(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォルステライト層を有し、その上層にりん酸塩系絶縁皮膜を形成した方向性電磁鋼板において、重量でＳｉを３．０〜３．５％含有し、圧延方向と直角方向の降伏応力が３６２〜３７０N/mm２であることを特徴とするダイレクトイグニッション用方向性電磁鋼板。
【請求項２】
圧延方向の降伏応力が３５０N/mm２ 以下であることを特徴とする請求項１記載のダイレクトイグニッション用方向性電磁鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイレクトイグニッションを構成するコアやシールドに用いる方向性電磁鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーの観点から各種電気機器の効率向上が求められている。特に自動車用電装品については二酸化炭素削減要求から各種取組みが試されている。その中の一つとして内燃機関の点火装置の高圧電流発生部をプラグ近傍に設置するいわゆるダイレクトイグニッションがある。
【０００３】
従来、イグニッションはエンジンシャフトに付随して設置された発電機を利用し、高圧電流発生装置で電流を昇圧した後、各プラグまで高圧電流を通電していたが、ダイレクトイグニッションでは高圧電流発生部をプラグ直前に設置することにより高圧電流の通電距離を短くして省エネルギー化を図るものである。
【０００４】
そこで、高圧電流発生部は従来のものと比較して極めて小型であることが要求される一方、電圧変換、即ちトランスとしての磁気特性も従来と同等の機能が要求されることから、その鉄芯材料としては磁気特性に優れた方向性電磁鋼板が最適である。また、高圧電流発生部は瞬間的に発生させる高電圧に応じて強力な磁力線が発生することから磁気シールドが必要であるが、磁気シールドについても透磁率の高い方向性電磁鋼板が最適である。
【０００５】
そこで、ダイレクトイグニッションのコアでは方向性電磁鋼板が良く使用されているが、エンジン内部のスペース効率の観点から様々な形状に加工する必要が有る。例えば開放磁路型のいわゆるペンシルタイプでは、磁気シールドに方向性電磁鋼板を使用されているが、その圧延方向と直角方向に円筒状に加工するといった特殊な加工がなされている。
【０００６】
通常、方向性電磁鋼板の表面には１次被膜と呼ばれるフォルステライト層と、２次被膜と呼ばれるりん酸塩、クロム酸塩とシリカを主成分とする混合層が形成されている。これらの被膜層には鋼板を積層した時に漏洩電流を防止して鉄心の磁気特性を向上させるための絶縁性が必要とされるが、絶縁性以外にも耐蝕性やすべり性、密着性など各種被膜特性が求められている。
【０００７】
フォルステライト層は、方向性電磁鋼板を所定の板厚に圧延して脱炭焼鈍した後、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を表面に塗布することで仕上げ焼鈍時に形成される。この被膜層は絶縁被膜としての機能と２次被膜の下地層として有効である。
【０００８】
さらに優れた絶縁性や耐蝕性などの被膜特性が要求される場合、２次被膜層が形成される。特公昭５３−２８３７５号公報には仕上げ焼鈍後に鋼板表面に形成されたフォルステライト被膜の上に特定組成のりん酸塩・クロム酸塩・コロイド状シリカ系の絶縁被膜を塗布乾燥することにより、鋼板に張力を付与し方向性電磁鋼板の磁気特性を向上せしむる方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、方向性電磁鋼板が通常使用されるトランスでは巻き鉄芯のように圧延方向に曲げ加工するのが一般的で有り、圧延方向と直角方向に曲げ加工されることは従来行われることが無く、被膜の密着性が劣化して剥離が発生する問題が有った。被膜が剥離すると絶縁性が低下したり、加工プレスに付着する等の問題が発生し生産性の低下を生じるものである。
【００１０】
方向性電磁鋼板の絶縁被膜の密着性を向上させる技術としては、例えば特開平０１−１９８４２９号公報に、脱炭焼鈍前または後に鋼板表面に直線状或いは破線上の微細な疵を付ける技術が開示されている。また、特開昭６２−１３３０２１号公報には脱炭焼鈍前に鋼板表面に微細な凹凸を形成し、脱炭焼鈍または仕上げ焼鈍で酸化物を形成する技術が開示されている。
【００１１】
また、２次被膜の密着性を向上させる技術としては、特開平５−２７９８６４号公報に、第１回目の塗布としてりん酸或いはりん酸塩と無水クロム酸或いはクロム酸塩およびコロイド状シリカを含む溶液を３００〜６００℃で３０秒以上焼き付け乾燥し、さらに第２回目以降に該溶液を７００〜９５０℃で３０秒以上焼き付け乾燥することにより、良好な密着性を保持し、かつ、被膜量を増大せしむる方法が開示されている。上記特開平５−２７９８６４号公報に開示された方法により、従来はせいぜい５ｇ／ｍ2 が限度であった絶縁被膜量が６〜８ｇ／ｍ2 もの厚塗布が可能となり、密着性が劣化すること無く大幅な張力の向上効果が得られている。
【００１２】
ところが、上記各公報に開示された技術はいずれも巻きトランスなどの通常の方向性電磁鋼板の使用を想定したもので有り、ダイレクトイグニッションのコアやシールドのように圧延方向と直角方向の密着性が必要な場合については何ら解決の手段を明示するものではない。
【００１３】
また、電磁鋼板の打抜き性、耐蝕性を改善する技術として、特公昭５３−４４８９２号公報に、酸化被膜或いは化成被膜付き電気鉄板の表面０．１〜１０mg／dm2 の薄いポリエチレンフィルムを形成することにより打抜き性、耐蝕性に優れた有機被膜付き電気鉄板に関する技術が開示されている。
【００１４】
さらに、特開昭５８−１０３１０７号公報には、電磁鋼板の表面に、下塗りとしてりん酸塩系処理液を乾燥膜厚が０．３〜１．０μｍになるよう塗布し、これを焼き付けて非晶質被膜を生成した後、この上にポリエステル系、エポキシエステル系およびアクリル系樹脂の１種または２種以上の水溶性樹脂を乾燥膜厚として３〜１２μｍとなるよう塗布し、焼付、これにより該表面に打抜き性、電気絶縁性、および耐蝕性、特に耐水性の優れた被膜を形成することを特徴とする技術が開示されている。
【００１５】
また、特開昭６２−１４４０５号公報にはフォルステライト被膜を有する方向性電磁鋼板の表面に１００〜５００mg／ｍ3 のアクリル系有機樹脂を主成分とした被膜を形成した２層被膜を有する切断性、すべり性、歪み取り焼鈍性のすぐれた巻き鉄芯用方向性電磁鋼板とフォルステライト被膜上に無機系絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の表面に１００〜５００mg／ｍ3 のアクリル系有機樹脂を主成分とした被膜を形成した２層被膜を有する切断性、すべり性、歪み取り焼鈍性のすぐれた巻き鉄芯用方向性電磁鋼板についての技術が開示されている。
【００１６】
しかし、上記各公報ではダイレクトイグニッションのコアやシールドに使用されるような圧延方向と直角方向の被膜密着性については何ら開示も示唆もされるものではなく、また、各公報において解決される問題点である打抜き性、電気絶縁性、耐蝕性、耐水性、切断性、すべり性、歪み取り焼鈍性と圧延方向と直角方向の密着性については何ら重複するものではない。
【００１７】
本発明は、上記表面にフォルステライト層を有する方向性電磁鋼板或いはフォルステライト層の上にリン酸塩系絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の圧延方向と直角方向の曲げ密着性について鋭意検討した結果、特定範囲内にＳｉ濃度を限定し、圧延方向と直角方向の降伏応力を限定することにより、圧延方向と直角方向の曲げ密着性を大幅に向上させることが可能であることを見出し、ダイレクトイグニッションのコアやシールドに用いる方向性電磁鋼板を提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、以下の構成を要旨とする。
（１）フォルステライト層を有し、その上層にりん酸塩系絶縁皮膜を形成した方向性電磁鋼板において、重量でＳｉを３．０〜３．５％含有し、圧延方向と直角方向の降伏応力が３６２〜３７０Ｎ/ｍｍ２であることを特徴とするダイレクトイグニッション用方向性電磁鋼板。
（２）圧延方向の降伏応力が３５０N/mm２ 以下であることを特徴とする前項（１）記載のダイレクトイグニッション用方向性電磁鋼板。
【００１９】
【発明の実施の態様】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で使用されるりん酸塩系絶縁被膜としては、上記特公昭５３−２８３７５号公報に開示されている被膜構成が好適であり、リン酸アルミ、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウムの１種または２種以上から構成されるリン酸塩を主成分とし、適宜コロイド状シリカ、クロム酸塩を添加したものが使用できる。
【００２０】
このようなりん酸塩系絶縁被膜を方向性電磁鋼板の表面に形成する場合、所定の処理液を調合した後、ロールコーターなどで鋼板に塗布し、乾燥焼付するのが好適であり、使用する処理液の液組成については特に限定するものではないが、絶縁被膜の特性および塗布時の作業性からりん酸塩：３〜２４重量％、クロム酸塩：０．２〜４．５重量％、コロイド状シリカ：４〜１６重量％を主成分とする水溶液またはスラリーとするのがよい。また、この水溶液に被膜特性改善のために界面活性剤、ガラス化剤等を添加することは何等差し支えない。
【００２１】
りん酸塩系絶縁被膜の塗布量としては、０．５〜５ｇ／ｍ2 の範囲が良く、さらに最適には１〜３ｇ／ｍ2 が良好である。りん酸塩系絶縁被膜を形成することにより、より絶縁性が高められるとともに表面粗度の制御が可能となり、加工時の鋼板表面のすべり性がコントロールできるため必要とするものである。
【００２２】
本発明では、特にＳｉ濃度を３．０〜３．５％の範囲にする必要がある。Ｓｉ濃度をこのような範囲に含有させるのは３．０未満では、必要なダイレクトイグニッションコアの磁気特性が得られず、また、Ｓｉ濃度が３．５％超では、曲げ加工時にフォルステライト表面やリン酸塩系絶縁被膜表面との解離が発生し改善効果が得られないためである。さらに好ましいＳｉ濃度は、３．１〜３．３％の範囲である。
【００２３】
本発明で使用される降伏応力としては、圧延方向と直角方向の降伏応力が３６２ 〜３７０N/mm２ にする必要がある。圧延方向と直角方向の降伏応力が３６２N/mm２ 以上であれば下記表１に示すように被膜密着性が優れる一方、３７０N/mm２ 超では、曲げ加工時にフォルステライト表面やリン酸塩系絶縁被膜表面との解離が発生し改善効果が得られないためである。さらに好適には、圧延方向の降伏応力が３５０N/mm２ 以下であることが望ましい。３５０N/mm２ 超では、圧延と直角方向の降伏応力とのバランスが崩れ、曲げ加工時にフォルステライト表面やリン酸塩系絶縁被膜表面との解離が発生し改善効果が得られないためである。
これら降伏応力を変える要因としては、二次再結晶粒径、二次再結晶粒の形（圧延方向、圧延方向と直角方向の長さ比など）、板厚、Ｓｉ等の合金元素などが挙げられる。
【００２４】
通常、方向性電磁鋼板が使用されるトランスなどの曲げ試験では、２０mmφで評価される。しかしながら、ダイレクトイグニッションのコアやシールドの場合には圧延方向と直角方向に曲げるだけでなく、小型化の観点からさらに厳しい１５mmφでの評価が必要であり、本発明では、このような厳しい曲げ試験を行われても十分な密着性が確保できるものである。従って、被膜の圧延方向と直角方向の曲げ密着性において１５mmφでもフォルステライト層が剥がれないことが必要である。１５mmφにおいてフォルステライト層が剥離すれば、ダイレクトイグニッションの小型化が困難となるからである。
【００２５】
本発明の詳細なメカニズムは明らかではないが、方向性電磁鋼板を圧延方向と直角方向に曲げ加工をした場合、鋼板表面の圧延溝に沿って鋼板が座屈し易いため非常に微細な座屈が発生し、フォルステライトが破壊され易い。しかし、本発明のようなＳｉ濃度に限定し、かつ圧延方向と直角方向の降伏応力を規制することにより、フォルステライトの地鉄との界面での座屈が生じにくくなり、フォルステライトの破壊と剥離を防止するものと推定される。
【００２６】
【実施例】
種々の成分、工程を経た最終冷延板を、脱炭焼鈍後、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し仕上げ焼鈍を行った０．２３mmの方向性電磁鋼板の表面に水洗処理して余剰のＭｇＯを落とした後、５０％りん酸アルミニウム：７０ｇ、２０％コロイダルシリカ：１２０ｇ、クロム酸：６ｇを主成分とする処理液を塗布し、８５０℃×７０秒で焼き付けた。このときの塗布量は３．５ｇ／ｍ2 とした。
【００２７】
得られたもののＳｉ濃度および圧延方向および圧延方向と直角方向の降伏応力と、そのときの被膜密着性を表１に示す。またこれを素材としたダイレクトイグニッションコアの磁気特性を評価したが、比較例５のほかは良好であった。
【００２８】
表１からも明らかな如く、本実施例によれば、圧延方向と直角方向の曲げ密着性が大幅に向上する効果が得られている。
【００２９】
0004197389.tif 000002
ａ）：密着性試験として曲げ密着試験を行った。まず、圧延方向と直角方向
に試験片を採取し、１５mm径の丸棒に試験片を押し付けながら１８０度折り
曲げ、折り曲げ部分の被膜の剥離状況を観察し、◎、○、△、×、××の５
段階評価とした。◎は全く剥離の無いもの、○は若干の剥離があるもの、△
は軽度の剥離が有るもの、×は剥離の程度の激しいもの、××は全面剥離し
たもの。
ｂ）：圧延方向と直角方向
【００３０】
【発明の効果】
本発明により、ダイレクトイグニッションの外筒コアに最適な圧延方向と直角方向の曲げ密着性を大幅に向上させることが可能である。