KR101141280B1

KR101141280B1 - 장력부여능이 우수한 절연피막 조성물 및 방향성전기강판의 절연피막 형성방법

Info

Publication number: KR101141280B1
Application number: KR1020040113464A
Authority: KR
Inventors: 한민수; 최규승; 김재관
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2012-05-15
Also published as: KR20060074659A

Abstract

본 발명은 방향성 전기강판의 절연코팅제의 열팽창 계수를 낮추고자 콜로이달 실리카 인산 알미늄을 도입함과 동시에 붕산을 첨가하여 인산염과 붕산의 반응을 도모하고 아울러 이렇게 생성된 복합생성물과 콜로이달 실리카 인산 알미늄과의 반응을 추가로 유도하고, 또한 코팅제의 도포량을 적정 관리함에 의하여 평탄화소둔시 고장력의 피막특성을 갖는 절연피막을 갖는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제1인산 마그네슘과, 제1인산 알루미늄의 혼합형태인 인산염용액 100 중량부에 대하여, 콜로이달 실리카를 고형분인때의 중량비로 15-30중량부, 콜로이달 실리카-인산 알루미늄을 고형분인 때의 중량비로 25-50중량부, 붕산을 3-7중량부의 비율로 첨가하여서 된 것을 특징으로 하는 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 절연피막코팅 조성물 및 그 형성방법을 제공함에 그 특징이 있다.

Description

장력부여능이 우수한 절연피막 조성물 및 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법{A composition for insulated coating having a good tension property and the method for making a insulated coating on the grain oriented electrical steel sheet}

제1도는 전기강판 표면에 존재하는 산화층과 인산과의 반응을 나타내는 화학식

제2도는 제1인산 알루미늄 또는 제1인산 마그네슘과 붕산과의 반응을 나타내는 화학식

제3도는 절연피막 형성말기에 형성된 복합 생성물의 화학식

제4도는 곡률반경을 이용한 피막장력 측정법의 설명도이다.

본 발명은 방향성전기강판 생산시 절연피막의 특성 즉 절연피막의 표면 외관결함이 없으면서 우수한 장력특성을 갖는 절연피막을 형성시킬 수 있는 절연피막 조성물에 관한 것으로서 특히, 기존 절연코팅제의 피막장력을 향상시키기 위하여 코팅제와 소재와의 밀착성을 높이고 코팅제의 도포량을 적정 관리함에 의하여 평탄화소둔시 고장력의 피막특성을 갖는 절연피막을 갖는 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

방향성 전기강판의 가장 중요한 특성은 강판의 자기적 특성이 우수하다는 것으로 자기적 특성은 자기밀도와 철손으로 나누며 자속밀도는 (110)[001]의 배향성에 크게 의존하지만 철손은 판두께, 배향성, 결정립의 크기, 불순물 및 결함, 표면형상 및 내부 응력 등에 의하여 영향을 받는다고 알려져 있다. 또한 이러한 특성을 이용하여 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기등의 철심 재료로 사용된다.

통상적으로 철손개선법은 배향성 향상, 박막 기술 개발, 장력 코팅법, Laser scribing을 이용한 자구미세화법이 실용화 되고 있다. 이중에서 배향성 향상이나 자구미세화법이 핵심 기술 개발외에 고가의 설비 도입과 같은 현장 설비적인 한계를 극복해야 하는 문제점을 가지고 있는 반면에 장력코팅법은 개선정도가 앞에서 언급된 두가지 방법에 근접하면서 핵심기술 개발외에는 설비적인 제약이 상대적으로 덜한 장점을 가지고 있다.

방향성전기강판은 일반적으로 2-4%의 Si와 입성장억제제로 AlN 및 MnS를 함유하는 강을 이용하여 (열간압연) - (예비소둔) - (1회 또는 소둔이 낀 2회 냉간압연) - (탈탄소둔) - (MgO주성분의 소둔분리제 도포) - (고온 마무리소둔) - (절연코팅 및 평탄화 소둔)등의 공정을 거처서 제조되는데, 여기서 "절연코팅 및 평탄화소둔"은 방향성 전기강판 1차코팅위에 재코팅을 시행한 후 소둔하는 공정을 말하며 소둔후 냉각과정에서 피막과 소재와의 열팽창 계수차에 의해 부가되는 인장응력으로 소재의 자기적 특성을 향상시키는 역할을 한다.

우수한 절연코팅은 기본적으로 외관에 결함이 없는 균일한 색상을 가져야 하지만, 기능성을 부여하려는 여러가지 기술의 접목에 의하여 전기절연성을 향상시키고 피막의 밀착성을 강화시키는 것이 주로 이용되는 기술이었다. 그러나 최근 고자속밀도급의 방향성 전기강판이 상용화되면서 최종 절연피막의 고장력화를 추구하게 되었고 실제 고장력 절연피막이 최종제품의 자기적 특성 개선에 크게 기여함이 확인되었다.

현재 상품화 되어 있는 방향성 전기강판의 절연피막은 강판과 폴스테라이트계 바탕피막위에 형성된 절연피막의 열팽창계수 차이를 이용하는 것에 의해 강판에 인장응력을 부가함으로써 철손감소 효과를 도모하고 있다.

대표적인 절연피막 형성방법으로서, 일본특허 특공소 53-28375호 공보에 개시되어 있는 인산 알루미늄(Aluminium)과 콜로이달 실리카(Colloidal silica)와 산화크롬(Chrome)을 주성분으로 하는 코팅액을 이용하는 방법 및 일본특허 특공소 56-52117호 공보에 개시되어 있는 인산 마그네슘(Magnesium)과 콜로이달 실리카와 산화크롬을 주성분으로 하는 코팅액을 이용하는 방법을 들 수 있다.

상기 기술한 야금학적 수단과는 달리 일본특허 특공소 57-2252호 공보에 제안되어 있는바와 같이 소둔후 강판의 표면에 레이저(laser) 조사나 플라즈마 조사를 행하고, 인위적으로 180도 자구폭을 감소시키게 하고 철손을 감소하는 방법이 개발되었다. 그러나 이 기술은 고온으로의 소둔에 견딜 수 없다는 결점이 있고, 용도가 매우 한정되 있다는 단점을 가지고 있다. 이것과는 달리 일본특허 특개 2001-303261과 같이 마무리 소둔후의 전기강판 표면에 선상의 홈을 도입하고, 홈에 의한 반자장 효과를 응용하고 자구의 세분화를 도모하는 방법이 제안되었다. 또 이것과는 다르게 일본특허 특공평 8-6140호에 제안된 바와 같이 전기강판의 최끝 냉연판에 국소적이 전해 에칭(ething)을 행한 것에 의해 홈을 형성하고, 자구를 세분화 하는 방법도 있으나 실제적인 현장적용에 있어 매우 어려운 문제점들을 가지고 있다.

최근에는 일본특허 특허공보 제3324633호 같이 알루미나 주체의 알루미나 솔(alumina sol)과 붕산 혼합액을 이용, 전기강판에 고장력의 산화물 피막을 형성하고 그 위에 인산알루미늄, 산화규소, 크롬화합물을 주성분으로 하는 제이층을 도입해 내식성을 강화한 방법들이 제안되고 있다. 그러나 상기 제시된 바와 같은 두 층이상의 절연코팅을 구성할 때 최대의 효과를 얻기 위해서는 1층과 2층의 도포량을 목표수준으로 균일하게 관리하여야 하며, 이를 현장에서 안정적으로 구현하는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있다.

본 발명자들은 상기와 같이 방향성전기강판 생산시 절연피막의 특성 즉 절연피막의 표면 외관결함이 없으면서 우수한 장력특성을 갖는 절연피막을 형성시킬 수 있는 방법을 연구와 실험을 거듭하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 되었다. 본 발명은 방향성 전기강판의 절연코팅제의 열팽창 계수를 낮추고자 콜로이달 실리카 인산 알미늄을 도입함과 동시에 붕산을 첨가하여 인산염과 붕산의 반응을 도모하고 아울러 이렇게 생성된 복합생성물과 콜로이달 실리카 인산 알미늄과의 반응을 추가로 유도하고, 또한 코팅제의 도포량을 적정 관리함에 의하여 평탄화소 둔시 고장력의 피막특성을 갖는 절연피막을 갖는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 위에서 제시한 문제점들을 해결하고, 코팅제의 피막장력이 우수한 절연 피막을 가지는 철손이 낮은 방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제안하고자 한다. 코팅제의 피막장력은 코팅제에 주 성분으로 사용되는 인산염의 종류와 성분비에 따라 소재와 절연코팅제간의 밀착성을 향상 시킬 수 있으며 이에 따라 피막에 의한 장력부여도 향상 가능하다. 본 발명에서는 콜로이드 상이며 고체 입자는 인산 알루미늄 (AlPO₄)과 산화규소(SiO₂)의 복합물 형태로 존재하는 콜로이달 실리카-인산알루미늄과 제1인산 마그네슘(Mg(H₂PO₄)₂)과 제1인산 알루미늄(Al(H₂PO₄)₃으로 구성된 인산염용액에 추가로 콜로이달 실리카 및 붕산을 첨가하여 마그네슘-붕산 복합체 또는 알루미늄-붕산 복합체를 형성 보다 견고한 피막을 형성시키는 기술을 특징으로 하고 있다. 또한 코팅제에 붕산을 효과적으로 첨가하기 위해서는 코팅제를 구성하는 성분들의 배합순서도 중요하며 이에 대한 내용은 이하 상세하게 기술하기로 한다.

방향성 전기강판의 절연코팅에 의한 장력부여능을 향상 시키기 위해서는 위에서 언급한 바와 같이 강판과 절연코팅제간의 밀착성을 향상시키는 일과 강판과 코팅제간의 열팽창 계수 차이를 크게 하는 두 가지 방법이 제시되고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 인산에 수산화 마그네슘 또는 수산화 알루미늄을 첨가하여 제조된 제1인산 마그네슘(Mg(H₂PO₄)₂)과 제1인산 알루미늄(Al(H₂PO₄)₃의 혼합형태의 인산염용액에, 상기 인산염용액 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카를 고형분인때의 중량으로 15-30중량부, 콜로이달 실리카-인산알루미늄를 고형분인때의 중량으로 25-50중량부, 산화크롬을 4-15중량부, 그리고 붕산을 2-4중량부의 함유량으로 첨가하는 절연 피막조성물을 제공하며, 또한 본 발명은 상기 피막조성물을 방향성 전기강판의 표면에 건조 피막 두께가 편면당 2-7 ㎛ 범위가 되도록 도포한 후, 550-900℃의 온도 범위에서 10-50 초간 가열처리하여 절연피막을 형성하는 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법을 제공한다.

본 발명은 다음과 같은 방법에 의존하고 있다.

일반적으로 절연코팅 피막이 소재에 비하여 아주 적을 때 압연 방향에서의 잔류응력 (Residual stress) d_RD은 소재와 코팅제간의 열팽창 계수의 차이, 코팅층의 Young's Modulus, 그리고 코팅층의 두께등에 영향을 받으며 따라서 피막에 의한 인장응력을 향상시키기 위해서는 소재와 코팅제간의 열팽창계수의 차를 들 수 있으며 이 값을 크게 함으로써 효과를 볼 수 있다 (A.J.Moses and J.E. Thompson, Proc. IEEE,119, 1222 [1972]). 그러나 위의 사항은 코팅제와 소재와의 계면에서의 접착력이 좋은 경우를 가정하고 있으며, 따라서 코팅제와 소재와의 접착성을 향상시키기 위해서는 코팅제의 밀착성이 우선해야 한다.

강판과 절연코팅제간의 밀착성과 피막장력은 코팅제의 인산염의 종류 및 인산염과 콜로이달 실리카가 전체 코팅제에 차지하는 비율에 의해 많은 영향을 받는 다.

인산염의 종류별 열팽창 계수는 알루미늄을 양이온 금속으로 채택하여 제조한 인산 알루미늄 계통이 4.1 ×-10^-6 으로 여타 양이온 금속을 사용하여 제조한 인산염 보다 열팽창 계수가 낮으며 따라서 피막에 의한 인장응력을 부여하는데 매우 용이하다. 그러나 본 출원인이 조사한 바에 의하면 제조된 인산염의 점도에 따라 피막에 의한 인장응력 차이가 보고 되었으며, 따라서 본 발명에서는 인산염 제조 후 200-300 cp의 점도가 유지되는 제1인산 마그네슘(Mg(H₂PO₄)₂)과 제1인산 알루미늄(Al(H₂PO₄)₃의 혼합 인산염(인산염용액)을 사용하였다.

이러한 인산염의 점도 제한 및 콜로이달 실리카/인산염의 적정비율 때문에 피막의 열팽창 계수를 낮추는데 필요한 Al 성분이 코팅제에 제한적인 양만 도입될 수 밖에 없으며, 이를 늘리기 위해서는 알루미나 졸과 같은 산화 알루미늄 도입을 필요로 하게 된다. 그러나 통상의 알루미나 졸은 인산염과의 상용성이 없으며 코팅액 제조후 용액의 안정성이 매우 나쁘다. 따라서 본 발명에서는 기존의 코팅제에 Al 성분의 함량을 높임으로써 코팅제의 열팽창계수를 낮추되 인산염과 상용성이 좋은 콜로이달 실리카-인산 알루미늄을 사용하여 소기의 목적을 달성하고자 하였다.

코팅제에 사용된 콜로이달 실리카-인산 알루미늄은 인산 알루미늄 (AlPO₄)과 산화규소(SiO₂)의 복합물 형태로 시판의 제품을 사용한다. 그 첨가량은 인산염용액 100 중량부에 대하여 고형분인때의 중량으로 25 중량부 이하인 경우는 그 특성을 발휘하지 못하며 50 중량부 이상인 경우 인산염과의 상용성 저하로 인한 피막장력 감소를 초래할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 콜로이달 실리카-인산 알루미늄 함유량을 상기 인산염용액 100 중량부에 대하여 고형분인때의 중량으로 25-50 중량부의 범위로 제한하는 것이다.

콜로이달 실리카는 코팅제 소부시 열팽창 계수가 낮은 세라믹층을 형성하여 소재에 인장응력을 부여하는 작용을 하며, 그 첨가량은 인산염용액 100 중량부에 대하여 고형분인때의 중량으로 15중량부 이하인 경우는 적절한 세라믹층을 형성하지 못하여 소재에 인장응력을 부여하는 것이 부족하게 되고, 30중량부 이상에서는 코팅제에 고형분비가 높아져 강판의 표면품질을 저하시킨다. 따라서 본 발명에서는 상기 콜로이달 실리카의 함유량을 상기 인산염용액 100중량부 대비 고형분인때의 중량으로 15-30 중량부의 범위로 제한하는 것이다.

상기 콜로이달 실리카에 붕산은 인산염용액 100 중량부에 대하여 2-4 중량부를 첨가하여 용해시키는데 2 중량부 이하로 첨가되는 경우 인산염에 존재하는 마그네슘이나 알루미나와 적절한 축합반응을 형성하기 어렵고, 7중량부 이상으로 첨가될 경우 과량 첨가로 인한 석출 현상이 발생하므로 상기 인산 100 g에 대하여 3-7g 으로 제한함이 바람직하다.

상기 산화크롬은 인산염용액 100 중량부에 대하여 4중량부 이하로 첨가되는 경우 코팅제의 내식성 저하를, 15중량부 이상일 경우 절연피막의 산화성 결함이 우려되므로 상기 범위로 제한함이 바람직하다.

이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

방향성전기강판의 제조공정은 제조사 마다 다소의 공정차이는 있지만 통상적으로 제강에서의 성분조정, 연주스라브제조, 재가열 및 열간압연, 열연판소둔 및 냉간압으로 두께조정, 탈탄 및 질화소둔, 2차재결정을 위한 고온소둔 및 최종 절연코팅공정으로 제조되는 것이 보통이다. 이러한 제조공정의 확립은 대량 생산체제를 기본으로 한 공정이며, 대량 생산체제의 중요한 인자가 마무리고온소둔 공정의 확립이다. 최근 고자속밀도급의 방향성전기강판을 생산하는 것이 중심이 되고, 더구나 박물제품화로 생산비의 중심이 이동하면서 더더욱 우수한 자기적특성의 확보가 핵심 기술이며 이러한 자성개선의 하나로 절연피막의 고장력화에 의한 자성 개선의 기능적인 새로운 역할이 부가되게 된 것이다.

통상의 절연 피막에 의한 장력 부여능은 0.23mm 방향성전기강판의 경우 0.30~0.36 kg/mm²의 수준이 되고 이 정도의 장력부여에 의해서도 최종 제품에 자성 기여율은 약 2~3%의 개선효과가 있다고 보고 되고 있다. 따라서 절연피막의 고장력 부여량 증가는 그대로 자성 개선율에 직접 기여를 할 수 있다. 피막층의 고장력부여에 의한 자성개선은 자성중의 철심손실 즉 철손에 영향을 주고있으며, 소재에 부여하는 장력에 의하여 와류손실을 축소 할 수 있기 때문에 자성의 개선이 가능하다.

따라서 피막에 의한 인장응력 향상 계수로는 소재와 코팅제간의 열팽창계수의 차를 들 수 있으며 이 값을 크게 함으로써 효과를 볼 수 있다. 본 발명의 작용에 대해서는 상세함이 불분명하지만, 대체적으로 도면1과 도면2에 나타낸 메커니즘을 통해 작용할 것이라 사료된다.

도면 1에서 보는 바와 같이 낮은 소부온도에서 코팅제에 과량으로 포함되어 있는 자유인산은 전기강판 표면에 존재하는 산화성 물질과 결합해서 표면에 도면 1에 A로 표시된 상태로 존재 하리라 생각된다. 한편 제1인산 마그네슘(Mg(H₂PO₄)₂)과 제1인산 알루미늄(Al(H₂PO₄)₃은 붕산과의 축합반응을 통해 도면 2 의 B와 같은 형태로 존재하리라 생각된다. 따라서 피막형성이 진행됨에 따라 절연피막 형성초기 형성된 A와 B의 반응을 예상 할 수 있으며(예; A-A반응, A-B반응, 또는 B-B 반응), 이렇게 생성된 A-A, A-B, 그리고 B-B 복합 생성물은 절연피막 형성말기인 800 ℃ 이상에서 콜로이달 실리카에 의해 생성된 세라믹층에 존재하는 -OH 그룹 또는 콜로이달 실리카-인산 알루미늄에 존재하는 -OH 그룹 (도면 3) 과 또다른 축합반응을 유도해 종래의 방법으로 유도할 수 없었던 복합 생성물을 형성하리라 생각된다. 따라서 상기에서 제시된 화학메카니즘으로 인해 생성된 복합물질이 피막장력의 밀착성을 높이고 장력부여능을 높이는 방향성 전기강판 절연코팅제가 가능하다고 생각된다.

상기 화학반응은 절연코팅제의 소둔온도에 상관없이 사용한 인산 수소염의 종류, 금속원자와의 비율, 또는 각종 반응촉진제등의 영향을 강하게 받고, 반응의 최종 상태에 큰 차가 발생하는 일은 있지만, 근본적으로 인산수소염을 이용하여 가열함에 따라 붕산과 반응하리라 생각된다.

코팅제 제조에 있어서 주의할 점은 붕산을 도입하기 위해서는 특별한 배합순서대로 진행되어야 하는데, 일단 콜로이달 실리카에 붕산을 첨가하여 용액상태로 제조되어야 함을 기본으로 한다. 만약 콜로이드상 실리카에 붕산, 인산수소염을 동시에 넣고 용액을 제조하게 되면 붕산이 인산수소염의 방해로 제대로 코팅액에 용해되지 않은채 고체입자상으로 존재할 수 있으며 이러한 경우 소기의 목적을 달성하기 힘들다. 따라서 반드시 콜로이달 실리카에 붕산을 완전히 용해시킨 후 인산염과 콜로이달 실리카-인산 알루미늄, 그리고 산화크롬을 차례대로 첨가하여 코팅액을 제조한다.

본 발명에서는 상기와 같이 구성된 처리액을 방향성 전기강판 표면에 건조 피막 두께가 편면당 2-7 ㎛ 범위가 되도록 도포한 후, 550-900 ℃의 온도 범위에서 10-50 초간 가열처리하면 방향성 전기강판 절연코팅제가 갖추어야 할 밀착성 및 피막에 의한 장력이 우수한 제품을 얻을 수 있다.

피막외관 특성을 결정하는 인자의 하나는 소둔온도와 시간과의 관계이다. 허용 최고 온도인 850℃일 경우 10초 이하로 유지할 경우, 미소둔상태로 되어 피막형성이 미흡하게 되어 흡습성이 남게되는 문제점이 나타나 불량하게 된다. 반면 허용최저온도는 550℃에서 50초를 유지시키면 산화층과 화학적으로 결합되어 있던 코팅제가 산화로 인해 피막색상도 적갈색-흑갈색으로 불량하게 나타난다. 롤(Roll)등에 의한 도포후 상기의 소둔조건을 충족하여 피막을 형성하였다 하더라도 본 발명의 방법에 의한 건조 피막의 두께가 2 ㎛ 이하인 경우 밀착성이 양호하더라도 층간저항 특성 및 충분한 장력부여가 어렵고, 7 ㎛ 이상인 경우 점적율을 증가시켜 적정한 피막두께는 편면당 2-7 ㎛로 제한함이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

중량비로 Si: 3.1%를 함유하고, 판 두께 0.23mm 마무리 소둔된 1차 피막을 가진 방향성 전기강판 (300 ×0 mm)을 공시재로 하고, 코팅제의 주요 성분 비율에 따른 피막 장력 영향을 알아보기 위해 실험계획법에 의거하여 제조하였으며 이를 구체적인 정리하면 표 1과 같다.

표1에서 나타내어진 조성의 수용액을 도포량이 5.0 ±0.5 g/m² 되도록 시료 일면에 도포하였다. 그 후 750℃ 에서 30초 동안 소부시키면 코팅된 면은 코팅제에 의한 인장응력 부가로 도면4와 같이 한 쪽 방향으로 휘게되고 이러한 휨의 정도(H')를 측정하여 피막에 의한 장력을 평가할 수 있다.

상기 형태에 따라 얻어진 방향성 전기강판의 피막특성 즉, 피막에 의한 장력을 표1에 함께 나타내었다. 또한 비교재에 있어서, 인산염과 콜로이달 실리카로 구성된 전형적인 방향성 절연코팅제를 사용하여 시험하였다.

표1

번호	구분	인산염종류 (중량부)	콜로이달 실리카 (고체중량부)	콜로이달 실리카 인산알루미늄 (고체 중량부)	붕산	산화 크롬	장력 (kg/ mm²)
1	비교재	제1인산 Al + Mg (100)	16.2	0	0	4	0.649
2	시험재1	제1인산 Al + Mg (100)	20	20	3	4	0.585
3	시험재2	제1인산 Al + Mg (100)	30	35	3	4	0.858
4	시험재3	제1인산 Al + Mg (100)	45	75	3	4	0.760
5	시험재4	제1인산 Al + Mg (100)	48	82	3	4	0.718
6	시험재5	제1인산 Al + Mg (100)	50	120	3	4	0.401
7	시험재6	제1인산 Al + Mg (100)	90	180	3	4	0.350

표 1에서 확인할 수 있듯이, 인산염용액의 중량부를 고정시켜 놓고 콜로이달 실리카와 콜로이달 실리카-인산 알루미늄의 양을 조금 증가시켰을 때 콜리이달 실리카와 콜로이달 실리카-인산 알루미늄의 고체중량부가 인산염의 20%가 되지 않았을 때(시험재1)는 일반적인 절연코팅제가 발현하는 장력에도 못미치는 결과를 나타낸다. 그러나 각각의 중량이 30과 35% 일때(시험재2) 기존 절연코팅제에 비하여 피막장력이 평균 32% 정도 증가하는 경향을 보인다. 그러나 각각의 중량이 30과 35%을 넘어 과량으로 첨가되었을 때 각각의 양이 증가할수록 오히려 피막장력은 감소하는 경향을 보인다(시험재3-시험재6).

이러한 경향은 상기에서 설명한 바와 같이 각각의 성분이 과량으로 첨가되면 코팅제에 존재하는 고형분비가 높아져서 코팅제 자체의 장력은 증가하는 효과를 보지만 이러한 고형분을 표면에 고착시키는 역할을 하는 인산염의 비율이 상대적으로 낮아지게되어 소재와 코팅제간의 밀착성을 감소시키는 결과를 초래하기 때문이라 생각 되어 진다.

이에 반해 인산염용액 100 중량부에 대하여 고형분 중량으로 콜로이달 실리카와 콜리이달 실리카-인산 알루미늄이 각각 15-30 중량부, 25-50 중량부 정도 존재할 경우 기존의 절연코팅제에 비해 평균 30% 정도 향상을 보이며, 이러한 이유는 코팅제 소부시 제1인산 알루미늄 또는 제1인산 마그네슘과 붕산간에 축합반응이 발생되는것으로 생각되며 이러한 축합반응에 의해 생성된 Al-B 또는 Mg-B 복합물질이 절연피막 형성말기인 800 ℃ 이상에서 colloidal silica에 의해 생성된 세라믹층에 존재하는 -OH 그룹 또는 콜로이달 실리카-인산 알루미늄에 존재하는 -OH 그룹과 또다른 축합반응을 유도해 종래의 방법으로 유도할 수 없었던 복합 생성물을 형성하리라 생각된다. 또한 콜로이달 실리카-인산 알루미늄에 존재하는 알루미늄 성분도 코팅제 자체의 열팽창 계수를 낮추는데 많은 기여를 했으리라 생각된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 붕산 적당량을 콜로이달 실리카에 용해 시킨 용액에제1인산 알루미늄과 제1인산 마그네슘 혼합용액을 적정비율 혼합한 인산염용액과 콜로이달 실리카-인산 알루미늄을 사용하여 제조한 코팅제가 방향성 전기강판의 절연피막을 형성하였을 경우 피막의 외관 및 소재와 피막간에 밀착성이 우수한 절연피막을 제조할 수 있었다. 또한 이렇게 제조된 절연피막은 피막에 의한 장력부여능도 기존재에 비하여 월등히 향상됨을 확인하였다.

Claims

제1인산 마그네슘과, 제1인산 알루미늄의 혼합형태인 인산염용액 100 중량부에 대하여,

콜로이달 실리카를 고형분인때의 중량비로 15-30중량부,

콜로이달 실리카-인산 알루미늄을 고형분인 때의 중량비로 25-50중량부,

붕산을 3-7중량부의 비율로 첨가하여서 된 것을 특징으로 하는 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 절연피막코팅 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 절연피막코팅 조성물은 추가로 인산염용액 100 중량부에 대하여 산화크롬 4-15중량부를 함유한 것을 특징으로 하는 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 절연피막코팅 조성물.
제1항에 있어서,

상기 절연피막코팅 조성물은 먼저 콜로이달 실리카에 붕산을 첨가하여 용액상태로 한 후, 인삼염용액과 콜로이달 실리카-인산 알루미늄 그리고 산화크롬을 차례대로 첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 절연피막코팅 조성물.
마무리 소둔되고 1차피막을 가진 방향성 전기강판 표면에 상기 청구항 제1항의 절연피막코팅조성물을 건조피막두께가 편면당 2-7 ㎛범위가 되도록 도포한 후, 550-900 ℃의 범위에서 10-50초간 가열처리하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법.