(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ濃度３．２重量％以下の熱延けい素鋼板に１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷延を行った後、脱炭焼鈍を施しＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後コイル状に巻き取り、引き続き２次再結晶焼鈍と純化焼鈍を行い、さらに鋼板の形状矯正と絶縁被膜塗布および乾燥を行う通常の方向性電磁鋼板の製造方法において、冷延後の圧延方向と直角方向の鋼板表面粗度を中心線平均粗さで０．１６〜０．３１μｍとし、さらに脱炭焼鈍の８００℃までの加熱時間を３秒以上２５秒以下、８００℃以上の脱炭焼鈍時間を１２５秒以上１８０秒以下で実施した後、ＭｇＯ：１００重量部に対しＴｉＯ２ ：３〜１２重量部含有する焼鈍分離剤を塗布す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の製造方法。
【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の製造方法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。
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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が使用されているが、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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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に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。
【００１３】
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。
【００１４】
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／ｍ2 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／ｍ2 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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、特定範囲内に冷延の粗度を限定し、脱炭焼鈍条件、ＭｇＯ添加物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の製造法を提供するものである。
【００１７】
【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ものである。
（１）Ｓｉ濃度３．２重量％以下の熱延けい素鋼板に１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷延を行った後、脱炭焼鈍を施しＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後コイル状に巻き取り、引き続き２次再結晶焼鈍と純化焼鈍を行い、さらに鋼板の形状矯正と絶縁被膜塗布および乾燥を行う通常の方向性電磁鋼板の製造方法において、冷延後の圧延方向と直角方向の鋼板表面粗度を中心線平均粗さで０．１６〜０．３１μｍとし、さらに脱炭焼鈍の８００℃までの加熱時間を３秒以上２５秒以下、８００℃以上の脱炭焼鈍時間を１２５秒以上１８０秒以下で実施した後、ＭｇＯ：１００重量部に対しＴｉＯ２ ：３〜１２重量部含有する焼鈍分離剤を塗布す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の製造方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明における絶縁被膜は、りん酸塩系絶縁被膜として上記特公昭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。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。
【００１９】
りん酸塩系絶縁被膜の塗布量としては、０．５〜５ｇ／ｍ2 との範囲が良く、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。
【００２０】
本発明では、以下の製造方法により圧延方向と直角方向の密着性に優れたダイレクトイグニッション用方向性電磁鋼板を製造することができる。つまり、最終板厚に冷延された後の圧延方向と直角方向の表面粗度は、中心線平均粗さで０．１６〜０．３１μｍが必要である。０．１６μｍ未満に冷延するのは圧延ロールの管理が困難で工業的でなく、０．３１μｍを超えると密着性が劣化するためである。
【００２１】
また、脱炭焼鈍時の８００℃までの昇温時間を３秒以上２５秒以下とし、８００℃以上の焼鈍時間を１２５秒以上１８０秒以下とする必要がある。８００℃までの昇温時間が３０秒を超えるとフォルステライト層の密着性が低下して剥離が発生し、８００℃以上の焼鈍時間が１２５秒未満では十分なフォルステライト層が形成されず絶縁性が低下するためであり、１８０秒を超えるとフォルステライト層が厚くなりすぎて曲げ密着性が低下するためである。
【００２２】
焼鈍分離剤であるＭｇＯ中に添加するＴｉＯ２ 量は、ＭｇＯ：１００重量部に対して３〜１２重量部が適当で、ＴｉＯ２ が３重量部未満ではフォルステライト層の形成が不充分で絶縁性が確保されず、また、１２重量部を超えると部分的にフォルステライト層の形成されない場合があるためである。
【００２３】
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。
【００２４】
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、本発明のように鋼鈑面の特定方向の粗さと脱炭焼鈍時のヒートサイクルかつ焼鈍分離剤成分を規制することによりフォルステライトの形成反応が変化し、従ってフォルステライトと地鉄との界面の状態が変化して圧延方向と直角方向の密着性が向上し、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。
【００２５】
【実施例】
表１にＳｉ濃度３．２％の熱延けい素鋼板を用いて０．２２mmに冷延し、所定の条件で脱炭焼鈍を行った後、表中に記載する焼鈍分離剤を塗布してから公知の条件で２次再結晶焼鈍および純化焼鈍を行い、余剰の焼鈍分離剤を水洗後形状矯正した後、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秒で塗布量は３．５ｇ／ｍ2 となるよう焼き付け、このときの被膜密着性を評価した結果を示す。
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。
【００２６】
【表１】
0004184578.tif 000002
【００２７】
【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。