JPS60245786A - けい素鋼上の焼鈍隔離剤被膜を改良する方法及びその被膜 - 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】 （発明の背景） 本発明はけい素−鉄鋼上の基礎絶縁被膜の均一性と品質
とを改良する方法に関し、特に、焼鈍隔離剤被膜（ａｎ
ｎｅａｌｉｎｇ　５ｅｐａ、ｒａｔｏｒ　ｃｏａｔｉｎ
ｇ）組成物並びにけい素−鉄鋼−ストリップ上に焼鈍隔
離剤被膜を製造する方法に関する。

このようなけい素鋼又はけい素−鉄鋼はその電気的及び
磁気的性質に対し有用であり、方向性及び非方向性鋼の
両者を包含する。このような鋼の製造において、焼鈍隔
離剤被膜は磁気的性質を改良し、熱処理中のコイルラッ
プ（ｌａｐ　）の粘着を防止するために使用される。焼
鈍隔離剤被膜は特に結晶粒配向のけい素鋼で有用である
。

結晶粒配向のけい素鋼は変圧器などの如き種々の電気用
に使用される。所望のキューブ−オン−エツジ（ｃｕｂ
ｅ−ｏｎ−ｅｄｇｅ）　ｍ晶粒配向は最終高温焼鈍作業
中に生成される。焼鈍作業前及び熱間圧延後、鋼は所望
の二次再結晶及びキューブ−オン−エツジ組織を得るた
めに酸洗、中間焼鈍を伴う一連の冷間圧延作業による最
終ゲージへの冷間圧延、脱炭及び最終高温焼鈍される。

二次再結晶はこれが発生する焼鈍作業の段階中に一次結
晶粒の成長を抑制することによって達成される。これは
通常−次結晶粒の成長抑制剤例えばほう素、硫化マンガ
ン、窒化アルミニウムを与えることによって達成される
。

最終組織焼鈍１ご先立って、鋼は通常、酸化マグネシウ
ムの如き焼鈍隔離剤被膜で被覆される。□この被膜は水
性スラリーの形で又は電解的にストリップの表面に塗布
される。ストリップはそれから典型的には焼鈍するため
にコイル状に巻取られる。最終組織焼鈍は２２００　°
Ｆ（１４０４℃）のオーダーにおける温度で行われる。

焼鈍隔離剤被膜は高温度焼鈍処理中の同時結着よりスト
リップコイルを防止し、その上シートの表面に存在する
シリカと反応して強力のホルステライト絶縁フィルムを
形成する。また、被膜は二次再結晶が起こった後、硫黄
を除去することによってけい素鋼の磁気的性質を改良す
る。硫黄は組織焼鈍中、−次結晶粒の成長に対し、はう
素置様に、抑制剤として作用する。

酸化マグネシウム被膜中に水酸化マグネシウムとして存
在する水分は、鉄の一部がそれと反応して鉄酸化物を形
成するように、放出されて鋼表面の一時的酸化を生ずる
。これはス）　ＩＪツブの表面上の還元せる鉄酸化物の
析出物と同様の被覆しない領域のあるス）　ＩＪツブを
有する不規則な被膜を生ずる。この貧弱な表面の品質は
最終電気製品の用途における鋼の性能を害する。

焼鈍隔離剤被膜を改良する試みが他にもなされている。

１９７０年１２月１日発行の米国特許第３．５４４．３
９６号はガラス−形成マグネシア焼鈍隔離剤に重量で１
〜２０％の酸化第ニクロム（Ｃｒ２０３　）を添加する
ことを開示している。酸化第ニクロムは鋼におけるけい
素と反応するように開示されている活性添加剤であり、
マグネシウムと反応して鋼表面により連続的なシリケー
トガラスを形成するシリカを形成する。クロム金属はけ
い素鋼に拡散することになっている。

酸化カルシウム（Ｃａｂ）　の如き他の添加剤も又シリ
ケードガラス形成に対し反応性であると開示されている
。

１９７１年１０月２６日発行の米国特許第３、６１．５
．９１８号は焼鈍隔離剤（マグネシア）被膜に分解性り
ん酸塩化合物を重量で約１〜２５％使用して絶縁ガラス
被膜を製造する方法に関する。

１９７６年５月１１日発行の米国特許第’　３．９５６
．０２９　号はシリケートガラス形成を与え、かつ鋼シ
ート間の摩擦を、例えば焼鈍中の鋼の変形を防止するよ
うに保つために、マグネシア被膜の調整された粒度分布
を有するマグネシア焼鈍隔離剤を開示している。水酸化
マグネシウムの如きマグネシウム化合物は焼成するとき
、０．１８〜０．３０ｇ／ｃｍ３　の嵩比重と３μｍよ
り大きくないのが４０〜７０％、１５μｍより大きい粗
い粒子が１５％以下の粒子分布とを有する粒子を製造す
ることが開示されている。

従って、改良せる被膜が生成され、放出する水分の悪影
響が避けられるところの最終組織焼鈍前に結晶粒配向の
けい素鋼を被覆する方法を提供するのが本発明の主な目
的である。

さらに、コイルラップ間に水分より生ずるストリップ上
の鉄酸化を実質的に排除するのが目的である。

被膜のより良好な均一性と品質とを提供するために基礎
被膜の発展を改良するのが又目的である。

本発明のこの目的及び他の目的は、そのより完全な諒解
と同様に次の説明及び実施例より得ることができる。

（発明の概要） 本発明によれば、焼鈍中に鋼表面の被膜均一性を改良し
、酸化を防止するために、最終組織焼鈍前にけい素鋼に
焼鈍隔離剤被膜を形成する方法が提供される。本状は添
加物として、不活性な高温度耐火性焼鈍隔離剤用薬剤を
粒子の形で有する酸化マグネシウムの如き被膜を鋼に塗
布するこ・とより成る。

焼鈍隔離剤組成物は又実質的に約２５〜１７６μｍのサ
イズ範囲内の粒子の形で、実質的に酸化マグネシウムと
不活性高温度耐火性焼鈍隔離剤用薬剤とより成るものが
提供される。

（好ましい実施態様の詳細な説明） 概括的に本発明によれば、最終組織焼鈍前に鋼に塗布さ
れる酸化マグネシウム被膜は粒子の形で不活性の高温度
耐火性焼鈍隔離剤用薬剤をそれと混合している。薬剤は
ソートの表面上のシリカと被膜における酸化マグネシウ
ムとの間の基礎被膜反応に関係しないものであり、この
反応は電気絶縁性に対して必要な所望の電気絶縁性フィ
ルム又は被膜を鋼ス）　ＩＪツブ上に形成するものであ
る。薬剤は隣接するストリップコイルを物理的に隔離し
て最終組織焼鈍における初期加熱段階中に放出される水
分の漏出を可能にする。従って、放出する水分は鋼との
反応には有用でなくて一時的な鉄酸化物を形成する。

焼成したアルミナが有効な不活性、高温度耐火性焼鈍隔
離剤用薬剤として説明されているけれども、最終組織焼
鈍に起こり易い高温度の存在で粒子の形状と不活性とを
保有するのに十分な耐火性と硬さとを有する任意の不活
性材料が適当である。粒子は隣接するストリップコイル
の物理的隔離を保たなければならず、それにより放出す
る水分の漏出の必要を満たしている。

適当な材料の例には、完全に焼成したジルコニア（Ｚｒ
Ｏ２）、酸化第ニクロム（Ｃｒ２０３）、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ）　、酸化カルシウム（ＣａＯ）を包含す
る。材料を完全に焼成するのは、本発明の目的に対し、
さもなければ活性又は反応性材料の不活性度を達成する
ための一つの方法である。例えば、完全に焼成した耐火
性材料は、完全に焼成、焙焼及び焼結しない材料より大
きな嵩比重を有する。例えば、使用する焼成アルミナは
約０．９０〜１．１０　ｇ／　ｃｍ３　の嵩比重を有し
ていた。

無水の基準で、マグネシア被膜の２〜２０重量％の範囲
、好ましくは５〜１０％の範囲内の焼成アルミナの添加
は約７．５　％が有効であることが見い出されて、その
目的に対しては有効であることが発見された。不活性粒
子の量は過剰の水分の漏出を行なわしてコイルラップを
物理的に隔離するのに十分の数の粒子を与える重量パー
セントの範囲内でなければならない。

本発明のマグネシア被膜は普通の装置を使用する普通の
方法により塗布される。被膜を塗布する方法は、不活性
薬剤粒”子が実質的に平らに鋼ス）　ｔＪツブに塗布さ
れる限り、焼鈍隔離剤被膜の有効性には臨界的でない。

通常、マグネシア被膜はスラリー被覆、ローラー被覆浸
漬により或は静電的に塗布される。マグネンア隔離剤被
膜をその上に有するけい素鋼の最終組織焼鈍後、鋼スト
リップはマグネシア被膜を除くために典型的には洗浄（
１ｌｓｃｒｕｂ　Ｉ′）される。

不活性粒子の粒度分布は臨界的ではないようであるが、
粒度範囲は本発明に重要であることが発見された。不活
性薬剤は実質的に約２５〜１７６μｍ、好ましくは６０
〜１００μｍの範囲内の粒度とすべきである。λＩｇＯ
スラリー被覆に使用する２つの焼成アルミナ（Ａ　１２
０３　）　供給源に対する範囲の典型的粒度分布を下記
第１表に示す。両方のアルミナとも良好に使用され、粒
度はＬｅｅｄｓ　＆　Ｎｏｒｔｈｒｕｐ　ＭｉｃｒＯｔ
ｒａｃｋ　ＰａｒｔｉｃｌｅＳｉｚｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑ
ｕｅｓ　（リード＆ノースラ・ツブ　マイクロトラック
　パーティクル　サイズ　テクニクス）により決定され
た。

第１表 ″より微細な比率″でのアルミナ粒度 ライズ　アルミナΔ　アルミナＢ （μｍ）　（％）　（％） １、７６　１００　１．　Ｏ０ １２５８３、６８５，８ ８８５５、４５９゜ ６２　２８、１　３２ ４４　１６．５　１９ ３１　１０、３　１５゜ ２２　８、６　１３゜ １６　、　６．４　１１’ｉ １１　４、７　８゜ ７、８　３．５　５．１ ５、５　０．９　１．９ ３、９　０．３　０．９ ２．８　、　０．０　０．３ 粒度の」１限は被膜が塗布される様式により若干変わり
、約１００μｍを超えないサイズを実質的な量で有する
ことが好ましい。より大きな粒度はマグネシア被覆で懸
濁液を保つのが困難であり、又従って鋼に塗布するのが
一層困難である。典型的なスラリー被覆作業では、約１
００μｍまでの粒子が懸濁液に保持され、普通の装置及
び技術を使用して塗布される。１００μｍより大きい実
質的な粒度範囲を有する完全焼成酸化マグネシウム粉末
は効果のないことが発見された。これらは懸濁液より落
下するので粒子を均一に塗布することができない。

好ましくは、粒子の実質的な量がコイルラップを物理的
に隔離するために約６０μｍの最小サイズを有する。Ｍ
ｇＯ被膜の厚さは幾分変わり、粉末になり易く又圧縮可
能である。粒度は水分の漏出を可能にするためにコイル
ラップを隔離するのに有効となるように大体において被
膜厚さ又はそれ以上とすべきであるようである。例えば
、ＭｇＯ被膜はス）　ＩＪツブの各側面で大体１０〜２
０μｍの公称厚さを有することができる。コイル形式に
おいて、コイルラップは２つの被膜厚さ、即ち約２０〜
４０μｍで隔離されるようである。本発明の目的では、
不活性粒子はコイルラップを隔離するために２０〜４０
μｍの最小サイズを有するようである。これらの被膜厚
さの値はＭｇＯ被膜の密度及び塗布する実際の被膜の厚
さの如き変数により変わるために、典型的なものにすぎ
ないことは謂うまでもない。

本発明を一層完全に理解させるために、次に実施例を示
す。

（実施例） 本発明を実施する特定の実施例として、９ミルと１１ミ
ルとの両方のシート厚さでの結晶粒配向せるけい素鋼コ
イルで、長期間試験を行なった。けい素鋼の公称組成は
重量で、Ｓｉ　３．２５％、Ｍｎ　０１０７０％、ＳＱ
、０２５％、ＣＯ，０３０％、残部Ｆｅ　より成るもの
である。これらの長期間試験では、本発明のコイルは普
通のＭｇＯ被膜において無水の基準で７．５重量％の焼
成アルミナＡ（第１表）でスラリー被覆され、また比較
のためにアルミナの使用しない普通のＭｇＯスラリー被
膜の対照コイルが使用された。第２表に焼成せるアルミ
ナ添加物を有する被膜の１週間の不合格品（ｖ＋ｅｅｋ
ｌｙ　ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）　又はＴＩ洗浄ＴＩ性能（
５ｃｒｕｂ　Ｉｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を焼成せる
アルミナ添加物のない被膜を有する対照コイルと比較し
てその摘要を示す。不合格品は未被覆領域及び鉄酸化物
の析出物によるナルステライト絶縁性被膜の貧弱な表面
品質に基づいている。

第２表 アルミナ　アルミナ 不合格品　１　含有　朋　含有 不合格品数　３４７　１４　１７９　８／全コイル　５
４８　２１８　４２７　１５２比　率　６３．３　６．
４　４１．９　５．３第２表よりわかるように、本発明
により焼成せるアルミナを含有する焼鈍隔離剤被膜で被
覆した９ミルのコイルは焼鈍隔離剤被膜が同じ被膜厚さ
であるが焼成アルミナを含有しなかった同じけい素鋼の
コイルに対し、６３．３％であるに比して６．４　％の
不合格品比率を示した。１１ミル被覆材料についても結
果は同様であり、アルミナ含有隔離剤被膜は５．３　％
の不合格品比率を提供したのに較べ焼成アルミナを添加
しない焼鈍隔離剤で被覆したコイルでは４９．９％であ
った。

対照コイル（アルミナ添加が焼鈍隔離剤被膜に対して行
われない）及び本発明により被覆されたコイル（７，５
％の焼成アルミナを有する焼鈍隔離剤）が磁気的性質に
ついて比較されたとき、焼鈍隔離剤において７．５　％
の焼成アルミナで被覆したコイルに関して顕著な差異は
決定されなかった。第３表は９ミル及び１１ミルの対照
コイルと本発明により処理したコイルとに対する磁気的
性質のデータを示す。データはコイルの低品質の端部（
ｐｏｏｒ　ｅｎｃｌ）　に対するものであるが、比較は
又良質の端部にも適用される。

第３表 アルミナ　アルミナ 朋　含有　方Ｉ　含有 鉄損 （ＩＩＩＰＰ＠　１７　ＫＢ）　、６６９　。６６６　
’　、７０１　、．７０３比率　＜０．６３　１３　１
１　− ≦０．６７　６０　６３ ≦０．６８　−　−　３０　２７ ≦０．７１　９０　９３　７２６９ ≦Ｑ、７４　８９　９５ 透磁率 ＠　ＩＯＨ１８３０１８３４１８３４１８３２比率　＜
１８００　７　５　３．　１ ）１８３０　６３　６６　６９　６３ ン１８４０　４１　４８　４９　４２ 従って、本発明による普通の焼鈍隔離剤被膜への不活性
、高温度耐火性隔離剤用薬剤としての焼成アルミナの添
加は磁気的性質に悪影響を与えない。

本発明の目的であったように、方法及び焼鈍隔離剤被膜
がけい素鋼の絶縁被膜の品質と均一性とを改良するため
に提供される。さらに、本発明の利点は、磁気的性質に
損失がなく又本発明が普Ｊの製造装置及び工程に容易に
適応できることである。その上、改良せる全表面品質と
平滑性とは通常の試験、例えばゼネラル　エレクトリッ
ク　モディファイド　フリクンヨンテスト（Ｇｅｎｅｒ
ａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｆｒ１ｃ
ｔｉｏｎＴｅＳｔ）によって示されるように静摩擦係数
における減少を示すことが見い出されている。さらにま
た、不活性粒子、例えば焼成アルミナの添加は被膜にお
ける欠陥の減少による表面品質の改良に対して原価効率
となる。

本発明の数々の好ましい変更できる実施態様を示しかつ
記載したが、修正が本発明の範囲を逸脱することなくな
されることは当業者には明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、最終組織焼鈍に先立って被膜の均一性を改良しかつ
   焼鈍中鋼表面の酸化を防止するためにけい素鋼の焼鈍隔
   離剤被膜を製造する方法であって、政綱に不、活性の高
   温度耐火性焼鈍隔離剤用薬剤を粒子の形で被膜に添加し
   ている隔離剤被膜を塗布することより成る方法。 ２、不活性な焼鈍隔離剤用薬剤は完全焼成したアルミナ
   、ジルコニア、酸化第ニクロム、酸化マグネシウム、及
   び酸化カルシウムより成る群より選択される特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３、不活性粒子は無水の基準で重量で被膜の２〜２０％
   の範囲内の栄で存在する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ４、焼成アルミナは約７．５重量％の量で存在する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ５、不活性薬剤は実質的に約２５〜１７６μｍの範囲内
   の粒度を有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、不活性薬剤は実質的に約６０〜１００μｍの範囲内
   の粒度を有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、最終組織焼鈍に先立って被膜の均一性を改良しかつ
   焼鈍中鋼表面の酸化を防止するために結晶粒配向せるけ
   い素鋼上に焼鈍隔離剤被膜を製造する方法であって、無
   水の基準で被膜の２〜２０重量％の範囲内の量で、而も
   実質的に約２５〜１７６μｍの範囲内の粒度を有する不
   活性、高温度耐火性焼鈍隔離剤用薬剤を被膜に添加した
   酸化マグネシウム被膜を前記鋼に塗布することより成る
   方法。 ８、不活性、高温度耐火性焼鈍隔離剤用薬剤は焼成アル
   ミナである特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９、不活性薬剤は完全焼成したアルミナ、ジルコニア、
   酸化第ニクロム、酸化マグネシウム、酸化カルシウムよ
   り成る群より選択される特許請求の範囲第７項記載の方
   法。 １０、実質的に酸化マグネシウムと粒子の形で、実質的
   に約２５〜１７６μｍの範囲内の粒度を有する不活性、
   高温度耐火性焼鈍隔離剤用薬剤とを含むけい素鋼ソート
   を被覆する焼鈍隔離剤組成物。 １１、不活性粒子薬剤は完全焼成したアルミナ、ジルコ
   ニア、酸化第ニクロム、酸化マグネシウム、酸化カルシ
   ウムより成る群より選択される特許請求の範囲第１０項
   記載の焼鈍隔離剤組成物。 １２、不活性薬剤を無水の基準で被膜の２〜２０重量％
   の範囲内の量で有する特許請求の範囲第１０項記載の焼
   鈍隔離剤組成物。 １３、不活性薬剤粒度は実質的に約６０〜１００μｍの
   範囲である特許請求の範囲第１０項記載の焼鈍隔離剤組
   成物。