无取向性电磁钢板及其制造方法与流程

1.本发明涉及无取向性电磁钢板、及该无取向性电磁钢板的制造方法。本技术基于2021年3月31日在日本提交的特愿2021－060409号主张优先权，将其内容援引至此。


背景技术：

2.无取向性电磁钢板被利用在音频设备等的小型家电的驱动用马达、或混合动力汽车以及电动汽车的驱动用马达用的铁芯(电机铁芯(转子铁芯、定子铁芯))中。
3.在无取向性电磁钢板的表面形成有绝缘覆膜。绝缘覆膜例如确保被层叠为定子铁芯的电磁钢板彼此的绝缘性。即，对于绝缘覆膜，要求优异的绝缘性。对于绝缘覆膜还要求对钢板的密合性。并且，无取向性电磁钢板在被加工成电机铁芯为止的期间，会被临时性地保管。保管期间变长时，会增加无取向性电磁钢板结露的机会。因此，对于绝缘覆膜，要求绝缘性、密合性的同时，还要求耐腐蚀性。
4.无取向性电磁钢板的绝缘覆膜例如在日本国特开2011－252191号公报(专利文献1)、日本国特许第6816849号(专利文献2)中被提出。
5.专利文献1所公开的电磁钢板在电磁钢板的表面具有绝缘覆膜，其作为主要成分是对于将由磷酸金属盐100质量份、平均粒径为0.05～0.50μm的丙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂及聚氨酯树脂的一种或两种以上的混合物或共聚物1～50质量份构成的粘合剂，将碳数为8～20的脂肪酸或脂肪酸金属盐对于所述粘合剂的固形物100质量份混合0.3～5.0质量份，并使其分散。专利文献1中还记载了该绝缘覆膜在绝缘性、密合性、及耐腐蚀性优异。
6.专利文献2所公开的无取向性电磁钢板具备母材钢板、及形成在母材钢板的表面的含zn磷酸盐与有机树脂的复合被膜。zn占复合被膜中的所有金属成分的摩尔比为10摩尔％以上。并且，在使无取向性电磁钢板在沸腾的蒸馏水中煮沸20分钟后的蒸馏水中的zn溶出量为1.0mg/m2以上。专利文献2中记载了即使在复合被膜中没有以铬酸盐系化合物或膦酸类为代表的高价有机化合物，该复合被膜的耐腐蚀性也优异。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本国特开2011－252191号公报
10.专利文献2：日本国特许第6816849号


技术实现要素：

11.此外，使用无取向性电磁钢板的定子铁芯的制造方法如下所述。将无取向性电磁钢板冲裁成规定形状。对冲裁加工后的钢板(芯坯料)进行层叠并固定，制造定子铁芯。在定子铁芯的槽中配置线圈。对于配置线圈后的定子铁芯，实施清漆浸渍处理。在清漆浸渍处理中，使液状的水溶性热固化性树脂即清漆填充在电机铁芯的槽内。然后，加热电机铁芯，使清漆固化，使线圈固定于电机铁芯。
12.在清漆浸渍处理时，若在定子铁芯的槽表面和线圈之间没有充分地填充清漆，线
圈有时不能充分地固定于定子铁芯。因此，在清漆浸渍处理时，要求清漆充分地填充在定子铁芯的槽和线圈之间。为了充分地填充清漆，要求清漆容易附着在无取向性电磁钢板的绝缘覆膜上。下面，将清漆对绝缘覆膜附着的容易程度称为“清漆浸润性”。
13.进一步地，如上所述，对于无取向性电磁钢板的绝缘覆膜，要求优异的耐腐蚀性。因此，对于无取向性电磁钢板的绝缘覆膜，追求优异的耐腐蚀性和优异的清漆浸润性并存。
14.本发明的目的在于提供一种具备耐腐蚀性优异、且清漆浸润性优异的绝缘覆膜的无取向性电磁钢板及其制造方法。
15.用于解决技术问题的技术手段
16.本发明的无取向性电磁钢板具备：
17.母材钢板；以及
18.被形成在所述母材钢板的表面的绝缘覆膜，
19.所述绝缘覆膜含有：
20.磷酸金属盐，以及
21.有机树脂；
22.所述绝缘覆膜的水分量为0.003～0.03wt％，
23.水在所述绝缘覆膜上的接触角为55～85
°
。
24.本发明的无取向性电磁钢板的制造方法具备：
25.将表面处理剂涂布在所述母材钢板的表面的涂布工序；以及
26.加热涂布有所述表面处理剂的所述母材钢板，形成所述绝缘覆膜的烧结工序，
27.所述表面处理剂含有：
28.所述磷酸金属盐，
29.将所述磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时10.0～30.0质量份的所述有机树脂，
30.将所述磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时0～30.0质量份的固化剂；
31.将所述有机树脂的含量设为y质量份，将所述固化剂的含量设为z质量份时，满足式(1)，
32.在所述烧结工序中，
33.所述表面处理剂在所述母材钢板的表面的涂布量小于0.3g/m2时，将烧结温度设为200℃以上且小于260℃，将加热处理时间设为15～30秒，
34.所述表面处理剂的涂布量为0.3g/m2以上1.2g/m2以下时，将烧结温度设为260℃以上且小于340℃，将加热处理时间设为20～40秒，
35.所述表面处理剂的涂布量高于1.2g/m2时，将烧结温度设为340℃以上且小于380℃，将加热处理时间设为25～50秒。
36.0.8
×
(y+z)＜0.3
×
x＜2.5
×
(y+z)(1)
37.在此，将所述磷酸金属盐的质量份即100.0代入x。
38.发明效果
39.本发明的上述方案的无取向性电磁钢板具备耐腐蚀性优异、清漆浸润性优异的绝缘覆膜。本发明的上述方案的无取向性电磁钢板的制造方法能够制造具有上述结构的无取向性电磁钢板。
附图说明
40.图1是本实施方式的无取向性电磁钢板的板厚方向的剖视图。
41.图2是放大图1中的绝缘覆膜20的剖视图。
具体实施方式
42.本发明的发明人们针对无取向性电磁钢板的绝缘覆膜中的、耐腐蚀性和清漆浸润性进行了调查及研究。通过绝缘覆膜含有磷酸金属盐及有机树脂，从而可以提高耐腐蚀性。
43.本发明的发明人们研究了进一步提高绝缘覆膜的耐腐蚀性的方法。如上所述，在无取向性电磁钢板被加工成芯坯料为止的期间，临时性地保管无取向性电磁钢板。在该保管期间，无取向性电磁钢板中有时会发生结露。绝缘覆膜自身的耐腐蚀性即使较高，若容易发生结露，则耐腐蚀性变差的可能性升高。考虑到如果能够抑制绝缘覆膜上结露的发生，则无取向性电磁钢板的绝缘覆膜的耐腐蚀性进一步提高。绝缘覆膜的水的接触角若较小，则空气中的水分容易在绝缘覆膜上结露。因此，从抑制结露的观点出发，期待增大绝缘覆膜的水的接触角。
44.另一方面，如上所述，对于绝缘覆膜，在清漆浸渍处理时，要求优异的清漆浸润性。水在绝缘覆膜的接触角较小时，清漆容易与绝缘覆膜的表面亲和，容易扩散。但是，若接触角过小，则绝缘覆膜的表面会结露，水会附着在表面。此时，水会妨碍清漆的附着。因此，清漆浸润性反而会降低。
45.此外，绝缘覆膜的水分量过低时，清漆的浸润性、尤其是水性的清漆时的浸润性显著变差。
46.另一方面，绝缘覆膜的水分量过多时，无取向性电磁钢板的耐腐蚀性变差。
47.基于上述研究结果，本发明的发明人们针对在能够兼顾耐腐蚀性和清漆浸润性的绝缘覆膜上的接触角及绝缘覆膜的水分量进行了研究。结果发现，绝缘覆膜含有磷酸金属盐和有机树脂，并且通过以jis r3257：1999为基准的静滴法测定的水的接触角为55～85
°
，绝缘覆膜的水分量为0.003～0.03wt％，则抑制结露的发生，提高耐腐蚀性，并且清漆浸润性也升高。
48.本实施方式的无取向性电磁钢板是根据上述的技术思想完成的成果，其宗旨如下。
49.1.50.一种无取向性电磁钢板，具备：
51.母材钢板；以及
52.被形成在所述母材钢板的表面的绝缘覆膜，
53.所述绝缘覆膜含有：
54.磷酸金属盐；以及
55.有机树脂，
56.所述绝缘覆膜的水分量为0.003～0.03wt％，
57.水在所述绝缘覆膜上的接触角为55～85
°
。
58.在此，水在绝缘覆膜的接触角是通过以jis r3257：1999为基准的静滴法所测定的。
59.2.60.如[1]所述的无取向性电磁钢板，
[0061]
所述磷酸金属盐含有从由磷酸铝、及磷酸锌构成的组中选择的一种以上，
[0062]
所述有机树脂以环氧树脂为主要成分。
[0063]
在此，所谓“以环氧树脂为主要成分”是指，有机树脂中的环氧树脂的含量以质量％计为50％以上。
[0064]
[3]
[0065]
如[1]或[2]所述的无取向性电磁钢板，
[0066]
所述母材钢板以质量％计，含有
[0067]
si：2.5～4.5％、
[0068]
al：0.1～1.5％、
[0069]
mn：0.2～4.0％。
[0070]
[4]
[0071]
一种[1]～[3]的任一项所述的无取向性电磁钢板的制造方法，具备：
[0072]
将表面处理剂涂布在所述母材钢板的表面的涂布工序，以及
[0073]
加热涂布有所述表面处理剂的所述母材钢板，形成所述绝缘覆膜的烧结工序；
[0074]
所述表面处理剂含有：
[0075]
所述磷酸金属盐；
[0076]
将所述磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时为10.0～30.0质量份的所述有机树脂；以及
[0077]
将所述磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时为0～30.0质量份的固化剂，
[0078]
将所述有机树脂的含量设为y质量份，将所述固化剂的含量设为z质量份时，满足式(1)，
[0079]
在所述烧结工序中，
[0080]
所述表面处理剂在所述母材钢板的表面的涂布量小于0.3g/m2时，将烧结温度设为200℃以上且小于260℃，将加热处理时间设为15～30秒，
[0081]
所述表面处理剂的涂布量为0.3g/m2以上1.2g/m2以下时，将烧结温度设为260℃以上且小于340℃，将加热处理时间设为20～40秒，
[0082]
所述表面处理剂的涂布量超过1.2g/m2时，将烧结温度设为340℃以上且小于380℃，将加热处理时间设为25～50秒。
[0083]
0.8
×
(y+z)＜0.3
×
x＜2.5
×
(y+z)(1)
[0084]
在此，将所述磷酸金属盐的质量份即100.0代入x中。
[0085]
下面，针对本实施方式的无取向性电磁钢板，详细地进行说明。
[0086]
[无取向性电磁钢板的结构]
[0087]
图1是本实施方式的无取向性电磁钢板的板厚方向的剖视图。参照图1，无取向性电磁钢板1具备母材钢板10、以及绝缘覆膜20。绝缘覆膜20被形成在母材钢板10的表面。在图1中，绝缘覆膜20分别形成在母材钢板10的上表面及下表面。然而，绝缘覆膜20也可以仅形成在母材钢板10的一个表面。下面，针对母材钢板10及绝缘覆膜20进行说明。
[0088]
[母材钢板10]
[0089]
母材钢板10可以从用作无取向性电磁钢板1的公知的钢板中适当选择。即，母材钢板10如果是无取向性电磁钢板1用途的公知的钢板，则并不特别限定。
[0090]
母材钢板10的化学组分含有基本元素，根据需要含有任意元素，剩余部分由fe及杂质构成。母材钢板10的化学组分例如含有以下的元素。下面，只要没有特别说明，“％”表示质量％。
[0091]
[基本元素]
[0092]
母材钢板10的化学组分，作为基本元素，含有si、al及mn。下面，针对这些元素进行说明。
[0093]
si：2.5～4.5％
[0094]
硅(si)提高钢的电阻，降低涡流损耗。其结果，钢板的铁损降低。si还可以提高钢的强度。si含量小于2.5％时，不能充分地得到上述效果。另一方面，si含量若超过4.5％，则钢的加工性降低。因此，si含量为2.5～4.5％。si含量的优选下限为2.6％，较优选为2.7％。si含量的优选上限为4.3％，较优选为4.2％。
[0095]
al：0.1～1.5％
[0096]
铝(al)提高钢的电阻，降低涡流损耗。其结果，钢板的铁损降低。若al含量小于0.1％，则不能充分地得到上述效果。另一方面，若al含量超过1.5％，则饱和磁通密度降低。因此，al含量为0.1～1.5％。al含量优选的下限为0.15％，较优选为0.2％。al含量优选的上限为1.4％，较优选为1.3％。
[0097]
mn：0.2～4.0％
[0098]
锰(mn)提高钢的电阻，降低涡流损耗。其结果，钢板的铁损降低。mn还进一步抑制对于磁特性不优选的{111}＜112＞织构的生成。若mn含量小于0.2％，则不能充分地得到上述效果。另一方面，若mn含量超过4.0％，则织构变化，磁滞损耗变差。因此，mn含量为0.2～4.0％。mn含量优选的下限为0.3％，较优选为0.4％。mn含量优选的上限为3.8％，较优选为3.6％。
[0099]
在本实施方式中，母材钢板10的化学组分的剩余部分由fe及杂质构成。在此，所谓杂质，是指在工业上生产母材钢板10时，作为原料从矿石或废料中，或从制造环境等中混入的元素。杂质例如为c、p、s、n等的元素。
[0100]
母材钢板10的化学组分可以通过公知的化学分析法进行测定。例如，母材钢板10的化学组分使用icp－aes(inductively coupled plasma－atomic emission spectrometry：电感耦合等离子体-发光分光))测定即可。
[0101]
[绝缘覆膜20]
[0102]
绝缘覆膜20如上所述，被形成在母材钢板10的表面。无取向性电磁钢板1在被加工成芯坯料后，被层叠而形成电机铁芯。绝缘覆膜20减少层叠后的钢板间(芯坯料间)的涡电流。其结果，可以减小电机铁芯的涡流损耗。
[0103]
图2是放大图1中的绝缘覆膜20的剖视图。参照图2，绝缘覆膜20含有磷酸金属盐201和有机树脂202。此外，绝缘覆膜20不含有铬氧化物。下面，针对磷酸金属盐201及有机树脂202进行说明。
[0104]
[磷酸金属盐201]
[0105]
磷酸金属盐201作为绝缘覆膜20的粘合剂发挥功能。磷酸金属盐201是使含有磷酸
及金属离子的水溶液(磷酸金属盐溶液)干燥而得到的固形物。磷酸的种类并不特别地限定，可以使用公知的磷酸。优选的磷酸是从正磷酸、偏磷酸、以及聚磷酸等构成的组中选择的一种以上。
[0106]
金属离子作用于绝缘覆膜20的耐腐蚀性及密合性。金属离子的种类并不特别限定。金属离子例如是从li、al、zn、mg、ca、sr、ti、co、mn及ni构成的组中选择的一种以上。
[0107]
优选地，磷酸金属盐含有从由磷酸铝、及磷酸锌构成的组中选择的一种以上。较优选地，磷酸金属盐含有磷酸铝和磷酸锌。磷酸铝有效地提高绝缘覆膜20对于母材钢板10的密合性，并且提高绝缘覆膜20的耐热性。磷酸锌有效地提高绝缘覆膜20的耐腐蚀性。磷酸金属盐还可以除al及zn之外，进一步含有al及zn以外的上述其他的金属元素。
[0108]
[有机树脂202]
[0109]
参照图2，有机树脂202分散在作为粘合剂发挥功能的磷酸金属盐201中而含有。有机树脂202抑制磷酸金属盐201粗大生长，促进磷酸金属盐201的多晶化。通过有机树脂202，形成致密的绝缘覆膜20。
[0110]
有机树脂202并不特别限定，可以使用公知的有机树脂。优选的有机树脂202从由丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醋酸酯、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、苯酚树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂、聚丙烯树脂、以及聚乙烯树脂构成的组中选择的一种以上。
[0111]
优选地，有机树脂202为环氧树脂。环氧树脂的绝缘性及耐腐蚀性优异。环氧树脂的种类并不特别限定。环氧树脂例如从由双酚a、f、b型、脂环型、缩水甘油醚型、缩水甘油酯型、联苯型、萘型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛型、四酚基乙烷型、三羟苯基甲烷型构成的组中选择的一种以上。
[0112]
更具体而言，环氧树脂例如为双酚a二缩水甘油基醚、双酚a－二缩水甘油基醚的己内酯开环附加物、双酚f－二缩水甘油基醚、双酚s－二缩水甘油基醚、酚醛清漆缩水甘油醚、二聚酸缩水甘油醚、缩水甘油醚的衍生物、聚缩水甘油基酯、二聚酸甘油酯、缩水甘油酯的衍生物、构成的组中选择的一种以上。
[0113]
有机树脂202含有氟树脂时，存在接触角上升而成为高于85
°
的情况。此外，表面处理剂中含有氟树脂的情况下，在表面氟树脂制成覆膜，取决于烧结条件，水分量有时会高于0.03wt％。因此，绝缘覆膜20中的氟树脂的含量，优选设为磷酸金属盐100.0质量份时，限制在0.5质量份以下。也可以不含有氟树脂，因此氟树脂的含量也可以为0质量份。
[0114]
[绝缘覆膜20中的磷酸金属盐201及有机树脂202的测定方法]
[0115]
绝缘覆膜20中的磷酸金属盐201及有机树脂202可以通过下面的方法进行测定。使用热分解-气相色谱法/质量分析(pyrolysis－gas chromatograph/mass spectrometry、py－gc/ms)法(下面，称为gc/ms法)对加热形成有绝缘覆膜20的无取向性电磁钢板1时的气体发生举动进行分析，确定有机树脂202的有无、及有机树脂202的种类。也可以并用上述的gc/ms法和傅立叶变换红外分光法(ft―ir)，确定有机树脂。
[0116]
并且，对绝缘覆膜20实施基于能量分散型x线分光分析(eds)或基于icp－aes的化学分析，若检测出p、及金属元素(zn、al等)，则判断为绝缘覆膜20中包含磷酸金属盐。
[0117]
[关于水在绝缘覆膜20的接触角]
[0118]
在本实施方式的无取向性电磁钢板1中，进一步水在绝缘覆膜20的接触角为55～
85
°
。在此，水在绝缘覆膜20的接触角通过以jis r3257：1999为基准的静滴法进行测定。
[0119]
接触角小于55
°
时，变得容易结露。因此，无取向性电磁钢板1的耐腐蚀性降低，并且清漆浸润性也降低。另一方面，接触角若高于85
°
，则抑制结露，无取向性电磁钢板1的耐腐蚀性提高，而清漆浸润性降低。
[0120]
若水在绝缘覆膜20的接触角为55～85
°
，则抑制结露的发生，提高耐腐蚀性，并且还可以提高清漆浸润性。水在绝缘覆膜20的接触角优选的下限为58
°
，较优选为60
°
，更加优选为62
°
，进一步优选为65
°
。水在绝缘覆膜20的接触角优选的上限为82
°
，较优选为80
°
，更加优选为78
°
，进一步优选为75
°
。
[0121]
[关于绝缘覆膜20的水分量]
[0122]
在本实施方式的无取向性电磁钢板1中，绝缘覆膜20的水分量为0.003wt％～0.03wt％。关于绝缘覆膜20中的水分量测定，能够通过热天平法进行测定。具体而言，通过切割刀等仅削下绝缘覆膜，使用市售的热分析仪测量到达100℃为止的重量减少量，作为绝缘覆膜的水分量能过计算出。
[0123]
若绝缘覆膜20的水分量为0.003wt％～0.03wt％，则能够实现耐腐蚀性和清漆浸润性的兼顾。水分量小于0.003wt％时，无取向性电磁钢板1的清漆浸润性变差。这是因为，空气存在于在绝缘覆膜20的表面所具有的细微的凹凸，从而清漆的浸润性、尤其是水性的清漆时的浸润性显著变差。另一方面，绝缘覆膜20的水分量高于0.03wt％时，无取向性电磁钢板1的耐腐蚀性变差。这是因为，通过绝缘覆膜20中的水分，母材钢板10的腐蚀发展。
[0124]
[绝缘覆膜20优选的膜厚]
[0125]
绝缘覆膜20的膜厚并不特别限定。绝缘覆膜20优选的膜厚为0.05～1.60μm。若膜厚为0.05～1.60μm，则绝缘覆膜20显示出更优异的绝缘性。然而，即使绝缘覆膜20的膜厚为0.05～1.60μm之外，也能够兼顾优异的耐腐蚀性和优异的清漆浸润性。
[0126]
如上所述，本实施方式的无取向性电磁钢板1具备母材钢板10、绝缘覆膜20。绝缘覆膜20包含磷酸金属盐201、有机树脂202，水在绝缘覆膜20上的接触角为55～85
°
，绝缘覆膜20的水分量为0.003wt％～0.03wt％。因此，能够兼顾优异的耐腐蚀性和优异的清漆浸润性。
[0127]
[制造方法]
[0128]
说明本实施方式的无取向性电磁钢板1的制造方法的一个示例。下面说明的制造方法是用于制造无取向性电磁钢板1的一个示例。因此，无取向性电磁钢板1也可以通过下面说明的制造方法以外的其他制造方法来制造。但是，以下说明的制造方法是无取向性电磁钢板1的制造方法的优选的一例。
[0129]
本实施方式的无取向性电磁钢板1的制造方法的一例包括：准备用于形成绝缘覆膜20的涂布液即表面处理剂，在母材钢板10的表面涂布的工序(涂布工序)；以及加热涂布有表面处理剂的母材钢板10，形成绝缘覆膜20的工序(烧结工序)。下面，针对各工序进行说明。
[0130]
[涂布工序]
[0131]
在涂布工序中，在母材钢板10的表面涂布表面处理剂。涂布方法并不特别限定。可以适用公知的涂布方法。涂布方法例如可以是辊涂方式、喷涂方式、浸渍方式等。
[0132]
[关于表面处理剂]
[0133]
表面处理剂含有磷酸金属盐和有机树脂。表面处理剂中的磷酸金属盐及有机树脂使用上述的磷酸金属盐及有机树脂。此外，表面处理剂中含有氟树脂时，即使满足后述的烧结条件，也存在不满足水分量的情况。因此，表面处理剂中的氟树脂的含量，在设为磷酸金属盐100.0质量份的情况下，优选限制在0.5质量份以下。也可以不包含氟树脂，因此氟树脂的含量也可以为0质量份。
[0134]
在制备磷酸金属盐溶液时，优选对正磷酸等各种磷酸，混合金属离子的氧化物、碳酸盐、以及氢氧化物的至少一个。表面处理剂的溶剂优选为水。
[0135]
表面处理剂中的固形物浓度为5质量％～40质量％。通过固形物为5质量％～40质量％，并满足后述的加热条件，从而能够设为绝缘覆膜的水分量为0.003～0.03wt％，接触角为55～85
°
的范围。较优选的固形物浓度为8质量％～30质量％。更加优选的固形物浓度为10质量％～25质量％。
[0136]
表面处理剂还可以包含固化剂。若表面处理剂含有磷酸金属盐及有机树脂，则通过后述的烧结处理，固化反应发展。因此，固化剂并不是必须的。但是，为了进一步促进固化反应，表面处理剂中可以包含固化剂。
[0137]
[关于表面处理剂中的有机树脂的含量]
[0138]
表面处理剂中的有机树脂的含量相对于磷酸金属盐100.0质量份，设为10.0～30.0质量份。有机树脂的含量小于10.0质量份时，不能充分地抑制磷酸金属盐的粗大化。此时，绝缘覆膜20对于母材钢板10的密合性降低。另一方面，有机树脂的含量超过30.0质量份时，过剩含有绝缘覆膜中的有机树脂。此时，绝缘覆膜20对于母材钢板10的密合性降低。并且，清漆浸润性降低。因此，表面处理剂中的有机树脂的含量相对于磷酸金属盐100质量份，设为10.0～30.0质量份。
[0139]
有机树脂的含量优选的下限为相对于磷酸金属盐100.0质量份，优选为12.0质量份，较优选为13.0质量份。有机树脂的含量优选的上限为相对于磷酸金属盐100.0质量份，为28.0质量份，较优选为26.0质量份，更加优选为25.0质量份，进一步优选为24.0质量份。
[0140]
[关于固化剂]
[0141]
固化剂促进有机树脂的固化。固化剂例如可以使用从由多胺类固化剂、酸酐类固化剂、含羟甲基初期缩合物构成的组中选择的一种以上。
[0142]
多胺类固化剂例如可以从由脂族多胺、脂环族多胺、芳族多胺、聚酰胺型胺、以及改性多胺等构成的组中选择的一种以上。
[0143]
酸酐类固化剂例如、1官能性酸酐(邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基降冰片烯二酸酐、六氯降冰片烯二酸酐等)、2官能性酸酐(均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇双(偏苯三酸酐)、甲基环己烯四羧酸酐等)、以及游离酸酸酐(偏苯三酸酐、聚壬二酸酐等)构成的组中选择的一种以上。
[0144]
含羟甲基初期缩合物例如从由酚醛清漆型或甲阶酚醛型苯酚树脂、尿素树脂、以及三聚氰胺树脂构成的组中选择的一种以上。
[0145]
表面处理剂中的固化剂的含量相对于磷酸金属盐100.0质量份，为0～30.0质量份。表面处理剂中含有固化剂时，固化剂促进有机树脂的固化。然而，固化剂的含量超过30.0质量份时，绝缘覆膜20的对于母材钢板10的密合性降低。并且，接触角超过85
°
，清漆浸润性降低。因此，表面处理剂中的固化剂的含量对于磷酸金属盐100.0质量份，设为0.5～
30.0质量份。
[0146]
固化剂的含量优选的下限相对于磷酸金属盐100.0质量份为0.5质量份，较优选为1.0质量份，进一步优选为2.0质量份。固化剂的含量的上限相对于磷酸金属盐100.0质量份为28.0质量份，较优选为26.0质量份，进一步优选为24.0质量份。
[0147]
[关于表面处理剂中的磷酸金属盐、有机树脂、固化剂的配合比例]
[0148]
表面处理剂进一步将磷酸金属盐的含量设为100质量份时的有机树脂的含量定义为y(质量份)，将磷酸金属盐的含量设为100质量份时的固化剂的含量定义为z(质量份)时，满足如下的式(1)。
[0149]
0.8
×
(y+z)＜0.3
×
x＜2.5
×
(y+z)(1)
[0150]
在此，将磷酸金属盐的质量份即100.0代入x。
[0151]
定义为f0＝0.8
×
(y+z)、f1＝0.3
×
x、f2＝2.5
×
(y+z)。有机树脂及固化剂均具有提高绝缘覆膜20的接触角的作用。另一方面，磷酸金属盐具有降低绝缘覆膜20的接触角的作用。f0≧f1时，相对于有机树脂及固化剂，磷酸金属盐过少。此时，所形成的绝缘覆膜的接触角变得过高，超过85
°
。另一方面，f1≧f2时，相对于有机树脂及固化剂，磷酸金属盐过多。此时，所形成的绝缘覆膜的接触角变得过低，小于55
°
。
[0152]
若为f0＜f1＜f2，则磷酸金属盐相对于有机树脂及固化剂的比例是适当的。因此，此时，以满足后述的制造条件为前提，成为绝缘覆膜的水分量为0.003～0.03wt％、接触角为55～85
°
的范围。
[0153]
[烧结工序]
[0154]
在烧结工序中，加热涂布有表面处理剂的母材钢板10，形成绝缘覆膜20。在烧结工序中，根据表面处理剂的涂布量，如下调整烧结温度。
[0155]
(1)表面处理剂的涂布量小于0.3g/m2时，将烧结温度设为200℃以上且小于260℃。
[0156]
(2)表面处理剂的涂布量为0.3g/m2以上且1.2g/m2以下时，将烧结温度设为260℃以上且小于340℃。
[0157]
(3)表面处理剂的涂布量超过1.2g/m2时，将烧结温度设为340℃以上且小于380℃。
[0158]
在各条件(1)～(3)中，在加热到小于烧结温度时，绝缘覆膜20中发生黏腻。此时，绝缘覆膜20的耐腐蚀性降低。并且，绝缘覆膜的接触角小于55
°
。因此，清漆浸润性降低。
[0159]
另一方面，在各条件(1)～(3)中，在超过烧结温度地加热时，绝缘覆膜20中的有机树脂的氧化分解发展，失去有机树脂原本的特性。此时，绝缘覆膜对于母材钢板的密合性降低。并且，绝缘覆膜20的接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性降低。
[0160]
此外，关于烧结温度下的加热时间，在涂布量小于0.3g/m2时，将烧结温度设为200℃以上且小于260℃，将加热处理时间设为15～30秒。所述表面处理剂的涂布量为0.3g/m2以上且1.2g/m2以下时，将烧结温度设为260℃以上且小于340℃，将加热处理时间设为20～40秒。所述表面处理剂的涂布量高于1.2g/m2时，将烧结温度设为340℃以上且小于380℃，将加热处理时间设为25～50秒。
[0161]
通过上述的制造工序，制造绝缘覆膜20中的水分量为0.003～0.03wt％，水的接触角为55～85
°
的无取向性电磁钢板1。
[0162]
实施例
[0163]
通过实施例进一步具体地说明本实施方式的无取向性电磁钢板的效果。下面的实施例中的条件是为了确认本实施方式的无取向性电磁钢板的可实时性及效果而采用的一个条件例。因此，本实施方式的无取向性电磁钢板并不限定于该一条件例。
[0164]
准备以质量％计，含有si：3.4％、al：0.6％、mn：0.2％，剩余部分为fe及杂质，板厚为0.25mm的母材钢板(无取向性电磁钢板)。对准备的母材钢板，实施涂布工序。具体而言，在母材钢板的表面，通过橡胶辊方式的涂布装置涂布表1所示的组成的表面处理剂。此外，表面处理剂中的固形物浓度设为5质量％～40质量％，溶剂采用水。
[0165]
表1
[0166][0167]
表1中的“磷酸金属盐(混合量x＝100.0质量份)”栏中，示出表面处理剂所包含的
磷酸金属盐的种类、及磷酸金属盐中的质量比。例如，在试验编号1中，磷酸金属盐由磷酸铝构成。在试验编号3中，磷酸金属盐以质量比5：5的比例含有磷酸铝和磷酸镁。在试验编号4中，磷酸金属盐以质量比8：2的比例含有磷酸铝和磷酸铜。
[0168]
表1中的“有机树脂”栏的“种类”的a～e如下所述。
[0169]
a：将环氧当量为980的双酚a型环氧树脂溶解在丁氧乙醇中，使其在90℃下与n－甲基乙醇胺反应所形成的、环氧树脂胺附加物
[0170]
b：将环氧当量为200的双酚a型环氧树脂使用聚氧乙烯苄化苯基醚改性而乳浊液化的、环氧树脂乳浊液
[0171]
c：使环氧当量5000的双酚a型环氧树脂与甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯反应而形成的、丙烯酸改性环氧树脂乳浊液
[0172]
d：聚四氟乙烯
[0173]
e：氯三氟乙烯
·
丙烯酸羟基十二烷基脂乙烯醚共聚物
[0174]
表1中的“有机树脂”栏的“混合量y(质量份)”，表示将磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时的有机树脂的含量(质量份)。此外，在试验编号14中，由于不包含磷酸金属盐，将有机树脂的含量设为100.0质量份。
[0175]
表1中的“固化剂”栏的“种类”a～c如下所述。
[0176]
a：在水中溶解并分散的聚酰亚胺树脂
[0177]
b：使二氧六环、甲基乙基酮肟与2，4－甲苯二异氰酸酯反应并将一部分块化的二异氰酸酯的反应混合物在60℃下附加到环氧树脂胺附加物中形成的、环氧树脂―胺附加固化剂
[0178]
c：三羟甲基苯并胍胺
[0179]
表1中的“固化剂”栏的“混合量z(质量份)”，表示将磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时的固化剂的含量(质量份)。此外，在试验编号14中，示出将有机树脂的含量设为100.0质量份时的固化剂的含量(质量份)。
[0180]
此外，在表1中还示出f0值、f1值及f2值。表1中的“f0＜f1”、及“f1＜f2”栏的“是”表示对应的栏的不等式成立，“否”表示对应的栏的不等式不成立。
[0181]
各试验编号的表面处理剂的涂布量如表2中所示。
[0182]
[表2]
[0183][0184]
对于涂布有表面处理剂的母材钢板，实施了烧结处理。各试验编号的烧结温度如表2所示。此外，烧结时间均为60秒。通过上述的工序，制造了在母材钢板的表面形成有绝缘覆膜的无取向性电磁钢板。
[0185]
[评价试验]
[0186]
针对所制造的无取向性电磁钢板，实施了水分量测定试验、接触角测定试验、绝缘
性评价试验、密合性评价试验、耐腐蚀性评价试验、耐溶出性评价试验、以及清漆浸润性评价试验。
[0187]
[水分量测定试验]
[0188]
用切割刀将各试验编号的无取向性电磁钢板的绝缘覆膜切取10mg，使用bruker axs公司制造的tg/dta2000sa，以升温速度10℃/分、加热气氛：air300ml/分实施，测定室温(25℃)至100℃的重量减少量，以覆膜涂布量进行除算，得到水分量。在表2中示出所得到的水分量。
[0189]
[接触角测定试验]
[0190]
以jis r3257：1999为基准，通过静滴法，测定各试验编号的无取向性电磁钢板的绝缘覆膜的接触角(
°
)。在表2中示出所得到的接触角(
°
)。
[0191]
[绝缘性评价试验]
[0192]
对于各试验编号的无取向性电磁钢板，通过如下的方法，评价绝缘性。以jis c2550－4：2019为基准，测定各试验编号的无取向性电磁钢板的层间电阻。根据所得到的层间电阻值，以如下的方式评价绝缘性。
[0193]
4(
◎
)：层间电阻为30ω
·
cm2/张以上
[0194]
3(
○
)：层间电阻为10ω
·
cm2/张以上且小于30ω
·
cm2/张
[0195]
2(
△
)：层间电阻为3ω
·
cm2/张以上且小于10ω
·
cm2/张
[0196]
1(
×
)：层间电阻为小于3ω
·
cm2/张
[0197]
在表2的“绝缘性”栏中示出所得到的绝缘性评价。将评价4及评价3设为合格(绝缘性优异)。
[0198]
[密合性评价试验]
[0199]
针对各试验编号的无取向性电磁钢板，通过下面的方法，评价密合性。从各试验编号的无取向性电磁钢板，取用宽30mm、长300mm的钢板试样。对钢板试样实施去应力退火。在去应力退火中，在氮气流中，将退火温度设为800℃，将退火时间设为2小时。在去应力退火后的钢板试样的绝缘覆膜上贴附粘合带。将贴附有粘合带的钢板试样卷绕在直径10mm的金属棒上。其后，从金属棒剥离钢板试样。即，对钢板试样赋予直径10mm的弯曲。其后，从钢板试样剥离粘合带，测定未从母材钢板剥离而残留的绝缘覆膜的比例(面积率)。根据所得到的面积率，按照如下的方式评价密合性。
[0200]
4(
◎
)：残留的绝缘覆膜的面积率为100％。即，绝缘覆膜未剥离
[0201]
3(
○
)：残留的绝缘覆膜的面积率为90％以上且小于100％
[0202]
2(
△
)：残留的绝缘覆膜的面积率为70％以上且小于90％
[0203]
1(
×
)：残留的绝缘覆膜的面积率为小于70％
[0204]
在表2的“密合性”栏中示出所得到的密合性评价。将评价4及评价3设为合格(密合性优异)。
[0205]
[耐腐蚀性评价试验]
[0206]
针对各试验编号的无取向性电磁钢板，通过如下的方法，评价耐腐蚀性。从各试验编号的无取向性电磁钢板，取用宽30mm、长300mm的钢板试样。以jis z2371：2015所述的盐水喷雾试验为基准，在35℃的气氛中使5％nacl水溶液在7小时，自然下降至钢板试样。其后，在钢板试样的表面之中，求得生锈的区域的面积率(下面，称为生锈面积率)。根据求得
的生锈面积率，通过下面10分评价，评价耐腐蚀性。
[0207]
10：生锈面积率为0％
[0208]
9：生锈面积率为0.10％以下
[0209]
8：生锈面积率高于0.10％且0.25％以下
[0210]
7：生锈面积率高于0.25％且0.50％以下
[0211]
6：生锈面积率高于0.50％且1.00％以下
[0212]
5：生锈面积率高于1.00％且2.50％以下
[0213]
4：生锈面积率高于2.50％且5.00％以下
[0214]
3：生锈面积率高于5.00％且10.00％以下
[0215]
2：生锈面积率高于10.00％且25.00％以下
[0216]
1：生锈面积率高于25.00％且50.00％以下
[0217]
将所得到的耐腐蚀性在表2的“耐腐蚀性”栏中示出。将评分为5分以上设为合格(耐腐蚀性优异)。
[0218]
[耐溶出性评价试验]
[0219]
对于各试验编号的无取向性电磁钢板，通过如下的方法，评价耐溶出性。从各试验编号的无取向性电磁钢板，取用宽30mm、长度300mm的钢板试样。将取用的钢板试样分割成5份，在沸腾的纯水中将钢板试样煮沸10分钟。测定煮沸后的水溶液中溶出的磷酸的量。具体而言，将煮沸后的水溶液冷却后，通过纯水稀释水溶液，通过icp－aes，测定水溶液中的磷酸浓度。根据稀释率，求得磷酸的溶出量(mg/m2)。在表2的“耐溶出性”栏中示出结果。磷酸的溶出量若小于140mg/m2，则设为合格(耐溶出性优异)。
[0220]
[清漆浸润性评价试验]
[0221]
对各试验编号的无取向性电磁钢板，通过如下的方法，评价清漆浸润性。从各试验编号的无取向性电磁钢板，取用宽25.6mm、长100mm的钢板试样两张。在一个钢板试样的长度方向中央部，以宽25.6mm、长20mm的范围(下面，称为重叠区域)，滴下0.4ml不饱和聚酯系电线用清漆。滴下后，使另一钢板试样重叠在重叠区域中。以10mpa的加压力对重叠的钢板试样加压的同时，以150℃进行加热，保持1小时。保持后，以jis k6850：1999为基准，测定重合的钢板试样的剪切粘接强度(mpa)。根据所得到的剪切粘接强度(mpa)，如下进行评价。
[0222]
4(
◎
)：剪切粘接强度高于8mpa
[0223]
3(
○
)：剪切粘接强度为高于2～8mpa
[0224]
2(
△
)：剪切粘接强度为高于1～2mp
[0225]
1(
×
)：剪切粘接强度为小于1mpa
[0226]
在表2的“清漆浸润性”栏中示出所得到的清漆浸润评价。将评价4及评价3设为合格。
[0227]
[评价结果]
[0228]
在表2中示出评价结果。参照表2，试验编号1～8、23的无取向性电磁钢板的绝缘覆膜含有磷酸金属盐及有机树脂。并且，表面处理剂满足f0＜f1＜f2。因此，水在绝缘覆膜的接触角为55～85
°
。其结果，绝缘性、密合性优异，并且能够兼顾优异的耐腐蚀性和优异的清漆浸润性。
[0229]
另一方面，在试验编号9中，绝缘覆膜没有包含a～c的任一有机树脂。因此，绝缘性
优异，但密合性低。并且，f1为f2以上，接触角小于55
°
。因此，耐腐蚀性低，清漆浸润性也低。
[0230]
在试验编号10中，f1为f2以上。因此，绝缘性优异，但密合性较低。并且，由于f1为f2以上，从而接触角小于55
°
。因此，耐腐蚀性低，清漆浸润性也较低。
[0231]
在试验编号11中，f1为f2以上，因此接触角为小于55
°
。因此，耐腐蚀性低，清漆浸润性也低。
[0232]
在试验编号12中，固化剂含量相对于表面处理剂中的磷酸金属盐过多。因此，绝缘性优异，但密合性低。并且，接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性低。
[0233]
在试验编号13中，f0为f1以上。因此，绝缘性优异，但密合性较低。并且，由于f0为f1以上，从而接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性较低。
[0234]
在试验编号14中，绝缘覆膜不含磷酸金属盐，仅由有机树脂构成。因此，绝缘性优异，但密合性低。并且，由于f0为f1以上，因此接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性也低。
[0235]
在试验编号15中，表面处理剂的附着量为0.2g/m2，烧结温度不满足烧结工序的条件(1)，为260℃以上。因此，有机树脂的氧化分解过剩地发生。其结果，绝缘性低，密合性及耐腐蚀性也低。并且，接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性低。
[0236]
在试验编号16中，表面处理剂的附着量为0.6g/m2，烧结温度小于烧结工序的条件(2)的下限(260℃)。因此，绝缘覆膜中发生黏腻，接触角小于55
°
。因此，绝缘性及密合性优异，但耐腐蚀性、耐溶出性、及清漆浸润性较低。
[0237]
在试验编号17中，表面处理剂的附着量为1.1g/m2，烧结温度超过烧结工序的条件(2)的上限(340℃)。因此，有机树脂的氧化分解过度地进行。其结果，附着量较多从而绝缘性及耐腐蚀性优异，但密合性较低。并且，接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性较低。
[0238]
在试验编号18中，表面处理剂的附着量为1.6g/m2，烧结温度小于烧结工序的条件(3)的下限(340℃)。因此，在绝缘覆膜发生黏腻，接触角小于55
°
。因此，虽然绝缘性、密合性优异，但耐腐蚀性、耐溶出性及清漆浸润性较低。
[0239]
在试验编号19中，表面处理剂的附着量为1.6g/m2，烧结温度超过烧结工序的条件(3)的上限(380℃)。因此，有机树脂的氧化分解过剩地进行。其结果，附着量多从而绝缘性及耐腐蚀性优异，但密合性低。并且，接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性低。
[0240]
在试验编号20中，表面处理剂的附着量为0.2g/m2，烧结温度小于烧结工序的条件(1)的下限(200℃)。因此，绝缘覆膜发生黏腻，接触角小于55
°
。因此，绝缘性低，耐腐蚀性、及清漆浸润性低。
[0241]
在试验编号21中，添加5质量份氟树脂，表面处理剂的附着量为1.3g/m2，烧结温度小于烧结工序的条件(3)的下限(340℃)。因此，接触角超过85
°
。因此，清漆浸润性低。
[0242]
在试验编号22中，由于添加2质量份氟树脂，从而绝缘覆膜的水分量超过0.03wt％。因此，绝缘性、密合性、清漆浸润性低。
[0243]
在试验编号24中，表面处理剂的附着量为1.1g/m2，加热处理时间高于40秒。因此，绝缘覆膜的水分量高于0.03wt％。因此，绝缘性及密合性低。
[0244]
在试验编号25中，表面处理剂的附着量为0.4g/m2，加热处理时间小于20秒。因此，绝缘覆膜的水分量小于0.003wt％。因此，绝缘性、密合性及清漆浸润性低。
[0245]
上文说明了本公开的实施方式。但是，上述的实施方式仅为用于实施本公开的例示。因此，本公开并不限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够适当变更上述
的实施方式并实施。
[0246]
附图标记说明
[0247]
1 无取向性电磁钢板
[0248]
10 母材钢板
[0249]
20 绝缘覆膜
[0250]
201 磷酸金属盐
[0251]
202 有机树脂

技术特征：
1.一种无取向性电磁钢板，具备：母材钢板；以及形成在所述母材钢板的表面的绝缘覆膜，所述绝缘覆膜包含：磷酸金属盐；以及有机树脂，所述绝缘覆膜的水分量为0.003～0.03wt％，水在所述绝缘覆膜上的接触角为55～85
°
。2.根据权利要求1所述的无取向性电磁钢板，所述磷酸金属盐包含从由磷酸铝、及磷酸锌构成的组中选择的一种以上，所述有机树脂以环氧树脂为主要成分。3.根据权利要求1或2所述的无取向性电磁钢板，所述母材钢板以质量％计，含有si：2.5～4.5％、al：0.1～1.5％、mn：0.2～4.0％。4.一种无取向性电磁钢板的制造方法，是权利要求1～权利要求3的任一项所述的无取向性电磁钢板的制造方法，具备：将表面处理剂涂布在所述母材钢板的表面的涂布工序；以及加热涂布有所述表面处理剂的所述母材钢板，形成所述绝缘覆膜的烧结工序，所述表面处理剂含有：所述磷酸金属盐；将所述磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时为10.0～30.0质量份的所述有机树脂；以及将所述磷酸金属盐的含量设为100.0质量份时为0～30.0质量份的固化剂，将所述有机树脂的含量设为y质量份，将所述固化剂的含量设为z质量份时，满足式(1)，0.8
×
(y+z)＜0.3
×
x＜2.5
×
(y+z)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，将所述磷酸金属盐的质量份即100代入x，在所述烧结工序中，在所述母材钢板的表面的所述表面处理剂的涂布量小于0.3g/m2时，将烧结温度设为200℃以上且小于260℃，将加热处理时间设为15～30秒，所述表面处理剂的涂布量为0.3g/m2以上且1.2g/m2以下时，将烧结温度设为260℃以上且小于340℃，将加热处理时间设为20～40秒，所述表面处理剂的涂布量高于1.2g/m2时，将烧结温度设为340℃以上且小于380℃，将加热处理时间设为25～50秒。

技术总结
该无取向性电磁钢板具备母材钢板、及形成在所述母材钢板的表面的绝缘覆膜，所述绝缘覆膜含有磷酸金属盐、有机树脂，所述绝缘覆膜的水分量为0.003～0.03wt％，水在所述绝缘覆膜上的接触角为55～85


技术研发人员：竹田和年 福地美菜子 高谷真介
受保护的技术使用者：日本制铁株式会社
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2023/10/15