WO2015099355A1 - 전기강판용 코팅제, 이의 제조방법 및 이를 사용한 전기강판 코팅방법 - Google Patents
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Abstract
전기강판용 코팅제 및 이의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 코팅제는, 금속 인산염 유도체 용액, 콜로이달 실리카, 산화크롬 및 고체 실리카 및 용매를 포함하되, 상기 금속 인산염 유도체는, 마그네슘 인산염 유도체 단독 물질 또는 알루미늄 인산염 유도체 및 마그네슘 인산염 유도체의 혼합 물질이며, 상기 혼합 물질에서 알루미늄 인산염 유도체는 10중량%이하(0%를 포함하지 않는다)이다.
Description
【명세서】
【발명의 명칭】
전기강판용 코팅제, 이의 제조방법 및 이를 사용한 전기강판 코팅방법 【기술분야】
전기강판용 코팅제， 이의 제조방법 및 이를 사용한 전기강판 코팅방법에 관한 것이다.
【배경기술】
방향성 전기강판은 결정립의 방위가 (1 10)[001]방향으로 정열된 집합조직을 가지며， 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 가지고 있어 이를 이용하여 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자 기기 등의 철심 재료로사용된다.
방향성 전기강판와 절연코팅은 절연성을 향상시키고 피막의 밀착성을 강화시키는 목적으로 행하였으나, 최근 저철손 방향성 전기강판에 대한 요구가 높아 지면서 최종 절연피막의 고 장력화를 추구하게 되었고 실제 고 장력 절연피막이 최종제품의 자기적 특성 개선에 크게 장력피막의 특성 향상올 위해서 여러 가지 공정인자의 제어 기법이 제안되고 있다.
종래 방향성 전기강판에 인장응력을 부여하는 방법으로써， 전기강판과 포스테라이트계 피막위에 형성된 절연피막의 열팽창계수 차이를 이용하는 것이 있으며 이러한 방법에 의해 강판에 인장응력을 부가함으로써 철손감소 효과를 도모하는 것이 알려져 있다.
코팅을 마친 전기강판 코일은 후프 형태로 공급되며， 그 용도에 따라 적철심형 변압기와 권철심형 변압기로 제작된다. 특히 주상변압기 용도로 사용되는 권철심형의 경우 최종제품으로 제조시 판상의 제품을 적층한 후 구리권선을 하기 위해 전단 (cutting) 및 변형 (forming) 한 후 가공에 의한 응력을 제거해 주기 위해 응력완화 열처리를 행한다.
이때 열처리 조건에 따라 웅력소둔 후 오히려 철손이 열화되어 변압기 효율을 저하시키는 일이 발생한다.
특히 빠른시간 안에 응력완화 효과를 확보하기 위해 열처리 온도를 850°C 이상의 고열에서 처리하는 경우가 많으며 이 경우 대부분의 제품에서 철손열화 현상이 발생하여 변압기 효율을 저하시킨다는 문제점이 있다.
따라서 850°C 이상의 고열의 응력완화 소둔 후에도 철손이 열화가 없음은
물른 절연성이 우수한 방향성 전기강판 제품이 요구되고 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
전기강판용 코팅제， 이의 제조방법 및 이를사용한 전기강판 코링방법을 제공한다.
【기술적 해결방법】
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 코팅제는 금속 인산염 유도체 용액 콜로이달 실리카, 산화크롬 및 고체 실리카를 포함한다.
상기 마그네슘 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 Iᅵ로 표현되며， 상기 알루미늄 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 2]로 표현될 수 있다.
[화학 구조식 1]
Η, ΡΟ,
[화학 구조식 2]
Η, ΡΟ,
상기 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 실리카 50 내지 250 중량부, 산화크름 5 내지 15 중량부일 수 있다.
상기 실리카는 콜로이달 실리카, 고체 실리카, 또는 이들의 흔합물일 수 있다. 상기 콜로이달 실리카 및 상기 고체 실리카의 흔합물인 경우， 상기 콜로이달 실리카는 금속 인산염 유도체 용액 100증량부에 대하여 실리카 50 내지 250 중량부 첨가되며, 고체 실리카는 5 내지 15 중량부 첨가될 수 있다.
상기 전기강판용 코팅제는， 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 다공성 실리카를 더 포함할 수 있다.
상기 다공성 실리카는 메조포러스 형태로써, 입자의 평균입경은 50 내지 lOOnm 이며， 공극의 크기는 10nm 이하일 수 있다.
상기 전기강판용 코팅제는,산화붕소를 더 포함할 수 있다.
상기 산화붕소는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 1.5 내지
20.7 증량부일 수 있다.
상기 산화붕소는 B203일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 코팅제의 제조방법은， 금속 인산염 유도체를 제조하는 단계; 및 상기 금속 인산염 유도체가 포함된 용액에 실리카 및 산화크름첨가하는 단계를 포함한다. 상기 금속 인산염 유도체는 금속 인산염 및 붕산 (H3B03)의 축합반웅에 의하여 제조되는 것 일 수 있다.
상기 금속 인산염은, 제 1 인산 마그네슴， 제 1 인산 알루미늄， 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 금속 인산염 유도체는 금속 인산염 유도체 용액의 증량 대비 58증량0 /0 내지 63중량0 /。일 수 있다.
상기 전기강판용 코팅제의 제조방법은 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 1 내지 5 증량부의 다공성 실리카를 더 첨가하는 것 일 수 있다. 상기 전기강판용 코팅제의 제조방법은 산화붕소를 더 첨가하는 것 일 수 있다.
상기 산화붕소는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 1.5 내지
20.7 중량부 첨가되는 것 일 수 있다.
또한 상기 코팅제는 용매를 더 포함할 수 있으며， 상기 용매는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 20 내지 100증량부 첨가되는 것 일 수 있다. 상기 용매는 순수 (pure water) 일수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판 코팅방법은， 상기 기재의 코팅제를
마무리 소 완료된 방향성 전기강판 상에 도포하고， 550 내지 900°C에서
2
가열하는 것 일 수 있다.
상기 도포량은 0.5내지 6.0 g/m2 이며, 상기 가열시간은 10 내지 50초일 수 있다. 또한， 도포시 코 o B팅제의 온도는 15 내지 25 °C일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판은， 소지 강판 및 소지 강판의 상부에 형성된 코팅층을 포함한다. 상기 코팅층은 금속 인산염 유도체， 실리카, 및, 산화크름를 포함하고,상기 금속 인산염 유도체는, 마그네슘 인산염 유도체 단독 물질 또는 알루미늄 인산염 유도체 및 마그네슘 인산염 유도체의 혼합물질이며， 상기 흔합 물질에서 알루미늄 인산염 유도체는 10중량0 /。이하 (0%를 포함하지 않는다)일 수 있다.
상기 마그네슘 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 1]로 표현되며, 상기 알루미늄 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 2]로 표현될 수 있다.
[화학 구조식 1]
H2 P04 0 B
OH
[화학 구조식 2]
H2 P04
Ai
상기 코팅층은， 다공성 실리카를 더 포함할 수 있다.
상기 다공성 실리카는 메조포러스 형태로써， 입자의 평균입경은 50 내지 l OOnm 이며， 공극의 크기는 10nm 이하일 수 있다.
상기 코팅층은， 산화붕소를 더 포함할 수 있다.
상기 전기강판은， 845 °C 내지 875 °C 에서 웅력제거 소둔 이후， 굽힘시험에 의하여 피막박리가 없는 최소원호직경이 20mm(p이하일 수 있다. (상기 굽힘시험은 10 내지 lOO mmcp원호에 접하게 구부려서 피막박리가 없는 최소 원호직경을 구하여 밀착성을 평가하는 시험이다)
상기 전기강판은, 845 °C 내지 875 °C 에서 응력제거 소둔 이후， 절연성이 330 mA이하일 수 있다.
【유리한 효과】
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 코팅제는 건조속도가 우수하며,
850 이상의 열처리를 한 이후에도 절연성이 우수하다.
또한， 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 코팅제가 도포된 방향성 전기강판은, 850 °C 이상의 고열에서 열처리를 한 이후에도 철손 열화 및 절연성 저하가 일어 나지 않는다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 평탄화 소둔 이후 방향성 전기강판의 피막과 응력제거 소둔 후 의 피막을 나타낸 사진이다.
도 2 는 평탄화 소둔 이후 방향성 전기강판과 웅력제거 소둔 후의
전기강판의 FT-IR 분석 결과이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 코팅제를 코팅한 전기강판의 FT-IR 분석 결과이다.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나， 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며， 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될
뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서， 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어 (기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를
"포함"한다고 할 때， 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. ' 본 발명의 일 실시예는 방향성 전기강판용 코팅제에 있어서 응력제거소둔 (Stress Relief Annealing, SRA) 후에도 철손이 열화되는 현상을 방지하는 한편 웅력제거소둔 (SRA)후에 절연이 급격하게 저하되는 것을 방지하기 위한 코팅제를 제공한다.
방향성 전기강판은 피막장력과 절연을 부여하는 2차 코팅이 행하여진 후 코일형태로 제조된다. 이렇게 제조된 코일은 최종제품 제조시 변압기의 용도 및 크기에 따라 적당한 크기의 후프 (hoop) 형태로 재가공되어 사용된다. 주상용 배전변압기에 사용되는 권철심 변압기의 경우 후프 형태로 잘려진 철심을 약간의 응력을 가해서 가공하는 포밍 (forming)과정이 필요하며 이와 같은 포밍과정 후에 재료에 가해진 응력올 제거하기 위해 고온에서 열처리하는 과정을 거친다.
따라서 웅력 제거 소둔의 목적은 포밍시 손상되었던 철손을 다시 회복하는 공정으로 볼 수 있다. 그러나 종래의 제품의 경우 웅력 제거 소둔 뒤 오히려 철손ᄋ 증가하는 현상이 관찰되었고 이러한 제품으로 변압기로 제조되었을 경우 변압기 무부하 철손이 증가하게 되어 변압기의 성능에 나쁜 영향을 주게 된다.
웅력 제거 소둔 이후 철손이 증가하는 이유는 종래 장력 코팅제의 성분으로 포함되는 알루미늄 인산염에 기인한다. 종래 장력 코팅제의 성분으로 포함되는 알루미늄 인산염의 경우 전기강판의 건조 과정에서 하기 표 1 과 같은 화학적, 결정학적 변화가 진행된다. 【표 1】
오 무 화학 반응 결정 구조 산ᄋ 오 Α1(Η2Ρ04)3 ·3Η20 비정질 분율 >결정질 분율 약 100 °C Α1(Η2Ρ04)3 ·3Η20→ Α1(Η2Ρ04)3
250 내지 300 °C 2Α1(Η2Ρ04)3→ Α12(Η2Ρ207)3 + 3Η20
500 내지 800 °C Α12(Η2Ρ207)3→ [Α1(Ρ03)3]2η + 3ηΗ20 메타 포스페이트
800 이상 Α1(Ρ03)3 (b)→ Α1(Ρ03)3 (a) 비정질 분율 <결정질 분율 표 1 에서 확인할 수 있듯 코팅제내 알루미늄인산염은 건조과정을 거치면서 물을 생성하고 이와 동시에 비정질에서 결정질로 변화하지만 건조시간은 1분 내외로 상기 표에서 기술된바와 같은 화학적, 결정학적 변화가 완벽히 진행되지 않는다. 즉， 건조 시간이 짧아 알루미늄인산염의 하이드록실 (-OH) 그룹들이 100% 반응에 참여하지 못하고 상당부분 미반응 상태로 존재하게 되고 결국 제품 표면에 남게된다.
한편 상기의 코팅 과정을 거쳐 생산된 방향성 전기강판은 최종제품 제조시 2시간 이상의 응력제거소둔을 거치는데 이 때 제품 표면에 존재하는 미반웅 하이드록실 그룹들이 코팅 건조과정에서 일어나는 축합반응은 물론 열처리 노내 분위기 가스와 반응할 수 있으며， 또한 열처리 시간에 따라 비정질에서 결정질 ' 분율이 상승될 수 있다. 이렇게 결정질 분율이 상승하게 되면 코팅 표면의 전기전도성이 증가되어 절연성이 감소하는 문제점이 생긴다.
웅력 제거 소둔 이후 철손이 증가하는 또 다른 이유는 종래 장력 코팅제의 성분으로 포함되는 콜로이달 실리카의 변화에 의한 것에 기인한다.
도 1 (a)에 보는 바와 같이 평탄화소둔을 끝낸 방향성 전기강판 제품의 경우 피막의 균열을 거의 찾아 볼 수 없다. 반면 고은에서 응력제거 소둔을 거치면 도 1의 (b)와 같이 피막의 균열이 발생하면서 피막장력을 잃게 되어 피막에 의한 철손감소 효과를 상실하게된다. 이러한 현상은 피막을 구성하고 있는 실리카가응력 제거 소둔 증 비정질에서 결정질로 전이될 때 동반되는 부피 수축현상이 원인이다. 이는 도 2의 FT-IR결과에서도 확인할 수 있는데 평탄화 소둔을 마친 제품에서는 IR피크가 800 cm"1 에서 관찰되는 데 이것은 Si-0 분자의 굽힘 진동에 기인한 것이다. 이에 반해 응력제거 소둔을 위해 온도를 올릴 경우 Si-0 분자의 스트레칭 진동과 1080 cm-1 가 커지면서 동시에 800 cmᅳ1 부근의 피크가
이동 (shift)됨을 확인 할 수 있다. 분자내에서 굽힘 진동 피크가 이동하고 스트레칭 피크가 발달하는 것은 분자의 상변화를 의미하며 Si02의 결정화에 따른 것이다. 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 코팅제는 금속 인산염 유도체 용액， 실리카 및 산화크름을 포함한다.
상기 실리카는， 상기 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 실리카
50 내지 250중량부일 수 있다. 보다 구체적으로는 90 내지 130 중량부일 수 있다. 또한， 상기 실리카는 콜로이달 실리카, 고체 실리카， 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 콜로이달 실리카와 고체 실리카를 혼합하여 사용함으로써, 코팅제의 점도를 조절할 수 있다.
상기 실리카가 콜로이달 실리카 및 고체 실리카의 흔합물인 경우， 상기 콜로이달 실리카는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 실리카 50 내지 150 중량부 첨가될 수 있다. 보다 구체적으로는 90 내지 1 10 중량부일 수 있다. 또한， 고체 실리카는 5 내지 15 중량부 첨가될 수 있다.
상기 산화크롬은 상기 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 산화크름 5내지 15 증량부일 수 있다.
또한, 상기 전기강판용 코팅제는, 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 1내지 5 중량부의 다공성 실리카를 더 포함할 수 있다. 다공성 실리카가
1중량부 미만인 경우 절연성 향상 효과가 우수하지 않고, 5중량부 초과인 경우에는 코팅제내 다른 성분과의 상용성이 저하된다.
또한상기 코팅제는 용매를 더 포함할 수 있으며, 상기 용매는 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 20 내지 100증량부 첨가되는 것 일 수 있다. 상기 용매는 순수 (pure water) 일수 있다.
상기 다공성 실리카는 메조포러스 형태로써， 입자의 평균입경은 50nm내지 l OOnm 이며， 공극의 크기는 10nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 전기강판용 코팅제는, 산화붕소를 더 포함할 수 있다. 상기 산화붕소는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 1.5 내지 20.7 중량부 일 수 있다. 산화 붕소의 중량비가 1.5 미만인 경우 실리카의 결정화 지연 효과가 없으며 , 20.7 이상인 경우 코팅제에 붕소가석출될 수 있다.
상기 산화붕소는 B203일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 산화붕소를 첨가하여 실리카의 결정화를 지연
시켰다. 웅력 제거 소둔시 피막의 결정화가 억제되어 피막 균열 발생이
2
억제된다.
상기 금속 인산염 유도체는, 마그네슘 인산염 유도체 단독 물질 또는 알루미늄 인산염 유 0도체 및 마그네슴 인산염 유도체의 흔합 물질일 수 있다. 상기 흔합 물질에서 알루미늄 인산염 유도체는 10중량0 /0이하 (0%를 포함하^ 않는다)일 수 있다.
상기 마그네슴 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 1]로 표현된다.
B
OH 0H
상기 알루미늄 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 2]로 표현된다.
[화학 구조식 2]
H2 P04
이와 같이 마그네슘 인산염 유도체 단독 물질 또는 알루미늄 인산염 유도체와 마그네슘 인산염 유도체를 혼합한 물질을사용하게 되면， 피막을 구성하고 있는 실리카의 결정화를 지연시키게 된다. 따라서 응력 제거 소둔시 피막의 결정화가 억제되어 피막 균열 발생이 억제된다. 또한, 상기 물질은 종래의 알루미늄 인산염 보다 절연성이 우수하다.
상기 기재의 금속 인산염 유도체는, 90 °C 이상의 온도에서 금속 인산염 및 붕산 (H3B03)의 축합반웅에 의하여 제조된다. 상기 금속 인산염은 제 1 인산 마그네슴, 제 1 인산 알루미늄일 수 있다.
마그네슘 인산염 유도체는 하기와 같은 반응에 의하여 제조된다.
H2 P04 OH OH H2 PQ4
H3 PO4 또한, 알루미늄 인산염 유도체는 하기와 같은 반응에 의하여 제조된다.
ΑΙ + 6 ΑΙ
H2 P04 H2 P04 OH OH H2 P04 0
B
OH OH
H3 P04
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판용 코팅제 제조방법은, 상기 기재의 금속 인산염 유도체를 제조한후, 상기 금속 인산염 유도체가 포함된 용액에 실리카 및 산화크롬을 첨가하여 제조될 수 있다.
금속 인산염 유도체는 금속 인산염 유도체 용액의 중량 대비 58증량% 내지
63중량0 /。일 수 있다.
상기 실리카는, 산화크롬은 상기 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 실리카 50 내지 250 증량부일 수 있다. 보다 구체적으로는 90 내지 130 중량부일 수 있다.
또한, 상기 실리카는 콜로이달 실리카， 고체 실리카， 또는 이들의 흔합물일 수 있다. 콜로이달 실리카와 고체 실리카를 흔합하여 사용함으로써， 코팅제의 점도를 조절할 수 있다.
상기 실리카가 콜로이달 실리카 및 고체 실리카의 흔합물인 경우, 상기 콜로이달 실리카는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 실리카 50 내지 250 중량부 첨가될 수 있다. 보다 구체적으로는 90 내지 1 10 중량부일 수 있다. 또한, 고체 실리카는 5 내지 15 중량부 첨가될 수 있다.
상기 산화크름은 상기 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 산화크름 5 내지 15 중량부일 수 있다.
또한 상기 코팅제는 용매를 더 포함할수 있으며， 상기 용매는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 20 내지 100중량부 첨가되는 것 일 수 있다. 상기 용매는 순수 (pure water) 일수 있다.
또한， 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 1 내지 5 증량부의 다공성 실리카를 더 첨가할 수 있다.
상기 다공성 실리카는 메조포러스 형태로써, 입자의 평균입경은 50 내지 lOOnm 이며, 공극의 크기는 10nm 이하일 수 있다.
또한, 산화붕소를 더 첨가할 수 있으며, 상기 산화붕소는 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 1.5 내지 20.7중량부일 수 있다.
상기 산화붕소는 B203일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 코팅 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판의 코팅방법은, 상기의 기재에 의하여 제조된 코팅제를 마무리 소둔이 완료된 1차 피막을 가진 방향성 전기강판 상에 도포하고, 550 °C 내지 90( C에서 가열한다. 가열시간은 10 내지 50초 일 수 있다. 이때 도포량은 0.5 내지 6.0 g/m2 일 수 있으며, 보다 구체적으로는 4.0 내지 5.0 g/m2 일 수 있다. 또한, 코팅제의 온도는 15 내지 25 °C 일 수 있다. 코팅제의 은도가 15 °C 이하인 경우 점도가 증가하여 일정한 도포량을 관리하기 어렵고 25 °C 이상인 경우 코팅제의 주요성분인 콜로이달 실리카의 겔화 현상이 가속화되여 표면 품질을 저하 시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판은, 소지 강판 및 소지 강판의 상부에 형성된 코팅층을 포함하되, 상기 코팅층은 금속 인산염 유도체, 실리카, 및, 산화크름를 포함한다. 또한， 상기 금속 인산염 유도체는, 마그네슘 인산염 유도체 단독 물질 또는 알루미늄 인산염 유도체 및 마그네슴 인산염 유도체의 혼합 물질이며, 상기 혼합 물질에서 알루미늄 인산염 유도체는 10중량0 /0이하 (0%를 포함하지 않는다)일 수 있다.
또한, 상기 마그네슴 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 1]로 표현되며, 상기 알루미늄 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 2]로 표현될 수 있다.
[화학 구조식 1] .
H2 04
[화학 구조식 2]
H9 P0,
Al
Hz P04 0
B
또한, 상기 다공성 실리카는 메조포러스 형태로써, 입자의 평균입경은
50내지 lOOnm 이며, 공극의 크기는 10nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 코팅층은, 산화붕소를 더 포함할 수 있다.
상기 전기강판은， 845 °C 내지 8751 에서 응력제거 소둔 이후, 굽힘시험에 의하여 피막박리가 없는 최소원호직경이 20mmcp이하일 수 있다. 상기 굽힘시험은 10 내지 lOO mtru원호에 접하여 구부려서 피막박리가 없는 최소 원호직경을 구하여 밀착성을 평가하는 시험이다.
또한, 상기 전기강판은， 845 °C 내지 875 °C 에서 웅력제거 소둔 이후, 절연성이 330 mA이하일 수 있다. 보다 구체적으로는 312mA이하일 수 있다.
상기 절연성은 300 PSI 압력하에서 0.5V, LO A의 전류를 통하였을 때의 수납 전류 값이다. 이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
중량비로 Si: 3.1%를 함유하고， 판 두께 으 23mm 마무리 소둔 된 1차 피막을 가진 방향성 전기강판 (300mm*60mm)을 실험재로 하고, 850 °C 에서 30초 동안 건조 시켜 시편을 제조하였으며 이렇게 제조된 시편으로 기본적인 물성을 측정하였다. 표 1에서는 금속인산염의 구성비를 달리하여 코팅제를 제조한 후 철손과
절연성을 응력제거 소둔 전, 후로 비교한 값을 나타내고 있다. 금속인산염의 구성비에 따라 웅력 제거 소둔 후 변화를 확인하기 위해서 표 2에서와 같이 코팅제의 조성비를 다양화 하였고， 산화 붕소 및 다공성 실리카의 존재 유무에 따른 절연성 향상 유무를 확인하기 위해 8 내지 14번 조성에 도입하였다.
평가방법은 다음과 같다.
응력제거 소둔은 100% N2, N2(95%)+H2(5%) 각각의 가스분위기에서 845 °C , 875 °C , 2시간이상 열처리하였으며, 절연성은 300 PSI 압력하에서 입력 0.5V, 1.0 A의 전류를 통하였을 때의 수납 전류 값으로 나타낸 것이고, 밀착성은 응력제거 소둔 전, 후 시편을 10, 20, 30 내지 ΙΟΟ πκηφ원호에 접하여 구부릴 때 피막박리가 없는 최소원호직경으로 나타낸 것이다. 이렇게 제조된 코팅제를 4g/m2 도포한후
절연성과 코팅장력을 측정하여 표 3에 나타내었다.
【표 2]
콜로이달 고체 다공성 그소
ᄆ "ᄀ이그사 Crf
_Γᄆ 산화붕소 산화크름
시편 실리카 실리카 실리카
(100g) (g) (g)
(g) (g) (g)
Mg 인산염 A1 인산염
유도체 유도체
1 0 100 100 0 10 10 0
2 10 90 100 0 10 10 0
3 25 75 100 0 10 10 0
4 50 50 100 0 10 10 0
5 75 25 100 0 10 10 0
6 90 10 100 0 10 10 0
7 100 0 100 0 10 10 0
8 0 100 100 5 10 10 2.5
9 10 90 100 5 10 10 2.5
10 25 75 100 5 10 10 2.5
1 1 50 50 100 5 10 10 2.5
12 75 25 100 5 10 10 2.5
13 90 10 100 5 10 10 2.5
【표 3】
표 3에서 확인할 수 있듯 마그네슴 인산염 유도체 및 알루미늄 인산염 유도체가 본 발명의 범위를 벗어나는 경우 웅력 제거 소둔 조건 이후 철손이 증가하였으며 절연성은 급격한 열화 현상을 보였다
그러나, 마그네슘 인산염 유도체를 단독으로 사용한 경우 또는 마그네슘 인산염 유도체 90% 이상 및 알루미늄 인산염 유도체 10% 이하인 경우 철손과 절연이 개선되었다. 또한， 다공성 실리카 및 산화붕소가 첨가된 코팅제 경우 845 °C , 2 hr, N2 100% 응력 제거 소둔조건에서 각각 철손이 0.82에서 0.80, 0.79로 향상되었으며， 절연도
250， 302mA로 소둔후 600mA 대로 증가하였다. 아울러 875°C, 2 hr, N2 90% + ¾ 10% 조건에선 0.79, 0.80으로 향상되었으며 절연도 각각 302, 255 mA로 양호한 수준의 값을 보이고 있다.
도 3 은 시편 14 의 FT-IR 분석 결과이다.
도 3 에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하여 코팅을 한 경우 웅력제거 소둔 후 코팅 표면의 결정화 분율이 확연히 낮은 것을 알 수 있다. 이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며， 특허청구범위와 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims
[화학 구조식 1]
Η, ΡΟ,
[화학 구조식 2]
H2 P04 0
B
OH OH
【청구항 3】
제 2항에 있어서,
상기 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 실리카는 50 내지 250 중량부 첨가되고， 산화크롬은 5 .내지 15 중량부 첨가되는 전기강판용 코팅제.
【청구항 4】
제 2 항에 있어서,
상기 실리카는 콜로이달 실리카, 고체 실리카， 또는 이들의 흔합물인 전기강판용 코팅제.
【청구항 5】
제 4 항에 있어서,
상기 실리카가콜로이달 실리카 및 상기 고체 실리카의 혼합물인 경우， 상기 콜로이달 실리카는 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 실리카
50내지 250 중량부 첨가되며, 고체 실리카는 5 내지 15 중량부 첨가되는 전기강판용 코팅제.
【청구항 6】
제 I항에 있어서,
상기 전기강판용 코팅제는, 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 다공성 실리카를 더 포함하는 전기강판용 코팅제.
【청구항 7】
제 6항에 있어서，
상기 다공성 실리카는 메조포러스 형태로써, 입자의 평균입경은 50 내지 lOOnm 이며， 공극의 크기는 10nm 이하인 전기강판용 코팅제.
【청구항 8】
제 1 항 내지 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서，
상기 전기강판용 코팅제는, 산화붕소를 더 포함하는 전기강판용 코팅제.
【청구항 9]
제 8 항에 있어서,
상기 산화붕소는 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 L5 내지 20.7 중량부 첨가되는 전기강판용 코팅제.
【청구항 10】
제 9 항에 있어서，
상기 산화붕소는 B203인 전기강판용 코팅제.
【청구항 11 ]
제 10 항에 있어서, 상기 코팅제는 용매를 더 포함하며, 상기 용매는 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 20 내지 100 중량부 첨가되는 전기강판용 코팅제.
【청구항 12】 '
금속 인산염 유도체를 제조하는 단계; 및
상기 금속 인산염 유도체가 포함된 용액에 실리카 및 산화크름첨가하는 단계를 포함하되;
상기 금속 인산염 유도체는 금속 인산염 및 붕산 (H3B03)의 축합반응에 의하여 제조되는 전기강판용 코팅제 제조방법.
【청구항 13]
제 12 항에 있어서，
상기 금속 인산염은, 제 1 인산 마그네슘, 제 1 인산 알루미늄， 또는 이들의 조합인 전기강판용 코팅제 제조방법.
【청구항 14】
제 13 항에 있어서,
상기 금속 인산염 유도체는 금속 인산염 유도체 용액의 증량 대비 58중량0 /0 내지 63중량0 /0 인 전기강판용 코팅제 제조방법.
【청구항 15】
제 14 항에 있어서,
상기 전기강판용 코팅제의 제조방법은 금속 인산염 유도체 용액 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 다공성 실리카를 더 첨가하는 전기강판용 코팅제 제조방법. '
【청구항 16】
제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 전기강판용 코팅제의 제조방법은 산화붕소를 더 첨가하는 전기강판용 코팅제 제조방법.
【청구항 17】
제 16 항에 있어서,
상기 산화붕소는 금속 인산염 유도체 용액 100 증량부에 대하여 1.5 내지 20.7 중량부 첨가되는 전기강판용 코팅제 제조방법 .
【청구항 18】
제 1항 내지 제 1 1항 중 어느 하나의 전기강판용 코팅제를,
마무리 소둔이 완료된 방향성 전기강판상에 도포하고, 550 내지 90(TC에서 가열하는 전기강판 코팅방법.
【청구항 19]
제 18 항에 있어서,
상기 도포량은 0.5내지 6.0g/m2 이며, 상기 가열시간은 10 내지 50초이며, 도포시 코팅제와온도는 15 내지 25 °C인 전기강판 코팅방법.
【청구항 20】
소지 강판 및 소지 강판의 상부에 형성된 코팅층을 포함하되,
상기 코팅층은 금속 인산염 유도체, 실리카, 및, 산화크롬를 포함하고， 상기 금속 인산염 유도체는, 마그네슘 인산염 유도체 단독 물질 또는 알루미늄 인산염 유도체 및 마그네슘 인산염 유도체의 흔합 물질이며,
상기 흔합 물질에서 알루미늄 인산염 유도체는 10증량%이하 (0%를 포함하 않는다)인 코팅층을 포함하는 전기강판.
【청구항 21 ]
제 20 항에 있어서,
상 H기 마그네슘 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 1]로 표현되며, 상기 알루미늄 인산염 유도체는 하기의 [화학 구조식 2]로 표현되는 전기강판. [화학 구조식 1]
H2 P04 0
OH
[화학 구조식 2]
H2 P0
OH OH
【청구항 22】
제 21 항에 있어서,
상기 코팅층은, 다공성 실리카를 더 포함하는 전기강판.
【청구항 23]
제 22 항에 있어서,
상기 다공성 실리카는 메조포러스 형태로써, 입자의 평균입경은 50 내71 l OOnm 이며, 공극의 크기는 lOnm 이하인 전기강판.
【청구항 24】
제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅층은,산화붕소를 더 포함하는 전기강판.
【청구항 25 ]
제 24 항에 있어서,
상기 전기강판은, 845 °C 내지 875 °C 에서 웅력제거 소둔 이후， 굽힘시험에 의하여 피막박리가 없는 최소원호직경이 20mmcp이하인 전기강판.
(상기 굽힘시험은 10 내지 l OO mt p원호에 접하게 구부려서 피막박리가 없는 최소 원호직경을 구하여 밀착성을 평가하는 시험이다)
【청구항 26】
제 25 항에 있어서，
상기 전기강판은, 845 내지 875 °C 에서 웅력제거 소둔 이후, 절연성이 330mA이하인 전기강판.
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