KR100482205B1 - 고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연 코팅제 - Google Patents
고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연 코팅제 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고타발성 방향성 전기강판용 절연피막 코팅제에 관한 것으로서, 그라스피막이 형성되지 않은 강판상에 도포되는 절연코팅제의 성분을 적절히 조절함으로써, 태키특성이 개선되고 절연성 및 밀착성도 우수한 고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연코팅제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, Si:2.9~3.4%, C:0.045~0.062%, P:0.015~0.035%, S:0.004~0.010%, 용존 Al:0.022~0.032%, Mn:0.008~0.012%, Cu:0.012~0.021%, N:0.006~0.009%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 방향성 전기강판 표면에 도포되는 절연코팅제에 있어서,
상기 절연 코팅제는,
제1 인산아연 및 제1 인산마그네슘이 단독 또는 복합으로 첨가되는 인산염;
상기 인산염에 대하여 고형분 기준으로 무수크롬산 또는 중크롬산염을 0.5~4.0중량부; 그리고
콜로이달 상태의 SiO2가 인산염중의 자유인산(wt%)×0.3 ±2.0
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연 코팅제를 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 고타발성 방향성 전기강판용 절연피막 코팅제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그라스 피막이 형성되지 않은 강판에 도포하는 절연 코팅제의 성분을 적절히 제어함으로써 태키(Tacky)성을 대폭 개선시킨 무그라스 방향성 전기강판용 내태키성 절연 코팅제에 관한 것이다.
방향성 전기강판은, 결정립의 방위가 (110)[001] 방향으로 정열된 집합조직을 가진 전기강판으로서, 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 가지고 있어서 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심재료로 사용된다.
이러한 방향성 전기강판을 사용하여 변압기 등을 제작하는 실수요가들에게 있어서 가장 중요한 공정은, 생산성 및 원가절감측면에서 타발작업 공정이 된다. 이에 따라 수요가 측에서는 방향성 제품의 타발작업시 타발성을 향상시키기 위해, 모든 노력을 집중시키고 있는 실정이다. 이렇듯 중요한 타발특성을 결정하는 인자들로는, 소재측면에서 소재 자체의 경도, 고온소둔시 융착방지제로 사용하는 MgO 와 소재표면의 SiO2계 산화물과의 반응으로 소재 표면에 형성되는 1차 절연피막층인 그라스피막[Glass Film, 주성분은 Forsterite(2MgO·SiO2)임]층, 그리고 2차 절연피막층인 장력코팅층의 세가지가 있다. 이 중에서도 방향성 제품에서 그라스피막층이 없는 2차 절연 피막층 만의 단일 피막의 방향성 전기강판 제조에 관한 많은 관심과 연구 개발이 진행되고 있다.
이와 같은 고타발성 방향성 제품을 얻기 위한 기술로는 두가지가 있는데, 첫째는 주성분인 MgO 중에 첨가제를 보충하여 그라스피막 형성 자체를 차단하는 무그라스피막화 기술이고, 또 하나는 무그라스피막에 적정한 절연 피막제를 도포하는 기술이다. 상기 무그라스피막화 기술로는, 여러가지가 개발되어 제안되어 있으나, 대표적인 것으로 대한민국 특허출원 제99-54442호의 기술을 들 수 있다. 상기 기술은, 통상의 MgO를 융착방지제의 주성분으로 하고, 여기에 금속의 염화물을 첨가하여 고온소둔중 이들 염화물이 소재 표면과 반응해 FeCl2 피막을 형성한 후 표면에서 증발하여 제거되도록 함으로써, 그라스피막층 형성 자체를 차단하는 기술이다.
상기 무그라스피막 소재에 적정한 절연피막제를 도포하는 기술로는, 대한민국 특허 제91-40704호 및 91-43844호가 있다. 그러나, 상기 특허들은, 통상의 처리법인 인산염계 처리법 및 인산염계에 콜로이달 실리카를 혼합 도포하는 기술이지만, 1차 절연피막인 통상의 그라스피막이 있는 경우에 적용하는 기술이기 때문에, 본 발명과 같이 무그라스피막용에 적용시에는 완벽한 절연피막제로서의 종합적 특성을 만족할 수 없다.
한편, 통상의 2차 절연피막층용 절연코팅제로는 두가지가 있는데, 하나는 인산염계 중심의 고밀착성 및 고절연성 코팅제이고, 다른 하나는 인산염계에 콜로이달실리카를 첨가하는 장력코팅제이다. 이들 코팅제는, 소재에 저열팽창계수의 절연피막층을 형성하여 소재에 장력을 부여함으로써, 방향성 전기강판의 기본 특성인 소재의 철손을 감소시키는 특성을 갖고 있어 최근 각광을 받고 있다. 그러나, 이들은 소재에 대한 밀착성과 자체 절연성이 다소 부족한 문제가 있다.
한편, 무그라스피막하의 소재들은, 하부에 그라스피막이 없어서 소재층과 밀착성을 확보할 수 있는 조성물의 처리가 불가피하여, 2차 절연피막층상에 도포되는 절연피막제로서 대부분 인산염계 중심의 조성물을 사용하고 있다. 그러나, 이러한 인산염계 중심의 코팅제 처리제품의 경우, 대부분의 특성은 수요가 요구수준을 만족할 수 있었으나, 제품출하 후 장시간 대기중에서 보관시 인산염계 피막이 수화되어 코일들이 붙어버리는 태키현상이 종종 발생하였다. 이에 따라, 사용자나 제품생산자 공히 어려움을 겪고 있는 실정이다.
이에 본 발명자는, 상기한 종래 기술들의 제반 문제점을 해결하기 위하여, 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 그라스피막이 형성되지 않은 강판상에 도포되는 절연코팅제의 성분을 적절히 조절함으로써, 태키특성이 개선되고 절연성 및 밀착성도 우수한 고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연코팅제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, Si:2.9~3.4%, C:0.045~0.062%, P:0.015~0.035%, S:0.004~0.010%, 용존 Al:0.022~0.032%, Mn:0.008~0.012%, Cu:0.012~0.021%, N:0.006~0.009%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 방향성 전기강판 표면에 도포되는 절연코팅제에 있어서,
상기 절연 코팅제는,
제1 인산아연 및 제1 인산마그네슘이 단독 또는 복합으로 첨가되는 인산염;
상기 인산염에 대하여 고형분 기준으로 무수크롬산 또는 중크롬산염을 0.5~4.0중량부; 그리고
콜로이달 상태의 SiO2가 인산염중의 자유인산(%)×0.3 ±2.0
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연 코팅제에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명자는, 무그라피막하의 소재에 처리하는 절연 코팅제로서 인산염계 중심의 조성물을 사용하는 경우 제품출하후 장시간 대기중에 보관시 발생하는 내태키성을 방지하기 위한 방법에 대해 연구하던 중, 절연 코팅제의 성분을 조정하여 자유인산의 대기중 수화를 억제시키면 피막의 태키성을 억제하는 것이 가능한 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 절연 코팅제의 성분중 콜로이달 실리카 성분을 소량첨가하면, 이 실리카 성분이 절연 피막중에 섞여 인산염이 공기중의 수분과 접촉하는 것을 차단하는 차단막 역할을 함으로써, 피막의 태키성을 억제할 수 있는 것이다.
이와 같은 절연 코팅제를 적용하기 위한 방향성 전기강판은 중량%로, C:0.045~0.062%, Si:2.9~3.4%, P:0.015~0.035%, S:0.004~0.010%, 용존 Al:0.022~0.032%, Mn:0.008~0.012%, Cu:0.012~0.021%, N:0.006~0.009%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 성분 중 C는 AlN석출물의 미세 고용분산, 압연조직형성, 냉간압연시 가공에너지부여 등의 역할을 하는 원소로서, 그 함량을 0.045% 이상으로 가능한 상향관리하는 것이 유리하나, 이후 탈탄공정의 어려움을 고려하여 0.045~0.062%로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 Si은 비저항치를 증가시켜 철심손실을 낮추는 역할을 하는 원소로, 그 함량이 2.9% 미만이면 철손특성이 나빠지고, 3.4% 보다 많이 첨가되면 강이 취약해져 냉간압연성이 극히 나빠지므로, 2.9~3.4%로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 Mn은 재가열시 석출물의 고용온도를 낮추고, 열간압연시 소재의 양 끝부분에 생성되는 크랙을 방지하는 역할을 하는 원소로, 최소 0.008%로 첨가해야 하지만 0.012%보다 많이 첨가될 경우 Mn 산화물에 의해 철손을 악화시키므로 상한을 0.012%로 한다.
상기 용존 Al은 N와 함께 AlN의 석출물을 형성하여 입성장억제력을 확보하는 중심원소이다. 그 함량이 0.022% 미만이면 2차 재결정에 필요한 충분한 억제력을 갖지 못해서 결정립크기가 작고 불완전한 미립자가 나타나며, 0.032% 보다 많이 첨가되면 억제력이 너무 강해 2차 재결정 형성자체를 어렵게 하여 자기적 특성을 급격히 열화시키므로, 본 발명에서는 0.022~0.032%로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 N는 용존 Al과의 반응석출물을 형성하여 2차 재결정을 형성하는데 필수적 성분으로, 그 함량은 형성석출물을 고려하여 하한은 0.006%로 하고, 추후 침질을 고려하여 상한은 0.009%로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 Cu는 불순성분인 S과 결합하여 Cu2S석출물을 형성하고, 석출물중 가장 저온에서 고용되는 원소로, 최소 0.012% 이상이 필요하다. 그러나, 0.021% 보다 많이 첨가되면 탈탄소둔시 형성되는 산화물이 절연피막형성에 악영향을 끼치므로 상한을 0.021%로 설정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 조성되는 강 슬라브를 이용하여 방향성 전기강판으로 제조하는데, 방향성 전기강판 표면상에 그라스피막이 형성되지 않도록 제조조건을 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 강 슬라브를 1150~1200℃의 온도에서 재가열 한 후 열간압연하여 2.0~2.3mm의 열간압연판을 만들고, 이어서 1100℃ 이하의 온도에서 열연판 소둔하고, 산세 및 냉간압연한다. 이후, 암모니아가스가 포함된 수소 및 질소혼합의 습윤분위기하에서 840~890℃ 온도로 동시 탈탄질화처리를 행하고, 이어서 융착방지제를 슬러리 상태로 하여 코타롤로 도포하고 700℃ 이하의 온도에서 건조한 다음 권취하여 대형 코일로 만든다. 상기 융착방지제로는 MgO에 반응차단제로서 MgCl2 및 미립 실리카 혹은 알루미나 분말 등을 첨가한 조성물로 할 수 있다. 그 다음, 최종 마무리 고온소둔을 전구간 10% 질소함유 수소분위기에서 실시하는데, 700~1200℃의 승온구간은 15℃/hr의 속도로 승온하고, 1200±10℃의 온도에서 20시간 이상 균열한 후 냉각하는 열싸이클로 한다.
상기와 같이 제조된 방향성 전기강판에는 그라스 피막이 형성되어 있지 않다.
이후, 상기 무그라스피막의 고온 소둔판에 본 발명의 절연 코팅제를 도포한다. 상기 절연 코팅제는, 제1 인산아연 및 제1 인산마그네슘이 단독 또는 복합으로 첨가되고 자유인산이 함유된 인산염을 주체로 사용한다. 여기에, 상기 인산염에 대하여, 무수크롬산 또는 중크롬산염의 크롬산 또는 크롬산염을 고형분기준으로 0.5~4.0중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 크롬산염의 함량이 인산염에 대하여 0.5중량부 미만이면, 소재 부착성이 떨어지고, 4.0중량부를 초과하면 형성되는 피막의 외관색상과 절연성이 나빠지기 때문이다. 또한, 태키성 억제를 위하여, 본 발명에서는 절연 코팅제에 콜로이달상태의 실리카를 첨가하는데, 그 함량은 하기 관계식과 같이 한다.
[관계식]
SiO2 = 인산염중의 자유인산(wt%)×0.3 ±2.0
즉, 상기 콜로이달 실리카의 함량이 상기 관계식에서 설정된 함량 보다 적으면, 태키성이 생성될 가능성이 있고, 과잉 첨가되면 피막 자체의 장력에 의해 밀착성이 열화될 가능성이 있게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 보다 상세히 설명하다.
(실시예)
중량%로 Si:3.12%, C:0.059%, P:0.019%, 용존 Al:0.028%, N:0.0072%, S:0.008%, Mn:0.011%, Cu:0.015%, 잔부 Fe 및 불순물이 함유되는 강 슬라브를 1200℃에서 재가열한 후, 1100℃ 이하의 온도에서 열연판소둔을 하고, 산세 및 냉간압연하여 최종두께인 0.35mm로 하였다. 이후 암모니아가스가 3% 함유된 25%수소+72%질소가스의 습윤분위기하에서 870℃의 온도로 동시 탈탄질화처리를 행하여, 소재표면의 SiO2의 량이 0.38g/㎡인 1차 소둔판을 얻었다. 이어서 고온소둔 융착방지제로서 MgO 분말에 MgCl2를 5% 혼합한 조성물을 슬러리 상태로 하여 코타롤로 도포하고 700℃ 이하의 온도에서 건조한 다음, 권취하여 대형코일로 만들었다. 그 후, 최종 마무리 고온소둔을 실시하는데, 전 구간을 10%N2+90%H2분위기로 하고, 700~1200℃구간의 승온율을 15℃/hr 이상 유지하면서 1200±10℃의 온도에서 20시간 이상 균열한 후 냉각하는 열싸이클을 거치는 식으로 하였다.
이와 같이 하여, 얻어진 무그라스피막 제품에 최종 절연코팅제를 도포하는데, 상기 절연 코팅제의 조성은 하기 표1과 같이 변화시켰다. 이러한 절연 코팅 용액을 무그라스피막의 고온소둔판에 3.5g/㎡ 정도 도포한 후 840℃에서 건조시켜 최종 방향성 전기강판을 제조하였다.
그 다음, 절연코팅층의 대표 특성인 태키성, 절연성, 및 밀착성을 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다. 상기 태키성은, 태키성 예지 판정방법에 따라 시험하여 태키결함 발생 가능성을 갖는 상태를 불량으로 나타내었다. 상기 절연성은 프랭크린 절연값이며, 밀착성은 피막박리가 없는 최소 구경값으로 나타내었다.
| 구분 | 절연 코팅제 | 절연코팅층의 특성측정결과 | ||||||
| 인산염 | 크롬산계(인산염에 대한중량부) | 콜로이달실리카(wt%) | ||||||
| MZP(g) | MMP(g) | 자유인산(wt%) | 태키성(PH) | 절연성(Amp) | 밀착성(mmΦ) | |||
| 발명재1 | 20 | 80 | 20 | 2.5 | 6 | 양호 | 0.23 | 25 |
| 발명재2 | 50 | 50 | 20 | 2.5 | 6 | 양호 | 0.22 | 25 |
| 발명재3 | 50 | 50 | 25 | 2.5 | 6 | 양호 | 0.21 | 25 |
| 발명재4 | 80 | 20 | 20 | 2.5 | 6 | 양호 | 0.23 | 25 |
| 발명재5 | 100 | 0 | 20 | 2.5 | 6 | 양호 | 0.24 | 25 |
| 발명재6 | 20 | 80 | 20 | 2.5 | 6 | 양호 | 0.22 | 25 |
| 종래재1 | 20 | 80 | 20 | 2.5 | 0 | 불량 | 0.21 | 25 |
| 종래재2 | 20 | 80 | 20 | 2.5 | 80 | 불량 | 0.21 | 50 |
| 비교재1 | 20 | 80 | 20 | 2.5 | 2 | 불량 | 0.23 | 25 |
| 비교재2 | 20 | 80 | 20 | 2.5 | 10 | 양호 | 0.21 | 35 |
| 비교재3 | 20 | 80 | 20 | 0 | 6 | 양호 | 0.22 | 25 |
| 비교재4 | 20 | 80 | 20 | 6 | 6 | 양호 | 0.35 | 25 |
| 비교재5 | 20 | 80 | 30 | 2.5 | 6 | 불량 | 0.25 | 25 |
| *MZP: Mono Zinc Phosphate, MMP: Mono Magnesium Phosphate | ||||||||
상기 표1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 절연 코팅제를 사용한 발명재(1)~(6)의 경우에는, 절연코팅층의 평가결과, 태키성이 모두 우수하고, 절연성 및 밀착성 또한 우수한 값을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 절연성은 0.3이하인 값이 우수하고, 밀착성은 30 이하인 값이 우수한 것으로 평가하는데, 본 발명의 발명재(1)~(6)은 모두 이 값을 만족시켰다.
반면에, 종래재(1)의 경우는 콜로이달 실리카가 미첨가되어, 태키성이 불량하였고, 종래재(2)는 콜로이달 실리카가 과잉 첨가되어, 태키성 및 밀착성이 불량하였다.
비교재(1)은 콜로이달 실리카의 함량이 적어 태키성이 불량하였고, 콜로이달 실리카가 과잉첨가된 비교재(2)는 태키성은 양호하였지만, 밀착성이 불량하였다.
크롬산계가 첨가되지 않은 비교재(3)은 절연코팅층의 특성은 양호하나 외관색상이 불균일하였고, 크롬산계가 과잉첨가된 비교재(4)는 태키성 및 밀착성은 양호하나 절연성이 다소 부족하였다.
또한, 비교재(5)는 콜로이달 실리카의 함량이 적어서, 태키성이 불량하였다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 그라스피막이 형성되지 않아 타발성이 우수하고, 적정량의 콜로이달 상태의 실리카 첨가에 의해 태키성이 억제됨으로써, 자기적 특성이 우수하고 (200)면의 집합조직 강도가 우수한 방향성 전기강판을 생산할 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (1)
- 중량%로, Si:2.9~3.4%, C:0.045~0.062%, P:0.015~0.035%, S:0.004~0.010%, 용존 Al:0.022~0.032%, Mn:0.008~0.012%, Cu:0.012~0.021%, N:0.006~0.009%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 방향성 전기강판 표면에 도포되는 절연코팅제에 있어서,상기 절연 코팅제는,제1 인산아연 및 제1 인산마그네슘이 단독 또는 복합으로 첨가되는 인산염;상기 인산염에 대하여 고형분 기준으로 무수크롬산 또는 중크롬산염을 0.5~4.0중량부; 그리고콜로이달 상태의 SiO2가 인산염중의 자유인산(wt%)×0.3 ±2.0으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연 코팅제
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-2000-0051454A KR100482205B1 (ko) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 고타발성 방향성 전기강판용 내태키성 절연 코팅제 |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020018230A KR20020018230A (ko) | 2002-03-08 |
| KR100482205B1 true KR100482205B1 (ko) | 2005-04-13 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102248381B1 (ko) | 2020-11-26 | 2021-05-06 | 박시형 | 벨 테스터기 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6141778A (ja) * | 1984-08-02 | 1986-02-28 | Nippon Steel Corp | 張力付加性およびスベリ性の優れた方向性電磁鋼板の絶縁皮膜形成方法 |
| KR890001599A (ko) * | 1987-07-14 | 1989-03-27 | 칼 에프.요르다 | 불연속 패턴 접착층을 갖는 피부 및 경피용 패치 |
| JPH04124282A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-24 | Babcock Hitachi Kk | 方向性珪素鋼板への絶縁被膜の形成方法 |
| JPH05279864A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-26 | Nippon Steel Corp | 方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法 |
| JPH08277475A (ja) * | 1995-04-06 | 1996-10-22 | Nippon Steel Corp | ぬれ性の優れた一方向性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法 |
-
2000
- 2000-09-01 KR KR10-2000-0051454A patent/KR100482205B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR20020018230A (ko) | 2002-03-08 |
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