KR20200013569A - 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판 - Google Patents

전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판 Download PDF

Info

Publication number
KR20200013569A
KR20200013569A KR1020180165656A KR20180165656A KR20200013569A KR 20200013569 A KR20200013569 A KR 20200013569A KR 1020180165656 A KR1020180165656 A KR 1020180165656A KR 20180165656 A KR20180165656 A KR 20180165656A KR 20200013569 A KR20200013569 A KR 20200013569A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
steel sheet
electrical steel
weight
formula
Prior art date
Application number
KR1020180165656A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102176355B1 (ko
Inventor
권민석
심호경
고현철
김병철
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 EP19844929.0A priority Critical patent/EP3831894A4/en
Priority to US17/264,465 priority patent/US20210380822A1/en
Priority to CA3114765A priority patent/CA3114765C/en
Priority to CN201980061878.7A priority patent/CN112739782B/zh
Priority to JP2021505751A priority patent/JP7291203B2/ja
Priority to CN202210114030.XA priority patent/CN114453217A/zh
Priority to PCT/KR2019/009482 priority patent/WO2020027545A1/ko
Publication of KR20200013569A publication Critical patent/KR20200013569A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102176355B1 publication Critical patent/KR102176355B1/ko
Priority to JP2023021994A priority patent/JP7465380B2/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • 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
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • 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
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/66—Additives characterised by particle size
    • 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
    • C21D8/1216—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1222—Hot rolling
    • 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
    • C21D8/1216—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1233—Cold rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00—Metallic substrate
    • B05D2202/10—Metallic substrate based on Fe

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 기재 및 전기강판 기재의 일면 또는 양면에 위치한 절연 피막을 포함하고, 절연 피막은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00012

(화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)

Description

전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판{INSULATING COATING COMPOSITION FOR ELECTRICAL STEEL SHEET AND ELECTRICAL STEEL SHEET COMPRISING INSULATING COATING}
전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 특정 화학 구조를 포함하는 실란 화합물을 사용하여, 응력제거소둔시 내열성 및 열전도도가 우수한 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판에 관한 것이다.
모터나 변압기 등에 사용되는 전기강판의 절연 피막은, 층간 저항뿐만 아니라 여러 가지의 특성이 요구된다. 예를 들어, 가공 성형시의 편리성, 보관, 사용시의 안정성 등이다. 또한, 전기강판은 다양한 용도로 사용되기 때문에, 그 용도에 따라 여러 가지 절연 피막의 개발이 실시되고 있다.
예를 들어, 전기강판은 펀칭 가공, 전단 가공, 굽힘 가공 등을 실시하면 잔류 변형에 의해 자기 특성이 열화된다. 그래서, 열화된 자기특성을 회복시키기 위해 고온에서 응력제거소둔 (SRA, Stress Relief Annealing)을 실시하는 경우가 있다. 따라서, 절연 피막은 응력제거소둔시 박리되지 않고 고유 전기절연성을 유지하는 내열특성이 필요하다.
기존에 알려진 절연 피막 조성물로서, 무수 크롬산, 산화마그네슘, 아크릴계 수지 또는 아크릴-스티렌 공중합체 수지를 혼합 적용하여 내식성과 절연성 향상을 도모하였다. 다만, 이러한 절연 피막 조성물로는 최근 요구되는 응력제거소둔시 내열성을 만족시키기에는 한계가 있다.
또한, 금속 인산염을 절연 피막 조성물의 주성분으로 사용하여 응력제거소둔시 밀착성을 개선하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이 방법은 내흡성이 강한 인산염의 특징 때문에 표면에 백화결함이 발생되어 제품 가공시 분진이 발생되는 문제가 있고, 백화결함이 발생한 부위에 내열성이 오히려 열위해지는 문제점이 있다.
전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판을 제공한다. 더욱 구체적으로 특정 화학 구조를 포함하는 실란 화합물을 사용하여, 응력제거소둔시 내열성 및 열전도도가 우수한 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판은 전기강판 기재 및 전기강판 기재의 일면 또는 양면에 위치한 절연 피막을 포함하고, 절연 피막은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
실란 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
Figure pat00002
(화학식 2에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L1는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
실란 화합물은 트리아세톡시메틸실란 (Triacetoxy(methyl)silane), 트리아세톡시비닐실란 (Triacetoxy(vinyl)silane), 디메틸디메타크로일옥시-1-에톡시실란 (Dimethyl-di(methacroyloxy-1-ethoxy)silane) 및 3-(트리메톡시실릴)프로필메타크릴레이트 (3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
수산화 금속은 Ni(OH)2, Co(OH)2, Cu(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, Pd(OH)2, In(OH)3, (CH3CO2)7Cr3(OH)2, Bi(OH)3 및 Sn(OH)2 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
절연 피막은 금속 질화물을 더 포함하고, 금속 질화물 0.1 내지 40 중량%, 실란 화합물 25 내지 75 중량% 및 수산화 금속 0.5 내지 60 중량%를 포함할 수 있다.
금속 질화물은 BN, AlN, Si3N4, Mg3N2, Ca3N2, Sr3N2, Ba3N2, 및 Ge3N4 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
전기강판은 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
20≤ TC ≤ 200 W/mK
(상기 일반식 1에서, TC는 600×400mm의 시편을 230℃ 유도 가열하고 PPMS (Physical Property Measurement System)로 측정한 열전도도 값을 나타낸다.)
전기강판 기재는 C: 0.01중량% 이하, Si: 6.0중량% 이하, P: 0.5중량% 이하, S: 0.005중량% 이하, Mn: 0.1 내지 1.0중량%, Al: 0.40 내지 2.0중량%, N: 0.005 중량% 이하, Ti: 0.005 중량% 이하 및 Sb, Sn, Ni 또는 이들의 조합: 0.01 내지 0.15중량%을 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 절연 피막 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00003
(화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
금속 질화물을 더 포함하고, 고형분 기준으로, 금속 질화물 0.1 내지 40 중량%, 실란 화합물 25 내지 75 중량% 및 수산화 금속 0.5 내지 60 중량%를 포함할 수 있다.
금속 질화물은 BN, AlN, Si3N4, Mg3N2, Ca3N2, Sr3N2, Ba3N2, 및 Ge3N4 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 제조 방법은 슬라브를 열간압연하여 열간압연판을 제조 후, 냉간압연을 거친 다음, 최종소둔을 완료한 강판을 준비하는 단계; 및 강판에 절연피막 조성물을 도포하여 절연 피막을 형성하는 단계를 포함하고, 절연피막 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00004
(화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
절연피막이 형성된 전기강판은 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
20≤ TC ≤ 200 W/mK
(상기 일반식 1에서, TC는 600x400mm의 시편을 230℃ 유도 가열하고 PPMS (Physical Property Measurement System)로 측정한 열전도도 값을 나타낸다.)
본 발명의 일 구현예에 따르면, 절연 피막 형성후 철손 특성이 우수한 전기강판을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 점적율이 우수한 전기강판을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 응력제거소둔(SRA, Stress Relief Annealing) 이후에도 밀착성 및 내박리성이 우수한 절연 피막을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 열전도도가 우수한 전기강판을 제조할 수 있으며, 이 전기강판을 이용하여 제조한 모터 등의 제품은 효율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 단면의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 실시예 2에서 제조한 전기강판 단면의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4은 비교예 2에서 제조한 전기강판 단면의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 실시예 2에서 제조한 전기강판 피막의 FT-IR-RAS 분석 결과이다.
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.
본 명세서에서 기(원자단)의 표기에 있어서, 치환 및 무치환을 기재하지 않은 표기는, 치환기를 갖지 않는 것과 함께 치환기를 갖는 것도 포함하는 것이다. 예를 들면, "알킬기"란, 치환기를 갖지 않는 알킬기(무치환 알킬기)뿐만 아니라, 치환기를 갖는 알킬기(치환 알킬기)도 포함하는 것이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 화합물 중 적어도 하나의 수소가 C1 내지 C30 알킬기; C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C1 내지 C10 알킬실릴기; C3 내지 C30 시클로알킬기; C6 내지 C30 아릴기; C1 내지 C30 헤테로아릴기; C1 내지 C10 알콕시기; 실란기; 알킬실란기; 알콕시실란기; 아민기; 알킬아민기; 아릴아민기; 에틸렌옥실기 또는 할로겐기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 어떠한 알케닐(alkenyl)기나 알키닐(alkynyl)기를 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"; 또는 적어도 하나의 알케닐기 또는 알키닐기를 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"를 모두 포함하는 것을 의미한다. 상기 "알케닐기"는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 이루고 있는 치환기를 의미하며, "알킨기" 는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 이루고 있는 치환기를 의미한다. 상기 알킬기는 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20의 알킬기 일 수 있으며, 구체적으로 C1 내지 C6인 저급 알킬기, C7 내지 C10인 중급 알킬기, C11 내지 C20의 고급 알킬기일 수 있다.
예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 존재하는 것을 의미하며 이는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
전형적인 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다.
"방향족기"는 환형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미한다. 구체적인 예로 아릴기(aryl)와 헤테로아릴기가 있다.
"아릴(aryl)기"는 단일고리 또는 융합고리, 즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 복수의 고리 치환기를 포함한다.
"헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자가 포함되는 아릴기를 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기는 치환 또는 비치환된 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기를 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, 2가의 연결기란 알킬렌기, 알켄일렌기, 아릴렌기, -NR'-, -O-, -SO2-, -CO-, -CF2-로부터 선택되는 1종 이상의 2가의 연결기를 의미한다. R'은 알킬기이다.
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.
전기강판용 절연 피막 조성물
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 절연 피막 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00005
(화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 절연 피막 조성물은 응력제거소둔 내열성과 내식성을 획기적으로 개선하기 위해 특유의 화학구조를 갖는 실란 화합물을 포함한다. 또한, 실란 화합물을 단독으로 사용할 경우 응력제거소둔 과정에서 피막이 박리되는 문제 및 전기강판 표면에 균일하게 도포하는데 어려움이 존재한다. 이를 개선하기 위해 수산화 금속을 또한 포함한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 절연 피막 조성물을 각 성분별로 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 절연 피막 조성물은 고형분 기준으로, 화학식 1로 표시되는 실란 화합물을 포함한다. 구체적으로 실란 화합물 및 수산화 금속의 합량 100 중량부에 대하여 30 내지 75 중량부 포함할 수 있다.
화학식 1로 표시되는 실란 화합물은 화합물 내에 Si 원소와 카보닐기 (Carbonyl group)를 함유하고 있어 내열성이 우수하다. 아울러 카보닐기는 수산화 금속과 반응성이 우수하여 실란 화합물-수산화 금속 복합체를 형성하고 표면품질을 획기적으로 개선하는데 중요한 역할을 한다.
구체적으로 실란 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00006
(화학식 2에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L1는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
구체적으로, 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 및 R2는 수소 또는 알킬기가 될 수 있다. 더욱 구체적으로 R1 및 R2는 메틸기 또는 에틸기가 될 수 있다.
구체적으로, 화학식 1에서 L은 알킬렌기, -O-, 및 -CO-로부터 선택되는 1종 이상의 2가의 연결기일 수 있다. 더욱 구체적으로 화학식 1에서 L은 -L1-O-로 표시될 수 있으며, L1은 직접 결합 또는 알킬렌기, -O-, 및 -CO-로부터 선택되는 1종 이상의 2가의 연결기일 수 있다.
실란 화합물은 트리아세톡시메틸실란 (Triacetoxy(methyl)silane), 트리아세톡시비닐실란 (Triacetoxy(vinyl)silane), 디메틸디메타크로일옥시-1-에톡시실란 (Dimethyl-di(methacroyloxy-1-ethoxy)silane) 및 3-(트리메톡시실릴)프로필메타크릴레이트 (3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
실란 화합물이 너무 적게 포함되면, 내열성이 저하되어 응력제거소둔 후 철손이 열위해 질 수 있다. 실란 화합물이 너무 많이 포함되면, 상대적으로 금속 수산화물이 적어져, 피막이 박리될 수 있다. 따라서 전술한 범위로 실란 화합물을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 실란 화합물은 실란 화합물 및 수산화 금속의 합량 100 중량부에 대하여 40 내지 55 중량부 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 절연 피막 조성물은 수산화 금속을 포함한다. 구체적으로 실란 화합물 및 수산화 금속의 합량 100 중량부에 대하여 수산화 금속을 25 내지 70 중량부 포함한다.
수산화 금속은 용매에 잘 분산되는 특징이 있고, 실란 화합물의 기능기와 화학반응을 통하여 용매에 잘 분산될 수 있도록 표면 성질을 소수성에서 친수성으로 변화시키는 것을 도와주는 역할을 한다. 이러한 수산화 금속은 전기강판 표면에 균일하게 도포되기 때문에 절연피막의 응력제거소둔시 내열성과 내식성을 획기적으로 개선하는데 큰 도움이 된다.
수산화 금속은 수산기(-OH)를 포함하는 금속이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 수산화 금속은 Ni(OH)2, Co(OH)2, Cu(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, Pd(OH)2, In(OH)3, (CH3CO2)7Cr3(OH)2, Bi(OH)3 및 Sn(OH)2 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Co(OH)2 및(CH3CO2)7Cr3(OH)2 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
수산화 금속을 너무 적게 포함할 경우, 실란 화합물의 분산에 문제가 발생하여 균일한 도포가 어려울 수 있다. 수산화 금속을 너무 많이 포함할 경우, 실란 화합물이 상대적으로 적어져, 응력제거소둔시 내열성과 내식성 개선이 불충분할 수 있다. 더욱 구체적으로 실란 화합물 및 수산화 금속의 합량 100 중량부에 대하여 수산화 금속을 45 내지 60 중량부 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 절연 피막 조성물은 실란 화합물 및 수산화 금속 외에 금속 질화물을 더 포함할 수 있다. 금속 질화물을 적정량 더 포함하는 경우, 형성되는 절연 피막의 절연 특성 및 열전도 특성이 더욱 향상될 수 있다.
금속 질화물을 더 포함하는 경우, 고형분 기준으로, 금속 질화물 0.1 내지 40 중량%, 실란 화합물 25 내지 75 중량% 및 수산화 금속 0.5 내지 60 중량%를 포함할 수 있다.
고형분이란, 절연 피막 조성물 내의 용매 등 휘발성분을 제외한 고형부분(固形部分)을 100 중량% 기준으로 한 것을 의미한다.
금속 질화물이 너무 적게 첨가되면, 절연 특성 및 열전도 특성 향상 효과가 불충분할 수 있다. 금속 질화물이 너무 많이 포함되면, 상대적으로 실란 화합물 및 수산화 금속의 양이 적어져, 응력제거소둔시 내열성과 내식성 개선이 불충분할 수 있다. 더욱 구체적으로 고형분 기준으로, 금속 질화물 1 내지 25 중량%, 실란 화합물 35 내지 65 중량% 및 수산화 금속 15 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
금속 질화물은 BN, AlN, Si3N4, Mg3N2, Ca3N2, Sr3N2, Ba3N2, 및 Ge3N4 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
금속 질화물의 평균 입경은 0.05 내지 20㎛일 수 있다. 금속 질화물의 입경이 적절하여야, 분산성 및 도포성이 용이하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 절연 피막 조성물은 실란 화합물 및 금속 질화물 외에 에틸렌 글리콜 (Ethylene golycol), 프로필렌 글리콜 (Propylene glycol), 글리세린 (Glycerine), 부틸 카비톨 (Butyl carbitol) 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 전술한 첨가제를 더 포함함으로써, 표면광택이 우수하고 조도가 매우 미려한 절연 피막을 형성할 수 있다. 전술한 첨가제는 실란 화합물 및 수산화 금속의 합량 100 중량부에 대하여, 1 내지 15 중량부 더 포함될 수 있다. 첨가제가 너무 적게 포함되면, 전술한 향상 효과가 불충분할 수 있다. 첨가제가 더 포함되더라도 추가 향상 효과는 없으며, 오히려 분산성이 떨어질 수 있다. 더욱 구체적으로 첨가제는 실란 화합물 및 수산화 금속의 합량 100 중량부에 대하여, 3 내지 10 중량부 포함될 수 있다.
절연 피막 조성물은 고형물들의 고른 분산 및 용이한 도포를 위해 용매를 더 포함할 수 있다. 용매로는 물, 알코올 등을 사용할 수 있으며, 실란 화합물 및 수산화 금속의 합량 100 중량부에 대하여, 300 내지 1000 중량부 포함할 수 있다. 이처럼 절연 피막 조성물은 슬러리 형태일 수 있다.
전기강판
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판(100)은 전기강판 기재(10) 및 전기강판 기재(10)의 일면 또는 양면에 위치한 절연 피막(20)을 포함한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 개략적인 측 단면도를 나타낸다. 도 1에서는 전기강판 기재(10)의 상면에 절연 피막(20)이 형성된 경우를 나타낸다.
절연 피막(20)은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00007
(화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판(100)의 절연 피막(20)은 응력제거소둔 내열성과 내식성을 획기적으로 개선하고 또한 열전도율을 개선하기 위해 특유의 화학구조를 갖는 실란 화합물을 포함한다. 또한, 실란 화합물을 단독으로 사용할 경우 응력제거소둔 과정에서 피막이 박리되는 문제 및 전기강판 표면에 균일하게 도포하는데 어려움이 존재한다. 이를 개선하기 위해 수산화 금속을 또한 포함한다.
절연 피막(20)의 성분에 대한 내용은 전술한 절연 피막 조성물과 관련하여 구체적으로 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 절연 피막(20) 형성 과정에서 일부 실란 화합물의 화학 구조가 변형될 수 있으나, 대부분의 실란 화합물은 그 화학 구조를 유지한다. 또한, 절연 피막(20) 형성 과정에서 실란 화합물과 수산화 금속이 반응하여 화합물을 형성할 수 있으며, 이 경우, 화합물 내의 실란 화합물의 비율 및 수산화 금속의 함량 비율을 계산하여, 각각 실란 화합물 및 수산화 금속의 중량으로 계산한다. 절연 피막(20) 형성 과정에서 용매 등의 휘발 성분은 제거되므로, 절연 피막(20) 내의 성분은 절연 피막 조성물 내의 고형분 성분과 실질적으로 동일하다.
절연 피막(20)은 Si를 0.1 내지 50 중량% 포함할 수 있다. 이 때, Si는 실란 화합물 내의 Si, 금속 질화물로서 Si3N4를 사용할 경우 금속 질화물 내의 Si, 전기강판 기재(10)로부터 확산되는 Si가 될 수 있다. Si가 적정량 포함되어 절연 피막(20)의 절연 특성을 확보할 수 있다.
절연 피막(20)은 Si 외에도 Fe, C, O 등 절연 피막 조성물 및 전기강판 기재(10)로부터 유래되는 원소를 포함할 수 있다.
절연 피막(20)의 두께는 0.1 내지 10㎛일 수 있다. 절연 피막(20)의 두께가 너무 얇으면, 내열성이 저하되어 응력제거소둔 후 철손이 열위한 문제가 생길 수 있다. 절연 피막(20)의 두께가 너무 두꺼우면, 점적율이 저하되어 모터 특성이 열위한 문제점이 일어날 수 있다. 따라서, 절연 피막(20)의 두께를 전술한 범위로 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 절연 피막(20)의 두께는 0.2 내지 5 ㎛일 수 있다.
전기강판 기재(10)는 무방향성 전기강판 또는 방향성 전기강판 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 무방향성 전기강판을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예예서 절연 피막(20)의 성분에 의해 절연 특성이 발생하는 것이며, 전기강판의 합금 성분과는 무관할 수 있다. 이하에서는 일 예로서, 전기강판의 합금 성분에 대해 설명한다.
전기강판은 C: 0.01중량% 이하, Si: 6.0중량% 이하, P: 0.5중량% 이하, S: 0.005중량% 이하, Mn: 0.1 내지 1.0중량%, Al: 0.40 내지 2.0중량%, N: 0.005 중량% 이하, Ti: 0.005 중량% 이하 및 Sb, Sn, Ni 또는 이들의 조합: 0.01 내지 0.15중량%을 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하에서는 각 합금 성분 별로 구체적으로 설명한다.
이하에서는 무방향성 전기강판 기재(10) 성분의 한정 이유에 대해 설명한다.
C: 0.01중량% 이하
탄소(C)는 본 발명에 따른 실시예에서 전기강판의 자기적 특성 향상에 크게 도움이 되지 않는 성분이므로 가급적 제거하는 것이 바람직하다. C는 최종제품에서 자기시효를 일으켜서 사용 중 자기적 특성을 저하시키므로 0.01중량% 이하로 함유하며, C의 함량이 낮을수록 자기적 특성에 바람직하므로 최종제품에서는 0.005중량% 이하로 제한하는 것이 더욱 바람직하다.
Si: 6.0중량% 이하
실리콘(Si)는 강의 비저항을 증가시켜 철손 중 와전류손실을 감소시키는 성분으로서, Si의 함량이 너무 많은 경우에는 취성이 커져 냉간압연이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 6.0중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로 Si는 0.1 내지 4.0 중량% 포함될 수 있다.
P: 0.5중량% 이하
인(P)는 비저항을 증가시키고, 집합조직을 개선하여 자성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 과다하게 첨가된 경우 냉간압연성이 악화되기 때문에 0.5중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
S: 0.005중량% 이하
황(S)는 미세한 석출물인 MnS 및 CuS를 형성하고 결정립 성장을 억제하여 자기특성을 악화시키기 때문에 최대한 낮게 관리하는 것이 바람직하므로 그 함량을 0.005중량% 이하로 제한한다.
Mn: 0.1 내지 1.0중량%
망간(Mn)이 0.1중량% 미만으로 존재하면 미세한 MnS 석출물이 형성되어 결정립 성장을 억제시킴으로서 자성을 악화시킨다. 따라서, 0.1 중량% 이상 존재하게 되는 경우, 조대한 MnS가 형성되고, 또한 S성분이 보다 미세한 석출물인 CuS로 석출되는 것을 막을 수 있다. 그러나, Mn이 증가하는 경우 자성이 열화되기 때문에 1.0중량% 이하로 첨가한다.
Al: 0.40 내지 2.0중량%
Al은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추는데 유효한 성분이다. 0.40중량% 미만의 경우 AlN이 미세석출하여 자성이 열위하고, 또한 2.0중량%를 초과한 경우 가공성이 열화되므로, 2.0중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
N: 0.005 중량% 이하
N은 모재 내부에 미세하고 긴 AlN 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제하므로 적게 함유시키며, 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Ti: 0.005 중량% 이하
Ti는 미세한 TiN, TiC의 석출물을 형성시켜 결정립 성장을 억제하며, 0.005중량%를 초과하여 첨가되는 경우 많은 미세한 석출물이 발생하여 집합조직을 나쁘게 하여 자성을 악화시킨다.
Sb, Sn, Ni 또는 이들의 조합: 0.01 내지 0.15중량%
Sb, Sn, 또는 Ni는 표면 석출원소로서 강판 표층부에 농화하여 질소의 흡착을 억제하고, 결과적으로 결정립의 성장을 방해하지 않아 철손을 낮추는 역할을 하며, Sb, Sn, 또는 Ni을 단독 또는 복합 첨가한 함량이 너무 적으면 그 효과가 떨어지는 문제가 생길 수 있다. Sb, Sn, 또는 Ni을 단독 또는 복합 첨가한 함량이 너무 많으면 결정립계 편석이 심하게 일어나 강판의 취성이 커져서 압연시 판파단이 발생할 수 있다. Sb, Sn, Ni를 2종 이상 복합 첨가할 시, 그 합량이 0.01 내지 0.15중량%일 수 있다.
더욱 구체적으로 Sb를 0.01 내지 0.05 중량%, Sn을 0.01 내지 0.12 중량%, Ni을 0.01 내지 0.06 중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판은 전술하였듯이, 절연피막의 형성으로 인하여 열전도도가 우수하다. 구체적으로 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
20≤ TC ≤ 200 W/mK
(상기 일반식 1에서, TC는 600x400mm의 시편을 230℃ 유도 가열하고 PPMS (Physical Property Measurement System)로 측정한 열전도도 값을 나타낸다.)
전기강판의 제조 방법
도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 전기강판의 제조 방법의 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전기강판의 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전기강판의 제조 방법은 전기강판 기재를 제조하는 단계(S10); 및 전기강판 기재의 일면 또는 양면에 절연피막 조성물을 도포하여 절연 피막을 형성하는 단계(S20)를 포함한다. 이외에, 전기강판의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
먼저 단계(S10)에서는 전기강판 기재를 제조한다. 전기강판 기재의 합금 성분에 대해서는 구체적으로 설명하였으므로, 반복되는 설명은 생략한다.
전기강판 기재를 제조하는 단계는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종소둔하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 슬라브를 가열한다. 이때 슬라브 가열은 1,200℃ 이하에서 가열할 수 있다.
다음으로, 가열된 슬라브를 열간 압연하여, 열연판을 제조한다. 제조된 열연판을 열연 소둔할 수 있다.
다음으로, 열연판을 냉간 압연하여, 냉연판을 제조한다. 냉간 압연을 1회 실시하거나, 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간 압연을 실시 할 수 있다.
다음으로, 냉연판을 최종소둔 한다. 이 때, 냉연판을 최종소둔하는 단계는, 냉연판에 존재하는 압연유를 탈지하고 1차 소둔을 하고, 수소와 질소로 구성된 분위기에서 2차 소둔할 수 있다. 또한, 최종 소둔은 표면에 산화물이 형성되어 자성이 열화되는 것을 방지하기 위한 목적으로 이슬점온도를 -5℃ 이하로 관리할 수 있다.
다시 전기강판의 제조 방법에 대한 설명으로 돌아가면, 다음으로 단계(S20)은 전기강판 기재의 일면 또는 양면에 절연피막 조성물을 도포하여 절연 피막을 형성한다. 절연피막 조성물에 대해서는 전술한 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
절연 피막을 형성하는 단계는 100 내지 680℃의 온도에서 절연 피막 조성물이 도포된 강판을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 열처리 온도가 너무 낮으면, 용매의 제거가 용이치 아니하며, 미려한 절연 피막이 형성되기 어렵다. 열처리 온도가 너무 높으면 밀착성이 열위하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 350 내지 650℃의 온도로 열처리할 수 있다. 열처리 시간은 5 내지 200초가 될 수 있다.
절연 피막을 형성하는 단계 이후, 700 내지 1000℃의 온도에서 응력제거소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 절연 피막 조성물 내의 실란 화합물 및 수산화 금속에 의해 응력제거소둔 이후에도 절연 피막의 밀착성 및 표면 특성을 우수하게 유지할 수 있다. 응력제거소둔의 온도가 너무 낮을 경우, 목적하는 응력 제거가 원활하게 이루어 지지 않을 수 있다. 응력제거소둔의 온도가 너무 높을 경우, 전기강판의 자성이 열위될 수 있다.
응력제거소둔하는 단계는 질소 분위기에서 수행될 수 있으며, 1 내지 5시간 동안 수행될 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.
실험예 1 : 실란 화합물의 종류별 특성
실시예 1
실리콘(Si)을 3.4 중량%, 알루미늄(Al): 0.80 중량%, 망간(Mn): 0.17 중량% 티탄(Ti): 0.0015 중량%, 주석(Sn): 0.03 중량%, 니켈(Ni): 0.01 중량%, 탄소(C): 0.003 중량%, 질소(N): 0.0013 중량%, 인(P): 0.012 중량%, 황(S): 0.001 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1130℃ 에서 가열한 뒤 2.3mm 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
열연판을 650℃에서 권취 후 공기중에서 냉각하고 1040℃에서 2분 동안 열연판 소둔을 실시한 후 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.35mm 두께로 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하였다.
냉연판을 1040℃에서 50초간 수소 20%, 질소 80% 분위기에서 이슬점 온도를 조절하고 최종 소둔을 수행하여, 소둔된 강판을 제조하였다.
절연코팅 조성물로서 트리아세톡시메틸실란 60 중량부, 수산화 니켈(Ni(OH)2) 20 중량부, 수산화 스트론튬(Sr(OH)2) 10 중량부, 질화 붕소 5 중량부 및 에틸렌글리콜 5 중량부를 증류수와 혼합하여 슬러리 형태로 제조하고, 롤을 이용하여 슬러리를 최종 소둔된 강판에 도포한 후, 650℃ 조건에서 30초간 열처리하고 공기 중에서 냉각하였다. 전기강판은 100% 질소 분위기, 750℃에서 2시간동안 응력제거소둔(SRA, Stress Relief Annealing)을 하고 공기 중에서 냉각하였다. 절연 피막의 두께는 약 0.8㎛ 였다.
실시예 2 내지 12
실시예 1과 동일하게 실시하되, 절연 피막 조성물 내의 실란 화합물, 수산화 금속, 및 금속 질화물의 함량과 종류를 하기 표 1과 같이 교체하여 절연 피막을 형성하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하되, 수산화 금속 없이, 트리아세톡시메틸실란 100중량부 포함하는 절연피막 조성물을 사용하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 실란 화합물 없이, 수산화크롬 100중량부 포함하는 절연피막 조성물을 사용하였다.
비교예 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 실란 화합물 없이, 수산화크롬 60중량부, 질화 붕소 40중량부를 포함하는 절연피막 조성물을 사용하였다.
실시예 및 비교예에서 제조한 전기강판의 특성을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.
철손(W15/50)은 주파수 50Hz의 자기장을 1.5Tesla까지 교류로 자화시켰을 때 나타나는 전력 손실을 의미한다.
또한, 절연특성은 ASTM A717 국제규격에 따라 Franklin 측정기를 활용하여 절연 피막 상부를 측정하였다.
또한, 밀착성은 시편을 10 내지 100 mm 원호에 접하여 180° 구부릴 때에 피막박리가 없는 최소원호직경으로 나타낸 것이다.
또한, 표면특징은 균일한 피막을 형성하고 색상이 균일한 정도를 육안으로 평가한 결과이다.
또한, 열전도도는 전기강판을 230℃ 유도 가열하고 시편의 열전도도를 PPMS(Physical property measurement system, Quantum Design사 제조)로 측정하였다.
구분 실란 화합물
(중량부)		 수산화 금속
(중량부)		 금속 질화물
(중량부)
비교예 1 A(100) - -
비교예 2 - Cr(100) -
비교예 3 - Cr(60) BN (40)
비교예 4 A(10) Cr(90)
실시예 1 A(60) Ni(20), Sr(10) BN(5)
실시예 2 B(50) Cr(30) AlN(10)
실시예 3 C(70) Co(20) AlN (7)
실시예 4 D(33) Cr(50) Si3N4(10)
실시예 5 A(30), B(25) Cu(17), Cr(23) Mg3N2(4)
실시예6 A(35), C(10), D(5) Cr(17), Pd(3) Ca3N2 (10)
실시예7 B(45) Cr(40) Sr3N2 (7)
실시예8 B(30) Cr(20), Co(5), Ni(5) Ba3N2 (35)
실시예9 C(48) Cr(35), Ba(5) Ge3N4 (0.5)
실시예10 A(10), B(10), C(10), D(15) Cr(30), Co(0.5), Bi(0.1), Sn(0.1) Ge3N43(5)
실시예11 B(45) Cr(30), Co(0.5), Bi(0.1), Sn(0.1) BN (15), AlN(5)
실시예12 C(5), B(35) Cr(25), In(0.5), Sn(0.2) BN (20), AlN(5)
실란 화합물
A: 트리아세톡시메틸실란
B: 트리아세톡시비닐실란
C: 디메틸디메타크로일옥시-1-에톡시실란
D: 3-(트리메톡시실릴)프로필메타크릴레이트
수산화 금속
Cr: (CH3CO2)7Cr3(OH)2
Ni: Ni(OH)2
Sr: Sr(OH)2
Co: Co(OH)2
Pd: Pd(OH)2
Ba: Ba(OH)2
Bi: Bi(OH)3
Sn: Sn(OH)2
In: In(OH)3
구분 철손(W15/50, W/Kg) 절연(mA) 밀착성(mmφ) 표면특징 열전도도(W/mK)
비교예 1 3.12 990 70 표면박리 극심 15
비교예 2 3.55 990 70 표면박리 극심 4
비교예 3 3.04 990 70 표면박리 극심 17
비교예 4 3.20 985 70 표면박리 극심 9
실시예 1 2.45 782 10 균일 78
실시예 2 2.34 777 10 균일 26
실시예 3 2.38 812 10 균일 22
실시예 4 2.27 650 10 균일 28
실시예 5 2.01 711 10 균일 31
실시예6 2.10 750 10 균일 26
실시예7 2.37 688 10 균일 47
실시예8 1.88 745 15 균일 75
실시예9 2.15 811 10 균일 32
실시예10 1.90 527 15 균일 31
실시예11 2.11 450 15 균일 142
실시예12 2.05 475 20 균일 170
표 1 및 표 2에 나타나듯이, 비교예에 비해 실시예의 절연 피막 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 실란 화합물 또는 수산화 금속을 단독으로 포함할 경우에는 피막 박리가 극심하게 발생하여 자기적 특성이 열위해 짐을 확인할 수 있다.
도 3 및 도 4는 각각 실시예 2 및 비교예 2에서 제조한 전기강판 단면의 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타내었다. 도 3에 나타나듯이, 실시예 2의 경우, SRA 이후에도 미려한 절연 피막이 유지됨을 확인할 수 있다. 반면, 도 4에 나타나듯이, 비교예 2의 경우, SRA 이후, 절연 피막 표면에 크랙이 다수 생기는 것을 확인할 수 있다.
도 5에서는 실시예 2에서 제조한 전기강판 피막의 FT-IR-RAS 분석 결과를 나타내었다. 도 5에서 확인할 수 있듯이, 피막 내에 트리아세톡시비닐실란이 존재함을 확인할 수 있다.
실험예 2: 점적율 평가
실시예 13
실리콘(Si)을 4.2 중량%, 알루미늄(Al): 0.80 중량%, 망간(Mn): 0.15 중량% 티탄(Ti)을 0.001 중량%, 주석(Sn)을 0.08 중량%, 탄소(C)를 0.004 중량%, 질소(N)를 0.0015 중량%, 인(P) 0.015 중량%, 황(S) 0.001 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1150℃ 에서 가열한 뒤 2.3mm 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
열연판을 650℃에서 권취 후 공기중에서 냉각하고 1040℃에서 3분 동안 열연판 소둔을 실시한 후 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.35mm 두께로 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하였다.
냉연판을 1050℃에서 60초간 수소 30%, 질소 70% 분위기에서 이슬점 온도 -40℃로 조절하고 최종 소둔을 수행하여, 소둔된 강판을 제조하였다.
그 뒤, 절연코팅 조성물로서 트리아세톡시메틸실란 25 중량부, 트리아세톡시비닐실란 25 중량부, 수산화 크롬((CH3CO2)7Cr3(OH)2) 15 중량부, 수산화 코발트(Co(OH)2) 15 중량부, 수산화 스트론튬(Sr(OH)2) 3 중량부, 질화 붕소 15 중량부 및 프로필렌글리콜 2 중량부를 증류수와 혼합하여 슬러리 형태로 제조하고, 롤을 이용하여 슬러리를 두께로 도포한 후, 650℃ 조건에서 30초간 열처리하고 공기중에서 냉각하였다. 전기강판은 100% 질소 분위기, 820℃에서 2시간동안 응력제거소둔(SRA, Stress Relief Annealing) 열처리를 하고 공기중에서 냉각하였다. 응력제거소둔된 강판을 60℃, 습도 95% 조건에서 24시간 처리한 후 표면에 녹 발생 정도를 평가한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
비교예 5
이온수에 먼저 MgO 및 CaO 약 7 중량부를 천천히 투입시킨 이후 발열 반응을 일으키는 CrO3 약 20 중량부를 용액내(MgO, CaO + 이온수)에 서서히 주입하여 투명한 갈색 액상이 될때가지 교반하여 브랜딩(Blending)하였다.
이후, 용액에 아크릴계 수지 또는 아크릴-스티렌 공중합체 수지 중 1종 약 30 중량부와 환원제인 부틸 카비톨 6.7 중량부를 주입하여 절연 피막 조성물을 제조하였다.
실시예 13과 동일하게 실시하되, 상기 제조된 절연 피막 조성물을 사용하여 절연 피막을 형성하였다.
비교예 6
제1인산 알루미늄(Al(H2PO4)3) 50 중량부, 제1인산 아연(Zn(H2PO4)2) 50 중량부, 에폭시 수지 210 중량부, 코발트 하이드록사이드(cobalt hydroxide) 1 중량부, 스트론튬 하이드록사이드(strontium hydroxide) 1 중량부, Ti 킬레이트제 0.05 중량부 포함하는 절연 피막 조성물을 사용하였다.
실시예 13과 동일하게 실시하되, 상기 절연 피막 조성물을 사용하여 절연 피막을 형성하였다.
구분 철손(W15/50, W/Kg) 점적율(%) 녹 발생면적(%)
실시예 13 1.87 99.2 0.6
비교예 5 2.87 96.5 54.2
비교예 6 2.57 97.2 32.7
표 3에 나타나듯이, 비교예 5 및 6에 비해 실시예 13의 특성이 월등히 우수한 것을 확인할 수 있다.
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: 전기강판
10 : 전기강판 기재
20 : 절연 피막

Claims (13)

  1. 전기강판 기재 및
    전기강판 기재의 일면 또는 양면에 위치한 절연 피막을 포함하고,
    상기 절연 피막은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함하는 전기강판.
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    (화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 전기강판.
    [화학식 2]
    Figure pat00009

    (화학식 2에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L1는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 트리아세톡시메틸실란 (Triacetoxy(methyl)silane), 트리아세톡시비닐실란 (Triacetoxy(vinyl)silane), 디메틸디메타크로일옥시-1-에톡시실란 (Dimethyl-di(methacroyloxy-1-ethoxy)silane) 및 3-(트리메톡시실릴)프로필메타크릴레이트 (3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate) 중 1종 이상을 포함하는 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수산화 금속은 Ni(OH)2, Co(OH)2, Cu(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, Pd(OH)2, In(OH)3, (CH3CO2)7Cr3(OH)2, Bi(OH)3 및 Sn(OH)2 중 1종 이상을 포함하는 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 피막은 금속 질화물을 더 포함하고,
    금속 질화물 0.1 내지 40 중량%, 실란 화합물 25 내지 75 중량% 및 수산화 금속 0.5 내지 60 중량%를 포함하는 전기강판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속 질화물은 BN, AlN, Si3N4, Mg3N2, Ca3N2, Sr3N2, Ba3N2, 및 Ge3N4 중 1종 이상을 포함하는 전기강판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전기강판은 하기 일반식 1을 만족하는 전기강판.
    [일반식 1]
    20≤ TC ≤ 200 W/mK
    (상기 일반식 1에서, TC는 600×400mm의 시편을 230℃ 유도 가열하고 PPMS (Physical Property Measurement System)로 측정한 열전도도 값을 나타낸다.)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전기강판 기재는 C: 0.01중량% 이하, Si: 6.0중량% 이하, P: 0.5중량% 이하, S: 0.005중량% 이하, Mn: 0.1 내지 1.0중량%, Al: 0.40 내지 2.0중량%, N: 0.005 중량% 이하, Ti: 0.005 중량% 이하 및 Sb, Sn, Ni 또는 이들의 조합: 0.01 내지 0.15중량%을 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 전기강판.
  9. 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함하는 전기강판용 절연 피막 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00010

    (화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
  10. 제9항에 있어서,
    금속 질화물을 더 포함하고,
    고형분 기준으로, 금속 질화물 0.1 내지 40 중량%, 실란 화합물 25 내지 75 중량% 및 수산화 금속 0.5 내지 60 중량%를 포함하는 전기강판용 절연 피막 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속 질화물은 BN, AlN, Si3N4, Mg3N2, Ca3N2, Sr3N2, Ba3N2, 및 Ge3N4 중 1종 이상을 포함하는 전기강판용 절연 피막 조성물.
  12. 슬라브를 열간압연하여 열간압연판을 제조 후, 냉간압연을 거친 다음, 최종소둔을 완료한 강판을 준비하는 단계; 및
    상기 강판에 절연피막 조성물을 도포하여 절연 피막을 형성하는 단계를 포함하고,
    절연피막 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 및 수산화 금속을 포함하는 전기강판의 제조 방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00011

    (화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 시클로 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 또는 아미노알킬기이고, L는 직접 결합 또는 2가의 연결기이다. m은 1 내지 4의 정수이고, n은 4-m이다.)
  13. 제12항에 있어서,
    절연피막이 형성된 전기강판은 하기 일반식 1을 만족하는 전기강판의 제조 방법.
    [일반식 1]
    20≤ TC ≤ 200 W/mK
    (상기 일반식 1에서, TC는 600x400mm의 시편을 230℃ 유도 가열하고 PPMS (Physical Property Measurement System)로 측정한 열전도도 값을 나타낸다.)
KR1020180165656A 2018-07-30 2018-12-19 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판 KR102176355B1 (ko)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19844929.0A EP3831894A4 (en) 2018-07-30 2019-07-30 INSULATING COATING COMPOSITION FOR ELECTRIC STEEL SHEET AND ELECTRIC STEEL SHEET WITH INSULATING COATING
US17/264,465 US20210380822A1 (en) 2018-07-30 2019-07-30 Coating composition for electrical steel sheet, and electrical steel sheet comprising insulating coating
CA3114765A CA3114765C (en) 2018-07-30 2019-07-30 Insulating coating composition for electrical steel sheet, and electrical steel sheet comprising insulating coating
CN201980061878.7A CN112739782B (zh) 2018-07-30 2019-07-30 电工钢板用绝缘覆膜组合物和具有绝缘覆膜的电工钢板
JP2021505751A JP7291203B2 (ja) 2018-07-30 2019-07-30 電磁鋼板、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および電磁鋼板の製造方法
CN202210114030.XA CN114453217A (zh) 2018-07-30 2019-07-30 电工钢板用绝缘覆膜组合物和具有绝缘覆膜的电工钢板
PCT/KR2019/009482 WO2020027545A1 (ko) 2018-07-30 2019-07-30 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판
JP2023021994A JP7465380B2 (ja) 2018-07-30 2023-02-15 電磁鋼板、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および電磁鋼板の製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180088696 2018-07-30
KR1020180088696 2018-07-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200013569A true KR20200013569A (ko) 2020-02-07
KR102176355B1 KR102176355B1 (ko) 2020-11-09

Family

ID=69570331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180165656A KR102176355B1 (ko) 2018-07-30 2018-12-19 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102176355B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000219814A (ja) * 1998-05-29 2000-08-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 難燃性樹脂組成物とそれの絶縁電線、チュ―ブ、熱収縮チュ―ブ、フラットケ―ブル及び直流用高圧電線
KR20140085165A (ko) * 2012-12-27 2014-07-07 주식회사 포스코 무방향성 전기강판용 절연피막 조성물
KR20160061797A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 주식회사 포스코 무방향성 전기강판, 및 이의 제조방법
JP2016176137A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 Ｊｆｅスチール株式会社 絶縁被膜付き電磁鋼板、積層電磁鋼板、及びそれらの製造方法
KR20170073311A (ko) * 2015-12-18 2017-06-28 주식회사 포스코 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000219814A (ja) * 1998-05-29 2000-08-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 難燃性樹脂組成物とそれの絶縁電線、チュ―ブ、熱収縮チュ―ブ、フラットケ―ブル及び直流用高圧電線
KR20140085165A (ko) * 2012-12-27 2014-07-07 주식회사 포스코 무방향성 전기강판용 절연피막 조성물
KR20160061797A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 주식회사 포스코 무방향성 전기강판, 및 이의 제조방법
JP2016176137A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 Ｊｆｅスチール株式会社 絶縁被膜付き電磁鋼板、積層電磁鋼板、及びそれらの製造方法
KR20170073311A (ko) * 2015-12-18 2017-06-28 주식회사 포스코 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판

Also Published As

Publication number Publication date
KR102176355B1 (ko) 2020-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6738056B1 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP6596016B2 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
TWI481724B (zh) Manufacturing method of non - directional electromagnetic steel sheet
JP6890181B2 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP6870687B2 (ja) 無方向性電磁鋼板
EP3546609A1 (en) Non-oriented electrical steel sheet and manufacturing method therefor
CN110114488A (zh) 再利用性优良的无取向性电磁钢板
JP7291203B2 (ja) 電磁鋼板、電磁鋼板用絶縁被膜組成物および電磁鋼板の製造方法
US7435304B2 (en) Coating composition, and method for manufacturing high silicon electrical steel sheet using thereof
KR102176355B1 (ko) 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판
KR102177040B1 (ko) 전기강판용 절연 피막 조성물 및 절연 피막을 포함하는 전기강판
CN112739782B (zh) 电工钢板用绝缘覆膜组合物和具有绝缘覆膜的电工钢板
JP3782273B2 (ja) 電磁鋼板
JP2022074677A (ja) 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法
KR20230095270A (ko) 전기강판 절연 피막 조성물, 전기강판, 및 이의 제조 방법
TWI777498B (zh) 無方向性電磁鋼板及其製造方法
KR101722701B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법
KR101243210B1 (ko) 절연피막 형성용 피복조성물 및 이를 포함하는 전기강판, 전기강판의 절연피막 형성방법
TWI802458B (zh) 無方向性電磁鋼板及其製造方法
KR20190077773A (ko) 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물, 방향성 전기강판 및 그의 제조방법
KR20230095279A (ko) 전기강판 절연 피막 조성물, 전기강판, 및 이의 제조 방법
KR20230095527A (ko) 전기강판 절연 피막 조성물, 전기강판, 및 이의 제조 방법
KR20230095020A (ko) 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물 및 방향성 전기강판의 제조방법
KR101642826B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 이의 제조방법
TW202302877A (zh) 無方向性電磁鋼板及其製造方法

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