KR101491099B1 - 방향성 전기강판의 표면처리제 및 이를 이용한 방향성 전기강판의 표면처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 표면처리제는 중량 퍼센트(wt%)로, 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물을 포함한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 의한 방향성 전기강판의 표면처리 방법은 중량 퍼센트(wt%)로, 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물을 포함하는 표면처리제를 준비하는 단계, 고온 소둔 후의 방향성 전기강판을 상기 표면처리제에 침지시켜 표면을 연마하는 단계, 상기 연마된 방향성 전기강판을 산화 방지 처리하는 단계, 및 상기 산화방지 처리된 방향성 전기강판을 세척 및 건조하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 방향성 전기강판의 표면처리제 및 이를 이용한 방향성 전기강판의 표면처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철손 개선효과를 위해 방항성 전기강판의 돌기부를 산화와 동시에 제거할 수 있는 방향성 전기강판의 표면처리제 및 표면 처리 방법에 관한 것이다.
방향성 전기 강판은 Si 성분을 3.0~3.4%로 함유하고, 결정립의 방위가 (110)[001]방향으로 정렬된 집합 조직을 가지는 강판을 말하는 것으로, 이러한 방향성 전기 강판은 압연 방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 나타내기 때문에, 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자 기기 등의 철심 재료로 사용된다.
즉, 방향성 전기강판은 압연방향으로 자기적 성질이 우수하여 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 사용되고 있고, 특히 에너지 손실을 줄이기 위하여, 철손이 적은 재료가 요구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 방향성 전기강판 표면의 전자주사현미경(SEM) 이미지이다. 일반적으로 방향성 전기강판 표면부에는 MgO·SiO2로 형성된 단단한 층을 이루고 있으나 표면전체에 고른 층을 이루고 있지 않고, 일부 MgO·SiO2층은 돌기부로 잔존하여 전체적인 표면 거칠기를 나쁘게 하는 심각한 문제로 최종 제품인 변압기 철심재 사용시 철손 증가는 물론 장시간 사용시 수명이 단축되는 문제점 발생하고 이를 제거키 위해서는 폴리싱(기계적인 연마작업)작업을 통해 표면부를 미려하게 가공하여 2차 절연 코팅을 하게 된다.
따라서 철손이 작은 전기강판을 제조하기 위해서는 판 표면에 잔존하는 MgO·SiO2로 이루어진 단단한 돌기부를 제거하여 미려한 표면을 제조하는 기술이 요구된다.
본 발명은 방향성 전기 강판 표면에 잔존하는 MgO·SiO2로 이루어진 단단한 돌기부를 산화와 동시에 제거할 수 있는 표면처리제 및 이를 이용한 표면처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판의 표면처리제는 중량 퍼센트(wt%)로, 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판의 표면처리제 제조방법은, 30~40℃의 물을 제공하는 단계, 상기 물에 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%를 순차적으로 용해시켜 용해액을 제조하는 단계; 및 상기 용해액에 과산화수소수 39~49wt%를 투입하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판의 표면 처리 방법은 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물을 포함하는 표면처리제를 준비하는 단계, 고온 소둔 후의 방향성 전기강판을 상기 표면처리제에 침지시켜 표면을 연마하는 단계, 상기 연마된 방향성 전기강판을 산화 방지 처리하는 단계, 및 상기 산화방지 처리된 방향성 전기강판을 세척 및 건조하는 단계를 포함한다.
상기 표면 연마단계에서 표면처리제의 온도는 10~20℃로 유지하고 침지시간은 2~3분일 수 있다.
상기 산화방지 처리는 20~30wt%의 수산화나트륨 용액에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 표면처리제 및 표면처리방법에 따르면 방향성 전기강판의 표면의 포스테라이트 층을 기계적인 방법이 아닌 화학적 방법으로 제거하여 표면이 미려한 방향성 전기강판 제조가 가능하게 된다. 또한 표면이 미려한 방향성 전기강판은 자구이동을 방해하는 표면의 피닝사이트(pinning site)를 제거함으로써 자구이동을 원활히 하여 자기이력손을 낮추어 줄 뿐만 아니라 작업의 안정성은 물론 품질 재현성 확보에 큰 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 방향성 전기강판 표면의 전자주사현미경(SEM) 이미지이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 후의 방향성 전기강판 표면의 전자주사현미경(SEM) 이미지이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 후의 방향성 전기강판 표면의 전자주사현미경(SEM) 이미지이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방향성 전기강판의 표면처리제에 대하여 설명하기로 한다.
일반적으로, 방향성 전기강판이란 3.1% Si 성분을 함유한 결정립 방위가 {110}<001> 방향으로 정렬된 집합조직을 가지고 있으며 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 가지고 있는 강판을 말한다. 통상적으로 방향성 전기강판은 소정의 조성의 슬라브 가열, 열간압연, 열연판소둔, 1차 재결정 소둔, 최종소둔 순의 공정으로 제조된다. 본 발명은 최종소둔공정에서의 고온 소둔후의 전기강판의 표면에 돌기부로 잔존하는 일부 MgO·SiO2층을 제거하기 위한 표면처리제로서, 본 발명에서 지칭하는 고온 소둔 강판은 최종소둔 공정에서 고온 소둔 후에 얻어지는 방향성 전기강판을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판의 표면처리제는 옥실산2수산화물, 중불화암모늄은, 과산화수소수, 물을 포함한다. 중량 퍼센트(wt%)로, 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물인 것이 바람직하다.
이하, 조성의 한정이유를 설명한다.
옥살산2수산화물은 3.2~5.2wt%인 것이 바람직하다. 옥실산2수산화물 혼합비율을 3.2wt%이하로 할 경우 시편 표면에 광택도가 떨어져 미려한 경면을 얻을 수 없어 절연성이 현저히 떨어지며, 반대로 5.2wt%이상 일 때는 표면부에 산화층을 형성하는 문제로 내식성이 현저히 떨어진다.
중불화암모늄은 5.7~7.7wt%인 것이 바람직하다. 중불화암모늄의 혼합비율이 5.7wt%이하일 경우 표면이 거칠어지며, 이는 중불화암모늄 작용인 고온소둔 강판 표면부에 잔존하는 MgO.SiO2로 형성된 돌기부를 완전히 제거치 못하게 되고, 한편 중불화암모늄의 혼합비율이 7.7%이상 일때는 표면부 박리현상이 과다하게 발생하여 포스테라이트계를 완전히 제거함에 따라 전기강판특성을 가지는 조직 노출로 표면이 오히려 거칠어 진다.
과산화수소수는 39~49wt%인 것이 바람직하다. 과산화 수소수 혼합비율이 39wt%이하일 경우 고온 소둔 강판 표면부에 잔존하는 MgO·SiO2로 형성된 돌기부를 급속하게 산화 및 부식 시키는 양이 적어 2차적인 중불화암모늄에 의한 제거능력이 현저히 떨어져 표면이 거칠어지며, 과산화 수소수 혼합비율이 49 wt%이상일 때는 과다하게 MgO·SiO2로 형성된 돌기부 표면에 산화 및 부식을 유발하여, 중불화암모늄에 의한 표면부 박리현상이 과다하게 발생하게 되어 포스테라이트계를 완전히 제거함에 따라 전기강판특성을 가지는 조직 노출로 표면이 오히려 거칠어 진다.
물은 순수(pure water)가 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 표면 처리 방법은 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물을 포함하는 표면처리제를 준비하는 단계, 고온 소둔 후의 방향성 전기강판을 상기 표면처리제에 침지시켜 표면을 연마하는 단계, 상기 연마된 방향성 전기강판을 산화 방지 처리하는 단계, 및 상기 산화방지 처리된 방향성 전기강판을 세척 및 건조하는 단계를 포함한다.
먼저 순수를 30~40℃ 정도 가열한 상태에서 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%을 먼저 녹인 후 다음으로 중불화암모늄 5.7~7.7wt%을 순차적으로 투입 완전하게 녹인 후 여기에 최종적으로 과산화수소수 39~49wt%를 투입시켜 액체 상태의 표면처리제를 준비한다.
고온 소둔 후의 방향성 전기 강판을 표면처리제에 침지시켜 표면 연마를 진행한다. 이 때, 표면처리제의 온도는 20~30℃가 바람직하다. 표면처리제의 가열온도가 연마액 가열온도가 20℃ 미만 일 경우 화학적 반응이 충분히 일어나지 않아 표면부 MgO·SiO2로 형성된 돌기부 표면이 제거되지 못하고 포스테라이트계 조직 유지에 따른 원하는 표면 조도를 얻지 못하며, 30℃를 초과하는 경우 급속한 반응에 따른 표면부(포스테라이트계) 용출량 과다로 인해 표면이 거칠어 지는 문제가 발생된다.
방향성 전기강판은 표면처리제에 2~3분 동안 침지시키는 것이 바람직하다. 상기 시편 침전 시간이 2분 미만인 경우 MgO·SiO2로 형성된 돌기부 표면이 온전하게 유지되어 거칠어 지며, 3분 초과인 경우 용출량이 과다하게 되어 표면이 거칠어 지는 것은 물론 작업 중 용액이 외부로 유출되는 문제가 발생된다.
표면처리제에 의한 표면이 연마된 방항성 전기강판을 산화방지처리를 한다. 이때 처리용액은 수산화나트륨과 물의 혼합용액으로서, 수산화나트륨의 함량은 20~30wt%인 것이 바람직하다. 수산화 나트륨의 함량이 20wt% 미만인 경우 포스테라이트계 조직이 박리된 상태에서 공기와 접촉표면에 산화층을 형성시켜 제품으로 쓸 수 없는 문제와 최종 제품으로 사용될 경우 자성값이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있으며, 수산화나트륨의 함량이 30wt% 초과인 경우 시편 표면을 부식시켜 최종제품의 자성값이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
산화처리 후에 방향성 전기강판을 흐르는 물에 세척하여 잔류 화학물질을 제거하고 표면을 건조하여 표면 조도가 1~2㎛인 방향성 전기강판의 표면부를 얻을 수 있다. 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 후의 방향성 전기강판 표면의 전자주사현미경(SEM) 이미지이다. 방향성 전기강판의 표면이 매끈하게 되어 낮은 값을 표면조도(1~2㎛)을 가짐을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 방항성 전기강판의 표면처리방법에 대하여 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
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실험예
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표면처리제의 조성을 변화시켜 가면서 표면처리제를 준비한 후에 표면처리제의 온도를 10~20℃로 유지한 다음 2분동안 침지 시킨 후, 20wt%의 수산화나트륨 용액으로 산화방지 처리하여 세척 및 건조한 시편에 대하여 절연성, 내식성, 표면외관에 대하여 평가하였다. 절연성은 1000mA의 전류에 대한 손실전류를 나타낸 값이고, 내식성은 2.7~3 wt% 소금물에 하루 정도 침지시킨 다음 부식 정도를 관찰한 것이다.
| 구분 | 조성물 종류 및 혼합비율(100%) | 절연성 (mA) |
내식성 | 표면외관 | |||
| 옥실산2수산화물 | 중불화암모늄 | 과산화 수소수 |
순수 | ||||
| 비교예 1 | 1.2 | 4.7 | 19 | 잔부 | 500 | △ | △ |
| 발명예 1 | 3.2 | 5.7 | 39 | 잔부 | 50 | ◎ | ◎ |
| 발명예 2 | 5.2 | 7.7 | 49 | 잔부 | 20 | ◎ | ◎ |
| 비교예 2 | 7.2 | 9.7 | 59 | 잔부 | 300 | ▽ | ▽ |
| 주) 물성판정/ 우수: ◎, 양호: ?, 보통: △, 약간불량: ▽ | |||||||
표1에 나타낸 바와 같이, 발명예1, 2 의 조성에서는 우수한 절연성, 내식성 및 표면외관을 가지는 것을 알 수 있었다.
<
실험예2
>
표면처리 조건 및 산화방지처리를 위한 수산화나트륨의 함량에 대한 표면처리효과를 확인하기 위해, 화학물질 조성을 100%로 하였을 때 중량 퍼센트(%)로 옥실산2수산화물(3.2wt%), 중불화암모늄(5.7wt%), 과산화수소수(39wt%), 및 잔부는 순수로 하고 먼저 순수를 30~40℃정도 가열한 상태에서 옥실산2수산화물을 먼저 녹인 후 다음으로 중불화암모늄을 순차적으로 투입 완전하게 녹인 후 여기에 최종적으로 과산화수소수를 투입시켜 액체 상태의 표면처리제를 준비한 다음, 하기 표2와 같이 표면처리 조건으로 시편을 제조한 후 표면조도를 측정하였다.
| 구분 | 표면 연마조건 | 표면조도 (㎛) |
||
| 연마액 가열온도 (℃) |
침전유지시간 (분) |
중화 재 혼합비 (수산화나트륨:순수) |
||
| 비교 예1 | 10 | 1 | 10 : 90 | 6 |
| 발명 예1 | 20 | 2 | 20 : 80 | 1 |
| 발명 예2 | 30 | 3 | 30 : 70 | 2 |
| 비교 예2 | 40 | 4 | 40 : 60 | 4 |
발명예1 및 2에서는 표면조도의 값이 1 및 2으로서 미려한 표면을 가지는 것을 알 수 있었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (7)
- 중량 퍼센트(wt%)로, 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물을 포함하는 방향성 전기강판의 표면처리제.
- 중량 퍼센트(wt%)로, 30~40℃의 물을 제공하는 단계;
상기 물에 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%를 순차적으로 용해시켜 용해액을 제조하는 단계; 및
상기 용해액에 과산화수소수 39~49wt%를 투입하는 단계를 포함하는
방향성 전기강판의 표면처리제 제조방법. - 중량 퍼센트(wt%)로, 옥실산2수산화물 3.2~5.2wt%, 중불화암모늄 5.7~7.7wt%, 과산화수소수 39~49wt% 및 잔부는 물을 포함하는 표면처리제를 준비하는 단계;
고온 소둔 후의 방향성 전기강판을 상기 표면처리제에 침지시켜 표면을 연마하는 단계;
상기 연마된 방향성 전기강판을 산화방지 처리하는 단계, 및
상기 산화방지 처리된 방향성 전기강판을 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판의 표면처리 방법. - 제3항에서,
상기 표면 연마단계에서 표면처리제의 온도를 20~30℃로 유지하는 방향성 전기강판의 표면처리 방법. - 제4항에서,
상기 침지시간은 2~3분인 방향성 전기강판의 표면처리 방법. - 제3항에서,
상기 산화방지 처리는 연마된 방향성 전기강판을 수산화나트륨 용액에 침전시켜 이루어지는 방향성 전기강판의 표면처리 방법. - 제6항에서,
상기 수산화나트륨 용액의 수산화나트륨 함량은 20~30wt%인 방향성 전기강판의 표면처리 방법.
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| JPH0323057U (ko) * | 1989-07-13 | 1991-03-11 | ||
| JPH07312308A (ja) * | 1994-05-18 | 1995-11-28 | Nippon Steel Corp | 磁気特性の優れたグラス被膜の少ない一方向性電磁鋼板の製造方法 |
| JP2614158B2 (ja) * | 1992-02-13 | 1997-05-28 | 新日本製鐵株式会社 | 低鉄損方向性電磁鋼板の張力被膜形成方法 |
| JPH1036140A (ja) * | 1996-07-20 | 1998-02-10 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | シリカガラス治具表面処理液及びそれを用いた処理方法 |
-
2012
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