[发明专利]具有不含铬的绝缘皮膜的取向电磁钢板及其绝缘皮膜剂

说明书

技术领域

本发明涉及取向电磁钢板用的绝缘皮膜形成技术，特别是在提供不含铬的处理液的同时，涉及使用该处理液的、具有优异的耐退火性、皮膜张力、绝缘性、粘附性、耐蚀性等绝缘皮膜特性的制品和绝缘皮膜形成方法。

背景技术

取向电磁钢板，是将含有例如2～4％的Si的硅钢板坯进行热轧、退火后，实施1次冷轧或夹设中间退火的2次以上的冷轧，制成最终板厚，接着进行脱碳退火后，涂布以MgO为主成分的退火分离剂，进行最终退火，使具有高斯取向的二次再结晶发达，而且在去除S、N等杂质的同时，形成玻璃皮膜，接着涂布绝缘皮膜剂，实施烘烤和热矫平处理，形成为最终制品。

这样得到的取向电磁钢板，主要作为电气设备、变压器等的铁心材料使用，需求磁通密度高、铁损优异的取向电磁钢板。取向电磁钢板作为变压器铁心使用时，取向电磁钢板卷材被剪切，一边连续地解开一边切成规定长度，由铁心加工机进行层叠或卷绕加工，制成叠层铁心或卷绕铁心。在卷绕铁心的场合，经过压缩成型、消除应力退火，进行被称为空转的绕卷线作业，制成变压器。在该变压器制造工序中，切断、卷绕加工、成形作业可以容易地进行是重要的。特别是在卷绕铁心制造中，切断和卷绕成形时，绝缘皮膜的粘附性优异，不会因起粉等而损害作业环境，以及卷绕加工性、耐退火性优异，不损害皮膜性能、磁特性以及作业性也是重要的。

取向电磁钢板的表面皮膜，通常包括在最终退火中形成的通常被称为玻璃皮膜的镁橄榄石皮膜和在其上面处理的绝缘皮膜。作为该绝缘皮膜的形成技术，在特公昭53-28375号公报中由本发明者们发明并公开了包含胶体二氧化硅、磷酸盐和铬化合物的张力皮膜，并已经工业化。另外，如特开昭61-41778号公报所示那样，公开了包含磷酸二氢盐、粒径8nm以下的微粒子胶体二氧化硅和铬化合物的处理剂。此外，特开平3-39484号公报公开了下述技术：通过对Al、Mg、Ca、Zn的磷酸二氢盐和铬化合物混合粒径20nm以下的胶体二氧化硅和粒径80～2000nm的胶体二氧化硅，绝缘皮膜表面得到均匀的突起效果，实现卷绕铁心加工工序中的卷绕加工性(滑动性)、耐退火性、皮膜张力的提高。由此，可得到张力效果和铁心加工性提高的效果，得到磁特性和磁致伸缩特性优异的取向电磁钢板。

这些绝缘皮膜，考虑到由磷酸盐引起的在皮膜烘烤处理后的吸湿性、消除应力退火时的皮膜热胶着性等，均添加配合有铬化合物。

关于绝缘皮膜中的铬化合物的作用，对磷酸盐皮膜或磷酸盐和胶体二氧化硅系的皮膜中的多孔的皮膜结构进行填充的效果、和对绝缘皮膜烘烤后的皮膜成分中残留的具有吸湿性和分解性的游离磷酸进行固定，形成稳定的磷酸-铬化合物的效果相辅相成，带来改善皮膜的发粘性和退火时的热胶着性以及皮膜张力等的效果。处理液使用铬酸酐、铬酸盐或重铬酸盐并含有6价铬的场合，存在涂布作业时的作业环境和废液处理作业的问题。此外，在烘烤处理后的皮膜中，虽然Cr被还原成3价铬，但是在铁心加工工序中发生粉化的场合，也有可能污染作业环境。作为其对策，也曾经研究了不含铬化合物的绝缘皮膜剂。另外，在特公昭57-9631号公报中提出了一种绝缘皮膜的形成方法，其中，将含有按SiO₂计为20质量份的胶体状二氧化硅、10～120质量份的磷酸铝、2～10质量份的硼酸、和合计为4～40质量份的选自Mg、Al、Fe、Co、Ni以及Zn的各自的硫酸盐中的任1种或2种物质的处理液，在300℃以上进行烘烤处理。

此外，在特开平7-180064号公报中，公开了一种处理剂，其为由通式M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)^-_2+x-nyA^n-_y·mH₂O表示的、平均粒径1μm以下的固溶型复合氢氧化物组成。另外，在特开2000-178760号公报中提出了一种取向电磁钢板用表面处理剂，其特征在于，作为选自Ca、Mn、Fe、Mg、Zn、Co、Ni、Cu、B以及Al中的元素的有机酸盐，添加选自甲酸盐、醋酸盐、草酸盐、酒石酸盐、乳酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐以及水杨酸盐中的有机酸盐的1种或2种以上。