KR101762339B1 - 방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 방향성 전기강판 기재의 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성되고, 포스테라이트 피막 상의 전부 또는 일부 영역에 세라믹 층이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성된 방향성 전기강판을 준비하는 단계; 및 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성한다.

Description

방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조방법 {GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET, AND METHOD FOR MANUFACTURING GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}
방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 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.
이러한 {100}<001> 집합조직을 얻는 것은 여러 제조 공정의 조합에 의해서 가능하며, 특히 강 슬라브의 성분을 비롯하여, 이를 가열, 열간 압연, 열연판 소둔, 1차 재결정 소둔, 및 최종 소둔하는 일련의 과정이 매우 엄밀하게 제어되어야 한다.
구체적으로, 방향성 전기강판은 1차 재결정립의 성장을 억제시키고, 성장이 억제된 결정립 중에서 {100}<001> 방위의 결정립을 선택적으로 성장시켜 얻어진 2차 재결정 조직에 의해 우수한 자기특성을 나타내도록 하는 것이므로, 1차 재결정립의 성장 억제제가 보다 중요하다. 그리고 최종 소둔 공정에서는, 성장이 억제된 결정립 중에서 안정적으로 {100}<001> 방위의 집합 조직을 갖는 결정립들이 우선적으로 성장할 수 있도록 하는 것이 방향성 전기강판 제조기술에서 주요한 사항 중에 하나이다.
위에서 언급한 조건이 충족할 수 있고 현재 공업적으로 널리 이용되고 있는 1차 결정립의 성장 억제제로는, MnS, AlN, 및 MnSe 등이 있다. 구체적으로, 강 슬라브에 함유된 MnS, AlN, 및 MnSe 등을 고온에서 장시간 재가열하여 고용시킨 뒤 열간 압연하고, 이후의 냉각 과정에서 적정한 크기와 분포를 가지는 상기 성분이 석출물로 만들어져 상기 성장 억제제로 이용될 수 있는 것이다. 그러나, 이는 반드시 강 슬라브를 고온으로 가열해야 되는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 최근에는 강 슬라브를 저온에서 가열하는 방법으로 방향성 전기강판의 자기적 특성을 개선하기 위한 노력이 있었다. 이를 위해, 방향성 전기강판에 안티몬(Sb) 원소를 첨가하는 방법이 제시되었으나, 최종 고온 소둔 후 결정립 크기가 불균일하고 조대하여 변압기 소음 품질이 열위해지는 문제점이 지적되었다.
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. 이와 더불어, 최근 변압기 소음에 대한 국제규격 강화 및 관련 업계의 경쟁 심화로 인하여, 방향성 전기강판의 절연피막을 소음을 저감하기 위해, 자기 변형(자왜) 현상에 대한 연구가 필요한 실정이다.
구체적으로, 변압기 철심으로 사용되는 전기강판에 자기장이 인가되면 수축과 팽창을 반복하여 떨림 현상이 유발되며, 이러한 떨림으로 인해 변압기에서 진동과 소음이 야기된다.
일반적으로 알려진 방향성 전기강판의 경우, 강판 및 폴스테라이트(Forsterite)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 소음 수준을 만족시키기에는 한계가 있다.
한편, 방향성 전기강판의 90°자구를 감소시키는 방법으로 습식코팅 방식이 알려져 있다. 여기서 90°자구란, 자계 인가 방향에 대하여 직각으로 향하고 있는 자화를 가지는 영역을 말하며, 이러한 90°자구의 양이 적을수록 자기 변형이 작아진다. 그러나, 일반적인 습식코팅 방식으로는 인장응력 부여에 의한 소음 개선 효과가 부족하고, 코팅 두께가 두꺼운 후막으로 코팅해야 되는 단점이 있어, 변압기 점적율과 효율이 나빠지는 문제점이 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 통한 코팅 방식이 알려져 있다. 그러나 이러한 코팅방식은 상업적 생산이 어렵고, 이 방법에 의해 제조된 방향성 전기강판은 절연특성이 열위한 문제점이 있다.
포스테라이트 피막 상에 형성된 세라믹 층이 형성된 방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 방향성 전기강판 기재의 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성되고, 포스테라이트 피막 상의 전부 또는 일부 영역에 세라믹 층이 형성된다.
포스테라이트 피막 상의 일부 영역에 세라믹 층이 형성되고, 방향성 전기강판의 폭 방향을 따라서, 세라믹 층이 형성된 부분과 세라믹 층이 형성되지 않은 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성할 수 있다.
세라믹 층이 형성된 부분의 폭이 2mm 이상일 수 있다.
세라믹 층의 두께는 0.1 내지 4 ㎛일 수 있다.
세라믹 층은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
1.00≤A/B≤200
(단, 식 1에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타낸다.)
전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(C)이 15 내지 100%일 수 있다.
세라믹 층은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
0.01≤(A/B)/C≤10
(단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타내고, C는 전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(%)을 나타낸다.)
세라믹 층은 세라믹 분말로 이루어 질 수 있다.
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 1종을 성분으로 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물일 수 있다.
세라믹 분말은 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO·Al2O3, 2MgO·SiO2, MgO·SiO2, 2MgO·TiO2, MgO·TiO2, MgO·2TiO2, Al2O3·SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Al2O3·TiO2, ZnO·SiO2, ZrO2·SiO2, ZrO2·TiO2, 9Al2O3·2B2O3, 2Al2O3·B2O3, 2MgO·2Al2O3·5SiO2, Li2O·Al2O3· SiO2, Li2O·Al2O3·4SiO2, BaO·Al2O3·SiO2, AlN, SiC, TiC, TiN, BN, ZrN, CrN, BaTiO3, SrTiO3, FeTiO3, MgTiO3, CaO, FeAl2O4, CaTiO3, MgAl2O4, FeTiO4, SrZrO3, Y2O3 및 ZrSiO4 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
세라믹 분말의 입경은 10 내지 1000nm일 수 있다.
세라믹 층 상에 금속 인산염을 포함하는 절연피막 층이 더 형성될 수 있다.
금속 인산염은 Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
방향성 전기강판 기재는 실리콘(Si): 2.6 내지 5.5중량%, 알루미늄(Al): 0.020 내지 0.040 중량%, 망간(Mn): 0.01 내지 0.20 중량%, 안티몬(Sb), 주석(Sn), 또는 이들의 조합을 0.01 내지 0.15 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.
방향성 전기강판 기재 내의 결정립 크기는 10 내지 60mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성된 방향성 전기강판을 준비하는 단계; 및 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계를 포함한다.
포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는, 포스테라이트 피막 상의 일부 영역에 상기 세라믹 분말을 분사하여 상기 세라믹 층을 형성하고, 방향성 전기강판의 폭 방향을 따라서, 세라믹 층이 형성된 부분과 세라믹 층이 형성되지 않은 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성하도록 세라믹 분말을 분사할 수 있다.
포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는, 세라믹 층이 형성된 부분의 폭이 2mm 이상이 되도록 세라믹 분말을 분사할 수 있다.
포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는, 세라믹 층의 두께가 0.1 내지 4 ㎛가 되도록 세라믹 분말을 분사할 수 있다.
세라믹 층은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
1.00≤A/B≤200
(단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타낸다.)
포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는, 전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(C)이 15 내지 100%이 되도록 세라믹 분말을 분사할 수 있다.
세라믹 층은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
0.01≤(A/B)/C≤10
(단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타내고, C는 전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(%)을 나타낸다.)
포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는 Ar, H2, N2, 또는 He를 포함하는 가스를 20 내지 300kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 세라믹 분말을 공급하여 세라믹 층을 형성하는 단계일 수 있다.
열원에 세라믹 분말 및 용매의 혼합물을 공급하여 세라믹 층을 형성할 수 있다.
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 1종을 성분으로 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물일 수 있다.
세라믹 분말은 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO·Al2O3, 2MgO·SiO2, MgO·SiO2, 2MgO·TiO2, MgO·TiO2, MgO·2TiO2, Al2O3·SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Al2O3·TiO2, ZnO·SiO2, ZrO2·SiO2, ZrO2·TiO2, 9Al2O3·2B2O3, 2Al2O3·B2O3, 2MgO·2Al2O3·5SiO2, Li2O·Al2O3· SiO2, Li2O·Al2O3·4SiO2, BaO·Al2O3·SiO2, AlN, SiC, TiC, TiN, BN, ZrN, CrN, BaTiO3, SrTiO3, FeTiO3, MgTiO3, CaO, FeAl2O4, CaTiO3, MgAl2O4, FeTiO4, SrZrO3, Y2O3 및 ZrSiO4 중에서 선택되는 적어도 1종일 수 있다.
세라믹 분말의 입경은 10 내지 1000nm일 수 있다.
포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계 이후, 금속 인산염을 포함하는 절연피막 조성물을 도포하고, 건조하여 절연피막 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
금속 인산염은 Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
금속 인산염은 금속 수산화물 및 인산의 반응을 통해 얻어질 수 있다.
일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성된 방향성 전기강판을 준비하는 단계는,
실리콘(Si): 2.6 내지 5.5중량%, 알루미늄(Al): 0.020 내지 0.040 중량%, 망간(Mn): 0.01 내지 0.20 중량%, 안티몬(Sb), 주석(Sn), 또는 이들의 조합을 0.01 내지 0.15 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하는 단계; 슬라브를 가열하고, 열간 압연하여, 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 탈탄 소둔하여, 탈탄 소둔된 강판을 수득하는 단계; 및 탈탄 소둔된 강판에 소둔 분리제를 도포하고, 최종 소둔하는 단계;를 포함할 수 있다.
냉연판을 탈탄 소둔하여, 탈탄 소둔된 강판을 수득하는 단계는, 냉연판을 탈탄과 동시에 침질하거나, 탈탄 이후 침질하고, 소둔하여 탈탄 소둔된 강판을 수득하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 철손이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 개략적인 상면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판(100)은 방향성 전기강판 기재(10)의 일면 또는 양면에 포스테라이트(Mg2SiO4) 피막(20)이 형성되고, 포스테라이트 피막(20) 상의 전부 또는 일부 영역에 세라믹 층(30)이 형성된다.
이하에서는 방향성 전기강판 기재(10) 성분의 한정 이유에 대해 설명한다.
Si: 2.6 내지 5.5중량%
실리콘(Si)은 강의 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 역할을 하는데, Si의 함량이 너무 적은 경우에는 강의 비저항이 작게 되어 철손 특성이 열화되고 고온소둔시 상변태구간이 존재하여 2차 재결정이 불안정해지는 문재가 발생할 수 있다. Si의 함량이 너무 많은 경우에는 취성이 커져 냉간압연이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전술한 범위에서 Si의 함량을 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si는 2.6 내지 4.3 중량% 포함될 수 있다.
Al: 0.020 내지 0.040중량%
알루미늄(Al)은 최종적으로 AlN, (Al,Si)N, (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물로 되어 억제제로 작용하는 성분이다. Al의 함량이 너무 적은 경우에는 억제제로서 충분한 효과를 기대하기 어렵다. 또한, Al의 함량이 너무 많은 경우에는 Al계통의 질화물이 너무 조대하게 석출, 성장하므로 억제제로의 효과가 부족해질 수 있다. 따라서, 전술한 범위에서 Al의 함량을 조절할 수 있다.
Mn: 0.01 내지 0.20중량%
Mn은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과가 있으며, Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로서 1차재결정립의 성장을 억제하여 2차재결정을 일으키는데 중요한 원소이다. 그러나 Mn의 함량이 너무 많은 경우, 열연도중 오스테나이트 상변태를 촉진하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정을 불안정하게 한다. 또한, Mn의 함량이 너무 적은 경우, 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 불충분하게 일어날 수 있다. 따라서, 전술한 범위에서 Mn의 함량을 조절할 수 있다.
Sb, Sn 또는 이들의 조합: 0.01~0.15중량%
Sb 또는 Sn는 결정립계 편석원소로서 결정립계의 이동을 방해하는 원소이기 때문에 결정립 성장 억제제로서 {110}<001>방위의 고스결정립의 생성을 촉진하여 2차 재결정이 잘 발달하도록 하므로 결정립 크기 제어에 중요한 원소이다. 만약, Sb 또는 Sn을 단독 또는 복합 첨가한 함량이 너무 적으면 그 효과가 떨어지는 문제가 생길 수 있다. Sb 또는 Sn을 단독 또는 복합 첨가한 함량이 너무 많으면 결정립계 편석이 심하게 일어나 강판의 취성이 커져서 압연시 판파단이 발생할 수 있다.
방향성 전기강판의 소음은 자기변형에 기인한 진동에서 유발되므로 소음특성을 개선하기 위해서는 강판에 고온소둔 결정립 크기를 미세화하여 90° 자구를 감소시키는 방법이 있다. 그러나, 통상적인 방향성 전기강판 제조방법에서는 결정립 크기가 크고 불균일하여 소음개선 효과가 불충분하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판 기재(10)는 Sb 또는 Sn를 단독 또는 복합 첨가하여 고온소둔 결정립 크기는 10 내지 60mm 범위로 제어하여 변압기 소음개선 효과가 우수하다. 결정립 크기가 너무 작을 경우, 자속밀도가 열위하므로 변압기 등의 제품으로 생산하기에 충분하지 않다. 그리고, 결정립 크기가 너무 클 경우 자기변형이 심해져 저소음 변압기 제작이 어렵게 된다. 이 때 결정립 크기는 절편법(intercept method)을 사용하여 측정한 원상당 직경을 의미한다.
포스테라이트 피막(20)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 피막(20)은 피막장력 부여 효과가 부족하여 전기강판 철손저감에 한계가 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 방향성 전기강판(100)은 포스테라이트 피막(20) 상에 세라믹 층(30)을 형성하여 피막장력 효과를 부여하고, 방향성 전기강판의 철손개선 효과를 극대화하여 극저철손 방향성 전기강판의 제조가 가능하다.
세라믹 층(30)은 포스테라이트 피막(20) 상의 전부 또는 일부 영역에 형성될 수 있다. 세라믹 층(30)이 포스테라이트 피막(20) 상의 일부 영역에 형성되는 경우, 방향성 전기강판(100)의 폭 방향을 따라서, 세라믹 층(30)이 형성된 부분과 세라믹 층이 형성되지 않은 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성할 수 있다. 도 1은 이러한 패턴이 형성된 방향성 전기강판(100)의 개략적인 상면도를 나타낸다. 도 1에서 나타나듯이, 방향성 전기강판의 폭 방향을 따라서, 세라믹 층(30)이 형성된 부분과 세라믹 층(30)이 형성되지 아니하여 포스테라이트 피막(20)이 노출된 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성하고 있다. 이 때, 세라믹 층(30)이 형성된 부분의 폭(w)은 2mm 이상이 될 수 있다. 폭(w)이 너무 작으면, 장력부여에 의한 철손개선 효과가 미미하고, 다수의 코팅노즐을 형성하여야 하기 때문에 공정이 복잡해 지는 문제가 발생할 수 있다. 포스테라이트 피막(20)의 전체 영역에 세라믹 층(30)이 형성되는 경우, 폭(w)이 무한히 증가할 수 있으므로, 폭의 상한은 한정하지 아니한다.
세라믹 층(30)의 두께는 0.1 내지 4 ㎛일 수 있다. 세라믹 층(30)의 두께가 너무 얇으면, 세라믹 층(30)의 절연 효과가 적게 나타나는 문제가 생길 수 있다. 세라믹 층(30)의 두께가 너무 두꺼우면, 세라믹 층(30)의 밀착성이 낮아지고, 박리가 일어날 수 있다. 따라서, 세라믹 층(30)의 두께를 전술한 범위로 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 세라믹 층(30)의 두께는 0.8 내지 2.5 ㎛일 수 있다.
세라믹 층(30)은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
1.00≤A/B≤200
(단, 식 1에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타낸다.)
식 1에서 A/B 값이 너무 낮을 경우, 방향성 전기강판의 절연 및 소음 특성이 열위해져 변압기 등의 제품으로 생산하기에 불충분할 수 있다. A/B 값이 너무 높을 경우, 점적율이 낮아져 효율적인 변압기 제작이 어렵게 된다. 따라서, 식 1과 같이 A/B의 범위를 한정할 수 있다. 더욱 구체적으로 2.80≤A/B≤17.50일 수 있다. 이 때, 피막 장력이란, 세라믹 층(30)이 형성된 방향성 전기강판(100)의 휨 정도를 측정된 것으로서 그 단위는 MPa이다.
전체 방향성 전기강판(100)의 표면에 대하여 세라믹 층(30)이 형성된 부분의 면적 비율(C)이 15 내지 100%일 수 있다. 세라믹 층(30)의 면적 비율이 너무 적은 경우, 장력부여에 의한 철손개선 효과가 미미할 수 있다. 더욱 구체적으로 세라믹 층(30)의 면적 비율은 40 내지 80%가 될 수 있다.
세라믹 층(30)은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
0.01≤(A/B)/C≤10
(단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타내고, C는 전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(%)을 나타낸다.)
(A/B)/C 값이 너무 작을 경우, 방향성 전기강판의 점적율 및 소음 특성이 열위해져 효율적인 변압기 제작이 어려 울 수 있다. (A/B)/C 값이 너무 클 경우, 피막 밀착성이 열위하여 변압기 등의 제품으로 생산하기에 불충분할 수 있다. 따라서, 식 2와 같이 (A/B)/C 의 범위를 한정할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.035≤(A/B)/C≤0.438 이 될 수 있다.
세라믹 층(30)은 세라믹 분말로 이루어 질 수 있다. 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 1종을 성분으로 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물일 수 있다. 더욱 구체적으로 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO·Al2O3, 2MgO·SiO2, MgO·SiO2, 2MgO·TiO2, MgO·TiO2, MgO·2TiO2, Al2O3·SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Al2O3·TiO2, ZnO·SiO2, ZrO2·SiO2, ZrO2·TiO2, 9Al2O3·2B2O3, 2Al2O3·B2O3, 2MgO·2Al2O3·5SiO2, Li2O·Al2O3· SiO2, Li2O·Al2O3·4SiO2, BaO·Al2O3·SiO2, AlN, SiC, TiC, TiN, BN, ZrN, CrN, BaTiO3, SrTiO3, FeTiO3, MgTiO3, CaO, FeAl2O4, CaTiO3, MgAl2O4, FeTiO4, SrZrO3, Y2O3 및 ZrSiO4 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
세라믹 분말의 입경은 10 내지 1000nm가 될 수 있다. 세라믹 분말의 입경이 너무 작으면, 세라믹 층의 형성이 곤란해 질 수 잇다. 세라믹 분말의 입경이 너무 크면, 표면조도가 거칠어져 표면 결함이 발생할 수 있다. 따라서 세라믹 분말의 입경을 전술한 범위로 조절할 수 있다.
세라믹 분말은 구형, 판상형, 및 침상형을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 형태일 수 있다.
세라믹 층(30)의 형성 방법에 대해서는 후술하는 방향성 전기강판(100)의 제조 방법과 관련하여 구체적으로 설명하겠다.
세라믹 층(30) 상에는 금속 인산염을 포함하는 절연피막 층(40)이 더 형성될 수 있다. 절연피막 층(40)이 더 형성됨으로써, 절연 특성을 개선할 수 있다. 세라믹 층(30)이 포스테라이트 피막(20)의 일부분에 형성되어 있는 경우, 절연피막 층(40)은 세라믹 층(30) 상 및 세라믹 층이 형성되지 않은 포스테라이트 피막(20) 상에 형성될 수 있다. 도 2는 세라믹 층(30)이 포스테라이트 피막(20)의 일부분에 형성된 경우, 절연피막 층(40)이 형성된 방향성 전기강판(100)의 개략적인 측면도를 나타낸다.
금속 인산염은 Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
금속 인산염은 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것일 수 있다.
금속 인산염은, 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것이고, 금속 수산화물은 Sr(OH)2, Al(OH)3, Mg(OH)2, Zn(OH)2, 및 Ca(OH)2를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 금속 수산화물의 금속원자는 인산의 인과 치환 반응하여 단일결합, 이중결합, 또는 삼중 결합을 형성하여 이루어진 것이고, 미반응 자유인산(H3PO4)의 양이 25%이하인 화합물로 이루어진 것일 수 있다.
금속 인산염은, 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것이고, 인산에 대한 금속 수산화물의 중량 비율은 1:100 내지 40:100으로 표시되는 것일 수 있다.
금속 수산화물이 너무 많이 포함될 경우에는 화학적인 반응이 완결되지 않아 침전물이 생기는 문제가 발생할 수 있고, 금속 수산화물이 너무 적게 포함될 경우에는 내식성이 열위한 문제가 발생할 수 있기에, 상기와 같이 범위를 한정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 방향성 전기강판의 제조 방법의 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 방향성 전기강판의 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 방향성 전기강판의 제조 방법은 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성된 방향성 전기강판을 준비하는 단계(S10) 및 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계(S20)를 포함한다. 이외에, 방향성 전기강판의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
단계(S10)은 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막(20)이 형성된 방향성 전기강판을 준비한다.
단계(S10)은 구체적으로 실리콘(Si): 2.6 내지 5.5중량%, 알루미늄(Al): 0.020 내지 0.040 중량%, 망간(Mn): 0.01 내지 0.20 중량%, 안티몬(Sb), 주석(Sn), 또는 이들의 조합을 0.01 내지 0.15 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하는 단계; 슬라브를 가열하고, 열간 압연하여, 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 탈탄 소둔하여, 탈탄 소둔된 강판을 수득하는 단계; 및 탈탄 소둔된 강판에 소둔 분리제를 도포하고, 최종 소둔하는 단계;를 포함할 수 있다. 이 때, 슬라브를 열간압연 하기 이전에 먼저 1200 ℃ 이하로 가열할 수 있다. 또한, 열간 압연 이후에 제조된 열연판을 소둔할 수 있다. 또한, 탈탄 소둔 이후 또는 탈탄 소둔과 동시에 침질할 수 있다. 이러한 공정은 통상의 공정에 따르므로 자세한 제조 조건은 그 설명을 생략한다.
슬라브의 조성은 전술한 방향성 전기강판의 조성 이유와 동일하므로, 반복되는 설명을 생략한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 조성을 갖는 슬라브를 열간 압연- 냉간 압연- 탈탄 소둔- 최종 소둔하는 일련의 공정에서, 상기 최종 소둔 후 결정립의 크기는 10 내지 60mm의 범위를 충족하도록 공정 조건을 제어할 수 있다.
다음으로, 단계(S20)은 포스테라이트 피막(20)에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층(30)을 형성한다.
세라믹 층(30)을 형성하는 방법으로, 플라즈마 스프레이 코팅(Plasma spray), 고속화염 스프레이 코팅(High velocity oxy fuel), 에어로졸 디포지션(Aerosol deposition), 저온 스프레이 코팅(Cold spray)의 방법을 적용할 수 있다.
더욱 구체적으로, Ar, H2, N2, 또는 He를 포함하는 가스를 20 내지 300kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 세라믹 분말을 공급하여 세라믹 층을 형성하는 플라즈마 스프레이 코팅방법을 사용할 수 있다.
또한, 플라즈마 스프레이 코팅방법으로서, Ar, H2, N2, 또는 He를 포함하는 가스를 20 내지 300kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 세라믹 분말 및 용매의 혼합물 서스펜션 형태로 공급하여 세라믹 층(30)을 형성할 수 있다. 이 때, 용매는 물 또는 알코올이 될 수 있다.
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 1종을 성분으로 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물일 수 있다. 더욱 구체적으로 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO·Al2O3, 2MgO·SiO2, MgO·SiO2, 2MgO·TiO2, MgO·TiO2, MgO·2TiO2, Al2O3·SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Al2O3·TiO2, ZnO·SiO2, ZrO2·SiO2, ZrO2·TiO2, 9Al2O3·2B2O3, 2Al2O3·B2O3, 2MgO·2Al2O3·5SiO2, Li2O·Al2O3· SiO2, Li2O·Al2O3·4SiO2, BaO·Al2O3·SiO2, AlN, SiC, TiC, TiN, BN, ZrN, CrN, BaTiO3, SrTiO3, FeTiO3, MgTiO3, CaO, FeAl2O4, CaTiO3, MgAl2O4, FeTiO4, SrZrO3, Y2O3 및 ZrSiO4 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
세라믹 분말의 입경은 10 내지 1000nm가 될 수 있다. 세라믹 분말의 입경이 너무 작으면, 세라믹 층의 형성이 곤란해 질 수 잇다. 세라믹 분말의 입경이 너무 크면, 표면조도가 거칠어져 표면 결함이 발생할 수 있다. 따라서 세라믹 분말의 입경을 전술한 범위로 조절할 수 있다.
세라믹 분말은 구형, 판상형, 및 침상형을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 형태일 수 있다.
세라믹 층(30)은 포스테라이트 피막(20) 상의 전부 또는 일부 영역에 형성될 수 있다. 세라믹 층(30)이 포스테라이트 피막(20) 상의 일부 영역에 형성되는 경우, 방향성 전기강판(100)의 폭 방향을 따라서, 세라믹 층(30)이 형성된 부분과 세라믹 층이 형성되지 않은 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성할 수 있다. 도 1은 이러한 패턴이 형성된 방향성 전기강판(100)의 개략적인 상면도를 나타낸다. 도 1에서 나타나듯이, 방향성 전기강판의 폭 방향을 따라서, 세라믹 층(30)이 형성된 부분과 세라믹 층(30)이 형성되지 아니하여 포스테라이트 피막(20)이 노출된 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성하고 있다. 이 때, 세라믹 층(30)이 형성된 부분의 폭(w)은 2mm 이상이 될 수 있다. 폭(w)이 너무 작으면, 장력부여에 의한 철손개선 효과가 미미하고, 다수의 코팅노즐을 형성하여야 하기 때문에 공정이 복잡해 지는 문제가 발생할 수 있다. 포스테라이트 피막(20)의 전체 영역에 세라믹 층(30)이 형성되는 경우, 폭(w)이 무한히 증가할 수 있으므로, 폭의 상한은 한정하지 아니한다.
세라믹 층(30)의 두께는 0.1 내지 4 ㎛일 수 있다. 세라믹 층(30)의 두께가 너무 얇으면, 세라믹 층(30)의 절연 효과가 적게 나타나는 문제가 생길 수 있다. 세라믹 층(30)의 두께가 너무 두꺼우면, 세라믹 층(30)의 밀착성이 낮아지고, 박리가 일어날 수 있다. 따라서, 세라믹 층(30)의 두께를 전술한 범위로 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 세라믹 층(30)의 두께는 0.8 내지 2.5 ㎛일 수 있다.
세라믹 층(30)은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
1.00≤A/B≤200
(단, 식 1에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타낸다.)
식 1에서 A/B 값이 너무 낮을 경우, 방향성 전기강판의 절연 및 소음 특성이 열위해져 변압기 등의 제품으로 생산하기에 불충분할 수 있다. A/B 값이 너무 높을 경우, 점적율이 낮아져 효율적인 변압기 제작이 어렵게 된다. 따라서, 식 1과 같이 A/B의 범위를 한정할 수 있다. 더욱 구체적으로 2.80≤A/B≤17.50일 수 있다. 이 때, 피막 장력이란, 세라믹 층(30)이 형성된 방향성 전기강판(100)의 휨 정도를 측정된 것으로서 그 단위는 MPa이다.
전체 방향성 전기강판(100)의 표면에 대하여 세라믹 층(30)이 형성된 부분의 면적 비율(C)이 15 내지 100%일 수 있다. 세라믹 층(30)의 면적 비율이 너무 적은 경우, 장력부여에 의한 철손개선 효과가 미미할 수 있다. 더욱 구체적으로 세라믹 층(30)의 면적 비율은 40 내지 80%가 될 수 있다.
세라믹 층(30)은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
0.01≤(A/B)/C≤10
(단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타내고, C는 전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(%)을 나타낸다.)
(A/B)/C 값이 너무 작을 경우, 방향성 전기강판의 점적율 및 소음 특성이 열위해져 효율적인 변압기 제작이 어려 울 수 있다. (A/B)/C 값이 너무 클 경우, 피막 밀착성이 열위하여 변압기 등의 제품으로 생산하기에 불충분할 수 있다. 따라서, 식 2와 같이 (A/B)/C 의 범위를 한정할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.035≤(A/B)/C≤0.438 이 될 수 있다.
단계(S20)이후, 금속 인산염을 포함하는 절연피막 조성물을 도포하고, 건조하여 절연피막 층(40)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
금속 인산염은 Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
금속 인산염은 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것일 수 있다.
금속 인산염은, 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것이고, 금속 수산화물은 Sr(OH)2, Al(OH)3, Mg(OH)2, Zn(OH)2, 및 Ca(OH)2를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 금속 수산화물의 금속원자는 인산의 인과 치환 반응하여 단일결합, 이중결합, 또는 삼중 결합을 형성하여 이루어진 것이고, 미반응 자유인산(H3PO4)의 양이 25%이하인 화합물로 이루어진 것일 수 있다.
금속 인산염은, 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것이고, 인산에 대한 금속 수산화물의 중량 비율은 1:100 내지 40:100으로 표시되는 것일 수 있다.
금속 수산화물이 너무 많이 포함될 경우에는 화학적인 반응이 완결되지 않아 침전물이 생기는 문제가 발생할 수 있고, 금속 수산화물이 너무 적게 포함될 경우에는 내식성이 열위한 문제가 발생할 수 있기에, 상기와 같이 범위를 한정할 수 있다.
절연피막 층(40)을 형성하는 단계 이후, 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 열처리는 250 내지 950 ℃의 온도 범위에서 수행하는 것일 수 있다. 열처리 온도가 너무 높은 경우, 생성된 절연피막 층(40)에 균열이 발생할 수 있고, 열처리 온도가 너무 낮은 경우에는 생성된 절연피막이 충분히 건조되지 않아 내식성 및 내후성에 문제가 발생할 수 있기에, 전술한 범위로 한정할 수 있다.
또한, 열처리는 30초 내지 70초 동안 수행하는 것일 수 있다. 열처리 시간이 너무 긴 경우에는 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 열처리 시간이 너무 짧은 경우에는 내식성 및 내후성에 문제가 발생할 수 있기에, 전술한 범위로 한정할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 세라믹 분말의 종류별 특성
발명예 1
실리콘(Si)을 3.4 중량%, 알루미늄(Al): 0.03 중량%, 망간(Mn): 0.10 중량%, 안티몬(Sb)을 0.05 중량% 및 주석(Sn)을 0.05 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1150℃ 에서 220분간 가열한 뒤 2.3mm 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
열연판을 1120℃까지 가열한 후 920℃ 에서 95초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.23mm 두께로 냉간압연하여, 냉연판을 제조하였다.
냉연판을 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 소둔분리제에 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.
그 뒤, 아르곤(Ar) 가스를 200kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 세라믹 분말로서, Al2O3을 공급하여, 최종 소둔판 표면에 압연방향으로 30mm 코팅 폭(w) 및 20mm 코팅 간격(d)으로 1.2㎛ 두께의 세라믹 층을 형성하였다.
발명예 2 내지 41
발명예 1과 동일하게 실시하되, 세라믹 분말을 하기 표 1에 정리된 세라믹 분말로 교체하여 세라믹 층을 형성하였다.
비교예 1
발명예 1과 동일하게 실시하되, 세라믹 층을 형성하지 아니하였다.
비교예 2
발명예 1과 동일하게 실시하되, 세라믹 층을 형성하지 아니하지 아니하고, 콜로이달 실리카와 알루미늄 인산염을 1:1 중량비로 혼합한 절연피막 조성물을 제조하고, 이를 도포하여 1.2㎛ 두께의 절연피막 층을 형성하였다.
시험예 1: 자기 특성 및 소음 특성 평가
1.7T, 50Hz 조건에서, 실시예 1에서 제조한 각 방향성 전기강판에 대해 자기 특성 및 소음 특성을 평가하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
전기강판의 자기 특성은 통상 W17 /50과 B8을 대표치로 사용한다. 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.
본 발명의 실시예에서 선택한 소음 평가 방법은, 국제규정 IEC 61672-1와 동일하게 평가하되, 음압 대신 전기강판의 떨림(진동) 데이터를 취득하여 소음환산값 [dBA]으로 평가한다. 전기강판의 떨림은 주파수 50Hz의 자기장을 1.7Tesla까지 교류로 자화시켰을 때, 레이저도플러 방식을 활용하여 비접촉식으로 시간에 따라 진동 패턴을 측정한다.
구분 세라믹 분말 자기특성 소음
(dBa)
W17 /50(W/kg) B8(T)
발명예 1 Al2O3 0.72 1.930 44.2
발명예 2 SiO2 0.76 1.925 45.5
발명예 3 TiO2 0.67 1.927 43.1
발명예 4 ZrO2 0.74 1.915 45.5
발명예 5 MgO·Al2O3 0.77 1.909 44.0
발명예 6 2MgO·SiO2 0.77 1.934 41.7
발명예 7 MgO·SiO2 0.78 1.917 47.1
발명예 8 2MgO·TiO2 0.75 1.920 45.2
발명예 9 MgO·TiO2 0.75 1.918 47.1
발명예 10 MgO·2TiO2 0.76 1.934 49.4
발명예 11 Al2O3·SiO2 0.81 1.904 52.7
발명예 12 3Al2O3·2SiO2 0.82 1.904 52.4
발명예 13 Al2O3·TiO2 0.81 1.908 52.2
발명예 14 ZnO·SiO2 0.83 1.914 52.2
발명예 15 ZrO2·SiO2 0.82 1.921 51.0
발명예 16 ZrO2·TiO2 0.82 1.908 50.5
발명예 17 9Al2O3·2B2O3 0.71 1.941 44
발명예 18 2Al2O3·B2O3 0.73 1.936 44
발명예 19 2MgO·2Al2O3·5SiO2 0.75 1.922 45
발명예 20 Li2O·Al2O3·2SiO2 0.77 1.924 46
발명예 21 Li2O·Al2O3·4SiO2 0.77 1.925 45
발명예 22 BaO·Al2O3·SiO2 0.83 1.911 53
발명예 23 AlN 0.85 1.911 53
발명예 24 SiC 0.85 1.909 53
발명예 25 TiC 0.86 1.918 54
발명예 26 TiN 0.84 1.925 52
발명예 27 BN 0.84 1.914 52
발명예 28 ZrN 0.84 1.911 53
발명예 29 CrN 0.82 1.910 53
발명예 30 BaTiO3 0.77 1.920 45
발명예 31 SrTiO3 0.78 1.915 46
발명예 32 FeTiO3 0.85 1.923 50
발명예 33 MgTiO3 0.86 1.908 52
발명예 34 CaO 0.87 1.900 54
발명예 35 FeAl2O4 0.87 1.901 54
발명예 36 CaTiO3 0.82 1.911 46
발명예 37 MgAl2O4 0.80 1.912 54
발명예 38 FeTiO4 0.79 1.915 54
발명예 39 SrZrO3 0.76 1.914 52
발명예 40 Y2O3 0.63 1.951 42
발명예 41 ZrSiO4 0.62 1.948 42
비교예 1 포스테라이트 피막(미코팅) 0.94 1.908 70
비교예 2 콜로이달 실리카/Al(H2PO4)3 코팅(1:1) 0.88 1.907 68
표 1에 나타나듯이, 비교예 1 및 비교예 2 보다 발명예 1 내지 41의 자기 특성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다. 세라믹 층을 패턴화함으로써 피막장력을 극대화하여 나타나는 효과임을 확인할 수 있다.
실시예 2 : 방향성 전기강판 조성에 따른 특성
발명예 42 내지 47
발명예 3과 동일하게 실시하되, 방향성 전기강판의 조성 중 안티몬(Sb)을 0.04 중량% 및 주석(Sn)의 함량을 하기 표 2와 같이 변경하여 실시하고, 전술한 시험예 1의 방법으로 자기특성 및 소음을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.
구분 Sn(중량%) Sb(중량%) 결정립 크기(mm) 자기특성 소음
(dBa)
W17/50(W/kg) B8(T)
발명예 42 - - 70 1.01 1.88 62
발명예 43 0.008 - 69 1.03 1.88 61
발명예 44 0.08 0.08 20 0.99 1.86 72
발명예 45 - 0.01 50 0.81 1.92 52
발명예 46 0.05 0.03 36 0.63 1.93 41
발명예 47 0.07 0.08 30 0.75 1.91 49
표 2에 나타나듯이, 발명예 45 내지 47의 자기 특성 및 소음 특성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다. 이는, Sn, Sb를 포함하는 슬라브를 열간 압연-냉간압연-탈탄소둔-최종 소둔하는 일련의 공정을 거쳐, 최종 소둔 후 평균 결정립의 크기가 10 내지 60 mm 범위로 미세화 하고 고장력의 세라믹 층을 패턴화함으로써 나타나는 효과임을 확인할 수 있다.
실시예 3 : 식 1에 따른 특성
발명예 K1 내지 K9
실리콘(Si)을 3.6 중량%, 알루미늄(Al): 0.03 중량%, 망간(Mn): 0.07 중량%, 안티몬(Sb)을 0.05 중량% 및 주석(Sn)을 0.05 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1150℃ 에서 220분간 가열한 뒤 2.3mm 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
열연판을 1120℃까지 가열한 후 920℃ 에서 95초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.23mm 두께로 냉간압연하여, 냉연판을 제조하였다.
냉연판을 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 소둔분리제에 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. .
그 뒤, 수소(H2) 가스 및 산소(O2) 가스를 화염용사 코팅장치내로 주입 및 점화하여 고온 및 고압의 화염을 만들고, 이 화염에 세라믹 분말을 공급하여, 최종 소둔판 표면에 폭 방향을 따라서 20mm 코팅 폭(w) 및 20mm 코팅 간격(d)으로 세라믹 층을 형성하였다. 세라믹 층의 특성을 하기 표 3에 정리하였으며, 하기 시험예 2에 따라 절연 특성, 점적율, 및 밀착성을 평가하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시험예 2: 절연성, 점적율 및 밀착성 평가
절연성은 ASTM A717 국제규격에 따라 Franklin 측정기를 활용하여 코팅상부를 측정하였다.
점적율은 JIS C2550 국제규격에 따라 측정기를 활용하여 측정하였다. 전기강판 시편을 복수개로 적층한 후 표면에 1MPa의 균일한 압력을 가한 뒤 시편의 4면의 높이 정밀 측정을 통해 전기강판 적층에 따른 실무게 비율을 이론 무게로 나누어측정하였다.
밀착성은 시편을 10 내지 100 mm 원호에 접하여 180° 구부릴 때에 피막박리가 없는 최소원호직경으로 나타낸 것이다.
구분 세라믹 층 특성 점적율
(%)		 밀착성
(mmΦ)
분말 종류 피막장력
(A, MPa)		 두께
(B, ㎛)		 A/B 절연
(mA)
발명예 K1 MgO·SiO2 4 4 1 144 96.0 25
발명예 K2 SiO2 20 0.1 200 910 99.1 20
발명예 K3 Al3O3·TiO2 7 2.5 2.80 85 97.6 15
발명예 K4 TiO2 14 0.8 17.5 350 98.7 15
발명예 K5 ZrSiO4 10 1.2 8.33 157 98.5 20
발명예 K6 FeAl2O4 1 0.05 20 980 98.3 20
발명예 K7 TiC 3 5 0.6 140 95.7 40
발명예 K8 CrN 25 6 4.17 13 95.2 표면박리
발명예 K9 CaTiO3 20 5 4.0 55 95.5 표면박리
표 3에서 나타나듯이, 발명예 K1 내지 K5의 결과가 절연, 점적율, 및 밀착성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 이는, 세라믹 분말의 피막 장력(A) 및 코팅두께(B)를 1.00≤A/B≤200 (0.1≤B≤4)로 제어함에 따라 달성된 효과임을 확인할 수 있다.
나아가, 발명예 K3 및 K4에서 밀착성이 특히 우수한 점을 고려할 때, 세라믹 층의 피막장력(A) 및 코팅두께(B)를 2.80≤A/B≤17.50 (0.8≤B≤2.5)로 제어함으로써, 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예 4 : 식 2에 따른 특성
발명예 J1 내지 J9
실리콘(Si)을 3.8 중량%, 알루미늄(Al): 0.03 중량%, 망간(Mn): 0.09 중량%, 안티몬(Sb)을 0.04 중량% 및 주석(Sn)을 0.03 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1150℃ 에서 220분간 가열한 뒤 2.3mm 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
열연판을 1120℃까지 가열한 후 920℃ 에서 95초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.23mm 두께로 냉간압연하여, 냉연판을 제조하였다.
냉연판을 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 소둔분리제에 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.
그 뒤, 헬륨(He) 가스를 150kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 ZrSiO4 세라믹 분말을 공급하여, 최종 소둔판 표면에 코팅 폭 및 코팅 간격(d)을 조절함으로써, 코팅면적을 달리하여 세라믹 층을 형성하였다. 하기 시험예 3의 조건으로 표면품질 및 소음 특성을 평가하여, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
시험예 3: 표면품질 평가
표면품질은 5%, 35℃, NaCl 용액에 8시간 동안 시편의 녹 발생 유무를 평가하는 것으로서 녹 발생 면적이 5% 이하일 경우 우수(◎), 20% 이하일 경우 양호(○), 20 ~ 50% 약간 불량(△), 50% 이상에서는 불량(X)으로 표시하였다.
구분 세라믹 층 특성
세라믹 층 면적비율
(C, %)		 피막장력(A)/두께(B) (A/B)/C 표면품질 소음
(dBA)
발명예J1 20 200 10 ○ 58
발명예J2 40 17.5 0.438 ◎ 55
발명예J3 60 5.0 0.083 ◎ 56
발명예J4 80 2.8 0.035 ○ 57
발명예J5 100 1.00 0.01 ○ 59
발명예J6 0.5 0.6 1.2 △ 65
발명예J7 5 5.0 1.0 △ 65
발명예J8 10 20 2.0 △ 64
발명예J9 10 50 5.0 X 67
표 4에 나타나듯이, 발명예 J1 내지 J5의 결과가 표면품질 및 소음 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 이는, 세라믹 층의 코팅면적(C), 피막 장력(A), 및 코팅두께(B)를 0.01≤(A/B)/C≤10 (20≤C≤100)로 제어함에 따라 달성된 효과임을 확인할 수 있다.
나아가, 발명예 J2 내지 J4에서 소음 특성이 특히 우수한 점을 고려할 때, 세라믹 층의 코팅면적(C), 피막 장력(A), 및 코팅두께(B)를 0.035≤(A/B)/C≤0.438 (40≤C≤80)로 제어함으로써, 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예 5 : 1500 kVA 변압기의 자기특성 및 소음 특성 평가
방향성 전기강판으로서, 발명예 K4 및 비교예 1을 각각 선택하고, 표면에 마그네슘 인산염의 도포량이 1.7g/m2 이 되도록 처리하고, 870℃ 로 설정된 건조로에서 90초 동안 처리한 후, 레이저 자구미세화 처리를 실행하고, 1500kVA 변압기를 제작하여 설계 자속밀도에 따라 60Hz 조건에서 평가한 결과를 표 5에 나타내었다.
방향성 전기강판 자기특성 소음(60Hz, dBA)
W17 /50(W/kg) B8(T) 1.3T 1.4T 1.5T 1.6T 1.7T 1.8T
발명예 K4 0.65 1.93 42.71 44.11 46.75 48.67 48.19 53.49
비교예 1 0.80 1.91 56.09 59.76 62.94 64.25 68.71 70.80
표 5에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판으로 변압기를 제조할 경우 자기특성 및 소음특성이 모두 우수함을 확인할 수 있다.
실시예 6 : 1000 kVA 변압기의 자기특성, 점적율 및 소음 특성 평가
방향성 전기강판으로서, 발명예 J2, 발명예 K5 및 비교예 1을 각각 선택하고, 표면에 알루미늄 인산염의 도포량이 1.5g /m2 이 되도록 처리하고, 850℃ 로 설정된 건조로에서 120초 동안 처리한 후, 레이저 자구미세화 처리를 실행하고, 1000kVA 변압기를 제작하여 설계 자속밀도에 따라 60Hz 조건에서 평가한 결과를 표 6에 나타내었다.
방향성 전기강판 자기특성 점적율
(%)		 소음
(dBA)
W17 /50(W/kg) B8(T)
발명예 J2 0.61 1.92 97.7 41.5
발명예 K5 0.63 1.91 97.6 42.7
비교예 1 0.77 1.91 97.0 55.2
실시예 7 : SRA 후 특성 평가
실리콘(Si)을 3.2 중량%, 알루미늄(Al): 0.03 중량%, 망간(Mn): 0.10 중량%, 안티몬(Sb)을 0.05 중량% 및 주석(Sn)을 0.05 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1150℃ 에서 220분간 가열한 뒤 2.3mm 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
열연판을 1120℃까지 가열한 후 920℃ 에서 95초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.23mm 두께로 냉간압연하여, 냉연판을 제조하였다.
냉연판을 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 소둔분리제에 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.
그 뒤, 아르곤(Ar) 및 질소가스(N2)를 1:1 부피비로 혼합하고 100kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 Al2O3 분말을 공급하여, 최종 소둔판 표면에 강판의 폭 방향을 따라서, 30mm 코팅 폭(w) 및 20mm 코팅 간격(d)으로 0.8㎛ 두께의 세라믹 층을 형성하고, 콜로이달 실리카와 알루미늄과 마그네슘이 1:1 중량비로 혼합된 인산염을 4:6 비율로 혼합한 용액을 강판에 도포한 다음, 920℃ 온도조건에서 45초간 열처리하였다.
SRA(Stress Relief Annealing)는 건조한 수소 및 질소 혼합 가스분위기에 845℃에서 2시간동안 열처리하였으며, 밀착성은 SRA 후 상기 시험예 2의 방법으로 측정하였으며, 내식성은 5%, 35℃, NaCl 용액에 8시간 동안 시편의 녹 발생 유무를 평가하는 것으로서 녹 발생 면적이 5% 이하일 경우 우수, 20% 이하일 경우 양호, 20 ~ 50% 약간 불량, 50% 이상에서는 불량으로 표시하였다.
자기특성 점적율
(%)		 소음
(dBA)		 SRA 후 밀착성
(mmΦ)		 내식성
W17 /50(W/kg) B8(T)
0.64 1.92 98.5 44.1 20 우수
본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 방향성 전기강판 10 : 방향성 전기강판 기재
20 : 포스테라이트 피막 30 : 세라믹 층
40 ; 절연피막 층

Claims (33)

  1. 방향성 전기강판 기재의 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성되고,
    상기 포스테라이트 피막 상의 일부 영역에 세라믹 층이 형성되고,
    상기 방향성 전기강판의 폭 방향을 따라서, 상기 세라믹 층이 형성된 부분과 상기 세라믹 층이 형성되지 않은 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성하는 방향성 전기강판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 층이 형성된 부분의 폭이 2mm 이상인 방향성 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 층의 두께는 0.1 내지 4 ㎛인 방향성 전기강판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 하기 식 1을 만족하는 방향성 전기강판.
    [식 1]
    1.00≤A/B≤200
    (단, 식 1에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타낸다.)
  6. 제1항에 있어서,
    전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(C)이 15 내지 80%인 방향성 전기강판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 하기 식 2를 만족하는 방향성 전기강판.
    [식 2]
    0.01≤(A/B)/C≤10
    (단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타내고, C는 전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(%)을 나타낸다.)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 세라믹 분말로 이루어지는 방향성 전기강판.
  9. 제8항에 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 1종을 성분으로 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물인 방향성 전기강판.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 세라믹 분말은 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO·Al2O3, 2MgO·SiO2, MgO·SiO2, 2MgO·TiO2, MgO·TiO2, MgO·2TiO2, Al2O3·SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Al2O3·TiO2, ZnO·SiO2, ZrO2·SiO2, ZrO2·TiO2, 9Al2O3·2B2O3, 2Al2O3·B2O3, 2MgO·2Al2O3·5SiO2, Li2O·Al2O3· SiO2, Li2O·Al2O3·4SiO2, BaO·Al2O3·SiO2, AlN, SiC, TiC, TiN, BN, ZrN, CrN, BaTiO3, SrTiO3, FeTiO3, MgTiO3, CaO, FeAl2O4, CaTiO3, MgAl2O4, FeTiO4, SrZrO3, Y2O3 및 ZrSiO4 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 방향성 전기강판.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 세라믹 분말의 입경은 10 내지 1000nm인 방향성 전기강판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 층 상 및 세라믹 층이 형성되지 않은 포스테라이트 피막 상에 금속 인산염을 포함하는 절연피막 층이 더 형성된 방향성 전기강판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속 인산염은 Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 방향성 전기강판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판 기재는 실리콘(Si): 2.6 내지 5.5중량%, 알루미늄(Al): 0.020 내지 0.040 중량%, 망간(Mn): 0.01 내지 0.20 중량%, 안티몬(Sb), 주석(Sn), 또는 이들의 조합을 0.01 내지 0.15 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것인 방향성 전기강판.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판 기재 내의 결정립 입경은 10 내지 60mm인 방향성 전기강판.
  16. 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성된 방향성 전기강판을 준비하는 단계; 및
    상기 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는,
    상기 포스테라이트 피막 상의 일부 영역에 상기 세라믹 분말을 분사하여 상기 세라믹 층을 형성하고,
    상기 방향성 전기강판의 폭 방향을 따라서, 상기 세라믹 층이 형성된 부분과 상기 세라믹 층이 형성되지 않은 부분이 교대로 복수번 반복하여 패턴을 형성하도록 상기 세라믹 분말을 분사하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는,
    상기 세라믹 층이 형성된 부분의 폭이 2mm 이상이 되도록 상기 세라믹 분말을 분사하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는,
    상기 세라믹 층의 두께가 0.1 내지 4 ㎛가 되도록 상기 세라믹 분말을 분사하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 하기 식 1을 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 1]
    1.00≤A/B≤200
    (단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타낸다.)
  21. 제16항에 있어서,
    상기 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는,
    전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(C)이 15 내지 80%이 되도록 상기 세라믹 분말을 분사하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 하기 식 2를 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 2]
    0.01≤(A/B)/C≤10
    (단, 식 2에서 A는 세라믹 층의 피막 장력(MPa)을 나타내고, B는 세라믹 층의 두께(㎛)를 나타내고, C는 전체 방향성 전기강판의 표면에 대하여 상기 세라믹 층이 형성된 부분의 면적 비율(%)을 나타낸다.)
  23. 제16항에 있어서,
    상기 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계는,
    Ar, H2, N2, 또는 He를 포함하는 가스를 20 내지 300kW의 출력으로 플라즈마화한 열원에 세라믹 분말을 공급하여 세라믹 층을 형성하는 단계인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 열원에 세라믹 분말 및 용매의 혼합물을 공급하여 세라믹 층을 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  25. 제16항에 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 1종을 성분으로 포함하는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산질화물인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 세라믹 분말은 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO·Al2O3, 2MgO·SiO2, MgO·SiO2, 2MgO·TiO2, MgO·TiO2, MgO·2TiO2, Al2O3·SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Al2O3·TiO2, ZnO·SiO2, ZrO2·SiO2, ZrO2·TiO2, 9Al2O3·2B2O3, 2Al2O3·B2O3, 2MgO·2Al2O3·5SiO2, Li2O·Al2O3· SiO2, Li2O·Al2O3·4SiO2, BaO·Al2O3·SiO2, AlN, SiC, TiC, TiN, BN, ZrN, CrN, BaTiO3, SrTiO3, FeTiO3, MgTiO3, CaO, FeAl2O4, CaTiO3, MgAl2O4, FeTiO4, SrZrO3, Y2O3 및 ZrSiO4 중에서 선택되는 적어도 1종인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  27. 제16항에 있어서,
    상기 세라믹 분말의 입경은 10 내지 1000nm인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  28. 제16항에 있어서,
    상기 포스테라이트 피막에 세라믹 분말을 분사하여 세라믹 층을 형성하는 단계 이후, 금속 인산염을 포함하는 절연피막 조성물을 도포하고, 건조하여 절연피막 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 금속 인산염은 Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 금속 인산염은 금속 수산화물 및 인산의 반응을 통해 얻어지는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 절연피막 층을 형성하는 단계 이후, 250 내지 950℃에서 30 내지 70초 동안 열처리하는 단계를 더 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  32. 제16항에 있어서,
    상기 일면 또는 양면에 포스테라이트 피막이 형성된 방향성 전기강판을 준비하는 단계는,
    실리콘(Si): 2.6 내지 5.5중량%, 알루미늄(Al): 0.020 내지 0.040 중량%, 망간(Mn): 0.01 내지 0.20 중량%, 안티몬(Sb), 주석(Sn), 또는 이들의 조합을 0.01 내지 0.15 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하는 단계;
    상기 슬라브를 가열하고, 열간 압연하여, 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 탈탄 소둔하여, 탈탄 소둔된 강판을 수득하는 단계; 및
    상기 탈탄 소둔된 강판에 소둔 분리제를 도포하고, 최종 소둔하는 단계;를 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 냉연판을 탈탄 소둔하여, 탈탄 소둔된 강판을 수득하는 단계는,
    상기 냉연판을 탈탄과 동시에 침질하거나, 탈탄 이후 침질하고, 소둔하여 탈탄 소둔된 강판을 수득하는 단계인 방향성 전기강판의 제조 방법.
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