專利名稱：小型精密電機(jī)用非取向電工鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型精密電機(jī)用非取向電工鋼板。
背景技術(shù)：
非取向電工鋼板被用來制作電氣設(shè)備如電機(jī)等的鐵心。電機(jī)的制造方法，包括將非取向電工鋼板沖成規(guī)定的形狀、疊層、夾緊這些沖制的電工鋼板，然后，將銅線纏繞在鐵心部位上。在繞線過程中，通過在銅線纏繞的部分使用絕緣紙、塑料件等，來使電工鋼板和銅線相互絕緣。
目前，電機(jī)已在便攜電話、游戲機(jī)控制器等中的振動元件里得到使用，直徑等于或小于10mm的超小型電機(jī)也正在被大量使用。在超小型的電機(jī)里，有很多省略絕緣紙或塑料件，而僅靠銅線覆層絕緣確保電機(jī)絕緣的情況。

發(fā)明內(nèi)容
然而，由于在銅線的覆層中存在針孔，以及不可避免地存在銅線沒有覆層而使具裸露的部位，因此，存在電工鋼板和銅線之間發(fā)生導(dǎo)電連通的情況。
本發(fā)明的目標(biāo)，就是提供一種非取向電工鋼板，使得電工鋼板和銅線之間的連通發(fā)生率被抑制至低水平。
為解決上述問題，本發(fā)明的要點(diǎn)如下用來制作小型精密電機(jī)的非取向電工鋼板，特征是將1.2～3.0g/m2的無機(jī)-有機(jī)覆層涂覆在一種鋼板表面，這種覆層由有機(jī)樹脂和無機(jī)組分組成，該無機(jī)組分包括一種或兩種磷酸系和鉻酸系組分，這種鋼板由下列成分組成，按重量百分比(重量％)碳等于或小于0.005％，硅0.05至4.0％，錳0.1至1.5％，
磷等于或小于0.15％，硫0.008至0.014％，可溶鋁等于或大于0.15％，氮等于或小于0.01％，T.O(總氧含量)等于或小于0.02％，錫0.01至0.3％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。


圖1是鋼板沖剪部位截面的示意圖。
圖2是剪切面比率同連接發(fā)生率的關(guān)系圖。
圖3是剪切面比率同硫和錫含量的關(guān)系圖表。
圖4是連接發(fā)生率同硫和錫含量的關(guān)系圖表。
圖5是鐵心損耗(W15/50)同硫和錫含量的關(guān)系圖表。
圖6是絕緣覆層的涂覆量同連接發(fā)生率的關(guān)系圖表。
優(yōu)選實(shí)施方案描述下面，將對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
本發(fā)明人進(jìn)行了一系列研究，開發(fā)出了一種在電工鋼板和銅線之間具有低連接發(fā)生率的非取向電工鋼板，作為其結(jié)果，非常精確控制鋼的化學(xué)成分和鋼板表面的絕緣覆層，將是非常有效的。
這里，根據(jù)本發(fā)明，“連接發(fā)生率”被定義為當(dāng)鐵心被安裝好之后，立刻將銅線纏繞在鐵心上，以及然后在電工鋼板和銅線之間加上幾百伏電壓時，在某一確定數(shù)量，1千至1萬量級的小型精密電機(jī)的鐵心中，發(fā)生電工鋼板和銅線之間連接的電機(jī)鐵心數(shù)所占的比率。
圖1是鋼板沖剪部位截面的示意圖。公知的是，沖剪部位截面由剪切下陷、剪切面、斷裂面和飛邊組成。本發(fā)明者研究了電工鋼板和銅線之間不發(fā)生電連接的部位，發(fā)現(xiàn)，在銅線和剪切面之間不發(fā)生電連接。
所以，本發(fā)明者進(jìn)行了一個試驗(yàn)，如下所示。
制備一種化學(xué)成分包括0.002％的碳、0.3％的硅、0.18％的錳、0.07％的磷、0.002％的硫、0.3％的鋁、0.0031％的T.N(總氧含量)和0.001％的錫的非取向電工鋼板作為試驗(yàn)材料，其表面覆有由鉻酸和有機(jī)樹脂組成的、1g/m2的無機(jī)-有機(jī)覆層。安裝好隨沖模間隙變化而使剪切面比率變化的鐵心后，銅線被立即纏繞在鐵心上，這樣，電工鋼板和銅線之間的連接發(fā)生率就可以被研究了。
圖2表示了剪切面比率和連接發(fā)生率的關(guān)系。從圖2可以看到，剪切面比率越低，連接發(fā)生率越低。盡管已經(jīng)清楚，通過調(diào)整沖?？梢越档瓦B接發(fā)生率，但另一方面，存在一個問題，即如果間隙被做的過大，那么，飛邊和剪切下陷就會變得更大。此外，既然調(diào)整沖模是一個復(fù)雜的工作，而且，剪切面比率也依賴于沖模的磨損程度而變，因此，它就不可能使剪切面比率總穩(wěn)定在一個低水平上。換句話說，在前述的用于試驗(yàn)的非取向電工鋼板中，即使調(diào)整沖模間隙，使得開始時的剪切面比率為35％，總保持連接發(fā)生率為0.8％是困難的。
為了解決這個問題，本發(fā)明者開發(fā)了一種鋼板，使它的剪切面比率總穩(wěn)定在一個低水平。對鋼的化學(xué)成分影響作用的研究結(jié)果表明，將硫和錫的含量控制在一個窄的范圍，是非常有效的。
更確且地說，產(chǎn)品通過下述工藝加工而成冷軋含有0.002％碳、0.3％硅、0.18％錳、0.07％磷、0.002到0.03％的硫、0.3％鋁、0.0031％T.N和0.001到0.1％錫的熱軋鋼板，在850℃，對冷軋鋼板連續(xù)退火，并在其表面涂覆由鉻酸和有機(jī)樹脂組成的、1.0g/m2的無機(jī)-有機(jī)覆層。
對于每種情況，采用作為試驗(yàn)材料如此制成的鋼板，以及采用設(shè)為5％的沖模間隙，加工1000件電機(jī)用鐵心，然后，立即將銅線纏繞在鐵心上，來研究電工鋼板和銅線之間的連接發(fā)生率。
圖3表示了，在每種情況下加工成1000件電機(jī)鐵心后，剪切面比率與硫和錫含量的關(guān)系。圖4表示了連接發(fā)生率與硫和錫含量之間的關(guān)系?？梢钥吹剑S著硫含量的增加，剪切面比率降低，但是，如果組合加入錫，在低硫含量時，剪切面比率仍降低。因此，隨著剪切面比率的降低，連接發(fā)生率降低。
圖5表示了，鐵心損耗(W15/50)與硫和錫含量之間的關(guān)系?？梢钥吹剑S著硫含量增加，鐵心損耗變差，但是，如果錫含量保持在0.01％或更多，鐵心損耗變差程度將被抑制。還可以看到，含有0.01％或更多的錫和0.008到0.014％的硫的試件的鐵心損耗值，幾乎等于含有0.002％的硫和0.001％的錫的試件的鐵心損耗值。
下面，將研究絕緣覆層對鋼板表面的影響作用。
產(chǎn)品通過下述工藝加工而成冷軋含有0.002％碳、0.3％硅、0.18％錳、0.07磷、0.011％硫、0.3％鋁，0.0031％T.N及0.020％錫的熱軋鋼板，在850℃連續(xù)退火冷軋鋼板，并在其表面涂覆由鉻酸和有機(jī)樹脂組成的0到3g/m2的無機(jī)-有機(jī)覆層。對于每種情況，采用作為試驗(yàn)材料如此制成的鋼板，以及采用設(shè)為5％的沖模間隙，加工1000件電機(jī)用鐵心，然后，立即將銅線緾繞在鐵心上，來研究電工鋼板和銅線之間的連接發(fā)生率。
圖6表示了絕緣覆層的涂覆量和連接發(fā)生率之間的關(guān)系。從圖6可以觀察到，當(dāng)絕緣覆層的涂覆量等于或大于1.2g/m2時，連接發(fā)生率明顯降低。可以認(rèn)為，當(dāng)絕緣覆層的涂覆量等于或大于1.2g/m2時，絕緣覆層進(jìn)入了剪切面并且充當(dāng)了絕緣層，使連接發(fā)生率明顯降低。
根據(jù)本發(fā)明，用于小型精密電機(jī)的非取向電工鋼板參數(shù)的確定原因，將在下面予以說明。
下面各組分以鋼中含量給出(按質(zhì)量百分比)。
碳的含量被控制在等于或小于0.005％，這是由于當(dāng)碳含量超過0.005％時，磁性老化引起磁性能變差。
硅含量低于下限0.05％時，會增大渦流損耗，并且，不能獲得優(yōu)良的鐵心損耗，但是，如果它的量超過4.0％，它會明顯有害于加工性能。
添加等于或大于0.1％的錳，可以增加鋼板的硬度，提高其沖壓性能?；诮?jīng)濟(jì)方面的原因，它的上限被定為1.5％。
添加磷可以增加鋼板的硬度，提高其沖壓性能。磷的量超出上限0.15％時會使鋼板明顯變脆。
硫被控制在0.008到0.014％的范圍，來抑制短路發(fā)生和獲得優(yōu)異的鐵心損耗值(參考圖3到圖5)。
添加等于或大于0.15％的可溶鋁可以提高磁性能，減少氧化物型夾雜。
氮被控制在小于或等于0.01％，這是由于它能夠形成如A1N型的氮化物，使鐵心損耗變差。
T.O(氧的總量)被控制在小于或等于0.02％，這是因?yàn)檠跄苄纬裳趸?，使鐵心損耗變差。
添加等于或大于0.01％的錫，能夠抑制短路發(fā)生，獲得極佳的鐵心損耗值(參考圖3到圖5)?；诮?jīng)濟(jì)上的原因，它的上限值被定于0.3％。
由于銻、銅、鉬、鍺、硼、碲、砷、鉻和鉍可以提高磁性能，如果需要的話，每種元素可以添加到等于或大于0.003％?；诮?jīng)濟(jì)原因，其上限被定為0.3％。可以添加一種或多種上述元素。
絕緣覆層是由有機(jī)樹脂和一種或兩種磷酸系以及鉻酸系的混合物組成的涂層。包含一種或兩種磷酸系以及鉻酸系的原因是為了減小表面張力，提高濕潤性、粘附性及絕緣性。包含有機(jī)樹脂的原因是為了提高沖壓性能。
這里，磷酸系是任何一種或由兩種或更多種例如以下材料組成的混合物磷酸鈣、磷酸鎂、磷酸鋁或磷酸鋅；其中溶解有鈣、鎂、鋁、鋅等的二價或三價的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽的磷酸或其中還添加有一種或多種氧化鈦、膠體硅石、膠態(tài)氧化鋁、硼酸等的磷酸鹽和/或磷酸。
鉻酸系是任何一種或由兩種或更多種例如以下材料組成的混合物重鉻酸鈣、重鉻酸鎂或重鉻酸鋅；和其中溶解有鈣、鎂、鋅等的二價的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽的鉻酸酐或其中還添加有一種或多種氧化鈦、膠體硅石、膠體氧化鋁、硼酸、有機(jī)還原劑等的重鉻酸鹽及/或鉻酸酐。
為了抑制連接發(fā)生率，設(shè)定絕緣覆層的涂覆層為1.2到3.0g/m2(參照圖6)。
正如上面所描述的，通過在鋼板中添加0.008到0.014％的硫和0.01到0.3的錫，本發(fā)明可以同時獲得穩(wěn)定的低剪切面比率和優(yōu)良的鐵心損耗，并且，通過控制鋼板絕緣覆層的涂覆層到1.2到3.0g/m2，可進(jìn)一步抑制連接發(fā)生率。
根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)非取向電工鋼板的方法如下
將鋼水澆鑄成鋼坯或直接鑄成鋼帶。在澆鑄成鋼坯的情況下，用傳統(tǒng)的熱軋方法將鋼坯制成卷材。之后，將鋼帶或熱軋卷材冷軋、或熱帶退火之后冷軋，達(dá)到最終厚度，再連續(xù)退火和最后涂覆，形成成品。
例1產(chǎn)品通過下述工藝加工而成冷軋含有0.002％碳、0.5％硅、0.19％錳、0.07％磷、0.0020到0.0223％硫、0.3％鋁、0.0029％總氮含量(T.N)和0.001到0.020％錫的熱軋鋼板，對冷軋鋼板連續(xù)退火，并在其表面涂覆由鉻酸和有機(jī)樹脂組成的0到3g/m2的無機(jī)-有機(jī)覆層。
對于每種情況，采用作為試驗(yàn)材料如此制成的鋼板，以及采用設(shè)為5％的沖剪模間隙，加工10000件電機(jī)用鐵心，然后，立即將銅線纏繞在鐵心上，來研究電工鋼板和銅線之間的短路發(fā)生率。表1給出了連接發(fā)生率同硫和錫的含量以及絕緣膜涂覆量之間的關(guān)系。從表1可以看到，在本發(fā)明的范圍，連接發(fā)生率被明顯降低。
表1 表示數(shù)據(jù)在本發(fā)明規(guī)定范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種用于小型精密電機(jī)的非取向電工鋼板，其特征在于這種鋼板的表面覆有由有機(jī)樹脂和包含一種或兩種磷酸系和鉻酸系的無機(jī)組分組成的1.2到3.0g/m2的無機(jī)-有機(jī)覆層，該鋼板由下列化學(xué)成分組成，按重量百分?jǐn)?shù)重量％計碳等于或小于0.005％，硅0.05到4.0％，錳0.1到1.5％，磷等于或小于0.15％，硫0.008到0.014％，可溶鋁等于或大于0.15％，氮等于或小于0.01％，T.O等于或小于0.02％，錫0.01到0.3％，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)元素。
全文摘要
用于小型精密電機(jī)的非取向電工鋼板,能將鋼板和銅線間連接發(fā)生率抑制至低水平,該鋼板被沖成規(guī)定的形狀、疊層并夾緊,僅靠涂覆銅線確保絕緣,省去絕緣紙或塑料件的絕緣,該鋼板特征在于表面覆有由有機(jī)樹脂和包括一種或二種磷酸系和鉻酸系的無機(jī)組分組成的1.2到3.0g/m
文檔編號C22C38/06GK1336447SQ01124458
公開日2002年2月20日 申請日期2001年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者黑崎洋介, 萩原悅男, 佐藤浩明 申請人:新日本制鐵株式會社