KR101736627B1 - 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 포스테라이트 피막; 및 상기 포스테라이트 피막 상에 형성된 세라믹 층;을 포함하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판.

Description

철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법{GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET HAVING LOW CORE LOSS AND EXCELLENT INSULATION PROPERTY, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 방향성 전기강판이란 강판에 3.1% 전후의 Si성분을 함유한 것으로서, 결정립의 방위가 {100}<001> 방향으로 정렬된 집합 조직을 가지고 있어, 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 가진 전기강판을 말한다.
한편, 방향성 전기강판의 전력 손실을 최소화하기 위하여, 그 표면에 절연피막을 형성하는 것이 일반적이며, 이때 절연피막은 기본적으로 전기 절연성이 높고 소재와의 접착성이 우수하며, 외관에 결함이 없는 균일한 색상을 가져야 한다.
일반적으로 알려진 방향성 전기강판의 경우, 강판 및 포스테라이트 (Forsterite, Mg2SiO4)계 바탕 피막 위에 절연피막을 형성하고 이러한 절연피막의 열팽창계수 차이를 이용하여 강판에 인장 응력을 부여함으로써, 철손을 개선하고 자기 변형에 기인한 소음 감소 효과를 도모하고 있지만, 최근 요구되고 있는 고급 방향성 전기강판에서의 특성 수준을 만족시키기에는 한계가 있다.
이 밖에, 방향성 전기강판의 표면에 고장력 특성을 부여하는 방법으로 물리적 증기 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD) 및 화학적 증기 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등의 진공 증착을 통해 세라믹층을 코팅하는 방식이 알려져 있다. 그러나 이러한 코팅방식은 상업적 생산이 어렵고, 이 방법에 의해 제조된 방향성 전기강판은 절연특성이 열위한 문제점이 있다.
일본 특허공개공보 제1995-278826호 일본 특허공개공보 제1994-287764호
본 발명의 일 측면은 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하기 위함이다.
한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 포스테라이트 피막; 및 상기 포스테라이트 피막 상에 형성된 세라믹 층;을 포함하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은 표면에 포스테라이트 피막이 형성되어 있는 소지강판을 준비하는 단계; 및 상기 포스테라이트 피막 상에 플라즈마 용사법을 이용하여 세라믹 층을 형성하는 단계;를 포함하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있다.
본 발명에 의하면, 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 발명예 1의 단면을 촬영한 사진이다.
도 2는 비교예 4의 단면을 촬영한 사진이다.
도 3은 이미지 분석법에 사용한 발명예 1의 사진이다.
도 4는 이미지 분석법에 사용한 비교예 4의 사진이다.
도 5는 플라즈마 용사법을 이용한 경우, 세라믹 분말의 입경에 따른 표면 거칠기를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판은 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 포스테라이트 피막; 및 상기 포스테라이트 피막 상에 형성된 세라믹 층;을 포함한다.
이때, 상기 소지강판은 방향성을 갖는 전기강판이면 되므로 특별히 그 조성을 한정할 필요는 없다. 다만, 바람직한 일 예로서, Si: 2.5~3.7중량%, Bi:0.01~0.04중량%, Sb: 0.01~0.03중량%, 산가용성 Al: 0.020~0.040중량%, Mn:0.01~0.20중량%, C: 0.04~0.07중량%, N: 10~50 중량ppm, S: 0.001~0.005중량%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하, 상기 바람직한 일 예의 성분의 한정 이유에 대하여 상세히 설명한다.
Si: 2.5~3.7중량%
상기 Si는 강의 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 역할을 한다.
Si함량이 2.5 중량% 미만인 경우에는 강의 비저항이 작게 되어 철손 특성이 열화되고 고온소둔시 상변태구간이 존재하여 2차 재결정이 불안정해지므로 바람직하지 않으며, 3.7 중량% 초과인 경우에는 취성이 커져 냉간압연이 어려워진다. 따라서, Si 함량은 2.5~3.7 중량%인 것이 바람직하다.
Bi: 0.01~0.04중량%
Bi는 결정립계 편석원소로서 결정립계의 이동을 방해하는 원소이기 때문에 결정립 성장 억제제로서 {110}<001>방위의 고스결정립의 생성을 촉진하여 2차 재결정이 잘 발달하도록 하므로 결정립 성장 억제력 보강에 중요한 원소이다.
만약, Bi함량이 0.01 중량% 미만이면 그 효과가 떨어지고, 0.04 중량%를 초과하면 결정립계 편석이 심하게 일어나 강판의 취성이 커져서 압연시 판파단이 발생하게 된다. 따라서 Bi 함량은 0.01~0.04중량%인 것이 바람직하다.
Sb: 0.01~0.03중량%
Sb는 {110}<001>방위의 고스결정립의 생성을 촉진하는 원소로서, 그 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 고스결정립 생성 촉진제로서 충분한 효과를 기대할 수 없고, 0.03 중량%를 초과하면 표면에 편석되어 산화층 형성을 억제하고 표면불량이 발생하게 된다. 따라서, Sb 함량은 0.01~0.03중량%인 것이 바람직하다.
산가용성 Al: 0.020~0.040중량%
Al은 최종적으로 AlN, (Al,Si)N, (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물로 되어 억제제로 작용하는 원소이다. 산가용성 Al 함량이 0.02 중량% 미만인 경우에는 억제제로서 충분한 효과를 기대할 수 없다. 반면에 산가용성 Al 함량이 0.040 중량% 초과인 경우에는 Al계통의 질화물이 너무 조대하게 석출 및 성장하므로 억제제로의 효과가 부족해진다. 따라서, Al 함량은 0.020~0.040중량%인 것이 바람직하다.
Mn: 0.01~0.20중량%
Mn은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과가 있으며,
Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로써 1차 재결정립의 성장을 억제하여 2차 재결정을 일으키는데 중요한 원소이다. 그러나, 0.20중량% 초과 첨가시에는 열연도중 오스테나이트 상변태를 촉진하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정을 불안정하게 한다. 그러므로 Mn 은 0.20중량% 이하로 한다. 또한, Mn는 오스테나이트 형성 원소로서 열연 재가열시 오스테나이트 분율을 높여 석출물들의 고용량을 많게 하여 재석출시 석출물 미세화와 MnS 형성을 통한 1차 재결정립이 너무 과대하지 않게 하는 효과가 있으므로 0.01중량% 이상 포함하는 것이 필요하다. 따라서 Mn함량은 0.01~0.20 중량%인 것이 바람직하다.
C: 0.04~0.07중량%
C는 본 발명에 따른 실시예에서 방향성 전기강판의 자기적 특성 향상에 크게 도움이 되지 않는 성분이므로 가급적 제거하는 것이 바람직하다. 그러나, 일정수준 이상 포함되어 있을 경우 압연과정에서는 강의 오스테나이트 변태를 촉진하여 열간압연시 열간압연 조직을 미세화시켜서 균일한 미세조직이 형성되는 것을 도와주는 효과가 있으므로, 상기 C 함량은 0.04중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하다. 그러나 C 함량이 과다하면 조대한 탄화물이 생성되고 탈탄시 제거가 곤란해지므로 0.07중량% 이하인 것이 바람직하다.
N: 10~50 중량ppm
N은 Al 등과 반응하여 결정립을 미세화시키는 원소이다. 이들 원소들이 적절히 분포될 경우에는 상술한 바와 같이 냉간압연 이후 조직을 적절히 미세하게 하여 적절한 1차 재결정 입도를 확보하는데 도움이 될 수 있다. 그러나, 그 함량이 과도하면 1차 재결정립이 과도하게 미세화되고 그 결과 미세한 결정립으로 인하여 2차 재결정시 결정립 성장을 초래하는 구동력이 커져서 바람직하지 않은 방위의 결정립까지 성장할 수 있다. 또한, N 함량이 과다하면 최종 소둔 과정에서 제거하는데도 많은 시간이 소요되므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 질소 함량의 상한은 50ppm으로 하고, 슬라브 재가열시 고용되는 질소의 함량이 10ppm 이상이 되어야 할 것이므로 상기 질소 함량의 하한은 10ppm으로 하는 것이 바람직하다.
S: 0.001~0.005중량%
S함량이 0.005 중량% 초과인 경우에는 열간압연 슬라브 가열시 재고용되어 미세하게 석출하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정 개시온도를 낮추어 자성을 열화시킨다. 또한, 최종소둔공정의 2차 균열구간에서 고용상태의 S를 제거하는데 많은 시간이 소요되므로 방향성 전기강판의 생산성을 떨어뜨린다. 한편 S함량이 0.005% 이하로 낮은 경우에는 냉간압연전의 초기 결정립크기가 조대해지는 효과가 있으므로 1차 재결정공정에서 변형밴드에서 핵생성되는 {110}<001> 방위를 갖는 결정립의 수가 증가된다. 그러므로 2차 재결정립의 크기를 감소시켜 최종제품의 자성을 향상시키기 위하여 S함량은 0.005 중량% 이하인 것이 바람직하다.
또한, S는 MnS를 형성하여 1차 재결정립크기에 어느 정도 영향을 미치므로 0.001중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서 S 함량은 0.001~0.005 중량%인 것이 바람직하다.
한편, 상기 포스테라이트 피막(Forsterite, Mg2SiO4)은 방향성 전기강판의 제조공정 중에 탈탄 및 질화소둔을 한 다음, 2차 재결정 형성을 위한 고온 소둔시 소재간의 상호 융착(sticking)방지를 위해 소둔 분리제를 도포하는 과정에서 도포제의 주성분인 산화마그네슘(MgO)이 방향성 전기강판에 함유된 실리콘(Si)과 반응하여 형성되게 된다. 이러한 포스테라이트 피막은 피막장력 부여 효과가 부족하여 전기강판 철손저감에 한계가 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 포스테라이트 피막 상에 세라믹 층을 형성하여 피막장력 효과를 부여하고, 방향성 전기강판의 철손개선 효과를 극대화하여 극저철손 방향성 전기강판의 제조가 가능하다.
이때, 상기 세라믹 층의 두께는 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다.
세라믹 층의 두께가 너무 얇으면, 세라믹 층에 의해 방향성 전기강판의 표면에 발생되는 장력의 크기가 작아 철손 저감 효과 및 절연 효과가 불충분할 수 있다. 반면에, 세라믹 층의 두께가 너무 두꺼우면, 세라믹 층의 밀착성이 낮아지고, 박리가 일어날 수 있다. 따라서, 세라믹 층의 두께는 0.1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 세라믹 층의 두께는 1 내지 3 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 세라믹 층은 세라믹 분말로 이루어지며, 상기 세라믹 분말은 Li, B, Ca, Sr, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물일 수 있다.
한편, 상기 세라믹 층은 기공도가 1% 이하일 수 있다.
기공도가 1% 초과인 경우에는 세라믹층내 결함 증가에 따라 밀착성이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 상기 세라믹 층은 표면 거칠기(Ra)가 1 ㎛ 이하일 수 있다.
표면 거칠기가 1㎛ 초과인 경우에는 점적율이 열위하여 변압기 무부하손이 저하되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
나아가, 본 발명에 따른 방향성 전기강판은 세라믹층 상에 절연피막이 추가로 형성되어 있을 수 있다. 상기 세라믹 층에 의한 절연 효과가 불충분할 경우를 대비하여 절연 특성을 보다 향상시키기 위함이다.
이때, 상기 절연피막은 금속 인산염을 포함하며, 상기 금속 인산염은 Mg, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법은 표면에 포스테라이트 피막이 형성되어 있는 소지강판을 준비하는 단계; 및 상기 포스테라이트 피막 상에 플라즈마 용사법을 이용하여 세라믹 층을 형성하는 단계;를 포함한다.
이때, 상기 플라즈마 용사법은 세라믹 분말과 용매를 혼합한 슬러리를 용사 코팅 장치에 주입하고,
Ar, H2, N2, 또는 He 중 1 이상을 포함하는 가스를 20 내지 300kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 상기 주입된 슬러리를 공급하여 상기 포스테라이트 피막 상에 분사하는 것일 수 있다.
일반적으로 플라즈마 용사법은 상용화된 분말 공급 장치 (powder feeder)를 사용하여 세라믹 분말을 용사 코팅 장치에 주입하고, 플라즈마한 열원에 상기 주입된 세라믹 분말을 공급하여 분사하여 행해진다.
상기 분말 공급 장치 (powder feeder)를 사용하는 경우, 10 ㎛ 이하의 세라믹 분말은 용사 코팅 장치로 원할하게 주입할 수 없으며, 송급된 분말의 경우에도 용사 코팅 장치의 열원내로 효과적으로 공급되어 가열, 가속되지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면에 따라 세라믹 분말을 용매와 혼합한 슬러리를 용사 코팅 장치에 주입하는 슬러리 피딩(Slurry Feeding) 방법을 이용할 경우, 10 ㎛ 이하의 세라믹 분말을 용사 코팅 장치로 원할하게 송급할 수 있고 열원 내로 효과적으로 공급할 수 있어, 기공(pore) 등 코팅 결함 및 표면 거칠기가 현저히 감소된 치밀한 세라믹 층을 형성시킬 수 있다.
이때, 상기 세라믹 분말은 Li, B, Ca, Sr, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물일 수 있으며, 상기 용매는 물 또는 알코올일 수 있다.
또한, 상기 세라믹 분말의 입경은 0.01 내지 20 ㎛ 일 수 있다. 세라믹 분말의 입경이 너무 작으면 용사 코팅 공정 중 충분한 속도로 가속되지 않아 세라믹 층에 기공(pore), 균열 등 결함이 많이 형성되고 밀착성이 낮아지는 문제가 생길 수 있다. 반면에, 세라믹 분말의 입경이 너무 크면 세라믹 층의 두께가 두꺼워지고 표면조도가 높아지는 문제가 있다. 따라서, 세라믹 분말의 입경은 0.01 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다.
이때, 세라믹층의 표면 거칠기를 1㎛이하로 하기 위해서는 세라믹 분말의 입경을 0.01 내지 15㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 보다 더 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛일 수 있다.
플라즈마 용사법을 이용한 경우, 세라믹 분말의 입경에 따른 표면 거칠기를 나타낸 그래프인 도 5를 참조하면 세라믹 분말의 입경이 15 ㎛ 이하인 경우에 표면 거칠기를 1㎛이하로 할 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 세라믹 층이 형성된 후, 상기 방향성 전기강판의 표면에 금속 인산염을 포함하는 절연피막 조성물을 도포하고, 건조하여 절연피막 층을 형성하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 제조방법은 방향성을 갖는 일반적인 전기강판에 모두 적용할 수 있는 것이므로 특별히 한정할 필요는 없다.
다만, 바람직한 일 예로, 상기 소지강판을 준비하는 단계는 Si: 2.5~3.7중량%, Bi: 0.01~0.04중량%, Sb: 0.01~0.03중량%, 산가용성 Al: 0.020~0.040중량%, Mn: 0.01~0.20중량%, C: 0.04~0.07중량%, N: 10~50 중량ppm, S: 0.001~0.005중량%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 상기 슬라브를 가열한 후 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 탈탄 소둔하는 단계; 및 상기 탈탄 소둔된 강판에 소둔 분리제를 도포하고, 최종 소둔하는 단계;를 포함할 수 있다.
포스테라이트 피막은 상호 융착(sticking)방지를 위해 상기 소둔 분리제를 도포하는 과정에서 도포제의 주성분인 산화마그네슘(MgO)이 방향성 전기강판에 함유된 실리콘(Si)과 반응하여 형성되게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
( 실시예 )
Si: 3.4중량%, Bi: 0.03중량%, Sb: 0.02중량%, 산가용성 Al: 0.03중량%, Mn: 0.10중량%, C: 0.05중량%, N: 20 중량ppm, S: 0.002중량%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하였다.
상기 슬라브를 1150℃ 에서 220분간 가열한 뒤 2.3mm 두께로 열간 압연하여, 열연강판을 제조하였다. 상기 열연강판을 1120℃까지 가열한 후 920℃ 에서 95초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.23mm 두께로 냉간압연하여, 냉연강판을 제조하였다. 상기 냉연강판을 850℃ 로 유지 된 노(Furnace) 속에 투입한 뒤, 이슬점 온도 및 산화능을 조절하고, 수소, 질소, 및 암모니아 혼합 기체 분위기에서 탈탄 침질 및 1차 재결정 소둔을 동시에 수행하여, 탈탄 소둔된 강판을 제조하였다. 이후, MgO가 주성분인 소둔 분리제에 증류수를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 롤(Roll) 등을 이용하여 슬러리를 탈탄 소둔된 강판에 도포한 후, 최종 소둔하였다. 최종 소둔시 1차 균열온도는 700℃, 2차 균열온도는 1200℃로 하였고, 승온구간의 온도구간에서는 15℃/hr로 하였다. 또한, 1200℃까지는 질소 25 부피% 및 수소 75 부피%의 혼합 기체 분위기로 하였고, 1200℃ 도달한 후에는 100 부피%의 수소 기체 분위기에서 15시간 유지한 다음 노냉(furnace cooling)하였다.
상기 소둔된 소지강판을 하기 표 1에 기재된 방법에 의하여 세라믹 층을 형성하여 방향성 전기강판을 제조하였다. 다만, 플라즈마 용사법을 이용한 경우 용사 코팅 조건으로는 아르곤(Ar) 가스(유량 35~50 lpm)와 수소(H2) 가스(유량 7~15 lpm)를 30~50 kW의 출력으로 플라즈마화한 용사코팅 장치 열원을 사용하였으며, 용사 거리(용사기 노즐에서 소지강판 표면까지의거리)는 90~150 mm 범위로 조정하였다. 세라믹 분말로는 Al2O3 , SiO2 , TiO2 , ZrO2 등을 사용하였으며, 분말 공급량은 30~80 g/min의 범위에서 조정하였다.
상기 제조된 방향성 전기강판의 자기 특성 및 절연특성을 평가하고 하기 표 1에 나타내었다.
전기강판의 자기 특성은 통상 W17 /50과 B8을 대표치로 사용하므로, 자기특성은 1.7T, 50Hz 조건에서 평가하였다. W17 /50은 주파수 50Hz의 자기장을 1.7Tesla까지 교류로 자화시켰을 때 나타나는 전력 손실을 의미한다. 여기서, Tesla 는 단위면적당 자속(flux)를 의미하는 자속 밀도의 단위이다. B8은 전기강판 주위를 감은 권선에 800 A/m 크기의 전류량을 흘렸을때, 전기강판에 흐르는 자속 밀도 값을 나타낸다.
또한, 절연특성은 ASTM A717 국제규격에 따라 Franklin 측정기를 활용하여 코팅상부를 측정하였다.
또한, 세라믹 층의 기공도 및 표면 거칠기를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 기공도는 이미지 분석법을 이용하여 측정하였으며, 1% 미만인 경우에는 정확한 측정이 어려우므로 1% 미만으로 표시하였다. 또한, 표면 거칠기는 평균값을 나타내었다.
구분 코팅방법 세라믹 분말 세라믹층 자기특성 절연특성
투입
형태		 입경
(㎛)		 종류 기공도
(%)		 표면 거칠기(㎛) W17 /50
(W/kg)		 B8
(T)		 mA
발명예 1 플라즈마 용사 슬러리 2.5 Al2O3 1% 미만 0.54 0.75 1.91 12
발명예 2 플라즈마 용사 슬러리 3.5 SiO2 1% 미만 0.57 0.82 1.92 17
발명예 3 플라즈마 용사 슬러리 2.5 TiO2 1% 미만 0.45 0.74 1.92 52
발명예 4 플라즈마 용사 슬러리 4.8 ZrO2 1% 미만 0.68 0.79 1.91 75
비교예 1 미코팅 - - - - - 0.94 1.91 990
비교예 2 콜로이달 실리카/ Mg(H2PO4)2 코팅(4:6) - - - - 0.5 0.88 1.91 250
비교예 3 플라즈마 용사 분말 2.5 Al2O3 X X X X X
비교예 4 플라즈마 용사 분말 16.5 Al2O3 7.3% 1.5 0.87 1.91 780
발명예 1 내지 4는 자기특성 및 절연특성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
비교예 1은 세라믹 층을 형성하지 않았으며, 이로인해 자기특성 및 절연특성이 열위한 것을 확인할 수 있다.
비교예 2는 롤 코팅 방법을 이용하여 인산염을 코팅한 경우로, 자기 특성이 열위하였다.
비교예 3의 경우, 세라믹 분말의 크기가 작아 분말형태로 용사 코팅 장치에 원할하게 주입할 수 없었으며, 송급된 분말의 경우에도 용사 코팅 장치의 열원내로 효과적으로 공급되어 가열, 가속되지 못하여 세라믹층을 형성할 수 없었다.
비교예 4의 경우, 세라믹 층을 형성할 수 있었으나, 세라믹을 분말형태로 공급하여 기공도가 5% 초과이고, 표면 거칠기가 1㎛ 초과로 치밀한 세라믹 층을 형성할 수 없었으며, 자기특성 및 절연특성이 열위한 것을 확인할 수 있다.
발명예 1의 단면을 촬영한 도 1 및 비교예 4의 단면을 촬영한 도 2를 비교하고, 이미지 분석법에 사용한 발명예 1의 사진인 도 3 및 이미지 분석법에 사용한 비교예 1의 사진인 도 4를 비교해 보면 알 수 있듯이, 본 발명의 제조방법을 적용한 발명예 1는 기공(pore) 등 코팅 결함 및 표면 거칠기가 현저히 감소하여 치밀한 단면 미세구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 소지강판;
    상기 소지강판 상에 형성된 포스테라이트 피막; 및
    상기 포스테라이트 피막 상에 형성된 세라믹 층;을 포함하고,
    상기 세라믹 층은 기공도가 1% 이하이고, 표면 거칠기가 1㎛ 이하인 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소지강판은 Si: 2.5~3.7중량%, Bi:0.01~0.04중량%, Sb: 0.01~0.03중량%, 산가용성 Al: 0.020~0.040중량%, Mn: 0.01~0.20중량%, C: 0.04~0.07중량%, N: 10~50 중량ppm, S: 0.001~0.005중량%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 층의 두께는 0.1~10 ㎛인 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 세라믹 분말로 이루어지며, 상기 세라믹 분말은 Li, B, Ca, Sr, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물인 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 층 상에 절연피막이 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연피막은 금속 인산염을 포함하며, 상기 금속 인산염은 Mg, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판.
  9. 표면에 포스테라이트 피막이 형성되어 있는 소지강판을 준비하는 단계; 및
    상기 포스테라이트 피막 상에 플라즈마 용사법을 이용하여 세라믹 층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 플라즈마 용사법은 세라믹 분말과 용매를 혼합한 슬러리를 용사 코팅 장치에 주입하고,
    Ar, H2, N2, 또는 He 중 1 이상을 포함하는 가스를 20 내지 300kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 상기 주입된 슬러리를 공급하여 상기 포스테라이트 피막상에 분사하여 행하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 세라믹 분말은 Li, B, Ca, Sr, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물인 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 세라믹 분말의 입경은 0.01 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    세라믹 층이 형성된 후, 상기 세라믹 층 상에 금속 인산염을 포함하는 절연피막 조성물을 도포하고, 건조하여 절연피막 층을 형성하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 소지강판을 준비하는 단계는,
    Si: 2.5~3.7중량%, Bi: 0.01~0.04중량%, Sb: 0.01~0.03중량%, 산가용성 Al: 0.020~0.040중량%, Mn: 0.01~0.20중량%, C: 0.04~0.07중량%, N: 10~50 중량ppm, S: 0.001~0.005중량%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계;
    상기 슬라브를 가열한 후 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;
    상기 냉연강판을 탈탄 소둔하는 단계; 및
    상기 탈탄 소둔된 강판에 소둔 분리제를 도포하고, 최종 소둔하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철손이 낮고 절연특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.

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