JP2023075104A - 電磁鋼板、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】シラン化合物を使用し応力除去焼鈍時の耐熱性および熱伝導度に優れた電磁鋼板、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および電磁鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明による電磁鋼板は、電磁鋼板基材および電磁鋼板基材の一面または両面に位置した絶縁被膜を含み、絶縁被膜は化学式１で表されるシラン化合物；および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩のうちの１種以上のクロム酸化合物、を含むことを特徴とする。［化学式１］TIFF2023075104000025.tif20161【選択図】図１
Description
本発明は、電磁鋼板、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および電磁鋼板の製造方法に関し、より具体的には、特定の化学構造を含むシラン化合物を使用し、応力除去焼鈍時の耐熱性および熱伝導度に優れた電磁鋼板、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および電磁鋼板の製造方法に関する。
モータや変圧器などに使用される電磁鋼板の絶縁被膜は、層間抵抗だけでなく様々な特性が求められる。例えば、加工成形時の便利性、保管、使用時の安定性などである。また、電磁鋼板は多様な用途に使用されるため、その用途に応じて様々な絶縁被膜の開発が実施されている。例えば、電磁鋼板はパンチング加工、せん断加工、曲げ加工などを実施すると残留変形によって磁気特性が劣化する。そのため、劣化した磁気特性を回復させるために高温で応力除去焼鈍（ＳＲＡ，Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｉｅｆ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を実施する場合がある。したがって、絶縁被膜は応力除去焼鈍時剥離されず固有電気絶縁を維持する耐熱特性が必要である。
既に知られている絶縁被膜組成物として、無水クロム酸、酸化マグネシウム、アクリル系樹脂またはアクリル－スチレン共重合体樹脂を混合適用して耐食性と絶縁性向上を図った。ただし、このような絶縁被膜組成物では最近求められる応力除去焼鈍時の耐熱性を満足させるには限界がある。また、金属リン酸塩を絶縁被膜組成物の主成分として使用して応力除去焼鈍時の密着性を改善する方法が提案された。しかし、この方法は耐吸性が強いリン酸塩の特徴のために表面に白化欠陥が発生して製品加工時粉塵が発生する問題があり、白化欠陥が発生した部位に耐熱性がかえって劣る問題がある。
本発明の目的は、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および絶縁被膜を含む電磁鋼板を提供することにある。より具体的には、特定の化学構造を有するシラン化合物を使用し、応力除去焼鈍時の耐熱性および熱伝導度に優れた電磁鋼板用絶縁被膜組成物および絶縁被膜を含む電磁鋼板を提供することにある。
本発明の一実施例による電磁鋼板は、電磁鋼板基材および電磁鋼板基材の一面または両面に位置した絶縁被膜を含み、絶縁被膜は下記化学式１で表されるシラン化合物および水酸化金属を含むことを特徴とする。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～４の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
シラン化合物は下記化学式２で表されることを特徴とする。
［化学式２］
（化学式２において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌ１は直接結合または２価の連結基である。ｍは１～４の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式２］
シラン化合物は、トリアセトキシメチルシラン（Ｔｒｉａｃｅｔｏｘｙ（ｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、トリアセトキシビニルシラン（Ｔｒｉａｃｅｔｏｘｙ（ｖｉｎｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、ジメチルジメタクロイルオキシ－１－エトキシシラン（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－ｄｉ（ｍｅｔｈａｃｒｏｙｌｏｘｙ－１－ｅｔｈｏｘｙ）ｓｉｌａｎｅ）および３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（３－（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）のうちの１種以上を含むことを特徴とする。
水酸化金属は、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２、Ｐｄ（ＯＨ）２、Ｉｎ（ＯＨ）３、（ＣＨ３ＣＯ２）７Ｃｒ３（ＯＨ）２、Ｂｉ（ＯＨ）３およびＳｎ（ＯＨ）２のうちの１種以上を含むことを特徴とする。
絶縁被膜は金属窒化物をさらに含み、金属窒化物０．１～４０重量％、シラン化合物２５～７５重量％および水酸化金属０．５～６０重量％を含むことを特徴とする。
金属窒化物は、ＢＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｍｇ３Ｎ２、Ｃａ３Ｎ２、Ｓｒ３Ｎ２、Ｂａ３Ｎ２およびＧｅ３Ｎ４のうちの１種以上を含むことを特徴とする。
電磁鋼板は下記一般式１を満足することを特徴とする。
［一般式１］
２０≦ＴＣ≦２００Ｗ／ｍＫ
（前記一般式１において、ＴＣは６００×４００ｍｍの試験片を２３０℃誘導加熱してＰＰＭＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）で測定した熱伝導度値を示す。）
［一般式１］
２０≦ＴＣ≦２００Ｗ／ｍＫ
（前記一般式１において、ＴＣは６００×４００ｍｍの試験片を２３０℃誘導加熱してＰＰＭＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）で測定した熱伝導度値を示す。）
電磁鋼板基材は、Ｃ：０．０１重量％以下、Ｓｉ：６．０重量％以下、Ｐ：０．５重量％以下、Ｓ：０．００５重量％以下、Ｍｎ：０．１～１．０重量％、Ａｌ：０．４０～２．０重量％、Ｎ：０．００５重量％以下、Ｔｉ：０．００５重量％以下およびＳｂ、Ｓｎ、Ｎｉまたはこれらの組み合わせ：０．０１～０．１５重量％を含み、残部はＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、下記化学式１で表されるシラン化合物および水酸化金属を含むことを特徴とする。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～４の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
金属窒化物をさらに含み、固形分を基準として、金属窒化物０．１～４０重量％、シラン化合物２５～７５重量％および水酸化金属０．５～６０重量％を含むことを特徴とする。
金属窒化物は、ＢＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｍｇ３Ｎ２、Ｃａ３Ｎ２、Ｓｒ３Ｎ２、Ｂａ３Ｎ２およびＧｅ３Ｎ４のうちの１種以上を含むことを特徴とする。
本発明の一実施例による電磁鋼板の製造方法は、スラブを熱間圧延して熱間圧延板を製造後、冷間圧延を経た後、最終焼鈍を完了した鋼板を準備する段階、および鋼板に絶縁被膜組成物を塗布して絶縁被膜を形成する段階を含み、絶縁被膜組成物は下記化学式１で表されるシラン化合物および水酸化金属を含むことを特徴とする。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～４の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
絶縁被膜が形成された電磁鋼板は下記一般式１を満足することを特徴とする。
［一般式１］
２０≦ＴＣ≦２００Ｗ／ｍＫ
（前記一般式１において、ＴＣは６００ｘ４００ｍｍの試験片を２３０℃誘導加熱してＰＰＭＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）で測定した熱伝導度値を示す。）
［一般式１］
２０≦ＴＣ≦２００Ｗ／ｍＫ
（前記一般式１において、ＴＣは６００ｘ４００ｍｍの試験片を２３０℃誘導加熱してＰＰＭＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）で測定した熱伝導度値を示す。）
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、下記化学式１で表されるシラン化合物シラン化合物、および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩のうちの１種以上のクロム酸化合物、を含むことを特徴とする。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、シラン化合物１０～８０重量部およびクロム酸化合物２０～９０重量部を含むことを特徴とする。
化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基またはアルコキシ基であることを特徴とする。
化学式１において、Ｌは直接結合、アルキレン基および－ＣＦ２－のうちの１種以上であることを特徴とする。
シラン化合物は下記化学式２で表されることを特徴とする。
［化学式２］
（化学式２において、Ｒ１～Ｒ３はそれぞれ独立して水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌ１は直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式２］
化学式２において、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素またはハロゲン元素であることを特徴とする。
シラン化合物は、Ｔｒｉｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリエチル（トリフルオロメチル）シラン）、Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ （ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリメトキシ（トリフルオロプロピル）シラン）、Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ－ｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（ジメトキシ－メチル（トリフルオロプロピル）シラン）およびＰｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ－ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（パーフルオロオクチル－トリエトキシシラン）のうちの１種以上を含むことを特徴とする。
シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、セラミック粉末を０．５～６５重量部さらに含むことを特徴とする。
セラミック粉末は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、９Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣおよびＴｉＣのうちの１種以上を含むことを特徴とする。
セラミック粉末の平均粒径は０．０５～２０μｍであることを特徴とする。
シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、アクリル樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂およびエポキシ樹脂のうちの１種以上の高分子樹脂を０．５～３０重量部さらに含むことを特徴とする。
シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、エチレングリコール（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｏｌｙｃｏｌ）、プロピレングリコール（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、グリセリン（Ｇｌｙｃｅｒｉｎｅ）、ブチルカルビトール（Ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ）のうちの１種以上を１～１５重量部さらに含むことを特徴とする。
本発明の一実施例による電磁鋼板は、電磁鋼板基材および電磁鋼板基材の一面または両面に位置した絶縁被膜を含み、絶縁被膜は下記化学式１で表されるシラン化合物、および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩のうちの１種以上のクロム酸化合物、を含むことを特徴とする。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
絶縁被膜はＳｉを０．１～５０重量％およびＦを０．０１～２５重量％含むことを特徴とする。
絶縁被膜の厚さは０．１～１０μｍであることを特徴とする。
本発明の一実施例による電磁鋼板の製造方法は、電磁鋼板基材を製造する段階、および電磁鋼板基材の一面または両面に絶縁被膜組成物を塗布して絶縁被膜を形成する段階を含み、絶縁被膜組組成物は下記化学式１で表されるシラン化合物、および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩のうちの１種以上のクロム酸化合物、を含むことを特徴とする。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
電磁鋼板基材を製造する段階はスラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階および冷延板を最終焼鈍する段階を含むことを特徴とする。
絶縁被膜を形成する段階は１００～６８０℃の温度で絶縁被膜組成物が塗布された鋼板を熱処理する段階を含むことを特徴とする。
絶縁被膜を形成する段階の後、７００～１０００℃の温度で応力除去焼鈍を行う段階をさらに含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態によれば、絶縁被膜形成後の鉄損特性に優れた電磁鋼板を得ることができる。本発明の一実施形態によれば、占積率に優れた電磁鋼板を得ることができる。本発明の一実施形態によれば、応力除去焼鈍（ＳＲＡ，Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｉｅｆ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）以後にも密着性および耐剥離性に優れた絶縁被膜を得ることができる。本発明の一実施形態によれば、熱伝導度に優れた電磁鋼板を製造することができ、この電磁鋼板を利用して製造したモータなどの製品は優れた効率を有する。
第１、第２および第３などの用語は多様な部分、成分、領域、層および／またはセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これらの用語はある部分、成分、領域、層またはセクションを他の部分、成分、領域、層またはセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下で叙述する第１部分、成分、領域、層またはセクションは本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第２部分、成分、領域、層またはセクションと言及される。
ここで使用される専門用語は単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は文脈上明らかに逆の意味を示さない限り複数形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分の存在や付加を除外しない。
ある部分が他の部分「上に」または「の上に」あると言及する場合、これはすぐに他の部分の上にまたはの上にあるか、その間に他の部分が伴われる。対照的にある部分が他の部分の「すぐ上に」あると言及する場合、その間に他の部分が介在しない。
特に定義していないが、ここに使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。一般に用いられている辞書に定義された用語は関連技術文献と現在の開示された内容に合う意味を有するものと追加解釈され、定義しない限り理想的または公式的過ぎる意味に解釈ならない。本明細書で基（原子団）の表記において、置換および無置換を記載しない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するもの含む。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基（無置換アルキル基）だけでなく、置換基を有するアルキル基（置換アルキル基）も含む。
本明細書で「置換」とは別段の定義がない限り、化合物の少なくとも一つの水素がＣ１～Ｃ３０アルキル基；Ｃ２～Ｃ３０アルケニル基、Ｃ２～Ｃ３０アルキニル基、Ｃ１～Ｃ１０アルキルシリル基；Ｃ３～Ｃ３０シクロアルキル基；Ｃ６～Ｃ３０アリール基；Ｃ１～Ｃ３０ヘテロアリール基；Ｃ１～Ｃ１０アルコキシ基；シラン基；アルキルシラン基；アルコキシシラン基；アミン基；アルキルアミン基；アリールアミン基；エチレンオキシル基またはハロゲン基に置換されたものを意味する。
本明細書で「ヘテロ」とは、別段の定義がない限り、Ｎ、Ｏ、ＳおよびＰからなる群より選ばれる原子を意味する。本明細書で「アルキル（ａｌｋｙｌ）基」とは、別段の定義がない限り、あるアルケニル（ａｌｋｅｎｙｌ）基やアルキニル（ａｌｋｙｎｙｌ）基を含んでいない「飽和アルキル（ｓａｔｕｒａｔｅｄ ａｌｋｙｌ）基」；または少なくとも一つのアルケニル基またはアルキニル基を含んでいる「不飽和アルキル（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ａｌｋｙｌ）基」をすべて含むことを意味する。前記「アルケニル基」は、少なくとも二つの炭素原子が少なくとも一つの炭素－炭素二重結合をなしている置換基を意味し、「アルキン基」という少なくとも二つの炭素原子が少なくとも一つの炭素－炭素三重結合をなしている置換基を意味する。前記アルキル基は分枝状、直鎖状または環状である。
前記アルキル基はＣ１～Ｃ２０のアルキル基であり得、具体的にはＣ１～Ｃ６である低級アルキル基、Ｃ７～Ｃ１０である中級アルキル基、Ｃ１１～Ｃ２０の高級アルキル基である。例えば、Ｃ１～Ｃ４アルキル基はアルキル鎖に１～４個の炭素原子が存在することを意味し、これはメチル、エチル、プロピル、イソ－プロピル、ｎ－ブチル、イソ－ブチル、ｓｅｃ－ブチルおよびｔ－ブチルからなる群より選ばれるものを示す。
典型的なアルキル基にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ－ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などがある。「芳香族基」は環状である置換基のすべての元素がｐ－オービタルを有しており、これらｐ－オービタルが共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）を形成している置換基を意味する。具体的な例としてアリール基（ａｒｙｌ）とヘテロアリール基がある。
「アリール（ａｒｙｌ）基」は単一環または融合環、すなわち、炭素原子の隣接する対を分け合う複数の環置換基を含む。「ヘテロアリール（ｈｅｔｅｒｏａｒｙｌ）基」はアリール基内にＮ、Ｏ、ＳおよびＰからなる群より選ばれるヘテロ原子が含まれるアリール基を意味する。前記ヘテロアリール基が融合環である場合、それぞれの環ごとに前記ヘテロ原子を１～３個含む。
本明細書で別段の定義がない限り、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基は置換または非置換されたアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基を意味する。本明細書で別段の定義がない限り、２価の連結基とはアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、－ＮＲ’－、－Ｏ－、－ＳＯ２－、－ＣＯ－、－ＣＦ２－から選択される１種以上の２価の連結基を意味する。Ｒ’はアルキル基である。
以下、本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
電磁鋼板用絶縁被膜組成物
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、下記化学式１で表されるシラン化合物および水酸化金属を含む。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～４の整数であり、ｎは４－ｍである。）
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、下記化学式１で表されるシラン化合物および水酸化金属を含む。
［化学式１］
本発明の一実施例による絶縁被膜組成物は、応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性を画期的に改善するために特有の化学構造を有するシラン化合物を含む。また、シラン化合物を単独で使用する場合、応力除去焼鈍過程で被膜が剥離される問題および電磁鋼板の表面に均一に塗布することに困難性が存在する。これを改善するために水酸化金属もまた含む。
以下では本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物を各成分別に詳細に説明する。
先に、本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、固形分を基準として、化学式１で表されるシラン化合物を含む。具体的にはシラン化合物および水酸化金属の合量１００重量部に対して３０～７５重量部を含む。化学式１で表されるシラン化合物は、化合物内にＳｉ元素とカルボニル基（Ｃａｒｂｏｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）を含有しており耐熱性に優れる。さらにカルボニル基は水酸化金属と反応性に優れ、シラン化合物－水酸化金属複合体を形成して表面品質を画期的に改善することに重要な役割をする。
具体的にはシラン化合物は下記化学式２で表される。
［化学式２］
（化学式２において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌ１は直接結合または２価の連結基である。ｍは１～４の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式２］
具体的には、化学式１および化学式２において、Ｒ１およびＲ２は水素またはアルキル基である。より具体的にはＲ１およびＲ２はメチル基またはエチル基である。具体的には、化学式１において、Ｌはアルキレン基、－Ｏ－および－ＣＯ－から選択される１種以上の２価の連結基である。より具体的には化学式１において、Ｌは－Ｌ１－Ｏ－で表され、Ｌ１は直接結合またはアルキレン基、－Ｏ－および－ＣＯ－から選択される１種以上の２価の連結基である。
シラン化合物は、トリアセトキシメチルシラン（Ｔｒｉａｃｅｔｏｘｙ（ｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、トリアセトキシビニルシラン（Ｔｒｉａｃｅｔｏｘｙ（ｖｉｎｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、ジメチルジメタクロイルオキシ－１－エトキシシラン（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－ｄｉ（ｍｅｔｈａｃｒｏｙｌｏｘｙ－１－ｅｔｈｏｘｙ）ｓｉｌａｎｅ）および３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（３－（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）のうちの１種以上を含む。
シラン化合物が過度に少なく含まれると、耐熱性が低下して応力除去焼鈍後の鉄損が劣る。シラン化合物が過度に多く含まれると、相対的に金属水酸化物が少なくなり、被膜が剥離される。したがって、前述した範囲にシラン化合物を含み得る。より具体的にはシラン化合物はシラン化合物および水酸化金属の合量１００重量部に対して４０～５５重量部を含む。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は水酸化金属を含む。具体的にはシラン化合物および水酸化金属の合量１００重量部に対して水酸化金属を２５～７０重量部を含む。水酸化金属は、溶媒によく分散する特徴があり、シラン化合物の官能基と化学反応により溶媒によく分散するように表面性質を疎水性から親水性に変化させることを助ける役割をする。このような水酸化金属は、電磁鋼板の表面に均一に塗布されるので、絶縁被膜の応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性を画期的に改善することに大きく役立つ。
水酸化金属は、水酸基（－ＯＨ）を含む金属であれば制限なく使用することができる。具体的には水酸化金属は、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２、Ｐｄ（ＯＨ）２、Ｉｎ（ＯＨ）３、（ＣＨ３ＣＯ２）７Ｃｒ３（ＯＨ）２、Ｂｉ（ＯＨ）３およびＳｎ（ＯＨ）２のうちの１種以上を含み得る。より具体的にはＣｏ（ＯＨ）２および（ＣＨ３ＣＯ２）７Ｃｒ３（ＯＨ）２のうちの１種以上を含む。
水酸化金属を過度に少なく含む場合、シラン化合物の分散に問題が発生して均一な塗布が難しい。水酸化金属を過度に多く含む場合、シラン化合物が相対的に少なくなり、応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性の改善が不充分である。より具体的にはシラン化合物および水酸化金属の合量１００重量部に対して水酸化金属を４５～６０重量部を含む。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、シラン化合物および水酸化金属の他に金属窒化物をさらに含み得る。金属窒化物を適正量さらに含む場合、形成される絶縁被膜の絶縁特性および熱伝導特性がより向上することができる。金属窒化物をさらに含む場合、固形分を基準として、金属窒化物０．１～４０重量％、シラン化合物２５～７５重量％および水酸化金属０．５～６０重量％を含む。固形分とは、絶縁被膜組成物内の溶媒など揮発性分を除いた固形部分を１００重量％基準としたものを意味する。
金属窒化物が過度に少なく添加されると、絶縁特性および熱伝導特性の向上効果が不充分である。金属窒化物が過度に多く含まれると、相対的にシラン化合物および水酸化金属の量が少なくなり、応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性の改善が不充分である。より具体的には固形分を基準として、金属窒化物１～２５重量％、シラン化合物３５～６５重量％および水酸化金属１５～５０重量％を含む。金属窒化物は、ＢＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｍｇ３Ｎ２、Ｃａ３Ｎ２、Ｓｒ３Ｎ２、Ｂａ３Ｎ２およびＧｅ３Ｎ４のうちの１種以上を含む。金属窒化物の平均粒径は０．０５～２０μｍである。金属窒化物の粒径が適切である場合のみ、分散性および塗布性が容易である。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、シラン化合物および金属窒化物の他にエチレングリコール（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｏｌｙｃｏｌ）、プロピレングリコール（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、グリセリン（Ｇｌｙｃｅｒｉｎｅ）、ブチルカルビトール（Ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ）のうちの１種以上をさらに含む。前述した添加剤をさらに含むことによって、表面光沢に優れ、粗さが非常に美麗な絶縁被膜を形成することができる。前述した添加剤はシラン化合物および水酸化金属の合量１００重量部に対して、１～１５重量部さらに含まれ得る。添加剤が過度に少なく含まれると、前述した向上効果が不充分である。添加剤がさらに含まれても追加向上効果はなく、かえって分散性が劣る。より具体的には添加剤はシラン化合物および水酸化金属の合量１００重量部に対して、３～１０重量部を含む。
絶縁被膜組成物は固形物の均一な分散および容易な塗布のために溶媒をさらに含む。溶媒としては水、アルコールなどを使用し得、シラン化合物および水酸化金属の合量１００重量部に対して、３００～１０００重量部を含む。このように絶縁被膜組成物はスラリー形態である。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、下記化学式１で表されるシラン化合物シラン化合物；および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩から選択される１種以上のクロム酸化合物；を含む。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
本発明の一実施例による絶縁被膜組成物は応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性を画期的に改善するために特有の化学構造を有するシラン化合物を含む。また、シラン化合物を単独で使用する場合、応力除去焼鈍過程で被膜が剥離される問題および電磁鋼板の表面に均一に塗布することに困難性が存在する。これを改善するためにクロム酸化合物をまた含む。
以下では本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物を各成分別に詳細に説明する。
先に、本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は化学式１で表されるシラン化合物を含む。化学式１で表されるシラン化合物は化合物内にＳｉ元素とＦ元素を含有しており耐熱性がきわめて優れる。特にＦ元素は絶縁被膜内部に空気中の水分が浸透する化学反応を抑制する効果があり、耐薬品性、絶縁性および耐食性に卓越して電磁鋼板の表面品質を画期的に改善することに重要な役割をする。シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、シラン化合物を１０～８０重量部を含む。シラン化合物が過度に少なく含まれると、形成される絶縁被膜内のＳｉおよびＦ元素の含有量が少なくなり、耐熱性が低下して応力除去焼鈍後の鉄損が劣位になる。溶媒との混用性が低下して均一な絶縁被膜の形成が困難な問題が発生する。したがって、前述した範囲でシラン化合物を含み得る。より具体的にはシラン化合物は４０～７０重量部を含む。
化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基またはアルコキシ基である。ｍが２以上である場合、複数のＲ１は互いに同じであるかまたは異なってもよい。化学式１において、Ｌは直接結合、アルキレン基および－ＣＦ２－のうちの１種以上である。ｎが２以上である場合、複数のＬは互いに同じであるかまたは異なってもよい。
具体的にはシラン化合物は下記化学式２で表される。
［化学式２］
（化学式２において、Ｒ１～Ｒ３はそれぞれ独立して水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌ１は直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式２］
具体的には、化学式２において、Ｒ１、ｍ、ｎは化学式１の説明と同様である。Ｌ１は直接結合または２価の連結基である。より具体的にはＬ１は直接結合、アルキレン基および－ＣＦ２－のうちの１種以上である。Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素またはハロゲン元素である。シラン化合物は、Ｔｒｉｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリエチル（トリフルオロメチル）シラン）、Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリメトキシ（トリフルオロプロピル）シラン）、Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ－ｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（ジメトキシ－メチル（トリフルオロプロピル）シラン）およびＰｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ－ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（パーフルオロオクチル－トリエトキシシラン）のうちの１種以上を含む。
より具体的には、シラン化合物は、Ｔｒｉｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ、Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ （３，３，３－ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅ、Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ－ｍｅｔｈｙｌ（３，３，３－ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅおよび１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ－ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅのうちの１種以上を含む。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩から選択される１種以上のクロム酸化合物を含む。クロム酸化合物はシラン化合物と化学的に反応して分散安定性を向上させて均一な被膜を形成する役割をする。また、クロム酸化合物は大量生産時に原価を低減する効果があり、絶縁コーティング工程で安定した操業が可能な長所がある。
クロム酸塩および重クロム酸塩としては、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌなどの塩を利用することができる。
クロム酸塩および重クロム酸塩としては、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌなどの塩を利用することができる。
シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、クロム酸化合物を２０～９０重量部を含む。クロム酸化合物を過度に少なく含む場合、シラン化合物の分散に問題が発生して均一な塗布が難しい場合もある。クロム酸化合物を過度に多く含む場合、シラン化合物が相対的に少なくなり、応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性の改善が不充分である。より具体的にはクロム酸化合物は３０～６０重量部を含む。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、シラン化合物およびクロム酸化合物の他にセラミック粉末をさらに含む。セラミック粉末を適正量さらに含む場合、形成される絶縁被膜の絶縁特性がより向上することができる。セラミック粉末はシラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、０．５～６５重量部を含む。セラミック粉末が過度に少なく含まれると、絶縁特性向上効果が不充分である。セラミック粉末が過度に多く含まれると、相対的にシラン化合物およびクロム酸化合物の量が少なくなり、応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性の改善が不充分である。より具体的にはセラミック粉末はシラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、５～３０重量部を含む。
セラミック粉末は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、９Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣおよびＴｉＣのうちの１種以上を含む。より具体的には、セラミック粉末は、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、９Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣおよびＴｉＣのうちの１種以上を含む。セラミック粉末の平均粒径は０．０５～２０μｍであり得る。セラミック粉末の粒径が適切である場合のみ、分散性および塗布性が容易である。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、アクリル樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂およびエポキシ樹脂のうちの１種以上の高分子樹脂を０．５～３０重量部さらに含む。前述した高分子樹脂を適正量さらに添加することによって、表面光沢に優れ、粗さが非常に美麗な電磁鋼板を製造することができる。
本発明の一実施例による電磁鋼板用絶縁被膜組成物は、シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、エチレングリコール（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｏｌｙｃｏｌ）、プロピレングリコール（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、グリセリン（Ｇｌｙｃｅｒｉｎｅ）、ブチルカルビトール（Ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ）のうちの１種以上を１～１５重量部さらに含む。前述した添加剤をさらに含むことによって、表面光沢に優れ、粗さが非常に美麗な絶縁被膜を形成することができる。添加剤が過度に少なく含まれると、前述した向上効果が不充分である。添加剤がさらに含まれても追加向上効果はなく、かえって分散性が劣る。より具体的には添加剤はシラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、３～１０重量部を含む。
絶縁被膜組成物は固形物の均一な分散および容易な塗布のために溶媒をさらに含み得る。溶媒としては水、アルコールなどを使用し、シラン化合物およびクロム酸化合物の合量１００重量部に対して、３００～１０００重量部を含む。このように絶縁被膜組成物はスラリー形態である。
電磁鋼板
本発明の一実施例による電磁鋼板１００は、電磁鋼板基材１０および電磁鋼板基材１０の一面または両面に位置した絶縁被膜２０を含む。図１は本発明の一実施例による電磁鋼板の概略的な側断面図を示す。図１では電磁鋼板基材１０の上面に絶縁被膜２０が形成された場合を示す。
本発明の一実施例による電磁鋼板１００は、電磁鋼板基材１０および電磁鋼板基材１０の一面または両面に位置した絶縁被膜２０を含む。図１は本発明の一実施例による電磁鋼板の概略的な側断面図を示す。図１では電磁鋼板基材１０の上面に絶縁被膜２０が形成された場合を示す。
絶縁被膜２０は下記化学式１で表されるシラン化合物および水酸化金属を含む。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～４の整数であり、ｎは４－ｍである。）
［化学式１］
本発明の一実施例による電磁鋼板１００の絶縁被膜２０は、応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性を画期的に改善し、また、熱伝導率を改善するために特有の化学構造を有するシラン化合物を含む。また、シラン化合物を単独で使用する場合、応力除去焼鈍過程で被膜が剥離される問題および電磁鋼板の表面に均一に塗布することに困難性が存在する。これを改善するために水酸化金属をまた含む。
絶縁被膜２０の成分に対する内容は前述した絶縁被膜組成物と関連して具体的に説明したので、重複する説明は省略する。絶縁被膜２０の形成過程で一部のシラン化合物の化学構造が変形されるが、多くのシラン化合物はその化学構造を維持する。また、絶縁被膜２０の形成過程でシラン化合物と水酸化金属が反応して化合物を形成することができ、この場合、化合物内のシラン化合物の比率および水酸化金属の含有量比率を計算し、それぞれシラン化合物および水酸化金属の重量で計算する。絶縁被膜２０の形成過程で溶媒などの揮発成分は除去されるので、絶縁被膜２０内の成分は絶縁被膜組成物内の固形分成分と実質的に同様である。
絶縁被膜２０はＳｉを０．１～５０重量％含む。この時、Ｓｉはシラン化合物内のＳｉ、金属窒化物としてＳｉ３Ｎ４を使用する場合、金属窒化物内のＳｉ、電磁鋼板基材１０から拡散されるＳｉである。Ｓｉが適正量含まれて絶縁被膜２０の絶縁特性を確保することができる。
絶縁被膜２０はＳｉの他にもＦｅ、Ｃ、Ｏなど絶縁被膜組成物および電磁鋼板基材１０から由来する元素を含む。絶縁被膜２０の厚さは、０．１～１０μｍである。絶縁被膜２０の厚さが過度に薄いと、耐熱性が低下して応力除去焼鈍後の鉄損が劣る問題が生じる。絶縁被膜２０の厚さが過度に厚いと、占積率が低下してモータ特性が劣る問題が生じる。したがって、絶縁被膜２０の厚さを前述した範囲に調節することができる。より具体的には絶縁被膜２０の厚さは０．２～５μｍである。
電磁鋼板基材１０は、無方向性電磁鋼板または方向性電磁鋼板は制限なく使用できる。具体的には無方向性電磁鋼板を使用することができる。本発明の一実施例で絶縁被膜２０の成分によって絶縁特性が発生し、電磁鋼板の合金成分とは関係がない。以下では一例として、電磁鋼板の合金成分について説明する。
電磁鋼板は、Ｃ：０．０１重量％以下、Ｓｉ：６．０重量％以下、Ｐ：０．５重量％以下、Ｓ：０．００５重量％以下、Ｍｎ：０．１～１．０重量％、Ａｌ：０．４０～２．０重量％、Ｎ：０．００５重量％以下、Ｔｉ：０．００５重量％以下およびＳｂ、Ｓｎ、Ｎｉまたはこれらの組み合わせ：０．０１～０．１５重量％を含み、残部としてＦｅおよび不可避不純物を含む。
以下では各合金成分別に具体的に説明する。
以下では各合金成分別に具体的に説明する。
以下では無方向性電磁鋼板基材１０成分の限定理由について説明する。
Ｃ：０．０１重量％以下
炭素（Ｃ）は本発明による実施例で電磁鋼板の磁気的特性向上に大いに役立たない成分であるため、できるだけ除去することが好ましい。Ｃは最終製品で磁気時効を起こして使用中に磁気的特性を低下させるので、０．０１重量％以下で含有し、Ｃの含有量が低いほど磁気的特性に好ましいので、最終製品では０．００５重量％以下に制限することがより好ましい。
炭素（Ｃ）は本発明による実施例で電磁鋼板の磁気的特性向上に大いに役立たない成分であるため、できるだけ除去することが好ましい。Ｃは最終製品で磁気時効を起こして使用中に磁気的特性を低下させるので、０．０１重量％以下で含有し、Ｃの含有量が低いほど磁気的特性に好ましいので、最終製品では０．００５重量％以下に制限することがより好ましい。
Ｓｉ：６．０重量％以下
シリコン（Ｓｉ）は鋼の比抵抗を増加させて鉄損のうち渦電流損失を減少させる成分として、Ｓｉの含有量が過度に多い場合には脆性が大きくなり、冷間圧延が難しくなる問題が発生し得る。したがって、６．０重量％以下に制限することが好ましい。より具体的にはＳｉは０．１～４．０重量％含まれる。
シリコン（Ｓｉ）は鋼の比抵抗を増加させて鉄損のうち渦電流損失を減少させる成分として、Ｓｉの含有量が過度に多い場合には脆性が大きくなり、冷間圧延が難しくなる問題が発生し得る。したがって、６．０重量％以下に制限することが好ましい。より具体的にはＳｉは０．１～４．０重量％含まれる。
Ｐ：０．５重量％以下
リン（Ｐ）は比抵抗を増加させ、集合組織を改善して磁性を向上させるために添加する。過多に添加された場合、冷間圧延性が悪化するので、０．５重量％以下に制限することが好ましい。
リン（Ｐ）は比抵抗を増加させ、集合組織を改善して磁性を向上させるために添加する。過多に添加された場合、冷間圧延性が悪化するので、０．５重量％以下に制限することが好ましい。
Ｓ：０．００５重量％以下
硫黄（Ｓ）は微細な析出物であるＭｎＳおよびＣｕＳを形成して結晶粒成長を抑制して磁気特性を悪化させるため、最大限低く管理することが好ましいので、その含有量を０．００５重量％以下に制限する。
硫黄（Ｓ）は微細な析出物であるＭｎＳおよびＣｕＳを形成して結晶粒成長を抑制して磁気特性を悪化させるため、最大限低く管理することが好ましいので、その含有量を０．００５重量％以下に制限する。
Ｍｎ：０．１～１．０重量％
マンガン（Ｍｎ）が０．１重量％未満に存在すると微細なＭｎＳ析出物が形成されて結晶粒成長を抑制させることにより磁性を悪化させる。したがって、０．１重量％以上存在する場合、粗大なＭｎＳが形成され、また、Ｓ成分がより微細な析出物であるＣｕＳとして析出されることを防ぐことができる。しかし、Ｍｎが増加する場合は磁性が劣化するので１．０重量％以下に添加する。
マンガン（Ｍｎ）が０．１重量％未満に存在すると微細なＭｎＳ析出物が形成されて結晶粒成長を抑制させることにより磁性を悪化させる。したがって、０．１重量％以上存在する場合、粗大なＭｎＳが形成され、また、Ｓ成分がより微細な析出物であるＣｕＳとして析出されることを防ぐことができる。しかし、Ｍｎが増加する場合は磁性が劣化するので１．０重量％以下に添加する。
Ａｌ：０．４０～２．０重量％
Ａｌは比抵抗を増加させて渦流損失を低くすることに有効な成分である。０．４０重量％未満の場合、ＡｌＮが微細に析出して磁性が劣位であり、また、２．０重量％を超えた場合、加工性が劣化するので、２．０重量％以下に制限することが好ましい。
Ａｌは比抵抗を増加させて渦流損失を低くすることに有効な成分である。０．４０重量％未満の場合、ＡｌＮが微細に析出して磁性が劣位であり、また、２．０重量％を超えた場合、加工性が劣化するので、２．０重量％以下に制限することが好ましい。
Ｎ：０．００５重量％以下
Ｎは母材内部に微細で長いＡｌＮ析出物を形成して結晶粒成長を抑制するので少なく含有させ、０．００５重量％以下に制限することが好ましい。
Ｎは母材内部に微細で長いＡｌＮ析出物を形成して結晶粒成長を抑制するので少なく含有させ、０．００５重量％以下に制限することが好ましい。
Ｔｉ：０．００５重量％以下
Ｔｉは微細なＴｉＮ、ＴｉＣの析出物を形成させて結晶粒成長を抑制し、０．００５重量％を超えて添加される場合、多くの微細な析出物が発生して集合組織を悪くして磁性を悪化させる。
Ｔｉは微細なＴｉＮ、ＴｉＣの析出物を形成させて結晶粒成長を抑制し、０．００５重量％を超えて添加される場合、多くの微細な析出物が発生して集合組織を悪くして磁性を悪化させる。
Ｓｂ、Ｓｎ、Ｎｉまたはこれらの組み合わせ：０．０１～０．１５重量％
Ｓｂ、Ｓｎ、またはＮｉは表面析出元素として鋼板表層部に濃化して窒素の吸着を抑制し、結果的に結晶粒の成長を妨げず鉄損を低くする役割をし、Ｓｂ、Ｓｎ、またはＮｉを単独または複合添加した含有量が過度に少ないとその効果が劣る問題が生じる。Ｓｂ、Ｓｎ、またはＮｉを単独または複合添加した含有量が過度に多いと結晶粒界偏析が激しくなり鋼板の脆性が大きくなり、圧延時板破断が発生する。Ｓｂ、Ｓｎ、Ｎｉを２種以上複合添加する時、その合量が０．０１～０．１５重量％である。より具体的にはＳｂを０．０１～０．０５重量％、Ｓｎを０．０１～０．１２重量％、Ｎｉを０．０１～０．０６重量％含む。
Ｓｂ、Ｓｎ、またはＮｉは表面析出元素として鋼板表層部に濃化して窒素の吸着を抑制し、結果的に結晶粒の成長を妨げず鉄損を低くする役割をし、Ｓｂ、Ｓｎ、またはＮｉを単独または複合添加した含有量が過度に少ないとその効果が劣る問題が生じる。Ｓｂ、Ｓｎ、またはＮｉを単独または複合添加した含有量が過度に多いと結晶粒界偏析が激しくなり鋼板の脆性が大きくなり、圧延時板破断が発生する。Ｓｂ、Ｓｎ、Ｎｉを２種以上複合添加する時、その合量が０．０１～０．１５重量％である。より具体的にはＳｂを０．０１～０．０５重量％、Ｓｎを０．０１～０．１２重量％、Ｎｉを０．０１～０．０６重量％含む。
本発明の一実施例による電磁鋼板は前述したように、絶縁被膜の形成によって熱伝導度に優れる。具体的には下記一般式１を満足する。
［一般式１］
２０≦ＴＣ≦２００Ｗ／ｍＫ
（前記一般式１において、ＴＣは６００ｘ４００ｍｍの試験片を２３０℃誘導加熱してＰＰＭＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）で測定した熱伝導度値を示す。）
［一般式１］
２０≦ＴＣ≦２００Ｗ／ｍＫ
（前記一般式１において、ＴＣは６００ｘ４００ｍｍの試験片を２３０℃誘導加熱してＰＰＭＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）で測定した熱伝導度値を示す。）
本発明の一実施例による電磁鋼板１００の絶縁被膜２０は、応力除去焼鈍時の耐熱性と耐食性を画期的に改善するために特有の化学構造を有するシラン化合物を含む。また、シラン化合物を単独で使用する場合、応力除去焼鈍過程で被膜が剥離される問題および電磁鋼板の表面に均一に塗布することに困難性が存在する。これを改善するためにクロム酸化合物をまた含む。
絶縁被膜２０の成分に係る内容は前述した絶縁被膜組成物と関連して具体的に説明したので、重複する説明は省略する。絶縁被膜２０の形成過程で一部シラン化合物の化学構造が変形されるが、多くのシラン化合物はその化学構造を維持する。また、絶縁被膜２０の形成過程でシラン化合物とクロム酸化合物が反応して化合物を形成することができ、この場合、化合物内のシラン化合物の比率およびクロム酸化合物の含有量比率を計算し、それぞれシラン化合物およびクロム酸化合物の重量で計算する。絶縁被膜２０の形成過程で溶媒などの揮発成分は除去されるので、絶縁被膜２０内の成分は絶縁被膜組成物内の固形分成分と実質的に同一である。固形分とは、絶縁被膜組成物内の溶媒など揮発性分を除いた固形部分を１００重量％基準としたものを意味する。
絶縁被膜２０はＳｉを０．１～５０重量％およびＦを０．０１～２５重量％含む。この時、Ｓｉはシラン化合物内のＳｉ、セラミック粉末としてＳｉＯ２を使用する場合、セラミック粉末内のＳｉ、電磁鋼板基材１０から拡散されるＳｉである。Ｓｉが適正量含まれて絶縁被膜２０の絶縁特性を確保することができる。
また、Ｆはシラン化合物内のＦから由来する。Ｆが適正量含まれ、絶縁被膜２０の耐薬品性、絶縁性および耐食性を向上させることができる。絶縁被膜２０はＳｉ、Ｆの他にもＣｒ、Ｆｅ、Ｃ、Ｏなど絶縁被膜組成物および電磁鋼板基材１０から由来する元素を含む。
また、Ｆはシラン化合物内のＦから由来する。Ｆが適正量含まれ、絶縁被膜２０の耐薬品性、絶縁性および耐食性を向上させることができる。絶縁被膜２０はＳｉ、Ｆの他にもＣｒ、Ｆｅ、Ｃ、Ｏなど絶縁被膜組成物および電磁鋼板基材１０から由来する元素を含む。
絶縁被膜２０の厚さは０．１～１０μｍである。絶縁被膜２０の厚さが過度に薄いと、耐熱性が低下して応力除去焼鈍後の鉄損が劣る問題が生じる。絶縁被膜２０の厚さが過度に厚いと、占積率が低下してモータ特性が劣る問題が生じる。したがって、絶縁被膜２０の厚さを前述した範囲に調節することができる。より具体的には絶縁被膜２０の厚さは０．２～５μｍである。
電磁鋼板の製造方法
図２では本発明の一実施例による電磁鋼板の製造方法のフローチャートを概略的に示す。図２の電磁鋼板の製造方法のフローチャートは単に本発明を例示するためであり、本発明はこれに限定されるものではない。したがって電磁鋼板の製造方法を多様に変形することができる。
図２では本発明の一実施例による電磁鋼板の製造方法のフローチャートを概略的に示す。図２の電磁鋼板の製造方法のフローチャートは単に本発明を例示するためであり、本発明はこれに限定されるものではない。したがって電磁鋼板の製造方法を多様に変形することができる。
図２に示すように、電磁鋼板の製造方法は電磁鋼板基材を製造する段階（Ｓ１０）、および電磁鋼板基材の一面または両面に絶縁被膜組成物を塗布して絶縁被膜を形成する段階（Ｓ２０）を含む。この他に、電磁鋼板の製造方法は他の段階をさらに含む。先に段階（Ｓ１０）では電磁鋼板基材を製造する。電磁鋼板基材の合金成分については具体的に説明したので、繰り返しの説明は省略する。
電磁鋼板基材を製造する段階はスラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階；熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階および冷延板を最終焼鈍する段階を含む。先に、スラブを加熱する。この時、スラブ加熱は１，２００℃以下で加熱する。次に、加熱したスラブを熱間圧延して熱延板を製造する。製造された熱延板を熱延焼鈍する。
次に、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する。冷間圧延を１回実施したり、中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延を実施することができる。次に、冷延板を最終焼鈍する。この時、冷延板を最終焼鈍する段階は、冷延板に存在する圧延油を脱脂して１次焼鈍をし、水素と窒素で構成された雰囲気で２次焼鈍する。また、最終焼鈍は表面に酸化物が形成されて磁性が劣化することを防止するための目的で露点温度を－５℃以下に管理する。
再び電磁鋼板の製造方法に係る説明に戻ると、次に段階（Ｓ２０）は電磁鋼板基材の一面または両面に絶縁被膜組成物を塗布して絶縁被膜を形成する。絶縁被膜組成物については前述した内容と同様であるため、重複する説明は省略する。
絶縁被膜を形成する段階は１００～６８０℃の温度で絶縁被膜組成物が塗布された鋼板を熱処理する段階を含む。熱処理温度が過度に低いと、溶媒の除去が容易でなく、美麗な絶縁被膜が形成され難い。熱処理温度が過度に高いと密着性が劣る問題が発生する。より具体的には３５０～６５０℃の温度で熱処理する。熱処理時間は５～２００秒である。
絶縁被膜を形成する段階の後、７００～１０００℃の温度で応力除去焼鈍を行う段階をさらに含む。本発明の一実施例では絶縁被膜組成物内のシラン化合物および水酸化金属によって応力除去焼鈍以後にも優れた絶縁被膜の密着性および表面特性を維持することができる。応力除去焼鈍の温度が過度に低い場合、目的とする応力除去が円滑に行われない。応力除去焼鈍の温度が過度に高い場合、電磁鋼板の磁性が劣る。応力除去焼鈍を行う段階は窒素雰囲気で行われ、１～５時間の間行われる。
以下では実施例により本発明をさらに詳細に説明する。しかし、このような実施例は単に本発明を例示するためであり、これに限定されるものではない。
実験例１－１：シラン化合物の種類別特性
実施例１－１
シリコン（Ｓｉ）：３．４重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１７重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１５重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０３重量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．０１重量％、炭素（Ｃ）：０．００３重量％、窒素（Ｎ）：０．００１３重量％、リン（Ｐ）：０．０１２重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。スラブを１１３０℃で加熱した後２．３ｍｍ厚さに熱間圧延して熱延板を製造した。
実施例１－１
シリコン（Ｓｉ）：３．４重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１７重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１５重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０３重量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．０１重量％、炭素（Ｃ）：０．００３重量％、窒素（Ｎ）：０．００１３重量％、リン（Ｐ）：０．０１２重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。スラブを１１３０℃で加熱した後２．３ｍｍ厚さに熱間圧延して熱延板を製造した。
熱延板を６５０℃で巻き取った後空気中で冷却し、１０４０℃で２分間熱延板焼鈍を実施した後水に急冷して酸洗した後、０．３５ｍｍ厚さに冷間圧延して冷延板を製造した。冷延板を１０４０℃で５０秒間水素２０％、窒素８０％雰囲気で露点温度を調節して最終焼鈍を行い、焼鈍した鋼板を製造した。
絶縁コーティング組成物としてトリアセトキシメチルシラン６０重量部、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）２）２０重量部、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）２）１０重量部、窒化ホウ素５重量部およびエチレングリコール５重量部を蒸溜水と混合してスラリー形態に製造し、ロールを用いてスラリーを最終焼鈍した鋼板に塗布した後、６５０℃条件で３０秒間熱処理して空気中で冷却した。電磁鋼板は１００％窒素雰囲気、７５０℃で２時間の間応力除去焼鈍（ＳＲＡ，Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｉｅｆ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を行って空気中で冷却した。絶縁被膜の厚さは約０．８μｍであった。
実施例１－２ないし１－１２
実施例１－１と同様に実施するが、絶縁被膜組成物内のシラン化合物、水酸化金属および金属窒化物の含有量と種類を下記表１のように変えて絶縁被膜を形成した。
実施例１－１と同様に実施するが、絶縁被膜組成物内のシラン化合物、水酸化金属および金属窒化物の含有量と種類を下記表１のように変えて絶縁被膜を形成した。
比較例１－１
実施例１－１と同様に実施するが、水酸化金属なしで、トリアセトキシメチルシラン１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
実施例１－１と同様に実施するが、水酸化金属なしで、トリアセトキシメチルシラン１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
比較例１－２
実施例１－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、水酸化クロム１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
実施例１－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、水酸化クロム１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
比較例１－３
実施例１－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、水酸化クロム６０重量部、窒化ホウ素４０重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
実施例１－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、水酸化クロム６０重量部、窒化ホウ素４０重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
実施例および比較例で製造した電磁鋼板の特性を測定して下記表２に整理した。鉄損（Ｗ１５／５０）は周波数５０Ｈｚの磁場を１．５Ｔｅｓｌａまで交流で磁化させたとき現れる電力損失を意味する。また、絶縁特性はＡＳＴＭ Ａ７１７国際規格に従いＦｒａｎｋｌｉｎ測定機を活用して絶縁被膜の上部を測定した。また、密着性は試験片を１０～１００ｍｍ円弧に接して１８０°曲げるときに被膜剥離がない最小円弧直径で示したものである。また、表面特徴は均一な被膜を形成して色相が均一な程度を肉眼で評価した結果である。また、熱伝導度は電磁鋼板を２３０℃誘導加熱して試験片の熱伝導度をＰＰＭＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ社製）で測定した。
表１および表２に示すように、比較例に比べて実施例は絶縁被膜特性に優れることを確認することができる。また、シラン化合物または水酸化金属を単独で含む場合には激しい被膜剥離が発生して磁気的特性が劣位になることを確認することができる。
図３および図４はそれぞれ実施例１－２および比較例１－２で製造した電磁鋼板単面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示した。図３に示すように、実施例１－２の場合、ＳＲＡ以後にも美麗な絶縁被膜が維持されることを確認することができる。反面、図４に示すように、比較例１－２の場合、ＳＲＡ以後、絶縁被膜の表面にクラックが多数生じることを確認することができる。図５では実施例１－２で製造した電磁鋼板被膜のＦＴ－ＩＲ－ＲＡＳ分析結果を示した。図５で確認できるように、被膜内にトリアセトキシビニルシランが存在することを確認することができる。
実験例１－２：占積率評価
実施例１－１３
シリコン（Ｓｉ）：４．２重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１５重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０８重量％、炭素（Ｃ）：０．００４重量％、窒素（Ｎ）：０．００１５重量％、リン（Ｐ）：０．０１５重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。スラブを１１５０℃で加熱した後２．３ｍｍ厚さに熱間圧延して熱延板を製造した。
実施例１－１３
シリコン（Ｓｉ）：４．２重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１５重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０８重量％、炭素（Ｃ）：０．００４重量％、窒素（Ｎ）：０．００１５重量％、リン（Ｐ）：０．０１５重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。スラブを１１５０℃で加熱した後２．３ｍｍ厚さに熱間圧延して熱延板を製造した。
熱延板を６５０℃で巻き取った後空気中で冷却し、１０４０℃で３分間熱延板焼鈍を実施した後水に急冷して酸洗した後、０．３５ｍｍ厚さに冷間圧延して冷延板を製造した。冷延板を１０５０℃で６０秒間水素３０％、窒素７０％雰囲気で露点温度－４０℃に調節して最終焼鈍を行い、焼鈍した鋼板を製造した。その後、絶縁コーティング組成物としてトリアセトキシメチルシラン２５重量部、トリアセトキシビニルシラン２５重量部、水酸化クロム（（ＣＨ３ＣＯ２）７Ｃｒ３（ＯＨ）２）１５重量部、水酸化コバルト（Ｃｏ（ＯＨ）２）１５重量部、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）２）３重量部、窒化ホウ素１５重量部およびプロピレングリコール２重量部を蒸溜水と混合してスラリー形態に製造し、ロールを用いてスラリーを厚さで塗布した後、６５０℃条件で３０秒間熱処理して空気中で冷却した。磁鋼板は１００％窒素雰囲気、８２０℃で２時間の間応力除去焼鈍（ＳＲＡ，Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｉｅｆ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）熱処理を行って空気中で冷却した。応力除去焼鈍した鋼板を６０℃、湿度９５％条件で２４時間処理した後表面に錆の発生程度を評価した結果を下記表３に示した。
比較例１－５
イオン水に先にＭｇＯおよびＣａＯ約７重量部をゆっくり投入させた後発熱反応を起こすＣｒＯ３約２０重量部を溶液内（ＭｇＯ，ＣａＯ＋イオン水）に徐々に注入して透明な茶色液状になるまで攪拌してブレンディング（Ｂｌｅｎｄｉｎｇ）した。
イオン水に先にＭｇＯおよびＣａＯ約７重量部をゆっくり投入させた後発熱反応を起こすＣｒＯ３約２０重量部を溶液内（ＭｇＯ，ＣａＯ＋イオン水）に徐々に注入して透明な茶色液状になるまで攪拌してブレンディング（Ｂｌｅｎｄｉｎｇ）した。
その後、溶液にアクリル系樹脂またはアクリル－スチレン共重合体樹脂のうち１種約３０重量部と還元剤であるブチルカルビトール６．７重量部を注入して絶縁被膜組成物を製造した。実施例１－１３と同様に実施するが、前記製造された絶縁被膜組成物を使用して絶縁被膜を形成した。
比較例１－６
第１リン酸アルミニウム（Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３）５０重量部、第１リン酸亜鉛（Ｚｎ（Ｈ２ＰＯ４）２）５０重量部、エポキシ樹脂２１０重量部、コバルトヒドロキシド（ｃｏｂａｌｔ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）１重量部、ストロンチウムヒドロキシド（ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）１重量部、Ｔｉキレート剤０．０５重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。実施例１－１３と同様に実施するが、前記絶縁被膜組成物を使用して絶縁被膜を形成した。
第１リン酸アルミニウム（Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３）５０重量部、第１リン酸亜鉛（Ｚｎ（Ｈ２ＰＯ４）２）５０重量部、エポキシ樹脂２１０重量部、コバルトヒドロキシド（ｃｏｂａｌｔ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）１重量部、ストロンチウムヒドロキシド（ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）１重量部、Ｔｉキレート剤０．０５重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。実施例１－１３と同様に実施するが、前記絶縁被膜組成物を使用して絶縁被膜を形成した。
表３に示すように、比較例１－５および１－６に比べて実施例１－１３の特性がはるかに優れることを確認することができる。
実験例２－１：シラン化合物の種類別特性
実施例２－１
シリコン（Ｓｉ）：３．４重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１７重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１５重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０３重量％、ビスマス（Ｂｉ）：０．０１重量％、炭素（Ｃ）：０．００３重量％、窒素（Ｎ）：０．００１３重量％、リン（Ｐ）：０．０１２重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。スラブを１１３０℃で加熱した後２．３ｍｍ厚さに熱間圧延して熱延板を製造した。熱延板を６５０℃で巻き取った後空気中で冷却し、１０４０℃で２分間熱延板焼鈍を実施した後水に急冷して酸洗した後、０．３５ｍｍ厚さに冷間圧延して冷延板を製造した。冷延板を１０４０℃で５０秒間水素２０％、窒素８０％雰囲気で露点温度を調節して最終焼鈍を行い、焼鈍した鋼板を製造した。
実施例２－１
シリコン（Ｓｉ）：３．４重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１７重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１５重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０３重量％、ビスマス（Ｂｉ）：０．０１重量％、炭素（Ｃ）：０．００３重量％、窒素（Ｎ）：０．００１３重量％、リン（Ｐ）：０．０１２重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。スラブを１１３０℃で加熱した後２．３ｍｍ厚さに熱間圧延して熱延板を製造した。熱延板を６５０℃で巻き取った後空気中で冷却し、１０４０℃で２分間熱延板焼鈍を実施した後水に急冷して酸洗した後、０．３５ｍｍ厚さに冷間圧延して冷延板を製造した。冷延板を１０４０℃で５０秒間水素２０％、窒素８０％雰囲気で露点温度を調節して最終焼鈍を行い、焼鈍した鋼板を製造した。
絶縁コーティング組成物としてＴｒｉｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリエチル（トリフルオロメチル）シラン）６０重量部、無水クロム酸（ＣｒＯ３）２０重量部、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１０重量部およびエチレングリコール５重量部を蒸溜水と混合してスラリー形態に製造し、ロールを用いてスラリーを最終焼鈍した鋼板に塗布した後、６５０℃条件で２５秒間熱処理して空気中で冷却した。電磁鋼板は１００％窒素雰囲気、８２０℃で２時間の間応力除去焼鈍（ＳＲＡ，Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｉｅｆ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を行って空気中で冷却した。絶縁被膜の厚さは約０．８μｍであった。
実施例２－２ないし２－１２
実施例２－１と同様に実施するが、絶縁被膜組成物内のシラン化合物、クロム酸化合物およびセラミック粉末の含有量と種類を下記表４ように変えて絶縁被膜を形成した。
実施例２－１と同様に実施するが、絶縁被膜組成物内のシラン化合物、クロム酸化合物およびセラミック粉末の含有量と種類を下記表４ように変えて絶縁被膜を形成した。
比較例２－１
実施例２－１と同様に実施するが、クロム酸化合物なしで、Ｔｒｉｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリエチル（トリフルオロメチル）シラン）１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
実施例２－１と同様に実施するが、クロム酸化合物なしで、Ｔｒｉｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリエチル（トリフルオロメチル）シラン）１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
比較例２－２
実施例２－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、無水クロム酸１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
実施例２－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、無水クロム酸１００重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。
比較例２－３
実施例２－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、無水クロム酸６０重量部、酸化マグネシウム４０重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。実施例および比較例で製造した電磁鋼板の特性を測定して下記表５に整理した。鉄損（Ｗ１５／５０）は周波数５０Ｈｚの磁場を１．５Ｔｅｓｌａまで交流で磁化させたとき現れる電力損失を意味する。また、絶縁特性はＡＳＴＭ Ａ７１７国際規格に従いＦｒａｎｋｌｉｎ測定機を活用して絶縁被膜の上部を測定した。また、密着性は試験片を１０～１００ｍｍ円弧に接して１８０°曲げるときに被膜剥離がない最小円弧直径で示したものである。また、表面特徴は均一な被膜を形成して色相が均一な程度を肉眼で評価した結果である。
実施例２－１と同様に実施するが、シラン化合物なしで、無水クロム酸６０重量部、酸化マグネシウム４０重量部を含む絶縁被膜組成物を使用した。実施例および比較例で製造した電磁鋼板の特性を測定して下記表５に整理した。鉄損（Ｗ１５／５０）は周波数５０Ｈｚの磁場を１．５Ｔｅｓｌａまで交流で磁化させたとき現れる電力損失を意味する。また、絶縁特性はＡＳＴＭ Ａ７１７国際規格に従いＦｒａｎｋｌｉｎ測定機を活用して絶縁被膜の上部を測定した。また、密着性は試験片を１０～１００ｍｍ円弧に接して１８０°曲げるときに被膜剥離がない最小円弧直径で示したものである。また、表面特徴は均一な被膜を形成して色相が均一な程度を肉眼で評価した結果である。
表４および表５に示すように、比較例に比べて実施例は絶縁被膜特性に優れることを確認することができる。また、シラン化合物またはクロム酸化合物を単独で含む場合には激しい被膜剥離が発生して磁気的特性が劣位になることを確認することができる。
図６は実施例２－２で製造した電磁鋼板単面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図７は比較例２－３で製造した電磁鋼板の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示した。図６に示すように、実施例２－２の場合、ＳＲＡ以後にも美麗な絶縁被膜が維持されることを確認することができる。反面、図７に示すように、比較例２－３の場合、ＳＲＡ以後、絶縁被膜表面にクラックが多数生じることを確認することができる。
実験例２－２：高分子樹脂添加効果の評価
実施例２－１１
シリコン（Ｓｉ）を４．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１５重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０５重量％、炭素（Ｃ）：０．００４重量％、窒素（Ｎ）：０．００１５重量％、リン（Ｐ）：０．０１５重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。
実施例２－１１
シリコン（Ｓｉ）を４．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．８０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．１５重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１重量％、スズ（Ｓｎ）：０．０５重量％、炭素（Ｃ）：０．００４重量％、窒素（Ｎ）：０．００１５重量％、リン（Ｐ）：０．０１５重量％、硫黄（Ｓ）：０．００１重量％含み、残部はＦｅおよびその他不可避不純物からなるスラブを準備した。
スラブを１１５０℃で加熱した後２．３ｍｍ厚さに熱間圧延して熱延板を製造した。熱延板を６５０℃で巻き取った後空気中で冷却し、１０４０℃で３分間熱延板焼鈍を実施した後水に急冷して酸洗した後、０．３５ｍｍ厚さに冷間圧延して冷延板を製造した。冷延板を１０５０℃で６０秒間水素３０％、窒素７０％雰囲気で露点温度－４０℃に調節して最終焼鈍を行い、焼鈍した鋼板を製造した。その後、実施例２－２に記載された絶縁コーティング組成物に高分子樹脂を下記表６に整理されたとおり混合してスラリー形態に製造し、６５０℃条件で３０秒間熱処理して空気中で冷却した。前記電磁鋼板は１００％窒素雰囲気、８２０℃で２時間の間応力除去焼鈍（ＳＲＡ，Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｉｅｆ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）熱処理を行って空気中で冷却した。絶縁被膜は約０．４μｍの厚さに形成された。
応力除去焼鈍された鋼板を６０℃、湿度９５％条件で２４時間処理した後表面に錆の発生程度を評価した結果を下記表６に示す。
表６に示すように、高分子樹脂の種類および添加量の変更により鉄損、表面粗さ、占積率および錆の発生面積の変化が確認された。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造できる。上記の実施例は例示的なものであり、限定的なものではない。
１００ 電磁鋼板
１０ 電磁鋼板基材
２０ 絶縁被膜
１０ 電磁鋼板基材
２０ 絶縁被膜
Claims (18)
- 下記化学式１で表されるシラン化合物；および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩のうちの１種以上のクロム酸化合物、を含み、
前記シラン化合物および前記クロム酸化合物の合量１００重量部に対して、前記シラン化合物１０～８０重量部および前記クロム酸化合物２０～９０重量部を含むことを特徴とする電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
- 前記化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基またはアルコキシ基であることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記化学式１において、Ｌは直接結合、アルキレン基および－ＣＦ２－のうちの１種以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記シラン化合物は下記化学式２で表されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
［化学式２］
（化学式２において、Ｒ１～Ｒ３はそれぞれ独立して水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌ１は直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
- 前記化学式２において、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素またはハロゲン元素であることを特徴とする請求項４に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記シラン化合物は、Ｔｒｉｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリエチル（トリフルオロメチル）シラン）、Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（トリメトキシ（トリフルオロプロピル）シラン）、Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ－ｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（ジメトキシ－メチル（トリフルオロプロピル）シラン）およびＰｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ－ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（パーフルオロオクチル－トリエトキシシラン）のうちの１種以上を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記シラン化合物および前記クロム酸化合物の合量１００重量部に対して、セラミック粉末を０．５～６５重量部さらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記セラミック粉末は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、９Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣおよびＴｉＣのうちの１種以上を含むことを特徴とする請求項７に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記セラミック粉末の平均粒径は０．０５～２０μｍであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記シラン化合物および前記クロム酸化合物の合量１００重量部に対して、アクリル樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂およびエポキシ樹脂のうちの１種以上の高分子樹脂を０．５～３０重量部さらに含むことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 前記シラン化合物および前記クロム酸化合物の合量１００重量部に対して、エチレングリコール（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｏｌｙｃｏｌ）、プロピレングリコール（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、グリセリン（Ｇｌｙｃｅｒｉｎｅ）、ブチルカルビトール（Ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ）のうちの１種以上を１～１５重量部さらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の電磁鋼板用絶縁被膜組成物。
- 電磁鋼板基材および
電磁鋼板基材の一面または両面に位置した絶縁被膜を含み、
前記絶縁被膜は下記化学式１で表されるシラン化合物；および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩のうちの１種以上のクロム酸化合物、を含み、
前記シラン化合物および前記クロム酸化合物の合量１００重量部に対して、前記シラン化合物１０～８０重量部および前記クロム酸化合物２０～９０重量部を含むことを特徴とする電磁鋼板。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
- 前記絶縁被膜はＳｉを０．１～５０重量％およびＦを０．０１～２５重量％含むことを特徴とする請求項１２に記載の電磁鋼板。
- 前記絶縁被膜の厚さは０．１～１０μｍであることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の電磁鋼板。
- 電磁鋼板基材を製造する段階、および
前記電磁鋼板基材の一面または両面に絶縁被膜組成物を塗布して絶縁被膜を形成する段階を含み、
前記絶縁被膜組成物は下記化学式１で表されるシラン化合物、および無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム酸塩のうちの１種以上のクロム酸化合物、を含み、
前記シラン化合物および前記クロム酸化合物の合量１００重量部に対して、前記シラン化合物１０～８０重量部および前記クロム酸化合物２０～９０重量部含むことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
［化学式１］
（化学式１において、Ｒ１は水素、ハロゲン元素、直鎖状または分枝状アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基またはアミノアルキル基であり、Ｌは直接結合または２価の連結基である。ｍは１～３の整数であり、ｎは４－ｍである。）
- 前記電磁鋼板基材を製造する段階は、
スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、
前記熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階および
前記冷延板を最終焼鈍する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の電磁鋼板の製造方法。 - 前記絶縁被膜を形成する段階は、１００～６８０℃の温度で前記絶縁被膜組成物が塗布された鋼板を熱処理する段階を含むことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の電磁鋼板の製造方法。
- 前記絶縁被膜を形成する段階の後、
７００～１０００℃の温度で応力除去焼鈍を行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の電磁鋼板の製造方法。
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