KR20110015167A - 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판 - Google Patents

피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판 Download PDF

Info

Publication number
KR20110015167A
KR20110015167A KR1020090072750A KR20090072750A KR20110015167A KR 20110015167 A KR20110015167 A KR 20110015167A KR 1020090072750 A KR1020090072750 A KR 1020090072750A KR 20090072750 A KR20090072750 A KR 20090072750A KR 20110015167 A KR20110015167 A KR 20110015167A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
steel sheet
silica
coating composition
Prior art date
Application number
KR1020090072750A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101110256B1 (ko
Inventor
권민석
김정우
한민수
최헌조
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020090072750A priority Critical patent/KR101110256B1/ko
Publication of KR20110015167A publication Critical patent/KR20110015167A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101110256B1 publication Critical patent/KR101110256B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/48—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 not containing phosphates, hexavalent chromium compounds, fluorides or complex fluorides, molybdates, tungstates, vanadates or oxalates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D177/00—Coating compositions based on polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D177/12—Polyester-amides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1283—Application of a separating or insulating coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 방향성 전기강판의 절연피막 형성에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차피막과의 밀착성과 피복조성물 성분간 혼용성이 우수하고 높은 피막장력을 갖는 절연피막을 형성하도록 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 절연피막 형성용 피복조성물은 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 탄성중합체 0.001~0.5중량부, 크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부로 조성된다. 상기 피복조성물을 강판 표면에 도포한후, 550~900℃의 온도로 10~60초간 가열하여 건조피막두께 2~7um의 절연피막을 형성함으로서, 피복조성물의 혼용성과 피막장력, 절연성 및 내식성이 모두 우수한 방향성 전기강판을 제조할 수 있다.
방향성 전기강판, 실리카(silicon dioxide) 나노입자, 수산화기(hydroxy group;-OH), 탄성중합체(elastomer), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)

Description

피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판{Coating composition for forming insulation film, method for manufacturing insulation film of grain-oriented electric steel sheet using it, and Grain-oriented electric steel sheet therof}
본 발명은 방향성 전기강판의 절연피막 형성에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차피막과의 밀착성과 피복조성물 성분간 혼용성이 우수하고 높은 피막장력을 갖는 절연피막을 형성하도록 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 (110)[001] 방향으로 정열된 결정립 방위의 집합조직을 갖는 전기강판으로서, 압연방향으로 우수한 자기적 특성을 가지고 있어 변압기와 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 사용되고 있다.
방향성 전기강판의 전력 손실을 최소화하기 위한 목적으로 전기강판의 표면에는 절연피막이 형성되고 있다. 이러한 절연피막은 기본적으로 외관에 결함이 없 는 균일한 색상을 가져야 하며, 나아가 기능성을 부여하려는 여러가지 기술의 접목에 의해 절기절연성과 피막 밀착성이 강화되어야 한다.
이러한 절연피막을 형성기술로는, 일본특허 특공소 53-28375호에 개시된 인산 알루미늄과 콜로이달 실리카와 산화크롬을 주성분으로 하는 코팅액을 이용하는 방법과, 일본특허 특공소 56-52117호에 개시된 인산 마그네슘과 콜로이달 실리카와 산화크롬을 주성분으로 하는 코팅액을 이용하는 방법을 들 수 있다.
그러나, 최근에 들어서는 고자속밀도 방향성 전기강판이 상용화되면서 종래보다 높은 수준의 피막장력 특성을 가질 수 있도록 절연피막의 고장력화를 추구하게 되었으며, 실제 고장력 절연피막이 최종제품의 자기적 특성 개선에 크게 기여함이 확인되고 있다.
고장력피막을 형성하기 위해 여러 가지 공정인자 제어기법이 응용되고 있었는데, 현재 상품화되어 있는 방향성 전기강판은 강판과 폴스테라이트계 바탕 피막 위에 형성된 절연피막의 열팽창계수 차이를 이용하는 것에 의해 강판에 인장응력을 부여함으로써 철손 감소 효과를 도모하고 있다.
종래의 대표적인 절연피막 형성방법으로서, 일본특허 제2688147호와 일본특허 제3098691호는 알루미나 주체의 졸(Alumina sol)과 붕산 혼합액을 이용하여 전기강판에 고장력의 산화물 피막을 형성하는 기술을 제안하고 있다. 또한, 한국특허 제0377566호에서는 폴스테라이트계 바탕 피막 위에 특정 금속원자를 함유한 인산수소염과 실리카로 구성된 제1층을 형성시킴으로써 폴스테라이트계 바탕 피막과 절연 피막과의 밀착성 향상을 유도하고, 그 위에 재차 붕산 알루미늄을 주성분으로 하는 제2층을 형성시킴으로써 더욱 강력한 피막장력 효과를 내는 기술을 제안하고 있다.
그러나, 알루미나 졸과 같은 물질은 산화성 분위기에 매우 민감하게 작용하여 절연코팅 후 강판 표면의 색을 변화시킬 수 있으며, 코팅용액 제조후 안정성 측면에 문제가 있는 것으로 지적되어 오고 있다. 뿐만 아니라, 한국특허 제0377566호에서 제안한 기술은 제1층과 제2층의 도포량을 목표수준으로 균일하게 관리하여야만 요구되는 정도의 효과를 얻을 수 있으며, 이를 안정적으로 구현하는 것은 매우 어려워 실제 현장에서 적용되고 있지는 못하는 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 피복조성물 성분간 혼용성과 1차 피막과의 밀착성이 우수하고, 절연피막에 높은 인장응력을 부여하도록 개선된 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 피복조성물은 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 탄성중합체 0.001~0.5중량부로 조성되어, 우수한 피막밀착성과 장력부여능을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 탄성중합체는 분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드로 이루어짐이 바람직하다.
상기 실리카는 평균 입경 1nm 이상 100nm 이하의 나노입자로 이루어지고, 서로 다른 평균 입경으로 이루어진 두 종류 이상의 실리카 나노입자로 이루어짐이 바람직하다.
상기 피복조성물은 크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부를 더 첨가하여 조성됨이 바람직하다.
상기 금속 인산염은 Mg, Al, Ca, Fe, Mn, Sr, Zr, Ba 단독 혹은 이들중에서 선택된 둘 이상이 혼합되어 이루어질 수 있으며, 제1인산 마그네슘 또는 제1인산 알루미늄 또는 제1인산 칼슘의 단독 혹은 이들중에서 선택되는 적어도 둘 이상이 혼합된 형태로 이루어질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방향성 전기강판은 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드 0.001~0.5중량부로 조성되는 피복조성물로 절연피막이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법은 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드 0.001~0.5중량부, 크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부로 조성되는 피복조성물을 강판 표면에 도포한후, 550~900℃의 온도로 10~60초간 가열하여 건조피막두께 2~7um의 절연피막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 표면이 수산화기로 개질된 실리카 나노입자와 폴리아크릴아마이드의 강한 수소결합으로 피복조성물의 혼용성이 탁월하며, 방향성 전기강판의 표면에 높은 피막밀착성과 피막장력을 갖고 절연성과 내식성 또한 우수한 절연피막을 안정적으로 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 절연피막 형성용 피복조성물은 표면이 수산화기로 개질된 실리카 나노입자와 수용성 고분자 탄성중합체의 강한 수소결합 형성으로 성분간의 혼용성을 높이고 높은 인장응력을 부여하는 것을 요지로 하는 것이다.
기존의 절연피막 형성에 있어, 실리카(SiO2)는 피막장력이 우수하여 절연피막 형성용 피복조성물로 사용되고 있으나, 용매로 사용되는 물에는 분산이 잘 되지 않아 강판의 표면품질 편차를 발생하는 요인으로 작용하고 있다. 또한, 실리카는 장력코팅재의 바인더(binder)로 사용되는 금속 인산염과의 혼용성(상용성)이 좋지 않아 겔화를 일으키며, 이는 피막조성물의 제조를 어렵게 하는 요인이 되고 있다.
이에, 본 발명은 절연피막 형성용 피복조성물의 혼용성을 개선하고, 절연피막의 밀착성 및 인장응력을 높이고자 다음과 같은 기술을 제안한다.
첫째, 표면이 수산화기로 개질된 실리카에 의해 피복조성물 성분간의 혼용성을 개선한다. 표면이 수산화기(Hydroxy group)로 구성된 실리카 나노입자(Silica nanoparticle)는 금속 인산염 및 탄성중합체와 강한 수소결합(Hydrogen bonding)을 형성하여 피복조성물 성분간 혼용성을 높이며, 이는 금속 인산염의 접착성 향상에도 커다란 기여를 하여 우수한 피막장력을 얻게 하는 것이다.
둘째, 수용성 고분자인 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)를 첨가하여 실리카와의 상용성을 향상하고 피복조성물의 도포성을 높이도록 한다. 폴라이크릴아마이드는 물에 분산된 실리카 표면의 수산화기와 수소결합을 형성하여 점성이 지배하는 유체에서 탄성 성질을 가지도록 변화시키며, 이는 피복조성물의 도포 작업성 향상에 유효한 것이다.
셋째, 실리카는 평균 입경 1~100nm의 실리카 나노입자, 특히 서로 다른 평균 입경을 갖는 두 종류 이상의 실리카 나노입자로 구성함으로서, 피막장력과 절연성 및 내식성 등의 피막특성을 한층 더 향상시킨다.
이하에서는 상기와 같이 제안된 본 발명에 대하여 구체적인 실시예와 함께 보다 상세히 설명한다.
최근 방향성 전기강판의 고급화 추세에 따라 절연피막의 고장력화에 의한 자성 개선이 중요한 요인으로 되고 있다. 방향성 전기강판은 최종공정으로 절연코팅과 평탄화 소둔의 최종공정을 거치는데, 절연코팅 후 소둔을 거치면서 열에 의해 팽창된 소재는 냉각시 다시 수축하려는 반면, 이미 세라믹화된 절연피막층은 소재의 수축을 방해하게 된다. 따라서 이러한 모재와 코팅재간의 열팽창계수의 차를 크게 함으로써 피막장력을 향상시킬 수 있다. 그러나, 단순히 모재와 코팅재와의 열팽창률 차이에 의하여 고장력피막을 형성하는 것만으로는 한계가 따른다.
따라서, 본 발명은 표면에 수산화기를 갖는 실리카를 도입함으로서 금속 인산염과 강한 수소결합을 형성하도록 하여 혼용성과 용액 안정성을 향상시키고, 연쇄반응에 의해 치밀한 피막층을 형성하여 강력한 피막장력을 부여하도록 한 것이다. 특히, 실리카 나노입자의 경우 단위질량의 표면적이 매우 크기 때문에, 열처리시 축합반응이 빠르게 진행되어 매우 공고하고 치밀한 피막이 형성되어 절연특성이 탁월한 이점이 있다.
본 발명에 따른 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물은 금속 인산염 10~50 중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 탄성중합체 0.001~0.5중량부로 조성됨이 바람직하다.
피복조성물을 구성하는 금속 인산염은 Mg, Al, Ca, Fe, Mn, Sr, Zr, Ba 단독 혹은 이들중에서 선택된 둘 이상이 혼합된 금속의 인산염으로 이루어질 수 있으며, 특히 제1인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2) 또는 제1인산 알루미늄(Al(H2PO4)3) 또는 제1인산 칼슘(Ca(H2PO4)2)의 단독 혹은 이들중에서 선택되는 적어도 둘 이상이 혼합된 형태일 수 있다.
실리카는 절연피막의 열처리시 열팽창 계수가 낮은 세라믹층을 형성하여 소재에 인장응력을 부여하는 작용을 하며, 바람직한 첨가량은 20~70중량부이다. 실리카의 투입량이 20중량부 미만인 경우 적절한 세라믹층을 형성치 못하여 소재에 충분한 인장응력을 부여하지 못하며, 70중량부 초과인 경우 고형분비가 높아져 강판 표면의 품질이 저하된다. 따라서 본 발명에서는 실리카를 20~70중량부로 첨가하도록 제한함이 바람직하다.
상기 실리카는 평균 입경 1~100nm인 나노입자로 이루어짐이 바람직하다. 실리카 평균 입경이 100nm를 초과하게 되면, 단위질량당 표면적이 커져서 축합반응속도가 낮아지며, 반응속도를 높이기 위해서 열처리 온도를 높여야 하므로 비경제적이다. 실리카 평균 입경의 하한을 1nm로 정한 것은, 본 발명의 실시예로서 사용된 실리카 나노입자의 입경이 모두 1nm이상이었으며, 실리카 평균 입경을 1nm 이상으로 하는 것만으로도 충분한 축합반응속도를 얻을 수 있었기 때문이다.
이때, 절연피막의 피막특성을 보다 향상시키는 데에는 평균 입경이 서로 다른 두 종류 이상의 실리카 나노입자를 혼합하여 사용함이 유효하다. 평균 입경이 매우 낮은 실리카 나노입자만으로 이루어진 경우, 비표면적의 증가로 용액의 겔화가 빠르게 진행되어 초기 용액의 특성을 유지하기 곤란해질 수 있다. 그러나, 평균 입경이 서로 다른 두 종류 이상의 실리카 나노입자를 혼합하게 되면, 서로 다른 입경의 실리카 나노입자들의 상승 작용으로 용액 특성이 향상되게 된다. 즉, 평균 입경이 상대적으로 큰 실리카 나노입자에 의해 용액의 안정성이 장시간 유지되며, 평균 입경이 큰 실리카 나노입자 사이에 평균 입경이 상대적으로 작은 실리카 나노입자로 채워져 표면 충진성이 향상되며 절연 특성 또한 우수해진다.
상기 탄성중합체는 용액상으로 존재하는 수용성 고분자를 말하며, 0.001중량부 이상으로 첨가되면 실리카 나노입자 표면의 수산화기와 수소결합을 형성하여 점성이 지배하는 유체에서 탄성 성질을 가지는 물질로 변하게 함으로서 성분간 혼용성을 높여 도포량을 향상하고, 도포 작업성을 개선할 수 있다. 탄성중합체가 0.5중량부를 초과하여 첨가되면 용액의 초기상태에서 서서히 변화를 일으켜 6시간이상 경과시에는 용액의 안정성이 떨어지며, 이로 인해 피복조성물의 도포성이 불량해지므로 탄성중합체의 첨가량은 0.001~0.5중량부의 범위내로 함이 바람직하다.
탄성중합체로는 분자량 1,000이상 50,000이하의 수용성 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)가 바람직하게 사용될 수 있다. 분자량 50,000을 초과하는 폴리아크릴아마이드가 첨가되면 용액의 증점속도가 과도하게 높아져 겔화를 일으키게 된다. 또한, 분자량 1,000 미만의 폴리아크릴아마이드가 첨가되면 도포량 확보에 미흡하여 적정 피막두께로 형성함이 곤란해지므로, 폴리아크릴아마이드의 분자량은 1,000~50,000의 범위로 이루어짐이 바람직하다.
금속 인산염 용액에는 크롬산화물(CrO3)을 0.1~20중량부 첨가함이 바람직하다. 크롬산화물은 0.1중량부 이상으로 첨가되면 피막 건조후 젖음성(Sticky) 불량을 일으키는 자유인산의 발생을 억제함으로써 표면 물성과 내식성을 향상시키고, 실리카와 금속 인산염의 혼합으로 인한 겔화를 방지하여 안정성을 유지한다. 크롬산화물을 20중량부 이상 과량으로 첨가시, 추가 투입으로 인한 피막특성 향상효과는 미미하며 경제성 측면에서도 바람직하지 않으므로 크롬산화물은 0.1~20중량부로 첨가한다.
금속 인산염 용액에는 붕산(H3BO3)을 0.1~10중량부 첨가함이 바람직하다. 붕산이 0.1중량부 미만으로 첨가되는 경우 인산염에 존재하는 마그네슘이나 알루미나 또는 칼슘과 적절한 축합반응을 형성하기 어려워 피막 밀착성이 저하되며, 10중량부를 초과하여 첨가되는 경우 과량 첨가로 인해 석출되는 현상이 발생하므로, 본 발명에서 붕산은 0.1~10중량부 첨가되는 것으로 정한다.
본 발명에 따른 방향성 전기강판은 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드 0.001~0.5중량부로 조성되는 피복조성물로 절연피막이 형성되어진 것이다.
상기 피복조성물을 조성하는 실리카는 평균 입경이 1~100nm인 것이 바람직하며, 서로 다른 평균 입경으로 이루어진 두 종류 이상의 실리카 나노입자로 이루어 짐이 보다 바람직하다. 상기 피복조성물은 크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부를 더 첨가하여 조성됨이 바람직하다. 방향성 전기강판의 표면에 형성된 절연피막의 피복조성물에 대하여는 앞서 설명된 바 있으므로, 이와 중복되는 기재는 생략하기로 한다.
본 발명에서는 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드 0.001~0.5중량부, 크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부로 조성되는 피복조성물을 건조상태 피막두께가 2~7um 범위로 되도록 강판 표면에 도포하고, 550~900℃의 온도로 10~60초간 가열하는 소둔을 행함으로써 우수한 피막특성을 갖는 절연피막을 형성할 수 있다. 피복조성물의 조성과 성분 범위의 한정에 대하여는 앞서 설명된 바와 동일하므로, 이와 중복되는 기재는 생략한다.
소둔 온도와 시간은 피막의 외관특성을 결정하는 인자로서, 본 발명에서 허용최고온도인 900℃에서 10초 미만으로 유지하는 경우, 미소둔상태로 되어 피막형성이 미흡하게 나타난 흡습성이 남게 되며, 허용최저온도인 550℃에서 60초를 초과하여 유지하면 산화층과 화학적으로 결합된 피복조성물이 산화되어 피막의 색상이 흑갈색-흑색으로 불량하게 나타난다.
550℃ 미만의 소둔온도에서는, 소둔이 불충분하여 흡습성이 남게 되고 피막 형성에 장시간을 요하게 되어 생산성이 떨어진다. 900℃를 초과하는 소둔온도에서는 소둔온도의 제어가 어려워 공업적으로 안정하게 작업하기 어렵고 피막 두께를 균일하게 형성하지 못하며 외관 결함이 발생한다.
롤(Roll) 등에 의한 도포후 소둔조건을 충족하여 피막을 형성하더라도 본 발명의 방법에 의한 건조피막두께가 2um 미만인 경우, 요구되는 수준의 층간저항특성을 얻기 어려우며, 7um 초과로 형성되면 용접특성과 점적율이 저하되므로 적정한 건조피막두께는 2~7um로 제한함이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 보다 구체적으로 설명한다. 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
피복조성물 용액 성분인 실리카 나노입자와 금속 인산염과의 혼용성을 평가하기 위하여 중량비로 실리카 나노입자와 금속 인산염을 1:2로 혼합하여 상온에서 8시간 동안 교반한 후 용액의 점도 변화를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112009048332632-PAT00001
표 1로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 조건을 만족하는 표면에 수산화기를 갖는 실리카 나노입자로 조성된 피복조성물(시험재3~5)은 금속 인산염과의 혼용성이 우수하여 급격한 증점현상은 관찰되지 않았다. 도 1은 표면에 수산화기를 갖는 실 리카 나노입자에 대한 FT-IR 분석결과를 나타낸 도면으로, 실리카 나노입자 표면의 수산화기에 의해 약 3390nm 파장 전후에서 아래방향으로 피크가 형성되는 것으로 관찰된다. 따라서 표면에 수산화기를 갖는 실리카 나노입자로 조성된 시험재 3~5에서 우수한 혼용성을 갖는 것은 실리카 나노입자의 표면에 존재하는 수산화기와 금속 인산염의 수산화기가 수소결합을 형성하여 안정화되는 것에 기인한 결과로 생각할 수 있다.
이에 반하여, 비교를 위해 사용된 비교재1과 비교재2는 실리카 나노입자의 표면에 수산화기를 갖지 않는 것으로, 금속 인산염과의 혼합 후 상분리 현상이 관찰되었으며, 시간이 경과할수록 점도가 급격하게 증가하여 겔화 현상이 발생되었다.
[실시예 2]
표면이 수산화기로 치환된 실리카 나노입자 35중량부, 붕산 1중량부, 금속 인산염 40중량부, 다양한 종류의 첨가제 각 0.1중량부, 크롬산화물 5중량부, 물 19중량부로 구성된 피복조성물에 대하여, 도포량 변화를 관찰하고 도포량과 작업성을 평가하여 표 2에 나타내었다.
각 피복조성물을 중량비로 Si: 3.1%를 함유하고, 마무리소둔되어 1차 피막(폴스테라이트 피막)을 갖는 판두께 0.23mm의 방향성 전기강판(300x60mm)에 도포한후, 850℃ 온도에서 30초간 건조하였다.
[표 2]
Figure 112009048332632-PAT00002
표 2로부터 알 수 있듯이, 첨가제를 첨가하지 않은 시험재1 내지 시험재3에서는 금속 인산염을 달리하여도 도포량에 큰 변화를 주지는 못했다.
피복조성물에 점도 상향제를 도입한 시험재4 내지 시험재8에서는 용액과의 상분리 현상이 관찰되었다. 이러한 사실은 점도 상향제와 실리카간에는 상용성이 부족하며, 결과적으로 점도 상향제를 첨가하는 것으로는 절연피막의 제 역할을 수행하기 어려움을 의미한다.
그러나, 본 발명의 조건과 같이 수용성 고분자인 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)를 사용한 시험재9에서는 도포량이 증가되고 도포 작업성 또한 양호한 것으로 확인되었다.
[실시예 3]
표면이 수산화기로 치환된 실리카 나노입자 35중량부, 붕산 1중량부, 금속 인산염 40중량부, 폴리아크릴아마이드 0.1중량부, 크롬산화물 5중량부, 물 19중량부로 피복조성물을 조성하였다. 중량비로 Si: 3.1%를 함유하고, 마무리소둔된 1차 피막을 갖는 판두께 0.23mm의 방향성 전기강판(300x60mm)을 공시재로 하여 상기 피복조성물을 도포하고, 850℃에서 30초간의 건조를 수행하였다.
실리카 나노입자의 평균 입경 크기에 따른 피막특성을 평가하였다. 피막장력은 절연피막에 의한 인장응력 부여로 휘어진 정도로부터 측정하였으며, 절연성은 300PSI 압력하에서 전압 0.5V, 전류 1.0A를 통과하였을 때의 수납 전류값으로부터 측정하였으며, 내식성은 35℃, 5%의 NaCl 용액에 8시간 동안 시편의 녹 발생 유무를 관찰하고 녹 발생 면적이 5% 이하일 경우 우수, 20% 이하일 경우 양호, 20~50%의 경우 보통, 50% 이상의 경우 불량으로 구분하여 평가한 것이다.
[표 3]
Figure 112009048332632-PAT00003
표 3으로부터 알 수 있듯이, 서로 다른 평균 입경으로 이루어진 두 종류 이상의 실리카 나노입자를 혼합하여 사용한 시험재2와 시험재3에서는 피막장력과 절연성이 매우 우수하고, 내식성 또한 개선된 것으로 관찰되었다.
도 1은 실리카 나노입자에 대한 FT-IR 분석결과를 나타낸 도면.

Claims (11)

  1. 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 탄성중합체 0.001~0.5중량부로 조성되는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 탄성중합체는
    분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드인 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 실리카는
    평균 입경 1nm 이상 100nm 이하의 나노입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복조성물은
    크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부를 더 첨가하여 조성된 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리카는
    서로 다른 평균 입경으로 이루어진 두 종류 이상의 실리카 나노입자로 이루 어진 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 인산염은
    Mg, Al, Ca, Fe, Mn, Sr, Zr, Ba 단독 혹은 이들중에서 선택된 둘 이상이 혼합된 금속의 인산염인 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 금속 인산염은
    제1인산 마그네슘 또는 제1인산 알루미늄 또는 제1인산 칼슘의 단독 혹은 이들중에서 선택되는 적어도 둘 이상이 혼합된 형태인 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 절연피막 형성용 피복조성물.
  8. 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드 0.001~0.5중량부로 조성되는 피복조성물로 절연피막이 형성된 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 실리카는
    서로 다른 평균 입경으로 이루어진 두 종류 이상의 실리카 나노입자로 이루 어지며, 평균 입경은 1nm이상 100nm이하인 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 상기 피복조성물은
    크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부를 더 첨가하여 조성된 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판.
  11. 금속 인산염 10~50중량부, 표면이 수산화기로 개질된 실리카 20~70중량부, 분자량 1,000~50,000의 폴리아크릴아마이드 0.001~0.5중량부, 크롬산화물 0.1~20중량부, 붕산 0.1~10중량부로 조성되는 피복조성물을 강판 표면에 도포한후, 550~900℃의 온도로 10~60초간 가열하여 건조피막두께 2~7um의 절연피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법.
KR1020090072750A 2009-08-07 2009-08-07 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판 KR101110256B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090072750A KR101110256B1 (ko) 2009-08-07 2009-08-07 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090072750A KR101110256B1 (ko) 2009-08-07 2009-08-07 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110015167A true KR20110015167A (ko) 2011-02-15
KR101110256B1 KR101110256B1 (ko) 2012-02-16

Family

ID=43774034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090072750A KR101110256B1 (ko) 2009-08-07 2009-08-07 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101110256B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101308732B1 (ko) * 2011-11-21 2013-09-13 주식회사 포스코 광택과 절연성이 우수한 방향성 전기강판용 장력코팅제 조성물 및 이를 이용한 절연피막 형성방법, 그 방법에 의해 형성된 절연피막을 갖는 방향성 전기강판
WO2017105111A1 (ko) * 2015-12-18 2017-06-22 주식회사 포스코 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101141280B1 (ko) * 2004-12-28 2012-05-15 주식회사 포스코 장력부여능이 우수한 절연피막 조성물 및 방향성전기강판의 절연피막 형성방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101308732B1 (ko) * 2011-11-21 2013-09-13 주식회사 포스코 광택과 절연성이 우수한 방향성 전기강판용 장력코팅제 조성물 및 이를 이용한 절연피막 형성방법, 그 방법에 의해 형성된 절연피막을 갖는 방향성 전기강판
WO2017105111A1 (ko) * 2015-12-18 2017-06-22 주식회사 포스코 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판
CN108473800A (zh) * 2015-12-18 2018-08-31 Posco公司 定向电工钢板用绝缘薄膜组成物、定向电工钢板的绝缘薄膜形成方法以及形成有绝缘薄膜的定向电工钢板

Also Published As

Publication number Publication date
KR101110256B1 (ko) 2012-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5236077B2 (ja) 方向性電気鋼板用非クロム系コーティング剤およびこれを用いた電気鋼板とその製造方法
EP2800103B1 (en) Insulation coating composition for non-oriented electrical steel sheet, method for manufacturing same, and non-oriented electrical steel sheet upon which the insulation coating composition is applied
CN108473819B (zh) 电工钢板粘接涂料组合物、形成有粘接涂层的电工钢板、电工钢板产品及其制造方法
JP4731625B2 (ja) 耐食性、皮膜密着性および皮膜強度に優れた絶縁皮膜形成用クロムを含まない被覆液、並びにこれを用いて無方向性電気鋼板に絶縁皮膜を形成する方法
KR101195220B1 (ko) 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 절연피막형성용 피복조성물 및 이를 이용한 방향성 전기강판의절연피막 형성방법
KR101110256B1 (ko) 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판
KR101286248B1 (ko) 방향성 전기강판의 절연피막 조성물 및 그 제조방법, 절연피막 조성물을 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 이에 의해 절연피막이 형성된 방향성 전기강판
JP3379061B2 (ja) 高張力絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板とその処理方法
KR101136484B1 (ko) 무 방향성 전기 강판용 절연코팅제, 절연코팅제 제조방법 및 절연피막 형성방법
KR20140060717A (ko) 절연피막 조성물, 이를 이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 무방향성 전기강판
KR101110255B1 (ko) 피막특성이 우수한 전기강판 절연피막 형성용 피복조성물과 이를 이용한 방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 피복조성물로 절연피막이 형성된 방향성 전기강판
CN111748248A (zh) 适用于无底层的含Bi超高磁感取向硅钢的无铬半有机绝缘涂料
JP3564079B2 (ja) 絶縁被膜剤とそれを用いた溶接性の極めて優れる無方向性電磁鋼板の製造方法
KR100817157B1 (ko) 용액 안정성이 우수한 무방향성 전기강판용 Ｃｒ－ｆｒｅｅ코팅제 제조방법
JP2021510181A (ja) 電磁鋼板接着コーティング組成物、電磁鋼板製品、およびその製造方法
JP2010037602A (ja) 方向性電磁鋼板に用いる絶縁皮膜塗布液及び絶縁皮膜形成方法
JP7018169B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法、および方向性電磁鋼板
KR100733344B1 (ko) 피막밀착성과 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판용절연코팅제 및 그 제조방법
KR101507941B1 (ko) 전기강판의 절연피막 조성물, 이를 이용한 절연피막 형성방법 및 이에 의해 제조되는 방향성 전기강판
KR102543352B1 (ko) 방향성 전자 강판용 절연 피막을 형성하기 위한 도포액, 및 방향성 전자 강판의 제조 방법
KR101557137B1 (ko) 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 및 이를 이용한 절연피막 형성방법, 그 방법에 의해 형성된 절연피막을 갖는 방향성 전기강판
KR20140062535A (ko) 절연피막 조성물, 이를 이용한 무방향성 전기강판의 절연피막 형성방법 및 무방향성 전기강판
JP2698526B2 (ja) 磁気特性と表面性状の優れた方向性電磁鋼板の製造方法
JP4500005B2 (ja) 張力付与特性に優れた絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の製造方法及びその方法によって製造された方向性電磁鋼板
KR101309724B1 (ko) 절연 피막의 밀착성이 우수한 방향성 전기강판과 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150115

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160119

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170119

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180117

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181127

Year of fee payment: 8