(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属リン酸塩誘導体溶液、シリカ、および酸化クロムを含み、
前記金属リン酸塩誘導体溶液において、金属リン酸塩誘導体は、マグネシウムリン酸塩誘導体単独物質、またはアルミニウムリン酸塩誘導体およびマグネシウムリン酸塩誘導体の混合物質であり、
前記アルミニウムリン酸塩誘導体およびマグネシウムリン酸塩誘導体の混合物質において、アルミニウムリン酸塩誘導体は１０重量％以下（０％を含まない）である、電磁鋼板用コーティング剤であって、
前記マグネシウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式１で表され、
前記アルミニウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式２で表される、電磁鋼板用コーティング剤。
【化１】
0006275277.tif 000012
【請求項２】
前記金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、シリカは５０〜２５０重量部添加され、酸化クロムは５〜１５重量部添加される、請求項１に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項３】
前記シリカは、コロイダルシリカ、固体シリカ、またはこれらの混合物である、請求項１に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項４】
前記シリカがコロイダルシリカおよび前記固体シリカの混合物の場合、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、前記コロイダルシリカは５０〜２５０重量部添加され、前記固体シリカは５〜１５重量部添加される、請求項３に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項５】
前記電磁鋼板用コーティング剤は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１〜５重量部の多孔性シリカをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項６】
前記多孔性シリカは、メソポーラス形態であって、粒子の平均粒径は５０〜１００ｎｍであり、空隙の大きさは１０ｎｍ以下である、請求項５に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項７】
前記電磁鋼板用コーティング剤は、酸化ホウ素をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項８】
前記酸化ホウ素は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１．５〜２０．７重量部添加される、請求項７に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項９】
前記酸化ホウ素は、Ｂ２Ｏ３である、請求項８に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項１０】
前記コーティング剤は、溶媒をさらに含み、前記溶媒は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、２０〜１００重量部添加される、請求項９に記載の電磁鋼板用コーティング剤。
【請求項１１】
金属リン酸塩誘導体を製造する段階と、
前記金属リン酸塩誘導体が含まれている溶液にシリカおよび酸化クロムを添加する段階
とを含み、
前記金属リン酸塩誘導体は、金属リン酸塩およびホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）の縮合反応によって製造され、前記金属リン酸塩は、第１リン酸マグネシウム、第１リン酸アルミニウム、またはこれらの組み合わせである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電磁鋼板用コーティング剤の製造方法。
【請求項１２】
前記金属リン酸塩誘導体は、金属リン酸塩誘導体溶液の重量対比が、５８重量％〜６３重量％である、請求項１１に記載の電磁鋼板用コーティング剤の製造方法。
【請求項１３】
前記電磁鋼板用コーティング剤の製造方法は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１〜５重量部の多孔性シリカをさらに添加することを含む、請求項１２に記載の電磁鋼板用コーティング剤の製造方法。
【請求項１４】
前記電磁鋼板用コーティング剤の製造方法は、酸化ホウ素をさらに添加することを含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の電磁鋼板用コーティング剤の製造方法。
【請求項１５】
前記酸化ホウ素は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１．５〜２０．７重量部添加される、請求項１４に記載の電磁鋼板用コーティング剤の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電磁鋼板用コーティング剤を、
仕上げ焼鈍の完了した方向性電磁鋼板上に塗布し、５５０〜９００℃で加熱する、電磁鋼板のコーティング方法。
【請求項１７】
前記塗布量は０．５〜６．０ｇ／ｍ２であり、前記加熱時間は１０〜５０秒間であり、塗布時のコーティング剤の温度は１５〜２５℃である、請求項１６に記載の電磁鋼板のコーティング方法。
【請求項１８】
素地鋼板と、素地鋼板の上部に形成されたコーティング層とを含み、
前記コーティング層は、金属リン酸塩誘導体、シリカ、および酸化クロムを含み、
前記金属リン酸塩誘導体は、マグネシウムリン酸塩誘導体単独物質、またはアルミニウムリン酸塩誘導体およびマグネシウムリン酸塩誘導体の混合物質であり、
前記混合物質において、アルミニウムリン酸塩誘導体は１０重量％以下（０％を含まない）であるコーティング層を含む、電磁鋼板であって、
前記マグネシウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式１で表され、
前記アルミニウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式２で表される、電磁鋼板。
【化２】
0006275277.tif 000013
【請求項１９】
前記コーティング層は、多孔性シリカをさらに含む、請求項１８に記載の電磁鋼板。
【請求項２０】
前記多孔性シリカは、メソポーラス形態であって、粒子の平均粒径は５０〜１００ｎｍであり、空隙の大きさは１０ｎｍ以下である、請求項１９に記載の電磁鋼板。
【請求項２１】
前記コーティング層は、酸化ホウ素をさらに含む、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の電磁鋼板。
【請求項２２】
前記電磁鋼板は、８４５℃〜８７５℃で応力除去焼鈍後、曲げ試験によって被膜剥離のない最小円弧径が２０ｍｍφ以下である、請求項２１に記載の電磁鋼板。
（前記曲げ試験は、１０〜１００ｍｍφの円弧に接するように曲げて被膜剥離のない最小円弧径を求めることで密着性を評価する試験である）
【請求項２３】
前記電磁鋼板は、８４５℃〜８７５℃で応力除去焼鈍後、絶縁性が３３０ｍＡ以下である、請求項２２に記載の電磁鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電磁鋼板用コーティング剤、その製造方法、およびこれを用いた電磁鋼板のコーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、結晶粒の方位が（１１０）［００１］方向に整列された集合組織を有し、圧延方向に極めて優れた磁気的特性を有していて、これを用いて変圧器、電動機、発電機およびその他の電子機器などの鉄心材料に使用される。
【０００３】
方向性電磁鋼板の絶縁コーティングは、絶縁性を向上させ、被膜の密着性を強化させる目的で行ったが、最近、低鉄損方向性電磁鋼板に対する要求が高まるにつれ、最終絶縁被膜の高張力化を追求するようになり、実際に高張力絶縁被膜が最終製品の磁気的特性の改善に大きく寄与する、張力被膜の特性向上のための様々な工程因子の制御手法が提案されている。
【０００４】
従来の方向性電磁鋼板に引張応力を付与する方法として、電磁鋼板とフォルステライト系被膜上に形成された絶縁被膜の熱膨張係数の差を利用するものがあり、この方法によって鋼板に引張応力を付加することにより鉄損減少効果を図ることが知られている。
【０００５】
コーティング済みの電磁鋼板コイルはフープ形態で供給され、その用途に応じて積鉄心型変圧器と巻鉄心型変圧器とに製作される。特に、柱上変圧器の用途に使用される巻鉄心型の場合、最終製品に製造時、板状の製品を積層した後、銅巻線をするために剪断（ｃｕｔｔｉｎｇ）および変形（ｆｏｒｍｉｎｇ）をした後、加工による応力を除去するために応力緩和熱処理を行う。
【０００６】
この時、熱処理条件に応じて応力焼鈍後、むしろ鉄損が劣化して変圧器の効率を低下させることが発生する。
【０００７】
特に、短時間内に応力緩和効果を確保するために、熱処理温度を８５０℃以上の高熱で処理する場合が多く、この場合、大部分の製品で鉄損劣化現象が発生して変圧器の効率を低下させる問題がある。
【０００８】
したがって、８５０℃以上の高熱の応力緩和焼鈍後も鉄損に劣化がないことはもちろん、絶縁性に優れた方向性電磁鋼板製品が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電磁鋼板用コーティング剤、その製造方法、およびこれを用いた電磁鋼板のコーティング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例による電磁鋼板用コーティング剤は、金属リン酸塩誘導体溶液、コロイダルシリカ、酸化クロム、および固体シリカを含む。
【００１１】
前記マグネシウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式１で表され、前記アルミニウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式２で表される。
【００１２】
【化１】
0006275277.tif 000002
【００１３】
前記金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、シリカ５０〜２５０重量部、酸化クロム５〜１５重量部であるとよい。
【００１４】
前記シリカは、コロイダルシリカ、固体シリカ、またはこれらの混合物であるとよい。
【００１５】
前記コロイダルシリカおよび前記固体シリカの混合物の場合、前記コロイダルシリカは、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、シリカ５０〜２５０重量部添加され、固体シリカは５〜１５重量部添加される。
【００１６】
前記電磁鋼板用コーティング剤は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１〜５重量部の多孔性シリカをさらに含むことができる。
【００１７】
前記多孔性シリカは、メソポーラス形態であって、粒子の平均粒径は５０〜１００ｎｍであり、空隙の大きさは１０ｎｍ以下であるとよい。
【００１８】
前記電磁鋼板用コーティング剤は、酸化ホウ素をさらに含むことができる。
【００１９】
前記酸化ホウ素は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１．５〜２０．７重量部であるとよい。
【００２０】
前記酸化ホウ素は、Ｂ２Ｏ３であるとよい。
【００２１】
本発明の一実施例による電磁鋼板用コーティング剤の製造方法は、金属リン酸塩誘導体を製造する段階と、前記金属リン酸塩誘導体が含まれている溶液にシリカおよび酸化クロムを添加する段階とを含む。前記金属リン酸塩誘導体は、金属リン酸塩およびホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）の縮合反応によって製造されるものであるとよい。
【００２２】
前記金属リン酸塩は、第１リン酸マグネシウム、第１リン酸アルミニウム、またはこれらの組み合わせであるとよい。
【００２３】
前記金属リン酸塩誘導体は、金属リン酸塩誘導体溶液の重量対比が、５８重量％〜６３重量％であるとよい。
【００２４】
前記電磁鋼板用コーティング剤の製造方法は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１〜５重量部の多孔性シリカをさらに添加することを含むとよい。
【００２５】
前記電磁鋼板用コーティング剤の製造方法は、酸化ホウ素をさらに添加することを含むとよい。
【００２６】
前記酸化ホウ素は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１．５〜２０．７重量部添加されるものであるとよい。
【００２７】
また、前記コーティング剤は、溶媒をさらに含むことができ、前記溶媒は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、２０〜１００重量部添加されるものであるとよい。前記溶媒は、純水（ｐｕｒｅ  ｗａｔｅｒ）であるとよい。
【００２８】
本発明の一実施例による電磁鋼板のコーティング方法は、上記記載のコーティング剤を、仕上げ焼鈍の完了した方向性電磁鋼板上に塗布し、５５０〜９００℃で加熱するものであるとよい。
【００２９】
前記塗布量は０．５〜６．０ｇ／ｍ２であり、前記加熱時間は１０〜５０秒間であるとよい。
【００３０】
また、塗布時のコーティング剤の温度は１５〜２５℃であるとよい。
【００３１】
本発明の一実施例による電磁鋼板は、素地鋼板と、素地鋼板の上部に形成されたコーティング層とを含む。前記コーティング層は、金属リン酸塩誘導体、シリカ、および酸化クロムを含み、前記金属リン酸塩誘導体は、マグネシウムリン酸塩誘導体単独物質、またはアルミニウムリン酸塩誘導体およびマグネシウムリン酸塩誘導体の混合物質であり、前記混合物質において、アルミニウムリン酸塩誘導体は１０重量％以下（０％を含まない）であるとよい。
【００３２】
前記マグネシウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式１で表され、前記アルミニウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式２で表される。
【００３３】
【化２】
0006275277.tif 000003
【００３４】
前記コーティング層は、多孔性シリカをさらに含むことができる。
【００３５】
前記多孔性シリカは、メソポーラス形態であって、粒子の平均粒径は５０〜１００ｎｍであり、空隙の大きさは１０ｎｍ以下であるとよい。
【００３６】
前記コーティング層は、酸化ホウ素をさらに含むことができる。
【００３７】
前記電磁鋼板は、８４５℃〜８７５℃で応力除去焼鈍後、曲げ試験によって被膜剥離のない最小円弧径が２０ｍｍφ以下であるとよい。（前記曲げ試験は、１０〜１００ｍｍφの円弧に接するように曲げて被膜剥離のない最小円弧径を求めることで密着性を評価する試験である）
前記電磁鋼板は、８４５℃〜８７５℃で応力除去焼鈍後、絶縁性が３３０ｍＡ以下であるとよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の一実施例による電磁鋼板用コーティング剤は、乾燥速度に優れており、８５０℃以上の熱処理をした後も絶縁性に優れている。
【００３９】
また、本発明の一実施例による電磁鋼板用コーティング剤が塗布された方向性電磁鋼板は、８５０℃以上の高熱で熱処理をした後も鉄損の劣化および絶縁性の低下が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、平坦化焼鈍後の方向性電磁鋼板の被膜と応力除去焼鈍後の被膜を示す写真である。
【図２】図２は、平坦化焼鈍後の方向性電磁鋼板と応力除去焼鈍後の電磁鋼板のＦＴ−ＩＲ分析結果である。
【図３】図３は、本発明の一実施例によるコーティング剤をコーティングした電磁鋼板のＦＴ−ＩＲ分析結果である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付した図面と共に、詳細に後述する実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現可能であり、単に本実施例は本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指し示す。
【００４２】
したがって、いくつかの実施例において、周知の技術は、本発明が曖昧に解釈されることを避けるために具体的に説明されない。別の定義がなければ、本明細書で使用される全ての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通して理解できる意味で使用される。明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。また、単数形は、文章で特に言及しない限り複数形も含む。
【００４３】
本発明の一実施例は、方向性電磁鋼板用コーティング剤において、応力除去焼鈍（Ｓｔｒｅｓｓ  Ｒｅｌｉｅｆ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ、ＳＲＡ）後も鉄損が劣化する現象を防止する一方、応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後に絶縁性が急激に低下するのを防止するためのコーティング剤を提供する。
【００４４】
方向性電磁鋼板は、被膜張力と絶縁性を付与する２次コーティングが行われた後、コイル形態に製造される。このように製造されたコイルは、最終製品の製造時、変圧器の用途および大きさに応じて適当な大きさのフープ（ｈｏｏｐ）形態に再加工されて使用される。柱上用配電変圧器に使用される巻鉄心変圧器の場合、フープ形態に切られた鉄心を若干の応力を加えて加工するフォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ）過程が必要であり、このようなフォーミング過程後に、材料に加えられた応力を除去するために高温で熱処理する過程を経る。
【００４５】
したがって、応力除去焼鈍の目的は、フォーミング時に損傷していた鉄損を再び回復する工程と見なすことができる。しかし、従来の製品の場合、応力除去焼鈍後にむしろ鉄損が増加する現象が観察され、このような製品で変圧器として製造された場合、変圧器の無負荷鉄損が増加し、変圧器の性能に悪い影響を与えることになる。
【００４６】
応力除去焼鈍後に鉄損が増加する理由は、従来の張力コーティング剤の成分として含まれるアルミニウムリン酸塩に起因する。従来の張力コーティング剤の成分として含まれるアルミニウムリン酸塩の場合、電磁鋼板の乾燥過程において、下記表１のような化学的、結晶学的変化が進行する。
【００４７】
【表１】
0006275277.tif 000004
【００４８】
表１から確認できるように、コーティング剤中のアルミニウムリン酸塩は、乾燥過程を経て水を生成し、これと同時に、非晶質から結晶質に変化するが、乾燥時間は１分前後で、前記表に記述されているような化学的、結晶学的変化が完全に進行しない。つまり、乾燥時間が短くてアルミニウムリン酸塩のヒドロキシル（−ＯＨ）基が１００％反応に参加できずに相当部分未反応の状態で存在し、結局、製品表面に残ってしまう。
【００４９】
一方、上記のコーティング過程を経て生産された方向性電磁鋼板は、最終製品の製造時、２時間以上の応力除去焼鈍を経るが、この時、製品表面に存在する未反応ヒドロキシル基がコーティング乾燥過程で起こる縮合反応はもちろん、熱処理炉内の雰囲気ガスと反応し、また、熱処理時間に応じて非晶質から結晶質分率が上昇しうる。このように結晶質分率が上昇すると、コーティング表面の電気伝導性が増加し、絶縁性が減少する問題が生じる。
【００５０】
応力除去焼鈍後に鉄損が増加する他の理由は、従来の張力コーティング剤の成分として含まれるコロイダルシリカの変化によるものに起因する。
【００５１】
図１（ａ）に示されるように、平坦化焼鈍済みの方向性電磁鋼板製品の場合、被膜の亀裂をほとんど見つけられない。反面、高温で応力除去焼鈍を経ると、図１（ｂ）のように、被膜の亀裂が発生しながら被膜張力を失い、被膜による鉄損減少効果を失うことになる。このような現象は、被膜を構成しているシリカが応力除去焼鈍中に非晶質から結晶質に転移する時に伴う体積収縮現象が原因である。
【００５２】
これは、図２のＦＴ−ＩＲ結果からも確認できるが、平坦化焼鈍済みの製品では、ＩＲピークが８００ｃｍ−１で観察されるが、これは、Ｓｉ−Ｏ分子の曲げ振動に起因するものである。これに対し、応力除去焼鈍のために温度を上げる場合、Ｓｉ−Ｏ分子のストレッチング振動と１０８０ｃｍ−１が大きくなり、同時に、８００ｃｍ−１付近のピークが移動（ｓｈｉｆｔ）することを確認できる。分子内において曲げ振動ピークが移動してストレッチングピークが発達することは、分子の相変化を意味し、ＳｉＯ２の結晶化によるものである。
【００５３】
本発明の一実施例による電磁鋼板用コーティング剤は、金属リン酸塩誘導体溶液、シリカ、および酸化クロムを含む。
【００５４】
前記シリカは、前記金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、シリカ５０〜２５０重量部であるとよい。より具体的には９０〜１３０重量部であるとよい。
【００５５】
また、前記シリカは、コロイダルシリカ、固体シリカ、またはこれらの混合物であるとよい。コロイダルシリカと固体シリカとを混合して使用することによって、コーティング剤の粘度を調節することができる。
【００５６】
前記シリカがコロイダルシリカおよび固体シリカの混合物の場合、前記コロイダルシリカは、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、シリカ５０〜１５０重量部添加される。より具体的には９０〜１１０重量部であるとよい。また、固体シリカは５〜１５重量部添加される。
【００５７】
前記酸化クロムは、前記金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、酸化クロム５〜１５重量部であるとよい。
【００５８】
また、前記電磁鋼板用コーティング剤は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１〜５重量部の多孔性シリカをさらに含むことができる。多孔性シリカが１重量部未満の場合、絶縁性の向上効果に優れておらず、５重量部超過の場合には、コーティング剤中の他の成分との相溶性が低下する。
【００５９】
また、前記コーティング剤は、溶媒をさらに含むことができ、前記溶媒は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、２０〜１００重量部添加されるものであるとよい。前記溶媒は、純水であるとよい。
【００６０】
前記多孔性シリカは、メソポーラス形態であって、粒子の平均粒径は５０ｎｍ〜１００ｎｍであり、空隙の大きさは１０ｎｍ以下であるとよい。
【００６１】
また、前記電磁鋼板用コーティング剤は、酸化ホウ素をさらに含むことができる。前記酸化ホウ素は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１．５〜２０．７重量部であるとよい。酸化ホウ素の重量比が１．５未満の場合、シリカの結晶化遅延効果がなく、２０．７以上の場合、コーティング剤にホウ素が析出しうる。
【００６２】
前記酸化ホウ素は、Ｂ２Ｏ３であるとよい。
【００６３】
本発明の一実施例では、酸化ホウ素を添加してシリカの結晶化を遅延させた。したがって、応力除去焼鈍時、被膜の結晶化が抑制されて被膜の亀裂の発生が抑制される。
【００６４】
前記金属リン酸塩誘導体は、マグネシウムリン酸塩誘導体単独物質、またはアルミニウムリン酸塩誘導体およびマグネシウムリン酸塩誘導体の混合物質であるとよい。
【００６５】
前記混合物質において、アルミニウムリン酸塩誘導体は１０重量％以下（０％を含まない）であるとよい。
【００６６】
前記マグネシウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式１で表される。
【００６７】
【化３】
0006275277.tif 000005
【００６８】
前記アルミニウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式２で表される。
【００６９】
【化４】
0006275277.tif 000006
【００７０】
本発明の一実施例では、化学構造式１で表されるマグネシウムリン酸塩誘導体を使用した。あるいは、化学構造式２で表されるアルミニウムリン酸塩誘導体と化学構造式１で表されるマグネシウムリン酸塩誘導体とを混合した物質を使用することができる。また、混合物において、アルミニウムリン酸塩誘導体は、混合物の重量対比、１０重量％以下であるとよい。アルミニウムリン酸塩誘導体が１０重量％を超える場合、応力除去焼鈍後に鉄損および絶縁性が悪化しうる。
【００７１】
このように、マグネシウムリン酸塩誘導体単独物質、またはアルミニウムリン酸塩誘導体とマグネシウムリン酸塩誘導体とを混合した物質を使用すると、被膜を構成しているシリカの結晶化を遅延させる。したがって、応力除去焼鈍時、被膜の結晶化が抑制されて被膜の亀裂の発生が抑制される。また、前記物質は、従来のアルミニウムリン酸塩より絶縁性に優れている。
【００７２】
上記記載の金属リン酸塩誘導体は、９０℃以上の温度で金属リン酸塩およびホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）の縮合反応によって製造される。前記金属リン酸塩は、第１リン酸マグネシウム、第１リン酸アルミニウムであるとよい。
【００７３】
マグネシウムリン酸塩誘導体は、下記のような反応によって製造される。
【００７４】
【化５】
0006275277.tif 000007
【００７５】
また、アルミニウムリン酸塩誘導体は、下記のような反応によって製造される。
【００７６】
【化６】
0006275277.tif 000008
【００７７】
本発明の一実施例による電磁鋼板用コーティング剤の製造方法は、上記記載の金属リン酸塩誘導体を製造した後、前記金属リン酸塩誘導体が含まれている溶液にシリカおよび酸化クロムを添加して製造される。
【００７８】
金属リン酸塩誘導体は、金属リン酸塩誘導体溶液の重量対比、５８重量％〜６３重量％であるとよい。
【００７９】
前記シリカは、酸化クロムは、前記金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、シリカ５０〜２５０重量部であるとよい。より具体的には９０〜１３０重量部であるとよい。
【００８０】
また、前記シリカは、コロイダルシリカ、固体シリカ、またはこれらの混合物であるとよい。コロイダルシリカと固体シリカとを混合して使用することによって、コーティング剤の粘度を調節することができる。
【００８１】
前記シリカがコロイダルシリカおよび固体シリカの混合物の場合、前記コロイダルシリカは、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、シリカ５０〜２５０重量部添加される。より具体的には９０〜１１０重量部であるとよい。また、固体シリカは５〜１５重量部添加される。
【００８２】
前記酸化クロムは、前記金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、酸化クロム５〜１５重量部であるとよい。
【００８３】
また、前記コーティング剤は、溶媒をさらに含むことができ、前記溶媒は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、２０〜１００重量部添加されるものであるとよい。前記溶媒は、純水であるとよい。
【００８４】
また、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１〜５重量部の多孔性シリカをさらに添加することができる。
【００８５】
前記多孔性シリカは、メソポーラス形態であって、粒子の平均粒径は５０〜１００ｎｍであり、空隙の大きさは１０ｎｍ以下であるとよい。
【００８６】
また、酸化ホウ素をさらに添加することができ、前記酸化ホウ素は、金属リン酸塩誘導体溶液１００重量部に対して、１．５〜２０．７重量部であるとよい。
【００８７】
前記酸化ホウ素は、Ｂ２Ｏ３であるとよい。
【００８８】
本発明の一実施例による電磁鋼板のコーティング方法について説明する。
【００８９】
本発明の一実施例による電磁鋼板のコーティング方法は、上記記載によって製造されたコーティング剤を、仕上げ焼鈍の完了した１次被膜を有する方向性電磁鋼板上に塗布し、５５０℃〜９００℃で加熱する。加熱時間は１０〜５０秒間であるとよい。
【００９０】
この時、塗布量は０．５〜６．０ｇ／ｍ２であるとよいし、より具体的には４．０〜５．０ｇ／ｍ２であるとよい。また、コーティング剤の温度は１５〜２５℃であるとよい。コーティング剤の温度が１５℃以下の場合、粘度が増加して一定の塗布量を管理しにくく、２５℃以上の場合、コーティング剤の主要成分であるコロイダルシリカのゲル化現象が加速化されて表面品質を低下させることがある。
【００９１】
本発明の一実施例による電磁鋼板は、素地鋼板と、素地鋼板の上部に形成されたコーティング層とを含み、前記コーティング層は、金属リン酸塩誘導体、シリカ、および酸化クロムを含む。また、前記金属リン酸塩誘導体は、マグネシウムリン酸塩誘導体単独物質、またはアルミニウムリン酸塩誘導体およびマグネシウムリン酸塩誘導体の混合物質であり、前記混合物質において、アルミニウムリン酸塩誘導体は１０重量％以下（０％を含まない）であるとよい。
【００９２】
さらに、前記マグネシウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式１で表され、前記アルミニウムリン酸塩誘導体は、下記化学構造式２で表される。
【００９３】
【化７】
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【００９４】
また、前記コーティング層は、多孔性シリカをさらに含むことができる。
【００９５】
さらに、前記多孔性シリカは、メソポーラス形態であって、粒子の平均粒径は５０〜１００ｎｍであり、空隙の大きさは１０ｎｍ以下であるとよい。
【００９６】
また、前記コーティング層は、酸化ホウ素をさらに含むことができる。
【００９７】
前記電磁鋼板は、８４５℃〜８７５℃で応力除去焼鈍後、曲げ試験によって被膜剥離のない最小円弧径が２０ｍｍφ以下であるとよい。前記曲げ試験は、１０〜１００ｍｍφの円弧に接するように曲げて被膜剥離のない最小円弧径を求めることで密着性を評価する試験である。
【００９８】
また、前記電磁鋼板は、８４５℃〜８７５℃で応力除去焼鈍後、絶縁性が３３０ｍＡ以下であるとよい。より具体的には３１２ｍＡ以下であるとよい。
【００９９】
前記絶縁性は、３００ＰＳＩの圧力下、０．５Ｖ、１．０Ａの電流を通した時の受入電流値である。
【０１００】
以下、実施例により詳細に説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
【実施例】
【０１０１】
［実施例１］
重量比でＳｉ：３．１％を含有し、板厚さ０．２３ｍｍの仕上げ焼鈍された１次被膜を有する方向性電磁鋼板（３００ｍｍ＊６０ｍｍ）を実験材とし、８５０℃で３０秒間乾燥させて試片を製造し、このように製造された試片で基本的な物性を測定した。
【０１０２】
表2では、金属リン酸塩の構成比を異ならせてコーティング剤を製造した後、鉄損と絶縁性を応力除去焼鈍前後として比較した値を示している。金属リン酸塩の構成比に応じて応力除去焼鈍後の変化を確認するために、表２のようにコーティング剤の組成比を多様化し、酸化ホウ素および多孔性シリカの存在の有無による絶縁性向上の有無を確認するために、８〜１４番の組成に導入した。
【０１０３】
評価方法は次の通りである。
【０１０４】
応力除去焼鈍は、１００％Ｎ２、Ｎ２（９５％）＋Ｈ２（５％）それぞれのガス雰囲気下、８４５℃、８７５℃、２時間以上熱処理し、絶縁性は、３００ＰＳＩの圧力下、入力０．５Ｖ、１．０Ａの電流を通した時の受入電流値として示したものであり、密着性は、応力除去焼鈍前後の試片を、１０、２０、３０〜１００ｍｍφの円弧に接するように曲げた時、被膜剥離のない最小円弧径で示したものである。このように製造されたコーティング剤を４ｇ／ｍ２塗布した後、絶縁性とコーティング張力を測定して表３に示した。
【０１０５】
【表２】
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【０１０６】
表２の全組成において、溶媒としては水が使用されており、添加量は５０ｇである。
【０１０７】
【表３】
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【０１０８】
表３から確認できるように、マグネシウムリン酸塩誘導体およびアルミニウムリン酸塩誘導体が本発明の範囲を外れる場合、応力除去焼鈍条件の後に鉄損が増加し、絶縁性は急激な劣化現象を示した。
【０１０９】
しかし、マグネシウムリン酸塩誘導体を単独で使用した場合、またはマグネシウムリン酸塩誘導体９０％以上およびアルミニウムリン酸塩誘導体１０％以下の場合、鉄損と絶縁が改善された。
【０１１０】
また、多孔性シリカおよび酸化ホウ素が添加されたコーティング剤の場合、８４５℃、２ｈｒ、Ｎ２１００％の応力除去焼鈍条件で、それぞれ鉄損が０．８２から０．８０、０．７９に向上し、絶縁性も２５０、３０２ｍＡに、焼鈍後に６００ｍＡ級に増加した。同時に、８７５℃、２ｈｒ、Ｎ２９０％＋Ｈ２１０％の条件では、０．７９、０．８０に向上し、絶縁性もそれぞれ３０２、２５５ｍＡと良好な水準の値を示している。
【０１１１】
図３は、試片１４のＦＴ−ＩＲ分析結果である。
【０１１２】
図３から確認できるように、本発明の実施例によりコーティングをした場合、応力除去焼鈍後にコーティング表面の結晶化分率が明確に低いことが分かる。
【０１１３】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的な思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることを理解するであろう。
【０１１４】
そのため、以上に記述した実施例は全ての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導出される全ての変更または変更された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２】
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【図３】
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