KR20240045380A - 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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가즈토시 다케다
미나코 후쿠치
요시아키 나토리
히로야스 후지이
신스케 다카타니
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 실시 형태의 무방향성 전자 강판(1)은, 모재 강판(10)과, 모재 강판(10)의 표면에 형성되어 있는 절연 피막(20)을 구비한다. 절연 피막(20)은 인산 금속염과, 유기 수지와, 아질산염을 함유한다. 절연 피막(20) 중의 질소 함유량은 0.05 내지 5.00질량％이다.

Description

무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법
본 발명은 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
무방향성 전자 강판은, 오디오 기기 등의 소형 가전의 구동용 모터, 하이브리드 카 및 전기 자동차의 구동용 모터용의 철심(모터 코어(로터 코어, 스테이터 코어))에 이용되고 있다.
무방향성 전자 강판의 표면에는 절연 피막이 형성되어 있다. 절연 피막은, 예를 들어 스테이터 코어로서 적층된 전자 강판끼리의 절연성을 담보한다. 즉, 절연 피막에는, 우수한 절연성이 요구된다. 절연 피막에는 또한, 강판에 대한 밀착성이 요구된다. 그 때문에, 절연 피막에는 절연성과 함께, 밀착성이 요구된다.
절연성 및 밀착성이 우수한 무방향성 전자 강판의 절연 피막이 예를 들어, 국제 공개 제2016/136515호(특허문헌 1), 일본 특허 공개 제2017-141480호 공보(특허문헌 2), 및 일본 특허 공개 제2013-249486호 공보(특허문헌 3)에 제안되어 있다.
특허문헌 1에 개시된 전자 강판은, 인산 금속염 100질량부, 및 평균 입경이 0.05 내지 0.50㎛인 유기 수지 1 내지 50질량부로 구성되는 바인더와, 상기 바인더의 고형분 100질량부에 대한 함유량이 0.1 내지 10.0질량부인 탄소수 2 내지 50의 카르복실산계 화합물을 포함하고, 상기 유기 수지는, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지로부터 선택되는 1종 이상인, 절연 피막을 강판 표면에 갖는다. 이 절연 피막은, 크롬 화합물을 함유하지 않는 경우에도, 절연성에 더하여, 밀착성, 내식성, 외관 및 펀칭 후의 단부면 방청성이 우수하다, 라고 특허문헌 1에는 기재되어 있다.
특허문헌 2에 개시된 전자 강판은, 표면에, 주성분인 인산 금속염 100질량부와, 평균 입경이 0.05 내지 0.50㎛이며, 반응성 유화제를 이용한 아크릴 수지 1 내지 50질량부와, 다가 알코올 0.5 내지 10질량부로 구성된 절연 피막을 갖고, 상기 인산 금속염의 금속 원소는, 적어도 2가의 금속 원소와 3가의 금속 원소가 혼재되어 있고, 상기 2가의 금속 원소 혼합비는, 상기 인산 금속염의 금속 원소의 전체 질량에 대하여, 30 내지 80질량％이다. 이 절연 피막은, 얇게 도포하여 점적률을 향상시켰다고 해도, 균일성이 양호하고, 절연성에 문제가 없고, 또한 전착 도장이나 몰드 시의 수지에 대한 밀착성이 우수하다, 라고 특허문헌 2에는 기재되어 있다.
특허문헌 3에 개시된 전자 강판의 절연 피막 형성용 처리액은, 수성 매체 중에, Al 및/또는 Mg를 주성분으로 하는 다가 금속의 제1 인산염과, 질산 및 다가 금속 질산염으로부터 선택된 질산 화합물과, 포스폰산 화합물 및 피로인산으로부터 선택된 킬레이트제를 함유하는 것을 특징으로 한다. 이 처리액으로부터 얻어지는 절연 피막은, 제조 직후의 백화, 보관 시의 백화, 및 블루잉 처리 후의 밀착성이 개선된다, 라고 특허문헌 3에 기재되어 있다.
국제 공개 제2016/136515호 일본 특허 공개 제2017-141480호 공보 일본 특허 공개 제2013-249486호 공보
그런데, 무방향성 전자 강판을 사용한 스테이터 코어의 제조 방법은 다음과 같다. 무방향성 전자 강판을 소정 형상으로 펀칭 가공한다. 펀칭 가공 후의 강판(코어 블랭크)을 적층하고 고착하여, 적층 철심을 제조한다. 스테이터 코어의 슬롯에 코일을 배치한다. 펀칭 가공 시, 펀칭된 무방향성 전자 강판에는 가공 변형이 부여되어, 자기 특성이 열화된다. 그 때문에, 가공 변형을 제거하기 위하여 응력 제거 어닐링이 실시되는 경우가 있다. 응력 제거 어닐링은 700℃ 이상의 고온이다. 응력 제거 어닐링 시에 가열된 절연 피막은, 가열에 의한 분해물을 생성하는 경우가 있다.
상술한 바와 같이, 무방향성 전자 강판의 절연 피막에는, 응력 제거 어닐링 후에도, 우수한 밀착성이 요구된다. 응력 제거 어닐링 후의 밀착성이 낮은 경우, 강판으로부터 박리된 피막편이, 스테이터 코어와 로터 코어의 사이로 들어가, 스테이터 코어 및 로터 코어의 회전을 저해한다. 경우에 따라서는, 로터 코어가 파손될 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 응력 제거 어닐링 후의 밀착성이 우수한 절연 피막을 구비한 무방향성 전자 강판, 및 응력 제거 어닐링 후의 밀착성이 우수한 절연 피막을 구비한 무방향성 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 무방향성 전자 강판은,
모재 강판과,
상기 모재 강판의 표면에 형성되어 있는 절연 피막을 구비하고,
상기 절연 피막은,
인산 금속염과,
유기 수지와,
아질산염을 함유하고,
상기 절연 피막 중의 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％이다.
본 발명의 무방향성 전자 강판의 제조 방법은,
인산 금속염과, 유기 수지와, 아질산염을 함유하는 표면 처리제를 모재 강판의 표면에 도포하는 공정과,
상기 표면 처리제가 도포된 상기 모재 강판을, 열처리 온도: 200 내지 450℃, 노점: -30 내지 30℃, 열처리 시간: 10 내지 120초간의 조건으로 가열하여, 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％인 절연 피막을 형성하는 공정을 구비한다.
본 발명의 무방향성 전자 강판은, 응력 제거 어닐링 후의 밀착성이 우수한 절연 피막을 구비한다. 본 발명의 무방향성 전자 강판의 제조 방법은, 응력 제거 어닐링 후의 밀착성이 우수한 절연 피막을 구비하는 무방향성 전자 강판을 제조 가능하다.
도 1은 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판의 판 두께 방향에 평행한 단면도이다.
도 2는 도 1 중의 절연 피막(20)을 확대한 단면도이다.
본 발명자들은, 무방향성 전자 강판의 절연 피막에 있어서의, 응력 제거 어닐링 후의 밀착성에 대하여 조사 및 검토를 행하였다.
본 발명자들은 먼저, 무방향성 전자 강판의 절연 피막의 밀착성을 높이는 수단을 검토하였다. 상술한 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 인산 금속염과 유기 수지를 함유하는 절연 피막이라면 밀착성이 우수하다는 것이 기재되어 있다. 그래서 본 발명자들은, 인산 금속염과 유기 수지를 함유하는 절연 피막의 밀착성을 더 높이는 수단을 검토하였다.
무방향성 전자 강판의 절연 피막은, 다음과 같이 제조된다. 인산 금속염과 유기 수지를 함유하는 표면 처리제를 모재 강판 위에 도포한다. 다음으로, 표면 처리제가 도포된 모재 강판을 가열하여, 절연 피막을 형성한다. 절연 피막을 형성하기 위하여, 표면 처리제가 도포된 모재 강판을 가열하는 공정을 베이킹 공정이라고 한다.
본 발명자들의 검토 결과, 상술한 인산 금속염과 유기 수지를 함유하는 절연 피막의 경우, 베이킹 공정 시에 조대한 기포가 발생하는 경우가 있는 것을 알았다. 조대한 기포를 포함하는 절연 피막은, 조대한 기포의 표면에 있어서 절연 피막이 얇다. 얇은 부분의 절연 피막의 강도는 낮다. 응력 제거 어닐링에 의해 고온에 노출되면, 유기 수지의 열팽창 등에 의해 절연 피막 중에 응력이 발생한다. 응력 제거 어닐링 시의 응력에 의해, 얇은 부분의 절연 피막이 박리된다. 일부가 박리된 절연 피막은 강도가 낮고, 밀착성이 저하된다. 본 발명자들은, 이상의 메커니즘에 의해, 인산 금속염과 유기 수지를 함유하는 절연 피막의 응력 제거 어닐링 후의 밀착성이 저하되는 경우가 있다고 생각하였다.
그래서 본 발명자들은, 베이킹 공정 시의 조대한 기포를 억제하면, 절연 피막의 응력 제거 어닐링 후의 밀착성이 높아진다고 생각하였다. 본 발명자들이 예의 검토를 행한 결과, 인산 금속염과 유기 수지를 함유하는 절연 피막에 아질산염을 더 함유시키는 것이 유효한 것을 알았다. 이 이유는 분명치는 않지만, 이하와 같이 생각된다.
아질산염은 가열에 의해 열분해되어, N 또는 O를 포함하는 가스를 발생시킨다. 표면 처리제에 아질산염이 함유되면, 베이킹 공정 시에, 아질산염이 일부 분해되어 가스를 발생시킨다. 가스는, 미세한 기포로서, 절연 피막에 포함된다. 소량의 가스를 균일하게 발생시킴으로써, 베이킹 공정 시의 가스의 집중을 억제한다. 그 결과, 조대한 기포를 억제할 수 있다.
한편, 아질산염을, 유기 수지를 포함하는 절연 피막 중에 첨가한 경우, 유기 수지가 열화될 우려가 있다. 유기 수지가 열화되면, 응력 제거 어닐링 후의 절연 피막의 밀착성이 저하된다. 그 때문에, 종래의 검토에서는, 유기 수지를 포함하는 절연 피막에의 아질산염의 첨가는 회피해 왔다.
그러나, 본 발명자들의 검토 결과, 절연 피막 중의 질소 함유량으로 0.05 내지 5.00질량％의 아질산염이라면, 유기 수지의 열화를 억제하면서, 베이킹 공정 시에 미세한 가스를 발생시킬 수 있는 것을 알았다. 즉, 질소 함유량으로 0.05 내지 5.00질량％의 아질산염이라면, 응력 제거 어닐링 후의 절연 피막의 밀착성을 높일 수 있는 것이, 본 발명자들의 검토에 의해 처음으로 판명되었다.
본 실시 형태의 무방향성 전자 강판은 상술한 기술 사상에 기초하여 완성한 것이며, 그 요지는 다음과 같다.
[1]
모재 강판과,
상기 모재 강판의 표면에 형성되어 있는 절연 피막을 구비하고,
상기 절연 피막은,
인산 금속염과,
유기 수지와,
아질산염을 함유하고,
상기 절연 피막 중의 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％인,
무방향성 전자 강판.
[2]
상기 인산 금속염은,
인산Zn, 인산Mn, 인산Al, 및 인산Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,
[1]에 기재된 무방향성 전자 강판.
[3]
상기 유기 수지는,
에폭시 수지, 아크릴 수지, 및 멜라민 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,
[1] 또는 [2]에 기재된 무방향성 전자 강판.
[4]
상기 아질산염은,
아질산리튬, 아질산칼슘, 아질산칼륨, 아질산나트륨, 및 아질산암모늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,
[1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전자 강판.
[5]
상기 절연 피막은,
상기 인산 금속염 100질량부에 대하여,
상기 유기 수지를 3 내지 50질량부 함유하는,
[1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전자 강판.
[6]
상기 모재 강판은, 질량％로,
Si: 2.5 내지 4.5％,
Al: 0.1 내지 1.5％,
Mn: 0.2 내지 4.0％를 함유하는,
[1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전자 강판.
또한, 상술한 무방향성 전자 강판은, 예를 들어 다음 제조 방법으로 제조할 수 있다.
[7]
[1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전자 강판의 제조 방법이며,
인산 금속염과, 유기 수지와, 아질산염을 함유하는 표면 처리제를 모재 강판의 표면에 도포하는 공정과,
상기 표면 처리제가 도포된 상기 모재 강판을, 열처리 온도: 200 내지 450℃, 노점: -30 내지 30℃, 열처리 시간: 10 내지 120초간의 조건으로 가열하여, 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％인 절연 피막을 형성하는 공정을 구비하는,
무방향성 전자 강판의 제조 방법.
이하, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판에 대해서, 상세하게 설명한다.
[무방향성 전자 강판의 구성]
도 1은 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판의 판 두께 방향에 평행한 단면도이다. 도 1을 참조하여, 무방향성 전자 강판(1)은 모재 강판(10)과, 절연 피막(20)을 구비한다. 절연 피막(20)은 모재 강판(10)의 표면에 형성되어 있다. 도 1에서는, 절연 피막(20)은 모재 강판(10)의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 형성되어 있다. 그러나, 절연 피막(20)은 모재 강판(10)의 어느 한쪽의 표면에만 형성되어 있어도 된다. 이하, 모재 강판(10) 및 절연 피막(20)에 대하여 설명한다.
[모재 강판(10)]
모재 강판(10)은 무방향성 전자 강판(1)으로서 사용되는 공지된 강판으로부터 적절히 선택할 수 있다. 즉, 모재 강판(10)은 무방향성 전자 강판(1)의 용도가 공지된 강판이라면, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 방향성 전자 강인지, 무방향성 전자 강판(1)인지는, 강판의 자속 밀도를 측정함으로써 판별 가능하다. 자속 밀도는, 주지의 테슬라 미터에 의해 측정 가능하다.
모재 강판(10)의 화학 조성은, 절연 피막 중의 질소 함유량에 직접 관련되지 않는다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판(1)에 있어서는, 모재 강판(10)의 화학 조성에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 단, 모재 강판(10)의 화학 조성은, 기본 원소를 함유하고, 필요에 따라 임의 원소를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것인 것이 바람직하다. 모재 강판(10)의 화학 조성은 예를 들어, 다음 원소를 함유한다. 이하, 특별히 언급이 없는 한, 「％」는 질량％를 의미한다.
[기본 원소]
모재 강판(10)의 화학 조성은, 기본 원소로서, Si, Al 및 Mn을 함유하는 것이 바람직하다. 이하, 이들 원소에 대하여 설명한다.
Si: 2.5 내지 4.5％
규소(Si)는 강의 전기 저항을 높이고, 와전류손을 저감시킨다. 그 결과, 강판의 철손이 저하된다. Si는 또한, 강의 강도를 높인다. Si 함유량이 2.5％ 미만이면 상기 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, Si 함유량이 4.5％를 초과하면, 강의 가공성이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 2.5 내지 4.5％이다. Si 함유량의 바람직한 하한은 2.6％이며, 더욱 바람직하게는 2.7％이다. Si 함유량의 바람직한 상한은 4.3％이며, 더욱 바람직하게는 4.2％이다.
Al: 0.1 내지 1.5％
알루미늄(Al)은 강의 전기 저항을 높이고, 와전류손을 저감시킨다. 그 결과, 강판의 철손이 저하된다. Al 함유량이 0.1％ 미만이면 상기 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, Al 함유량이 1.5％를 초과하면, 포화 자속 밀도가 저하된다. 따라서, Al 함유량은 0.1 내지 1.5％이다. Al 함유량의 바람직한 하한은 0.15％이며, 더욱 바람직하게는 0.2％이다. Al 함유량의 바람직한 상한은 1.4％이며, 더욱 바람직하게는 1.3％이다.
Mn: 0.2 내지 4.0％
망간(Mn)은 강의 전기 저항을 높이고, 와전류손을 저감시킨다. 그 결과, 강판의 철손이 저하된다. Mn은 또한, 자기 특성에 대하여 바람직하지 않은 {111} <112> 집합 조직의 생성을 억제한다. Mn 함유량이 0.2％ 미만이면 상기 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, Mn 함유량이 4.0％를 초과하면, 집합 조직이 변화되어, 히스테리시스 손실이 열화된다. 따라서, Mn 함유량은 0.2 내지 4.0％이다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 0.3％이며, 더욱 바람직하게는, 0.4％이다. Mn 함유량의 바람직한 상한은 3.8％이며, 더욱 바람직하게는 3.6％이다.
본 실시 형태에서는, 모재 강판(10)의 화학 조성은, 불순물을 함유한다. 여기서, 불순물이란, 모재 강판(10)을 공업적으로 생산할 때, 원료로서 광석 혹은 스크랩으로부터, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 원소를 의미한다. 불순물은 예를 들어, C, P, S, N 등의 원소이다.
모재 강판(10)의 화학 조성은, 주지의 화학 분석법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들어, 모재 강판(10)의 화학 조성은, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다.
[절연 피막(20)]
절연 피막(20)은, 상술한 바와 같이 모재 강판(10)의 표면에 형성되어 있다. 무방향성 전자 강판(1)은 코어 블랭크로 가공된 후, 적층되어 모터 코어를 형성한다. 절연 피막(20)은 적층 후의 강판 사이(코어 블랭크 사이)의 와전류를 저감시킨다. 그 결과, 모터 코어의 와전류손을 저감시킬 수 있다.
도 2는 도 1 중의 절연 피막(20)을 확대한 단면도이다. 도 2를 참조하여, 절연 피막(20)은 인산 금속염(201)과 유기 수지(202)를 함유한다. 또한, 절연 피막(20)은 크롬 산화물을 함유하지 않는다. 이하, 인산 금속염(201), 유기 수지(202), 및 아질산염에 대하여 설명한다.
[인산 금속염(201)]
인산 금속염(201)은 절연 피막(20)의 바인더로서 기능한다. 인산 금속염(201)은 인산 및 금속 이온을 함유하는 수용액(절연 피막 용액)을 건조시켜 얻어지는 고형분이다. 인산의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지된 인산을 사용할 수 있다. 바람직한 인산은 오르토인산, 메타인산, 및 폴리인산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
금속 이온은, 절연 피막(20)의 내식성 및 밀착성에 작용한다. 금속 이온의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 금속 이온은 예를 들어, Li, Al, Zn, Mg, Ca, Sr, Ti, Co, Mn 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
바람직하게는, 인산 금속염(201)은 인산Zn, 인산Mn, 인산Al, 및 인산Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유한다. 인산Zn은 절연 피막(20)의 내식성을 유효하게 높인다. 인산Mn은 절연 피막(20)의 내열성을 높인다. 인산Al은 모재 강판(10)에 대한 절연 피막(20)의 밀착성을 높이고, 또한 절연 피막(20)의 내열성을 높인다. 인산Mo는 절연 피막(20)의 내열성을 높인다. 인산 금속염은 또한, Al 및 Zn에 더하여, Al 및 Zn 이외의 상술한 다른 금속 원소를 더 함유해도 된다.
[인산 금속염의 함유량]
인산 금속염(201)의 함유량에 대해서는 특별히 제한은 없다. 바람직하게는, 절연 피막(20) 중에 있어서의, 인산 금속염(201)의 함유량은, 질량％로 50％ 이상이다. 인산 금속염(201)의 함유량이 50％ 이상이면, 바인더로서의 기능이 충분히 확보될 수 있다. 인산 금속염(201)의 함유량은, 보다 바람직하게는, 60％ 이상이다. 또한, 인산 금속염(201)의 함유량의 실질적인 상한은 95％이다.
또한, 바람직하게는 절연 피막(20) 중에 있어서의, 인의 함유량은, H2PO4 환산에 있어서, 질량％로 35％ 이상이며, 보다 바람직하게는 40％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 45％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 50％ 이상이다.
인산 금속염(201) 및 인의 함유량은, 주사형 전자 현미경-에너지 분산형 X선 분석법(SEM-EDS)에 의해, P 및 금속 원소의 함유량을 측정함으로써 구하는 것이 가능하다. P는 H2PO4의 인산으로 환산하여, 그 함유량을 산출한다. 또한, 인산 금속염은, M(H2PO4)x(여기서, M은 금속 원소, x는 금속 원소의 가수)로서 산출하고, 산출된 금속 원소와 인산의 합계를 인산 금속염의 함유량으로 한다.
[유기 수지(202)]
도 2를 참조하여, 유기 수지(202)는 바인더로서 기능하는 인산 금속염(201) 중에 분산되어 함유된다. 유기 수지(202)는 인산 금속염(201)이 조대하게 성장하는 것을 억제하고, 인산 금속염(201)의 다결정화를 촉진한다. 유기 수지(202)에 의해, 치밀한 절연 피막(20)이 형성된다.
유기 수지(202)는 특별히 한정되지 않고, 공지된 유기 수지를 사용할 수 있다. 바람직한 유기 수지(202)는 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 아세트산비닐 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 폴리프로필렌 수지, 및 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다. 보다 바람직하게는, 유기 수지(202)는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 및 멜라민 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
바람직하게는, 유기 수지(202)는 에폭시 수지이다. 에폭시 수지는, 절연성 및 내식성이 우수하다. 에폭시 수지의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 에폭시 수지는 예를 들어, 비스페놀 A, F, B형, 지환형, 글리시딜에테르형, 글리시딜에스테르형, 비페닐형, 나프탈렌형, 페놀노볼락형, 오르토크레졸노볼락형, 테트라페닐에탄형, 트리스히드록시페닐메탄형으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
보다 구체적으로는, 에폭시 수지는 예를 들어, 비스페놀 A-디글리시딜에테르, 비스페놀 A-디글리시딜에테르의 카프로락톤 개환 부가물, 비스페놀 F-디글리시딜에테르, 비스페놀 S-디글리시딜에테르, 노볼락글리시딜에테르, 다이머산글리시딜에테르, 글리시딜에테르의 유도체, 헥사히드로프탈산폴리글리시딜에스테르, 다이머 산글리시딜에스테르, 글리시딜에스테르의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
[절연 피막(20) 중의 인산 금속염(201) 및 유기 수지(202)의 측정 방법]
절연 피막(20) 중의 인산 금속염(201) 및 유기 수지(202)는 다음 방법으로 측정할 수 있다. 절연 피막(20)이 형성된 무방향성 전자 강판(1)을 가열했을 때의 가스 발생 거동을, 열분해-가스 크로마토그래프/질량 분석(Pyrolysis-Gas Chromatograph/Mass Spectrometry, Py-GC/MS)법(이하, 「GC/MS법」이라고 함)을 사용하여 분석함으로써, 유기 수지(202)의 유무, 및 유기 수지(202)의 종류를 특정한다. 상술한 GC/MS법과 푸리에 변환 적외 분광법(FT-IR)을 병용하여, 유기 수지를 특정해도 된다.
또한, 절연 피막(20)에 대하여 에너지 분산형 X선 분광 분석(EDS) 또는 ICP-AES에 의한 화학 분석을 실시하여, P, 및 금속 원소(Zn, Al 등)가 검출되면, 절연 피막(20) 중에 인산 금속염이 포함된다고 판단한다.
[유기 수지의 함유량]
바람직하게는, 절연 피막(20)은 인산 금속염(201) 100질량부에 대하여 유기 수지(202)를 3 내지 50질량부 함유한다. 유기 수지(202)의 함유량이 3질량부 이상이면, 인산 금속염(201)의 조대화를 충분히 억제할 수 있다. 이 경우, 절연 피막(20)의 모재 강판(10)에 대한 밀착성이 보다 안정적으로 높아진다. 한편, 유기 수지(202)의 함유량이 50질량부 이하이면 절연 피막 중에 유기 수지의 과잉 함유가 억제된다. 이 경우, 절연 피막(20)의 모재 강판(10)에 대한 밀착성이 보다 안정적으로 높아진다. 따라서, 표면 처리제 중의 유기 수지의 함유량은 바람직하게는, 인산 금속염 100질량부에 대하여 3 내지 50질량부이다.
유기 수지(202)의 함유량의 하한은, 보다 바람직하게는, 인산 금속염(201) 100질량부에 대하여 5질량부이며, 더욱 바람직하게는 10질량부이며, 더욱 바람직하게는 15질량부이며, 더욱 바람직하게는 20질량부이다. 유기 수지(202)의 함유량의 상한은, 보다 바람직하게는, 인산 금속염(201) 100질량부에 대하여 45질량부이며, 더욱 바람직하게는 40질량부이며, 더욱 바람직하게는 35질량부이며, 더욱 바람직하게는 30질량부이다. 또한, 절연 피막(20) 중의 유기 수지(202)의 함유량은, 인산 금속염(201)의 함유량보다도 적다.
유기 수지(202)의 함유량은, 다음 방법으로 특정이 가능하다. 먼저, FT-IR 및/또는 GC/MS법에 의해, 유기 수지(202)의 종류를 특정한다. 특정된 유기 수지(202)의 화학 구조로부터, 유기 수지(202)의 탄소 함유량을 산출한다. 다음으로, 절연 피막(20)의 표면을, SEM-EDS를 사용하여 측정한다. 측정 개소는, 절연 피막(20)의 표면의 임의의 복수 개소로 한다.
원소 분석에 의해, 탄소(C)의 농도를 특정한다. 복수의 측정 개소의 탄소 농도의 산술 평균값을, 절연 피막(20)의 탄소 농도로 한다. 계속해서, 알칼리 용액을 사용하여 모재 강판(10)으로부터 박리된 절연 피막(20)의 중량을 구한다. 절연 피막(20)의 중량과, 절연 피막(20)의 탄소 농도로부터, 절연 피막(20) 중의 탄소 함유량의 절댓값을 산출한다. 절연 피막(20) 중의 탄소 함유량의 절댓값과, 유기 수지(202)의 탄소 함유량으로부터, 절연 피막(20) 중의 유기 수지(202)의 함유량을 산출하는 것이 가능하다.
[아질산염]
절연 피막(20)은 아질산염을 함유한다. 아질산염은, 아질산 이온(NO2 -)을 음이온으로서 포함하는 염이다. 아질산염은, 베이킹 공정 시에 소량의 가스를 발생시킨다. 소량의 가스가 균일하게 발생함으로써, 베이킹 공정 시의 가스의 집중이 억제된다. 그 결과, 조대한 기포가 억제되어, 절연 피막(20)의 밀착성이 높아진다고 생각된다.
아질산염은 예를 들어, 아질산리튬, 아질산칼슘, 아질산칼륨, 아질산나트륨, 아질산암모늄, 아질산마그네슘, 아질산스트론튬, 아질산바륨, 아질산세슘, 아질산은, 아질산니켈, 아질산아연, 2아질산납(II), 2아질산구리(II), 및 아질산코발트(II)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다. 바람직하게는, 아질산염은, 아질산리튬, 아질산칼슘, 아질산칼륨, 아질산나트륨, 및 아질산암모늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
또한, 아질산염은 질산염과는 화학적으로 전혀 다른 것이다. 본 발명자들의 검토 결과, 질산염으로는 조대한 기포의 억제 효과는 얻어지지 않는 것을 알았다. 그 때문에, 본 실시 형태에 있어서는, 아질산염을 사용하는 것으로 하였다.
[아질산염의 특정 방법]
절연 피막(20) 중의 아질산염은, 다음 방법으로 특정할 수 있다. 절연 피막(20)의 일부를 채취하여, 유발로 분쇄한다. 분쇄된 절연 피막(20)이 포함된 유발에, 증류수를 첨가하여, 현탁물을 얻는다. 현탁물에 아르사닐산을 가하여, 아르사닐산과 현탁물 중의 아질산염을 반응시킨다. 이에 의해, 디아조늄 화합물을 합성한다. 현탁물에 나프틸에틸렌디아민을 더 첨가하여, 나프틸에틸렌디아민과 디아조늄 화합물을 반응시킨다. 이에 의해, 아조 색소를 합성한다. 아조 색소가 합성되면, 현탁물이 착색된다. 현탁물의 착색을 비색계로 확인한다(비색법). 이에 의해, 현탁물 중에 아조 색소가 합성된 것을 특정한다. 이상의 방법으로, 절연 피막 중에 아질산염이 함유되어 있는 것을 특정한다.
[아질산염의 함유량]
절연 피막(20)은 아질산염을 포함한다. 그러나, 절연 피막(20) 중의 아질산염의 함유량을 정량하는 것은 상당히 곤란하다. 한편, 아질산염의 함유량은, 절연 피막(20) 중의 질소 함유량으로 대체하는 것이 가능하다. 그래서, 본 개시에 있어서는, 아질산염의 함유량을, 절연 피막(20) 중의 질소 함유량으로 대체한다.
[절연 피막(20) 중의 질소 함유량]
인산 금속염(201)과, 유기 수지(202)를 함유하는, 본 실시 형태의 절연 피막(20)에 있어서는, 질소 함유량이 0.05질량％ 미만인 경우, 아질산염의 함유량이 지나치게 적다. 그 때문에, 베이킹 공정 시에 충분한 양의 미세 가스를 발생시킬 수 없고, 절연 피막(20)의 응력 제거 어닐링 후의 밀착성을 높일 수 없다. 한편, 인산 금속염(201)과, 유기 수지(202)를 함유하는, 본 실시 형태의 절연 피막(20)에 있어서는, 질소 함유량이 5.00질량％ 초과인 경우, 아질산염의 함유량이 지나치게 많다. 그 때문에, 베이킹 공정 시에 과잉의 가스가 발생하고, 절연 피막(20)의 응력 제거 어닐링 후의 밀착성을 높일 수 없다. 따라서, 절연 피막(20) 중의 질소 함유량은 0.05 내지 5.00질량％이다. 절연 피막(20) 중의 질소 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.10질량％이며, 보다 바람직하게는 0.15질량％이다. 절연 피막(20) 중의 질소 함유량의 하한은, 더욱 바람직하게는 0.50질량％이며, 더욱 바람직하게는 1.00질량％이다. 절연 피막(20) 중의 질소 함유량의 상한은, 바람직하게는 4.80질량％이며, 보다 바람직하게는 4.50질량％이며, 더욱 바람직하게는 4.00질량％이며, 더욱 바람직하게는 3.00질량％이다.
[절연 피막(20) 중의 질소 함유량의 측정 방법]
절연 피막(20) 중의 질소 함유량은 다음 방법으로 측정한다. 절연 피막(20)이 형성된 무방향성 전자 강판(1)에 대하여 EDS를 사용하여, 절연 피막(20)의 각 원소 함유량을 측정한다. 분석은, 무방향성 전자 강판(1)(절연 피막(20))의 임의의 5개소의 표면에 대하여 행한다. 분석 결과로부터, 철(Fe)의 피크 강도를 제외하고, 나머지 원소의 피크의 합계를 100질량％로 하여 질소 함유량(질량％)을 구한다.
절연 피막(20)은 인산 금속염(201)과, 유기 수지(202)와, 아질산염으로 이루어지는 절연 피막(20)이어도 된다. 절연 피막(20)은 기타 성분을 더 함유해도 된다. 즉, 절연 피막(20)은 인산 금속염(201)과, 유기 수지(202)와, 아질산염과, 기타 성분으로 이루어지는 절연 피막(20)이어도 된다.
[기타 성분]
절연 피막(20)은 기타 성분을 함유해도 된다. 기타 성분이란, 예를 들어 수용성 유기 화합물이다. 수용성 유기 화합물이란, 예를 들어 계면 활성제, 유화제, 소포제, 및 레벨링제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다. 기타 성분의 함유량은, 인산 금속염(201) 100질량부에 대하여 5.0질량부 이하이다. 기타 성분의 함유량의 상한은, 바람직하게는 인산 금속염(201) 100질량부에 대하여 5.0질량부 미만이며, 보다 바람직하게는 4.5질량부이며, 더욱 바람직하게는 4.0질량부이며, 더욱 바람직하게는 3.5질량부이며, 더욱 바람직하게는 3.0질량부이다. 기타 성분의 함유량의 하한은 0％여도 된다. 기타 성분의 함유량의 하한은 예를 들어, 0.1％이다.
또한, 수용성 유기 화합물의 함유량에 대해서는, 상술한 GC-MS법을 사용하여 측정하는 것이 가능하다. 보다 구체적으로는, 절연 피막 중에 포함되는 수용성 유기 화합물을, 분석 장치 내에서 유기물이 연소·승화하는 800℃에서 열분해함으로써, 수용성 유기 화합물의 함유량을 측정한다.
[절연 피막(20)의 바람직한 막 두께]
절연 피막(20)의 막 두께는 특별히 한정되지 않는다. 절연 피막(20)의 바람직한 막 두께는, 0.20 내지 1.60㎛이다. 막 두께가 0.20 내지 1.60㎛이면, 절연 피막(20)은 더욱 우수한 절연성을 나타낸다. 그러나, 절연 피막(20)의 막 두께가 0.20 내지 1.60㎛ 이외여도, 절연 피막(20)은 응력 제거 어닐링 후의 우수한 밀착성을 나타낸다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판(1)은 모재 강판(10)과, 모재 강판(10)의 표면에 형성되어 있는 절연 피막(20)을 구비한다. 절연 피막(20)은 인산 금속염(201)과, 유기 수지(202)와, 아질산염을 함유한다. 절연 피막(20) 중의 질소 함유량은 0.05 내지 5.00질량％이다. 그 때문에, 절연 피막(20)은 응력 제거 어닐링 후의 우수한 밀착성을 나타낸다.
[제조 방법]
본 실시 형태의 무방향성 전자 강판(1)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이후에 설명하는 제조 방법은, 무방향성 전자 강판(1)을 제조하기 위한 일례이다. 따라서, 무방향성 전자 강판(1)은 이후에 설명하는 제조 방법 이외의 다른 제조 방법에 의해 제조되어도 된다. 그러나, 이후에 설명하는 제조 방법은, 무방향성 전자 강판(1)의 제조 방법의 적합한 일례이다.
본 실시 형태의 무방향성 전자 강판(1)의 제조 방법의 일례는, 인산 금속염과, 유기 수지와, 아질산염을 함유하는 표면 처리제를 모재 강판(10)의 표면에 도포하는 공정(도포 공정)과, 표면 처리제가 도포된 모재 강판(10)을 가열하여, 절연 피막(20)을 형성하는 공정(베이킹 공정)을 포함한다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
[도포 공정]
도포 공정에서는, 모재 강판(10)의 표면에 표면 처리제를 도포한다. 도포 방법은 특별히 한정되지 않는다. 공지된 도포 방법을 적용할 수 있다. 도포 방법은 예를 들어, 롤 코터 방식, 스프레이 방식, 딥 방식 등이다.
[표면 처리제에 대해서]
표면 처리제는, 인산 금속염과, 유기 수지와, 아질산염을 함유한다. 여기서, 표면 처리제에 있어서의 인산 금속염, 유기 수지 및 아질산염은, 상술한 인산 금속염(201), 유기 수지(202) 및 아질산염을 사용한다. 인산 금속염 용액을 조제할 때에는, 오르토인산 등의 각종 인산에 대하여 금속 이온의 산화물, 탄산염, 및 수산화물 중 적어도 어느 것을 혼합하는 것이 바람직하다.
[표면 처리제 중의 유기 수지의 함유량에 대해서]
표면 처리제 중의 유기 수지의 함유량은, 상술한 절연 피막(20) 중의 유기 수지(202)의 함유량과 같아도 된다. 즉, 표면 처리제 중의 유기 수지의 함유량은 바람직하게는, 인산 금속염 100질량부에 대하여 3 내지 50질량부이다.
표면 처리제 중의 유기 수지의 함유량의 하한은, 보다 바람직하게는, 인산 금속염 100질량부에 대하여 5질량부이며, 더욱 바람직하게는 10질량부이며, 더욱 바람직하게는 15질량부이며, 더욱 바람직하게는 20질량부이다. 유기 수지의 함유량의 상한은, 보다 바람직하게는, 인산 금속염 100질량부에 대하여 45질량부이며, 더욱 바람직하게는 40질량부이며, 더욱 바람직하게는 35질량부이며, 더욱 바람직하게는 30질량부이다. 또한, 표면 처리제 중의 유기 수지의 함유량은, 인산 금속염의 함유량보다도 적다.
[표면 처리제 중의 아질산염의 함유량에 대해서]
바람직하게는, 표면 처리제 중의 아질산염의 함유량은, 인산 금속염 100질량부에 대하여 2 내지 80질량부이다.
아질산염의 함유량의 하한은, 보다 바람직하게는, 인산 금속염 100질량부에 대하여 3질량부이며, 더욱 바람직하게는 5질량부이며, 더욱 바람직하게는 8질량부이며, 더욱 바람직하게는 10질량부이며, 더욱 바람직하게는 15질량부이다. 아질산염의 함유량의 상한은, 보다 바람직하게는, 인산 금속염 100질량부에 대하여 70질량부이며, 더욱 바람직하게는 60질량부이며, 더욱 바람직하게는 50질량부이며, 더욱 바람직하게는 40질량부이며, 더욱 바람직하게는 30질량부이다.
[경화제에 대해서]
표면 처리제는, 인산 금속염 및 유기 수지에 더하여, 경화제를 함유하여도 된다. 경화제는, 유기 수지를 경화한다. 경화제는 예를 들어, 폴리아민계 경화제, 산 무수물계 경화제, 메틸올기 함유 초기 축합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
폴리아민계 경화제는 예를 들어, 지방족 폴리아민, 지환족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리아미드폴리아민, 및 변성 폴리아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
산 무수물계 경화제는 예를 들어, 1관능성 산 무수물(무수 프탈산, 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸테트라히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 무수 메틸나드산, 무수 클로렌드산 등), 2관능성 산 무수물(무수 피로멜리트산, 벤조페논테트라카르복실산 무수물, 에틸렌글리콜비스(안히드로트리메이트), 메틸시클로헥센테트라카르복실산 무수물 등), 및 유리산 산 무수물(무수 트리멜리트산, 폴리아젤라산 무수물 등)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
메틸올기 함유 초기 축합물은 예를 들어, 노볼락형 또는 레졸형 페놀 수지, 우레아 수지, 및 멜라민 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
함유하는 경우, 표면 처리제 중의 경화제의 함유량은, 인산 금속염 100질량부에 대하여 0 내지 50.0질량부이다. 경화제를 표면 처리제에 함유시키는 경우, 경화제는 유기 수지의 경화를 촉진한다. 경화제의 함유량이 50.0질량부 이하이면, 절연 피막(20)의 모재 강판(10)에 대한 밀착성이 보다 안정적으로 높아진다. 따라서, 경화제를 함유시키는 경우, 표면 처리제 중의 경화제의 함유량은, 인산 금속염 100질량부에 대하여 0 내지 50.0질량부로 한다.
경화제의 함유량의 바람직한 하한은, 인산 금속염 100질량부에 대하여 0.5질량부이며, 더욱 바람직하게는 1.0질량부이며, 더욱 바람직하게는 2.0질량부이다. 경화제의 함유량의 상한은, 인산 금속염 100질량부에 대하여 45.0질량부이며, 더욱 바람직하게는 40.0질량부이며, 더욱 바람직하게는 35.0질량부이다.
또한, 표면 처리제 중의 유기 수지 및 경화제가, 후술하는 베이킹 공정을 거쳐, 최종적으로 절연 피막(20) 중에 있어서 유기 수지(202)가 된다. 그 때문에, 표면 처리제 중의 유기 수지 및 경화제의 합계 함유량은, 바람직하게는 인산 금속염 100질량부에 대하여 0 내지 50.0질량부이다.
[베이킹 공정]
베이킹 공정에서는, 표면 처리제가 도포된 모재 강판(10)을 가열하여, 절연 피막(20)을 형성한다. 베이킹의 조건은, 열처리 온도: 200 내지 450℃, 노점: -30 내지 30℃, 열처리 시간: 10 내지 120초간이다.
열처리 온도: 200 내지 450℃
열처리 온도가 200℃ 미만이면, 인산 금속염의 탈수 반응이 충분히 진행되지 않는다. 그 때문에, 절연 피막(20)이 적절하게 제막될 수 없다. 한편, 열처리 온도가 450℃ 초과이면, 유기 수지가 열분해된다. 그 때문에, 절연 피막(20)이 적절하게 제막될 수 없다. 따라서, 열처리 온도는 200 내지 450℃이다. 열처리 온도의 바람직한 하한은 250℃이며, 보다 바람직하게는 280℃이며, 더욱 바람직하게는 300℃이다. 열처리 온도의 바람직한 상한은 430℃이며, 보다 바람직하게는 400℃이며, 더욱 바람직하게는 380℃이며, 더욱 바람직하게는 350℃이며, 더욱 바람직하게는 320℃이다.
노점: -30 내지 30℃
노점이 -30℃ 미만이면, 돌비에 의한 보이드 발생의 위험성이 있다. 한편, 노점이 30℃ 초과이면, 수분의 증발에 시간이 걸려, 인산 금속염의 결정화의 진행이 지연될 우려가 있다. 따라서, 노점은 -30 내지 30℃이다. 노점의 바람직한 하한은 -15℃이며, 보다 바람직하게는 -10℃이다. 노점의 바람직한 상한은 20℃이다.
열처리 시간: 10 내지 120초
열처리 시간이 10초 미만이면, 인산 금속염이 충분히 결정화되지 않는다. 그 때문에, 절연 피막(20)을 적절하게 제막할 수 없다. 한편, 열처리 시간이 120초 초과이면, 과잉의 가열에 의해 유기 수지가 융해된다. 열처리 시간이 120초 초과이면 또한, 유기 수지가 열분해되어 절연 피막(20)이 발분할 우려가 있다. 따라서, 열처리 시간은 10 내지 120초이다. 열처리 시간의 바람직한 하한은 15초이며, 보다 바람직하게는 20초이며, 더욱 바람직하게는 25초이며, 더욱 바람직하게는 30초이다. 열처리 시간의 바람직한 상한은 100초이며, 보다 바람직하게는 90초이며, 더욱 바람직하게는 80초이며, 더욱 바람직하게는 70초이며, 더욱 바람직하게는 60초이다.
예를 들어, 표면 처리제 중에, 인산 금속염, 유기 수지, 및 인산 금속염 100질량부에 대하여 5 내지 80질량부의 아질산염을 함유시킨다. 이 표면 처리제를 상술한 베이킹 조건의 범위 내에서 적절히 조정하여 열처리함으로써, 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％인 절연 피막(20)을 형성할 수 있다. 베이킹 공정에서의 조건을 적절하게 제어함으로써, 아질산염에 포함되는 질소의 휘발을 억제하여, 질소 함유량을 상기 범위 내로 제어하는 것이 가능해진다.
이상의 제조 공정에 의해, 무방향성 전자 강판(1)이 제조된다.
실시예
실시예에 의해 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판의 효과를 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에서의 조건은, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위하여 채용한 일 조건예이다. 따라서, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판은 이 일 조건예에 한정되지 않는다.
판 두께가 0.25㎜인 모재 강판(무방향성 전자 강판)을 준비하였다. 모재 강판은, 질량％로, Si: 3.1％, Al: 0.6％, Mn: 0.2％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물이었다. 준비한 모재 강판에 대하여, 도포 공정을 실시하였다. 구체적으로는, 모재 강판의 표면에, 표 1에 나타내는 조성의 표면 처리제를 고무 롤 방식의 도포 장치로 도포하였다.
표 1 중의 「인산 금속염(100질량부)」란에는, 표면 처리제에 함유되는 인산 금속염의 종류, 및 인산 금속염 중의 질량비를 나타낸다. 예를 들어, 시험 번호 1에서는, 인산 금속염은 인산 Al으로 이루어진다. 시험 번호 3에서는, 인산 금속염은 인산Al과 인산Mg가 질량비로 5:5의 비율로 함유되어 있다. 시험 번호 4에서는, 인산 금속염은 인산Al과 인산Mo가 질량비로 6:4의 비율로 함유되어 있다.
표 1 중의 「아질산염」란의 「종류」 A 내지 E는 다음과 같다.
A: 아질산리튬(LiNO2)
B: 아질산나트륨(NaNO2)
C: 아질산칼슘(Ca(NO2)2)
D: 아질산칼륨(KNO2)
E: 아질산암모늄(NH4NO2)
표 1 중의 「아질산염」란의 「배합량」에는, 인산 금속염을 100질량부로 했을 때의 아질산염 질량부를 나타낸다. 「-」로 기재되어 있는 표면 처리제에는, 아질산염이 함유되지 않은 것을 나타낸다.
표 1 중의 「유기 수지」란의 「종류」의 a 내지 c는 다음과 같다.
a: 에폭시 당량이 5000인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 메타크릴산, 아크릴산에틸을 사용하여 변성하여 아크릴 변성 에폭시 수지로 하고, 또한 디메틸에탄올아민을 반응시켜 에멀션화한, 아민계 화합물 함유 에폭시 수지 에멀션
b: 페놀노볼락형에폭시 수지를, 에틸렌프로필렌 블록 코폴리머, 및 노닐페닐에테르에틸렌옥사이드를 사용하여 변성하여, 자기 유화형으로 한 에폭시 수지
c: 에폭시 당량이 300인 비스페놀 A형 에폭시 수지를, 유화제를 사용하여 강제 교반하여 에멀션화한, 에폭시 수지 에멀션
표 1 중의 「유기 수지」란의 「배합량」에는, 인산 금속염을 100질량부로 했을 때의 유기 수지의 질량부를 나타낸다.
각 번호의 표면 처리제를, 도포량이 0.8g/㎡가 되도록 모재 강판의 표면에 도포하였다. 표면 처리제가 도포된 모재 강판에 대하여 베이킹 처리를 실시하였다. 각 시험 번호의 열처리 온도는 300℃, 노점은 30℃, 열처리 시간은 60초였다. 이상의 공정에 의해, 모재 강판의 표면에 절연 피막이 형성된 무방향성 전자 강판을 제조하였다.
Figure pct00002
[평가 시험1]
제조된 무방향성 전자 강판에 대하여 인산 금속염 및 인의 함유량의 측정 시험, EDS에 의한 질소 함유량의 측정 시험, 절연성 평가 시험, 내식성 평가 시험, 용출성 평가 시험, GC/MS법에 의한 함유물 특정 시험, 및 아질산염의 특정 시험을 실시하였다.
[인산 금속염 및 인의 함유량의 측정 시험]
SEM-EDS에 의해, P 및 금속 원소의 함유량을 측정하였다. 그리고, P는 H2PO4의 인산으로서 환산하고, 그 함유량을 산출하였다. 또한, 인산 금속염은, M(H2PO4)x(여기서, M은 금속 원소, x는 금속 원소의 가수)로서 산출하고, 산출된 금속 원소와 인산의 합계를 인산 금속염의 함유량으로 하였다.
[EDS에 의한 질소 함유량의 측정 시험]
각 시험 번호의 무방향성 전자 강판의 절연 피막 중의 질소 함유량을 다음 방법으로 측정하였다. 절연 피막이 형성된 무방향성 전자 강판에 대하여 에너지 분산형 X선 분석 장치를 사용하여, 절연 피막의 각 원소 함유량을 측정하였다. 분석은, 무방향성 전자 강판(절연 피막)의 임의의 5개소의 표면에 대하여 행하였다. 분석 결과로부터, 철(Fe)의 피크 강도는 제외하고, 나머지 원소의 피크의 합계를 100질량％로 하여 질소 함유량(질량％)을 구하였다. 결과를 표 2의 「응력 제거 어닐링 전 특성 [N] 농도(％)」란에 나타낸다.
[절연성 평가 시험]
각 시험 번호의 무방향성 전자 강판에 대하여, 다음 방법에 의해, 절연성을 평가하였다. JIS C2550-4:2019에 준거하여, 각 시험 번호의 무방향성 전자 강판의 층간 저항을 측정하였다. 얻어진 층간 저항값에 기초하여, 절연성을 다음과 같이 평가하였다.
A: 층간 저항이 30Ω·㎠/매 이상
B: 층간 저항이 10Ω·㎠/매 이상 30Ω·㎠/매 미만
C: 층간 저항이 3Ω·㎠/매 이상 10Ω·㎠/매 미만
D: 층간 저항이 3Ω·㎠/매 미만
얻어진 절연성 평가를 표 2의 「응력 제거 어닐링 전 특성 절연성」란에 나타낸다. 평가 A 및 평가 B를 합격으로 하였다.
[내식성 평가 시험]
각 시험 번호의 무방향성 전자 강판에 대하여, 다음 방법에 의해, 내식성을 평가하였다. 각 시험 번호의 무방향성 전자 강판으로부터, 폭 30㎜, 길이 300㎜의 강판 샘플을 채취하였다. JIS Z2371:2015에 기재된 염수 분무 시험에 준거하여, 35℃의 분위기 중에서 5％ NaCl 수용액을 7시간, 강판 샘플에 자연 강하시켰다. 그 후, 강판 샘플의 표면 중, 녹이 발생한 영역의 면적률(이하, 「녹 발생 면적률」이라고 함)을 구하였다. 구한 녹 발생 면적에 따라서, 다음의 10점 평가에 의해, 내식성을 평가하였다.
10: 녹 발생 면적률이 0％
9: 녹 발생 면적률이 0.10％ 이하
8: 녹 발생 면적률이 0.10％ 초과 0.25％ 이하
7: 녹 발생 면적률이 0.25％ 초과 0.50％ 이하
6: 녹 발생 면적률이 0.50％ 초과 1.00％ 이하
5: 녹 발생 면적률이 1.00％ 초과 2.50％ 이하
4: 녹 발생 면적률이 2.50％ 초과 5.00％ 이하
3: 녹 발생 면적률이 5.00％ 초과 10.00％ 이하
2: 녹 발생 면적률이 10.00％ 초과 25.00％ 이하
1: 녹 발생 면적률이 25.00％ 초과 50.00％ 이하
얻어진 내식성을 표 2의 「응력 제거 어닐링 전 특성 내식성」란에 나타낸다. 평점이 5점 이상을 합격으로 하였다.
[내용출성 평가 시험]
각 시험 번호의 무방향성 전자 강판에 대하여, 다음 방법에 의해, 내용출성을 평가하였다. 각 시험 번호의 무방향성 전자 강판으로부터, 폭 30㎜, 길이 300㎜의 강판 샘플을 채취하였다. 비등시킨 순수 중에 강판 샘플을 10분간 자비하였다. 자비 후의 순수(용액) 중에 용출된 인산의 양을 측정하였다. 구체적으로는, 자비 후의 순수(용액)를 냉각하였다. 용액을 순수로 희석하여, ICP-AES에 의해, 용액 중의 인산 농도를 측정하였다. 희석률로부터, 인산의 용출량(mg/㎡)을 구하였다. 결과를 표 2의 「응력 제거 어닐링 전 특성 용출성」란에 나타낸다. 인산의 용출량이 140㎎/㎡ 미만이면, 합격(내용출성이 우수함)으로 하였다.
[GC/MS에 의한 함유물 특정 시험]
각 시험 번호의 절연 피막 중의 유기 수지를 다음 방법으로 특정하였다. 절연 피막이 형성된 무방향성 전자 강판을 가열했을 때의 가스 발생 거동을, GC/MS법을 사용하여 분석함으로써, 유기 수지의 유무, 및 유기 수지의 종류를 특정하였다. 그 결과, 어느 시험 번호의 절연 피막에도, 에폭시 수지가 함유되어 있는 것이 확인되었다.
[아질산염의 특정 시험]
각 시험 번호의 절연 피막 중의 아질산염을 다음 방법으로 특정하였다. 절연 피막의 일부를 채취하고, 유발로 분쇄하였다. 분쇄된 절연 피막이 포함된 유발에, 증류수를 첨가하여, 현탁물을 얻었다. 현탁물에 아르사닐산을 첨가하여, 아르사닐산과 현탁물 중의 아질산염을 반응시켰다. 이에 의해, 디아조늄 화합물을 합성하였다. 또한, 현탁물에 나프틸에틸렌디아민을 첨가하여, 나프틸에틸렌디아민과 디아조늄 화합물을 반응시켰다. 이에 의해, 아조 색소를 합성하였다. 아조 색소가 합성된 것을, 현탁물의 착색을 비색계에 의해 확인함으로써 특정하였다(비색법). 이상의 방법으로, 현탁물 중에 아질산염이 함유되어 있는 것을 특정하였다. 그 결과, 시험 번호 1 내지 9의 절연 피막에는, 아질산염이 함유되어 있는 것이 확인되었다.
[평가 시험 2]
각 시험 번호의 무방향성 전자 강판에 대하여, 밀착성 평가 시험을 실시하였다.
[밀착성 평가 시험]
각 시험 번호의 무방향성 전자 강판에 대하여, 다음 방법에 의해, 밀착성을 평가하였다. 각 시험 번호의 무방향성 전자 강판으로부터, 폭 30㎜, 길이 300㎜의 강판 샘플을 채취하였다. 강판 샘플에 대하여 응력 제거 어닐링을 실시하였다. 응력 제거 어닐링에서는, 질소 기류 중에서, 어닐링 온도를 800℃로 하고, 어닐링시간을 2시간으로 하였다. 응력 제거 어닐링 후의 강판 샘플의 절연 피막 위에 점착 테이프를 첩부하였다. 점착 테이프를 첩부한 강판 샘플을, 직경 10㎜의 금속봉에 감았다. 그 후, 금속봉으로부터 강판 샘플을 분리하였다. 즉, 강판 샘플에 직경 10㎜의 굽힘을 부여하였다. 그 후, 강판 샘플로부터 점착 테이프를 벗기고, 모재 강판으로부터 벗겨지지 않고 잔존한 절연 피막의 비율(면적률)을 측정하였다. 얻어진 면적률에 기초하여, 밀착성을 다음과 같이 평가하였다.
A: 잔존한 절연 피막의 면적률이 100％였다. 즉, 절연 피막이 벗겨지지 않았다
B: 잔존한 절연 피막의 면적률이 90％ 이상 100％ 미만이었다
C: 잔존한 절연 피막의 면적률이 50％ 이상 90％ 미만이었다
D: 잔존한 절연 피막의 면적률이 25％ 이상 50％ 미만이었다
E: 잔존한 절연 피막의 면적률이 25％ 미만이었다
얻어진 밀착성 평가를 표 2의 「응력 제거 어닐링 후 특성 밀착성」란에 나타낸다. 평가 A, 및 평가 B를 합격으로 하였다.
[평가 결과]
평가 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2를 참조하여, 시험 번호 1 내지 7의 무방향성 전자 강판의 절연 피막은 인산 금속염, 유기 수지, 및 아질산염을 포함하고 있었다. 또한, 절연 피막 중의 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％였다. 그 결과, 시험 번호 1 내지 7의 절연 피막은, 응력 제거 어닐링 후에 우수한 밀착성을 나타냈다.
한편, 시험 번호 8에서는, 아질산염의 함유량이 지나치게 낮았다. 그 때문에, 절연 피막 중의 질소 함유량이 0.05질량％ 미만이었다. 그 결과, 시험 번호 8의 절연 피막은, 응력 제거 어닐링 후의 밀착성을 높일 수 없었다.
시험 번호 9의 절연 피막은, 아질산염의 함유량이 지나치게 많았다. 그 때문에, 절연 피막 중의 질소 함유량이 5.00질량％를 초과하였다. 그 결과, 시험 번호 9의 절연 피막은, 응력 제거 어닐링 후의 밀착성을 높일 수 없었다.
시험 번호 10의 절연 피막은, 아질산염을 함유하지 않았다. 그 결과, 시험 번호 10의 절연 피막은, 응력 제거 어닐링 후의 밀착성을 높일 수 없었다.
이상, 본 개시의 실시 형태를 설명하였다. 그러나, 상술한 실시 형태는 본 개시를 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상술한 실시 형태를 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
1: 무방향성 전자 강판
10: 모재 강판
20: 절연 피막
201: 인산 금속염
202: 유기 수지

Claims (7)

  1. 모재 강판과,
    상기 모재 강판의 표면에 형성되어 있는 절연 피막을 구비하고,
    상기 절연 피막은,
    인산 금속염과,
    유기 수지와,
    아질산염을 함유하고,
    상기 절연 피막 중의 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％인,
    무방향성 전자 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인산 금속염은,
    인산Zn, 인산Mn, 인산Al, 및 인산Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,
    무방향성 전자 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유기 수지는,
    에폭시 수지, 아크릴 수지, 및 멜라민 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,
    무방향성 전자 강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    무방향성 전자 강판이며,
    상기 아질산염은,
    아질산리튬, 아질산칼슘, 아질산칼륨, 아질산나트륨, 및 아질산암모늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,
    무방향성 전자 강판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 피막은,
    상기 인산 금속염 100질량부에 대하여,
    상기 유기 수지를 3 내지 50질량부 함유하는,
    무방향성 전자 강판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모재 강판은, 질량％로,
    Si: 2.5 내지 4.5％,
    Al: 0.1 내지 1.5％,
    Mn: 0.2 내지 4.0％를 함유하는,
    무방향성 전자 강판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전자 강판의 제조 방법이며,
    인산 금속염과, 유기 수지와, 아질산염을 함유하는 표면 처리제를 모재 강판의 표면에 도포하는 공정과,
    상기 표면 처리제가 도포된 상기 모재 강판을, 열처리 온도: 200 내지 450℃, 노점: -30 내지 30℃, 열처리 시간: 10 내지 120초간의 조건으로 가열하여, 질소 함유량이 0.05 내지 5.00질량％인 절연 피막을 형성하는 공정을 구비하는,
    무방향성 전자 강판의 제조 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013249486A (ja) 2012-05-30 2013-12-12 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 絶縁皮膜付き電磁鋼板および絶縁皮膜形成用処理液
WO2016136515A1 (ja) 2015-02-26 2016-09-01 新日鐵住金株式会社 電磁鋼板、および、電磁鋼板の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5569431B2 (ja) * 2011-02-28 2014-08-13 Ｊｆｅスチール株式会社 電磁鋼板用絶縁被膜処理液および絶縁被膜付き電磁鋼板
JP5569433B2 (ja) * 2011-02-28 2014-08-13 Ｊｆｅスチール株式会社 電磁鋼板用絶縁被膜処理液および絶縁被膜付き電磁鋼板

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013249486A (ja) 2012-05-30 2013-12-12 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 絶縁皮膜付き電磁鋼板および絶縁皮膜形成用処理液
WO2016136515A1 (ja) 2015-02-26 2016-09-01 新日鐵住金株式会社 電磁鋼板、および、電磁鋼板の製造方法
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