KR20200066041A

KR20200066041A - 전기강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20200066041A
Application number: KR1020180153082A
Authority: KR
Inventors: 김정우; 하봉우; 이동규; 노태영
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-09
Also published as: KR102223864B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 제조 방법은 전기강판 기재를 제조하는 단계; 및 금속 인산염을 포함하는 전처리 용액을 이용하여, 상기 기재의 표면으로부터 기재의 내부 방향으로 인산층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

전기강판 및 그 제조 방법{ELECTRICAL STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 표면에 인산층을 형성하여, 절연 저항 및 우수한 표면특성을 확보하는 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전기강판은 변압기, 모터, 전기기용 소재로 사용되는 제품으로서, 기계적 특성 등 가공성을 중요시 하는 일반 탄소강과는 달리, 전기적 특성을 중요시 하는 기능성 제품이다. 요구되는 전기적 특성으로는 철손이 낮을것, 자속밀도, 투자율 및 점적율이 높을 것 등이 있다.

전기강판은 다시 방향성 전기강판과 무방향성 전기강판으로 구분된다. 방향성 전기강판은 2차재결정으로 불리는 비정상 결정립성장 현상을 이용해 Goss 집합조직 ({110}<001> 집합조직)을 강판 전체에 형성시켜 압연방향의 자기적 특성이 뛰어난 전기강판이다. 무방향성 전기강판은 압연판 상의 모든 방향으로 자기적 특성이 균일한 전기강판이다.

전기강판은 타발가공 후 자기적 특성의 향상을 위해 응력 제거 소둔(SRA)을 실시하여야 하는 것과 SRA에 의한 자기적 특성 효과보다 열처리에 따른 경비 손실이 클 경우 SRA를 생략하는 두 가지 형태로 구분하여 사용하고 있다.

한편, 절연피막 형성은 제품의 마무리 제조공정에 해당하는 과정으로서 통상 와전류의 발생을 억제시키는 전기적 특성 이외에 소정의 형상으로 타발가공 후 다수를 적층하여 철심으로 만들 때, 금형의 마모를 억제하는 연속타발 가공성과 강판의 가공응력을 제거하여 자기적 특성을 회복시키는 SRA 과정 후 철심강판간 밀착하지 않는 내 sticking성 및 표면 밀착성 등을 요구한다. 이러한 특성 외에 코팅용액의 우수한 도포 작업성과 배합 후 장시간 사용 가능한 용액 안정성 등도 요구된다.

절연피막은 적층되는 철판 사이의 층간 절연을 주목적으로 하고 있다. 그러나 소형 전동기기의 사용이 확대되면서 절연성뿐만 아니라, 가공성, 용접성, 내식성에 유리한 피막 성능을 주요한 물성으로 평가하게 되었으며, 최근 들어서는 강판 표면의 품질 또한 사용 특성에 영향을 미치면서 표면품질이 우수한 전기강판을 요구하게 되었다.

앞에서 언급하였듯이 무방향성 전기강판은 현재 정부의 저탄소 정책에 발 맞추어 고효율 모터 개발에 의한 고급화 물결을 타고 있으며, 고급화로 나아갈수록 전기강판 표면은 고기능성 (고절연성, 고내열성, 고내식성)을 요구하게 된다. 특히 와전류 손실(Eddy Current Loss)을 최소화함으로써 모터의 성능을 극대화 할 수 있는 우수한 절연성은 필수 항목이다. 우수한 절연성을 확보하기 위해서는 코팅 두께를 증가시키는 방법이 가장 일반적인 방법이다. 그러나 코팅두께가 증가할 경우, 무방향성 전기강판에서 요구하는 용접성, 내열성, SRA 전/후 밀착성 및 점적율(Stacking Factor) 등의 특성이 열위해지는 단점이 있다.

전기강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 더욱 구체적으로 표면에 인산층을 형성하여, 절연 저항 및 우수한 표면특성을 확보하는 전기강판 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 제조 방법은 전기강판 기재를 제조하는 단계; 및 인산 또는 금속 인산염을 포함하는 전처리 용액을 이용하여, 기재의 표면으로부터 기재의 내부 방향으로 인산층을 형성하는 단계를 포함한다.

전기강판 기재는 중량%로, C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, P: 0.5% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

금속 인산염은 제1 알루미늄 인산염 Al(H₂PO₄)₃, 제1 코발트 인산염 (Co(H₃PO₄)₂), 제1 스트론튬 인산염 (Sr(H₃PO₄)₂), 제1 칼슘 인산염(Ca(H₃PO₄)₂), 제1 아연 인산염 (Zn(H₃PO₄)₂) 및 제1 마그네슘 인산염(Mg(H₃PO₄)₂) 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

전처리 용액은 인산 또는 금속 인산염을 0.01 내지 35 중량% 및 잔부 용매를 포함할 수 있다.

인산층을 형성하는 단계는 전처리 용액을 강판 표면에 스프레이하는 단계 또는 강판을 전처리 용액에 침지하는 단계를 포함할 수 있다.

인산층을 형성하는 단계에서 강판의 온도는 25 내지 100℃일 수 있다.

인산층을 형성하는 단계 이후, 표면에 잔류하는 전처리 용액을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

표면에 잔류하는 전처리 용액을 제거하는 단계는 25 내지 100℃ 온도에서 건조하는 단계를 포함할 수 있다.

인산층을 형성하는 단계 이후, 절연피막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판은 전기강판 기재 및 전기강판의 기재 표면으로부터 상기 전기강판의 내부 방향으로 위치하는 인산층을 포함한다.

인산층은 P: 1 중량% 이상 포함할 수 있다.

인산층은 O: 10 중량% 이상 더 포함할 수 있다.

인산층은 C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다.

인산층은 두께가 1 내지 100nm일 수 있다.

인산층 상에 위치하는 절연피막을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 표면에 인산층을 형성하여, 절연 저항 및 우수한 표면특성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 절연피막을 비교적 얇게 형성하더라도 절연 저항을 확보할 수 있어, 우수한 점적율 및 강판 간의 접착력을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 단면의 모식도이다.
도 2는 발명예 9에서 전처리 전의 전기강판의 표면 사진이다.
도 3은 발명예 9에서 전처리 후의 전기강판의 표면 사진이다.
도 4는 발명예 9에서 전처리 전의 전기강판의 두께방향으로의 GDS 분석 결과이다.
도 5는 발명예 9에서 전처리 후의 전기강판의 두께방향으로의 GDS 분석 결과이다.
도 6은 발명예 9에서 전처리 후의 전기강판의 FIB-TEM 분석 결과이다.
도 7은 발명예 9에서 전처리 후의 전기강판의 FIB-TEM 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.

또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.

본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.

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 전기강판 제조 방법은 전기강판 기재를 제조하는 단계; 및 인산 또는 금속 인산염을 포함하는 전처리 용액을 이용하여, 기재의 표면으로부터 상기 기재의 내부 방향으로 인산층을 형성하는 단계를 포함한다.

이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.

먼저, 전기강판 기재를 제조한다.

본 발명의 일 실시예에서 전기강판 기재는 무방향성 전기강판 또는 방향성 전기강판에 무관하게 적용될 수 있다. 구체적으로 전기강판 기재는 무방향성 전기강판이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 전기강판 기재의 합금 성분 또한 특별히 한정되지 않고, 전기강판에서 사용되는 합금성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 일 예로서, 중량%로, C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, P: 0.5% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

전기강판 기재의 제조 방법도 통상의 전기강판의 제조 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 일 예로 무방향성 전기강판의 경우, 슬라브 가열, 열간 압연, 냉간 압연 및 최종 소둔을 포함하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 방향성 전기강판의 경우, 슬라브 가열, 열간 압연, 냉간 압연, 1차 재결정 소둔 및 2차 재결정 소둔을 포함하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

다음으로, 인산 또는 금속 인산염을 포함하는 전처리 용액을 이용하여, 기재의 표면으로부터 기재의 내부 방향으로 인산층을 형성한다.

인산층은 기재의 표면으로부터 기재의 내부 방향으로 위치하는 것으로서, 표면 상에 별도의 층을 형성하는 것과는 구분된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 금속 인산염을 포함하는 전처리 용액으로부터 P가 침투하여 기재의 표면으로부터 기재의 내부 방향으로 인산층을 형성한다. 이 때, 표면이란 강판 기재의 일면 또는 양면의 표면을 의미한다.

전처리 용액은 인산 또는 금속 인산염을 포함한다. 인산 및 금속 인산염을 포함하는 것도 가능하다.

금속 인산염은 M_x(H₃PO₄)_y의 화학식으로 표시될 수 있다. 이 때, M은 금속이다. 구체적으로 금속 인산염은 제1 알루미늄 인산염 Al(H₂PO₄)₃, 제1 코발트 인산염 (Co(H₃PO₄)₂), 제1 스트론튬 인산염 (Sr(H₃PO₄)₂), 제1 칼슘 인산염(Ca(H₃PO₄)₂), 제1 아연 인산염 (Zn(H₃PO₄)₂) 및 제1 마그네슘 인산염(Mg(H₃PO₄)₂) 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

금속 인산염은 인산(H₃PO₄)과, 금속 수산화물(M_x(OH)_y) 또는 금속 산화물(M_xO)의 반응을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 85 중량%의 자유인산(H₃PO₄)을 포함하는 인산 수용액을 100 중량부 기준으로 하고, 금속 수산화물(Mx(OH)_y) 또는 금속 산화물(MxO)을 각각 투입하고, 80 내지 100℃에서 6 내지 10 시간 동안 반응시키면, 금속 인산염을 수득할 수 있다.

전처리 용액은 인산 또는 금속 인산염을 0.01 내지 35 중량% 및 잔부 용매를 포함할 수 있다. 전처리 용액은 인산 또는 금속 인산염의 함량이 적으며, 이 점에서 절연 피막 형성 조성물과는 구별된다. 후술하듯이, P를 내부로 침투시켜 인산층을 형성한 이후, 표면 상에 잔류하는 전처리 용액을 제거해야 하며, 이 때, 인산 또는 금속 인산염의 농도가 너무 높으면, 제거가 어려 울 수 있다. 또한, 인산 또는 금속 인산염의 농도가 너무 낮으면 P의 침투가 원활히 이루어지지 않아, 인산층 형성이 어려워 질 수 있다. 인산 및 금속 인산염을 모두 포함하는 경우, 그 합량으로 0.01 내지 35 중량% 포함한다. 더욱 구체적으로 전처리 용액은 인산 또는 금속 인산염을 1 내지 30 중량% 및 잔부 용매를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 전처리 용액은 인산 또는 금속 인산염을 2 내지 30 중량% 및 잔부 용매를 포함할 수 있다.

용매로는 물 또는 유기 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매로는 특별히 제한되지 아니하나, 아세테이트, 아세톤, 알코올, 에틸렌 및 케톤 등을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 에틸 아세테이트(Ethyl Acetate), 아세톤(Acetone), 이소프로필 알코올(Isoprophyl alcohol, IPA), 트리클로로 에틸렌(Trichloro Ethylene, TCE), 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone, MEK)을 포함하는 수용액을 사용할 수 있다. 수용액은 용매 100중량%에 대하여, 전술한 유기 용매 1 내지 30 중량% 및 잔부 물을 포함할 수 있다.

인산층을 형성하는 단계는 전술한 전처리 용액과 강판을 접촉시킬 수 있는 방법이면 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 전처리 용액을 강판 표면에 스프레이하는 단계 또는 강판을 전처리 용액에 침지하는 단계 할 수 있다.

전술하였듯이, 전기강판의 제조 공정의 마지막은 소둔하는 단계로 종료된다. 소둔하는 단계 이후 냉각시 인산층을 형성하는 단계를 연속하여 실시할 수 있다. 이 때, 강판의 온도는 25 내지 100℃일 수 있다. 강판의 온도가 적절히 높을 시, P의 침투가 원활히 이루어 질 수 있다.

인산층을 형성하는 단계 이후, 표면에 잔류하는 전처리 용액을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전처리 용액을 제거하기 때문에, 코팅층을 별도로 형성하는 공정과는 구분된다. 전처리 용액을 제거하는 단계는 제한 없이 수행될 수 있으며, 에컨데, 마른 헝겊으로 닦아 내거나, 블로윙 하거나, 고온으로 건조하는 방법을 사용할 수 있다. 전술한 방법 중 2 이상을 조합하는 것도 가능하다.

인산층을 형성하는 단계 이후, 절연피막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 절연피막을 형성하는 방법은 제한없이 사용할 수 있으며, 이에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 일예로, 인산염계 또는 크롬산염계 코팅용액 도포한 후, 소부하여 절연피막을 형성할 수 있다. 전술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에서는 인산층을 별도로 형성하기 때문에 절연피막을 얇게 형성하더라도 우수한 절연 특성을 얻을 수 있다. 구체적으로 절연피막을 0.5 내지 10㎛의 두께로 형성할 수 있다.

도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 구조를 설명한다. 도 1의 전기강판은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전기강판의 구조를 다양하게 변형할 수 있다.

도 1에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판(100)은 전기강판 기재(10) 및 전기강판의 기재(10) 표면으로부터 전기강판(100)의 내부 방향으로 위치하는 인산층(20)을 포함한다.

전기강판 기재(10)는 무방향성 전기강판 또는 방향성 전기강판이 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 전기강판 기재(10)의 합금 성분은 제한 없이 사용할 수 있다. 일 예로 전기강판 기재(10)는 중량%로, C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, P: 0.5% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

인산층(20)은 P를 1 중량% 이상 포함하는 점에서 전기강판 기재(10)와 차이가 있다. 전술한 전기강판의 제조 방법에서 설명하였듯이, P의 침투에 의해 인산층(20)이 형성되는 것이므로, 인산층(20)의 P 함량은 표면에서 두께 방향으로 줄어드는 농도 구배를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서 인산층(20)의 합금 성분 함량은 인산층(20)의 평균 함량을 의미한다. 이러한 P는 인산층(20)에 별도의 절연 특성을 부여하여, 절연성을 상승시키는 역할을 한다. 구체적으로 인산층(20)은 P를 1 내지 25 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 5 내지 15 중량% 포함할 수 있다.

인산층(20)은 O: 10 중량% 이상 더 포함할 수 있다. 전술한 전기강판의 제조 방법 중 전처리 용액의 접촉 과정에서 전처리 용액 내의 O 성분이 또한 강판 내부로 침투하여 인산층 내에 존재할 수 있다. 이러한 O는 인산층(20)에 별도의 절연 특성을 부여하여, 절연성을 상승시키는 역할을 한다. 구체적으로 인산층(20)은 O를 10 내지 60 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 20 내지 50 중량% 포함할 수 있다.

그 밖의 합금 성분은 전기강판 기재(10)와 동일할 수 있다. 구체적으로 인산층(20)은 C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다. 인산층(20)을 형성하지 않는 경우, 소둔 공정에서 Si가 표면층으로 농축되어, 표면층의 Si가 전기강판 기재에 비해 Si 함량이 높은 것이 일반적이다. 이로 인해, 절연피막(30)과의 밀착성에 일부 악영향을 줄 수 있다. 반면, 본 발명의 일 실시예에서는 인산층(20) 형성과정에서 표면의 Si가 일부 제거되며, Si를 전기강판 기재(10)와 동일하게 포함하여, 절연피막(30)과의 밀착성이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 인산층(20)은 Mg를 다량 포함하지 않는다는 점에서 소둔분리제에의해 형성되는 포스테라이트층과도 구분된다. 구체적으로 인산층(20)은 Mg를 0.01 중량% 이하로 포함할 수 있다.

인산층(20)의 두께는 1 내지 100nm일 수 있다. 인산층(20)이 너무 얇게 형성되는 경우, 전술한 절연 저항 및 우수한 표면특성을 확보하기 어려울 수 있다. 인산층(20)이 너무 두껍게 형성될 경우, 자성에 오히려 악영향을 줄 수 있다. 더욱 구체적으로 인산층(20)의 두께는 5 내지 50nm일 수 있다.

도 1에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판(100)은 인산층(20) 상에 위치하는 절연피막(30)을 더 포함할 수 있다. 절연피막(30)에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 일예로, 인산염계 또는 크롬산염계 코팅용액 도포한 후, 소부하여 절연피막(30)을 형성할 수 있다. 전술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에서는 인산층을 별도로 형성하기 때문에 절연피막(30)을 얇게 형성하더라도 우수한 절연 특성을 얻을 수 있다. 구체적으로 절연피막(30)을 0.5 내지 10㎛의 두께로 형성할 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

3.15 중량%의 실리콘(Si)을 함유하고, 판 두께 0.35mm 소둔 처리된 무방향성 전기강판 (150 × 50 mm)을 공시편을 준비하였다. 이 시편을 하기 표 1에 정리된 금속 인산염 및 용매(95 중량% 수용액)을 포함하는 전처리 용액에 2초간 침지시킨 후, 표면에 있는 전처리 용액을 마른 종이로 닦아내고 60℃로 세팅된 오븐에 5초간 건조시킨후 표면 상태를 확인하고 Franklin Insulation teser의해 절연특성을 평가하였다. 또한 전처리된 시편을 인산염계 코팅용액으로 단위면적당 약 1.0g 도포후 절연특성을 평가하였다. 여기서 SRA (Stress Relief Anelling)은 비산화성분위기인 N₂ 100%, 800℃, 2Hr의 통상적인 조건에서 열처리하였으며, SRA후에 코팅층의 상태 및 절연특성을 평가하였다. 표면상태는 표면에 발생한 Powdering 및 줄무늬 상태에 따라 매우 우수 (◎), 우수 (○), 보통 (△), 열위 (×) 로 구분하였다. 또한 절연특성은 0.7mA이하일경우 매우 우수(◎), 0.8mA이하일경우 (○), 0.9mA이하일 경우 보통(△), 0.99mA이하일 경우 열위(×)로 구분하였다.

전처리 용액

전처리 후

코팅 후

SRA 후

금속인산염

용매
(95 중량% 수용액)

표면

절연
특성

표면 상태

절연
특성

종류

중량부

종류

중량부

발명예 1

MAP

2

에틸 아세테이트

98

◎

△

○

◎

△

발명예 2

MCoP

5

아세톤

95

◎

△

○

◎

△

발명예 3

MSrP

10

이소프로필 알콜

90

◎

△

◎

○

발명예 4

MCP

20

트리클로로 에틸렌

80

△

○

◎

△

◎

발명예 5

MZP

30

메틸에틸케톤

70

△

○

◎

△

○

발명예 6

MMP

15

에틸 아세테이트

85

○

◎

○

◎

발명예 7

MAP+MZP

1

아세톤

99

◎

X

○

◎

r

발명예 8

MMP+MCP

5

이소프로필 알콜

95

◎

△

○

◎

○

발명예 9

MAP+MSrP

7

트리클로로 에틸렌

3

◎

△

○

◎

○

발명예 10

MZP+MMP

10

메틸에틸케톤

90

◎

○

◎

MAP: Al(H₂PO₄)₃
MCoP: Co(H₃PO₄)₂
MSrP: Sr(H₃PO₄)₂
MCP: Ca(H₃PO₄)₂
MZP: Zn(H₃PO₄)₂
MMP: Mg(H₃PO₄)₂

표 1에서 나타나듯이, 표면 특성 및 절연특성이 우수함을 확인할 수 있다.

도 2 및 도 3에서는 발명예 9에서 전처리 전, 후의 사진을 각각 나타내었다. 전처리전 시편은 금속색상을 갖고 있지만 전처리 후 시편은 옅은 무지개 빛을 띄고 있으면 표면에 얇은 인산층을 형성하고 있음을 확인할 수 있다.

도 4 및 도 5에서는 발명예 9에서 전처리 전, 후의 GDS 분석 결과를 나타내었다. 도 4 및 도 5에 나타나듯이, 전처리 전에 존재하지 않던, P가 침투하여 인산층을 형성함을 확인할 수 있다. 또한, 전처리 전에 비해 O가 깊숙히 침투함을 확인할 수 있다. 전처리 전에는 Si가 표면에 다량 존재하나, 전처리 후, Si가 일부 제거됨을 확인할 수 있다.

도 6 및 도 7에서는 전처리 후의 전기강판의 FIB-TEM 분석 결과를 나타낸다. 인산층에서 P 및 O가 다량 검출됨을 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 : 인산층
30 : 절연피막

Claims

전기강판 기재 및
상기 전기강판의 기재 표면으로부터 상기 전기강판의 내부 방향으로 위치하는 인산층을 포함하고,
상기 전기강판 기재는 중량%로, C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, P: 0.5% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
상기 인산층은 P: 1 중량% 이상 포함하는 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 인산층은 O: 10 중량% 이상 더 포함하는 전기강판.
제2항에 있어서,
상기 인산층은 C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 더 포함하는 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 인산층은 두께가 1 내지 100nm인 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 인산층 상에 위치하는 절연피막을 더 포함하는 전기강판.
전기강판 기재를 제조하는 단계; 및
인산 또는 금속 인산염을 포함하는 전처리 용액을 이용하여, 상기 기재의 표면으로부터 상기 기재의 내부 방향으로 인산층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 전기강판 기재는 중량%로, C: 0.1% 이하, Si: 6.0% 이하, P: 0.5% 이하, S: 0.005% 이하, Mn: 1.0% 이하, Al: 2.0% 이하, N: 0.005% 이하, Ti: 0.005% 이하, Cr: 0.5% 이하를 포함하고, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 전기강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 금속 인산염은 제1 알루미늄 인산염 Al(H₂PO₄)₃, 제1 코발트 인산염 (Co(H₃PO₄)₂), 제1 스트론튬 인산염 (Sr(H₃PO₄)₂), 제1 칼슘 인산염(Ca(H₃PO₄)₂), 제1 아연 인산염 (Zn(H₃PO₄)₂) 및 제1 마그네슘 인산염(Mg(H₃PO₄)₂) 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 전기강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 전처리 용액은 인산 또는 금속 인산염을 0.01 내지 35 중량% 및 잔부 용매를 포함하는 전기강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 인산층을 형성하는 단계는 상기 전처리 용액을 강판 표면에 스프레이하는 단계 또는 상기 강판을 상기 전처리 용액에 침지하는 단계를 포함하는 전기강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 인산층을 형성하는 단계에서 강판의 온도는 25 내지 100℃인 전기강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 인산층을 형성하는 단계 이후, 표면에 잔류하는 전처리 용액을 제거하는 단계를 더 포함하는 전기강판의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 표면에 잔류하는 전처리 용액을 제거하는 단계는 25 내지 100℃ 온도에서 건조하는 단계를 포함하는 전기강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 인산층을 형성하는 단계 이후, 절연피막을 형성하는 단계를 더 포함하는 전기강판의 제조 방법.