JPS5925538A - 絶縁性燐酸塩を塗布したシ−ト鋼部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁性の燐酸塩を被覆したシート状の鋼製部
材に関する。

発電機、変圧器、電動モータ等で使用する磁気コアは、
積層したシート状の鋼の打抜き部材の各シート」二に絶
縁被覆を施した形か好ましい。

周知のように、この種のコアは、中実の鋼ではなく積層
品からつくり、望ましくない渦流を最小にしである。

燐酸−アルミニウムとも呼はれるアルミニウムのオルト
燐酸塩か、鉄シートや帯鋼の打抜き部品上に層間絶縁媒
体を生成させるために、稀釈した形の無機質塗膜材料と
して使用されている。燐酸アルミニウムは、モータ、発
電機、変圧器等の積層コアの層間を絶縁するとともに、
この種の機器内の渦流を最小限に抑えるために使用され
る。稀釈前の塗料溶液は、燐酸とアルミナ水和物との混
合物から成り、約６３重量％のＰ２Ｏ５と、８重量％の
Ａノ２０３と、５９重量％のＨ２Ｏとを含有する。この
種のφ料溶液は、たとえは［アルコフォスＪ　（Ａｌｋ
ｏｐｈｏｓ）という商品名で市販さ才１ており、電気機
器工業で広く使用さ才１ていて、機器製造業者又は電気
用の鋼の供給業者によって、電気用の鋼に塗布されてい
る。

上述の燐酸−アルミニウム溶液は、通常、使用に先立っ
て水で更に稀釈される。使用に適した濃度は、所望する
抵抗率及び厚さ並ひに塗膜を施こすために使用する塗布
機にもよるが、一般には燐酸−アルミニウム溶液１容量
部に対し水０．５〜４容量部を加えた濃度である。この
溶液をフェルト又はゴム貼りのロール塗布機で鋼に塗布
した後、縦並びオーブン中で硬化させる。

この型の燐酸塩塗膜は当業界で周知であり、シュタイン
ヘルツ（ｓｔｅｉｎｈｅｒｚ）に付与された米国特許第
２　、７４３　、２０３号明細書に開示さ１１ているよ
うに主として熱間圧延鋼の被覆に使用されているが、鋼
シート温度１６５℃〜５００℃で硬化させて水を熱でと
はし、シートの鉄金属面と反応した薄い燐酸塩塗膜を残
留させる。こうして得られた塗膜は、絶縁値か高く、表
面特性か良好である。この塗膜は、電気機器又は製造時
の処理工程で出会う種々の機械的、熱的及び化学的な攻
撃に抵抗する能力を持つことか確められている。

しかしながら、低反応性表面を持つ冷間圧延鋼を用いる
のか普通である現在の実施状況では、変性していない燐
酸塩ゆ膜の硬化に必要な市販のシート鋼の温度は約６４
０℃である。ノート鋼の温度を上記の温度にし、燐酸塩
塗膜の温度をも同じ温度にするには、炉の設計、コンベ
ア速度及び積層の厚さにもよるか、通常は上記を品度よ
りもかなり高い温度、普通は４２５℃〜６５０℃の温度
に設定しなけ才１はならない。硬化温度かこのように高
温になる七、オーブンで用いる天然カス又は電気か高価
であるために工程コストか高くなり、変性しない材料を
用いた場合には塗布速度か遅いために労力コストか高く
なり、設備の保守コストも高くなるのに加石て、たとえ
は塗布ロールへの熱の戻りか多くなるとか１、硬化不足
になる惧れか多いといった問題も派生する。

従って、簡単で安価で、しかも先行技術の伶膜又は塗布
方法と同等の層間φ膜特性、絶縁特性及び占積率特性を
与える新規な塗膜又は改良された塗布方法の必要性が長
い量感じら才１ていた。

従って、本発明は、燐酸アルミニウム水溶液１００容量
部と硝酸１５容量部とから成る水／８液から得た硬化し
た絶縁性燐酸塩塗＋＋ｇを表面に被覆した鉄系シート鋼
製の部材に関する。

本発明において用いる燐酸塩塗膜（才、好ましくは燐酸
−アルミニウム水溶液１容量部に０．５〜４容量部の稀
釈水を添加した液と、稀釈した燐酸−アルミニウム液の
容積を基準としてろ〜１２谷計％の硝酸とから成る稀釈
燐酸塩溶液の混合物である。

意外なことに、上述のように硝酸を添加することにより
、変性しない燐酸塩塗膜の塗膜特性、絶縁特性及び占積
率特性を保持しなから、燐酸塩塗膜の硬化に必要な市販
シート鋼の温度を約９０℃低くすることかできる。硬化
温度を低くてきることにより、取扱い処理上の問題を少
なくし、必要なエネルギー量を少なくてきるという利益
が加わる。

種々の鉄系金属製ソートを本発明により処理することか
できる。珪素含有率か最大７％までの珪素−鉄のシート
を本発明により処理できる。

ニッケル含有率が最大８５％までのニッケルー鉄磁性シ
ートを処理することもてきる。鉄の含有率が高く、１種
又は２種以上の他の金属と合金させた他の磁性シートを
処理することもてきる。

一般に、この種のシートは連続冷間ロール圧延される。

本明細書中で用いる「鉄系シート鋼」という用語は、上
記の如き全ての材料を含むものとする。

本発明による硬化燐酸塩塗膜は、稀釈した燐酸アルミニ
ウム水溶液と、稀釈した燐酸アルミニウム水溶液の容量
を基準として、１〜１５容着％、好ましくは３〜１２容
量％、最も好ましく、は３〜８容量％のＨＮＯ３の混合
物から得られる。

ＨＮＯ３が１容量％未満であると、硬化の良化か実現し
ない。ＨＮＯ３が１５容量％を越えると、塗布液の腐食
性が過度になる。

オル１１４酸アルミニウムの稀釈水溶液は、燐酸アルミ
ニウム水溶液１００容量部を含有する。

この燐酸アルミニウム組成物は、通常、燐酸とアルミナ
水和物との混合物であり、活性含有成分としてＰ２Ｏ５
及びＡノア０３を持つという形で表現することかできる
。燐酸アルミニウム組成物は、２８〜６８重量％、好ま
しくはろ０〜６５重量％のＰ２Ｏ５と、５〜１２重量％
、好ましくは７〜１０重＠気のＡノア０３と、５０〜７
０重量％の水と、好ましくは５０〜４００容量部、最も
好ましくは１００〜２５０容晴部の追加稀釈水とを含有
する。稀釈のために添加する水か５０容量部未満である
と、塗膜を電気用の鋼に均一に塗布することか難しくな
る。添加する稀釈水か４００容量部を越えると、ＩＩ莫
厚か薄くなり過きて絶縁性能か落ちる。

従って、燐酸−アルミニウム組成物の水溶液は、Ｐ２Ｏ
５とＡＪ２０３．！：を合計した固体含有率か３３〜５
５％であり、亜鉛、燐酸亜鉛及びニッケルのような他の
物質は含有しない。しかしながら、で表わされる基に結
合した適宜な鎖長のアルキル基を含有する物質から成る
非イオン性の鋼湿潤剤を有効量、通常は最大１．５容量
％、好ましくは０．５〜１．２容量％使用することもて
きる。

湿潤剤量が０．５容量％以下であると、鋼を儒らして燐
酸塩塗膜を付着させることができない。

硝酸変性低温燐酸塩塗料の典型的な組成は、Ｐ２Ｏ５６
６重量％とＡ４２０３８．６重量％とＨ２Ｏ５８，４重
量％とから成る燐酸アルミニウム溶液１０リツトルと、
追加稀釈用のＨ２Ｏ２０リツトルと、約０．６リツトル
の非イオン性湿潤剤と、１．５リツトルのＨＮＯ３即ち
前記各成分組成に対して約５容情％のＨＮＯ３とから成
る。本明細書中で特定する「硝酸」という語句は、濃度
６５％以上のＨＮＯ３、即ち試薬相当品の６９〜７１％
の濃ＨＮＯ３である。

本発明の硝酸変性燐酸塩塗料組成物は、みそつきゴム製
又はフェルト製の塗布ロールを利用するロール塗布技術
により、一般的には冷間圧延した各種の電気用の鋼に塗
布する。この組成物を基板シート鋼の表面に塗布した後
、大部分の水をとばすに充分な時間シート鋼及び燐酸塩
塗膜をノート鋼温刷約り０℃〜約１ろ０°Ｃに加熱する
と、塗布さイ］た塗膜は硬化して基板に付着し一体にな
る。各シート層を積み重ねて電磁装置中で使用すると、
付着した塗膜が基板に良好な層間抵抗を与えるとともに
渦流損失を改善する。

硝酸変性燐酸塩塗ＩＩＩを複数層塗膜の形で使用するこ
ともてき、他の下塗り燐酸塩塗膜の上に重ね塗°りする
こきかできる。こ５て、「シート鋼惠度Ｊとは、熱電対
等で測定した鋼及び塗１′漠のｌ晶度を意味し、通常は
そ才１よりかなり高温度であるオーブンの〆晶度ではな
い。

本発明の硝酸変性燐酸塩塗ｊ漠の硬化後の密度は約コ〜
１．５９／ｃｍである。硬化後において塗膜は、ＡＳＴ
Ｍ規格Ａ−７１７に規定されたフランクリン試験による
と、少なくとも２　ｏｈｍ　−（ｉ／ａｍ　。

６４００ｈｍ−ｃｍ２／　ｉａｍに及ふ高イ抵抗値ヲ示
ス。ここで用いた「硬化」という語句は、燐酸塩塗膜か
へたつきのない固体状になったことを意味する。硬化時
にＨＮＯ３か鉄表面の活性を増大させ、鉄を含有するシ
ート鋼と塗１漠の反応を加速して、燐酸鉄等を生成させ
て、燐酸アルミニウムの沈積を惹き起こすものと考えら
れる。

次に実施例を挙げて本発明を説明する。

実　　　施　　　例 ６６．１重量％のＰ２Ｏ５と、８．６重量％のＡＪ２０
３と、５８．４重量％のＨ２Ｃとから成り、２５℃での
？、ｋ　１１Ｊｌｔが約４０センチポイズてあり、比重
か７．４７で分子量約６１８の燐酸−アルミニウム溶液
〔商品名アルコフォス・シー（Ａｌｋｏｐｈｏｓ　Ｃ）
でモンサント書ケミカル・コーポレーンヨ７　（ＭＯｎ
ＳａｎｊＯＣｈｅｍｉｃａｌＣＯｏ）から市販されてい
る）１０容量部と、添加稀釈用Ｈ２０２０容量部と、７
１％構Ｈｆ１０３５容川％即ち０．０５　Ｘ　３０容量
部−１゜５容量部のＨＮＯ３との混合物から成る硝酸変
性燐酸塩塗料組成物をつくった。上記組成物の調製にあ
たっては、酸を最後の成分として、２５℃で混合した。

約１容量％の非イオン性の燐含有中庸鎖長アルキル基湿
潤剤〔商品名ビクタウエット（Ｖｉｃシａｗｅｔ）　＃
　１２てビクター・ケミカル−コーポレーション（Ｖｉ
ｃｔｏｒＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ、）から市販されてい
る〕を燐酸塩塗料組成物に添加した。

比較するために、変性しない燐酸塩塗料組成物をつくっ
たか、ＨＮＯ３を除いたこと以外は同一成分を同一量含
有する組成物とした。両営料組成物を冷間ロール圧延電
気用鋼にロール塗布し、加熱して硬化させた後、絶縁特
性を測定した。両組酸物を電機子打抜き部品にも塗布し
、層間抵抗を試験した。結果を表１及び表２に示す。

表かられかるように、■０３　変性燐酸塩塗膜の絶縁特
性及び占積率特性はもとの値を保っており、しかも硬化
温度は種糸の変性しない燐酸塩塗膜の硬化温度よりも約
２５０℃低下している。

手　　　続　　　補　　　■二　　　書　（万　障ｌｌ
鼾（］５５８９９２２ 日、発明の名称　　　絶縁＋Ｕ諧耐酸塩塗布したシーｌ
−網８中３゜補正をする著 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　アメリカ合衆国、ペンシルベニア州。

ビンツパーグ・ゲイトウェイ・センター（番地ナシ） 名　称（７１１）　　ウェスチングハウスΦエレクトリ
ンクコーポレーション 代表者　　　　ジー・イー・ニートフェルト国　籍　　
　　アメリカ合衆国 ４、代理人 住　所　　　　神戸市中央区京町７６の２人４［ビル ウェスチングハウス・エレクトリ・ンク・ジャパンＫＫ
６゜補正の対称　　　明細書 ７、補止の内容　　　１３ページの記載を別紙のとおり
に記載する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　硬化した絶縁性の燐酸塩塗膜を塗布した鉄系シー
   ト鋼部材であって、前記塗膜か１００容量部の水性燐酸
   アルミニウムと１〜１５容量部の硝酸とから成る水溶液
   から形成した塗膜であることを特徴とする部材。 ２、　水性燐酸アルミニウムが、燐酸と水和アルミニウ
   ムと水との混合物であるこ゛とを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の部材。 ３．６容量部〜８容量部の硝酸を使用することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の部材。 ４、水性燐酸アルミニウムが、２８〜６８重量％のＰ２
   Ｏ５と、５〜１２重量％のＡノ２０３と、５０〜７０重
   量％の水とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第６項に記載の部材。 ５、　水性燐酸アルミニウムが、６０〜３５重量％のＰ
   ２Ｏ５と、７〜１０重量％のＡ、ｚ２ｏ３とを含有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の部材。 ６、　前記水溶液か、５０〜４００容量部の追加稀釈水
   と、水性燐酸アルミニウムと追加稀釈水の合計容量に対
   して３〜１２容量％の硝酸とを含有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第５項の何れかに記載の部材
   。 乙　３〜８容量％の硝酸を使用することを特徴とする特
   許請求の範囲第６項に記載の部材。 ８、　前記水溶液か最大１．５容量％の湿潤剤を含有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７項に
   記載の部材。 ９、　１００〜２５０容量部の稀釈水を使用することを
   特徴とする特許請求の範囲第６項、第７項又は第８項に
   記載の部材。