の動摩
擦係数は０．３以下であり、好ましくは０．２５以下、
より好ましくは０．２以下である。動摩擦係数が０．３
を越えると、絶縁被膜の滑り性が悪く、成形性が低下す
る。
【００２３】本発明において、フッ素樹脂を含む絶縁被
膜と電磁鋼板との密着性をさらに向上させるため、電磁
鋼板にプライマーを塗布するなどの前処理を行うことが
好ましい。
【００２４】以上の薬剤を含有する塗料を電磁鋼板に塗
布して、焼付けることにより被膜を形成させる。塗料の
形態としては特に限定されず、溶剤型、水溶液型、ディ
スパージョン型、エマルジョン型、スラリー型のいずれ
でもよい。ここで、塗料の固形分中のフッ素樹脂含有量
を調整することにより、本発明の範囲のフッ素樹脂含有
量の絶縁被膜を形成させることができる。
【００２５】絶縁被膜形成には、工業的に一般に用いら
れるロールコーター法、フローコーター法、スプレー塗
装、ナイフコーター法などの種々の方法が適用可能であ
る。焼付け方法についても通常実施されるような熱風
式、赤外式、誘導加熱式などが可能である。なお、被膜
の性能を一層向上させるために、塗料に防錆剤などの添
加剤を配合してもよい。表層絶縁被膜１００質量部に対
する添加剤および顔料の合計量は３〜３００質量部の範
囲とするのが好ましい。
【００２６】本発明の電磁鋼板は、打ち抜き性および滑
り性に優れ、かつ密着性に優れた絶縁被膜付き電磁鋼板
であることから、如何なる形態の打ち抜き品にも適用で
きるが、とりわけ、モーターのステーター、ローター、
トランスのＥＩコアなどにも好ましく適用できる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体
的に説明する。 （発明例１〜３３、比較例１〜２１）板厚０．３５ｍｍ
のＳｉ：３．０質量％、Ｍｎ：０．２質量％、Ａｌ：＜
０．００１質量％の方向性電磁鋼板およびＳｉ：３．０
質量％、Ｍｎ：０．２質量％、Ａｌ：０．２質量％の無
方向性電磁鋼板に、表１に記載の成分を含有する塗料を
塗布し、厚み３μｍの絶縁被膜を形成した。鋼板の粗度
はＲａ≦０．２μｍのものを使用した。塗布はロールコ
ーターで行い、到達板温４００℃で焼き付け、放冷した
後、評価に供した。
【００２８】［打ち抜き性］１５ｍｍφスチールダイス
（ＳＫＤ−１１）でクリアランスを板厚の５〜８％に設
定し、打ち抜き油を使用し、連続打ち抜きを行った。バ
リ高さが５０μｍに達するまでの打ち抜き回数を測り、
評価した。
【００２９】［滑り性］ＡＳＤＭ−Ｄ１８９４に準拠し
て処理した鋼板同士の動摩擦係数を測定し、下記の基準
により評価した。 ◎： ０．１以下 ○： ０．１超〜０．３以下 △： ０．３超〜０．７以下 ×： ０．７超
【００３０】［密着性］方向性電磁鋼板：２０ｍｍφ、
無方向性電磁鋼板：１０ｍｍφの丸棒で内曲げを施した
後、セロファンテープを鋼板被膜表面に貼付し、剥がし
たときの被膜の剥離程度（浮き上がり部を含む）を目視
判断し、下記の基準により評価した。 ◎： 剥離なし（剥離部面積率：０％）。 ○： 若干の剥離あり（剥離部面積率：１０％以下）。 △： 剥離あり（剥離部面積率：１０％超〜５０％以
下）。 ×： 剥離大（剥離部面積率：５０％超）。
【００３１】［耐食性］鋼板を恒温恒湿試験（５０℃、
相対湿度９８％）に入れ、２日後の赤錆発生率を目視
し、下記の基準により評価した。 ◎： ２０％未満 ○： ２０％以上〜４０％未満 △： ４０％以上〜６０％未満 ×： ６０％以上
【００３２】表１から明らかなように、本発明例はいず
れも大きな打ち抜き性および滑り性向上効果があり、密
着性および耐食性に優れている。なお、各性能評価法の
詳細は以下の通りである。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】
【発明の効果】本発明により、硬度の高い電磁鋼板であ
っても打ち抜き性および滑り性に優れ、かつ密着性に優
れた絶縁被膜付き電磁鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電磁鋼板の打ち抜きをした後打ち抜き性と密
着性の評価結果を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 1/18 Ｈ０１Ｆ 1/18 (72)発明者 河野 正樹 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 本田 厚人 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4F100 AB03A AK17B AK18B BA02 BA07 EH46 GB51 JG04B JK16 JL01 JL11 4K026 AA03 AA22 BA01 BA02 BA03 BA12 BB04 BB05 BB08 BB09 BB10 CA16 CA24 CA39 EB08 4K033 RA04 TA03 4K044 AA02 AB02 BA14 BA17 BA21 BB03 BB04 BC01 BC02 BC05 BC14 CA02 CA16 CA53 5E041 AA02 BC05 BC08 CA02 HB14

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電磁鋼板の最表層被膜として、Ｃｒ化合物
    を含まず、かつフッ素樹脂を２０質量部以上９０質量部
    以下含有することを特徴とする加工性、滑り性、密着性
    に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板。
  2. 【請求項２】絶縁被膜表面の動摩擦係数が０．３以下で
    あることを特徴とする請求項１に記載の加工性、滑り
    性、密着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板。
  3. 【請求項３】フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレ
    ン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオ
    ロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）およびテ
    トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
    合体（ＦＥＰ）からなる群より選ばれる少なくとも一種
    であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
    の加工性、滑り性、密着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼
    板。
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