KR20170073311A - 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판 - Google Patents

방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판 Download PDF

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Abstract

방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판에 관한 것으로, 구체적으로는, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 이를 이용하여 방향성 전기강판의 절연피막을 형성하는 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공할 수 있다.

Description

방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판{INSULATION COATING COMPOSITE FOR ORIENTED ELECTRICAL STEEL STEET, METHOD FOR FORMING INSULATION COATING FILM ON ORIENTED ELECTRICAL STEEL STEET, INSULATION COATING FILM FORMED ORIENTED ELECTRICAL STEEL STEET}
방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판에 관한 것이다.
일반적으로, 방향성 전기강판은 (110)[001] 방향으로 정렬된 결정립 방위의 집합 조직을 갖는 전기강판을 의미하며, 압연 방향으로 우수한 자기적 특성을 가지고 있어, 변압기와 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 널리 사용되고 있다.
이러한 방향성 전기강판의 전력 손실을 최소화하기 위하여, 그 표면에 절연피막을 형성하는 것이 일반적이며, 이때 절연피막은 기본적으로 전기 절연성이 높고 소재와의 접착성이 우수하며, 외관에 결함이 없는 균일한 색상을 가져야 한다.
최근에는, 변압기 소음에 대한 국제규격 강화 및 관련 업계의 경쟁 심화로 인하여, 절연피막의 저소음화가 불가피하게 대두되었으며, 이에 따라 방향성 전기강판의 자기 변형(즉, 자왜) 현상에 대한 연구가 필요한 실정이다.
구체적으로, 변압기 철심으로 사용되는 전기강판에 자기장이 인가되면 수축과 팽창을 반복하여 떨림 현상이 유발되며, 이러한 떨림으로 인해 변압기에서 진동과 소음이 야기된다.
이러한 자기 변형 현상을 저감시키기 위하여, 통상적으로는 방향성 전기강판의 90° 자구를 감소시키는 방법이 사용되고 있다. 여기서 90° 자구란, 자계 인가 방향에 대하여 직각으로 향하고 있는 자화를 가지는 영역을 말하며, 이러한 90° 자구의 양이 적을수록 자기 변형이 작아진다.
이와 관련하여, 방향성 전기강판의 절연피막을 형성하는 데 사용되는 조성물에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있나, 아직까지 고급 방향성 전기강판에 요구되는 소음 수준을 만족시키기에는 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하고자, 본 발명의 일 구현예에서는 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현 예에서는, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 이용하여, 방향성 전기강판의 절연피막을 형성하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 이용하여, 표면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 제공한다.
구체적으로, 상기 무기 질화물은, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 질화물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 콜로이달 실리카의 입경은, 2 내지 100 ㎚인 것일 수 있다.
상기 금속 인산염은, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 안티몬(Sb), 주석(Sn), 납(Pb), 및 비스무스(Bi)를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 인산염을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는 조성물 100 중량부에 대해, 0.1 내지 7 중량부의 크롬 산화물;을 더 포함할 수 있다. 이와 독립적으로, 0.1 내지 4 중량부의 붕산;을 더 포함할 수 있다.
방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 준비하는 단계; 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 방향성 전기강판의 표면에 도포하는 단계; 및 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 방향성 전기강판은, 규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량% 및 안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%를 함유하고, 주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%, 비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%, 크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%, 탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%, 및 황(S): 0.001 내지 0.005 중량%를 포함하고, 질소(N): 10 내지 50 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이고, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물, 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카, 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염을 포함하는 것인, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;에서, 가스(gas)가 발생하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스(gas)에 의해, 내부에 기공을 포함하는 절연피막이 형성되는 것일 수 있다.
이때, 상기 절연피막의 전체 부피(100 부피%)에 대해, 상기 기공은 0.05 내지 10 부피% 포함되는 것일 수 있다.
한편, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는, 250 내지 950 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는, 30초 내지 70초 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 방향성 전기강판의 표면에 도포하는 단계;에서, 상기 방향성 전기강판의 한쪽 표면 당 1 내지 7 g/m2의 범위로 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 도포하는 것일 수 있다.
한편, 상기 무기 질화물은, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 질화물을 포함하는 것일 수 있다.
절연피막이 형성된 방향성 전기강판
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 방향성 전기강판; 및 상기 방향성 전기강판의 표면에 위치하는 절연피막;을 포함하고, 상기 방향성 전기강판은, 규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량% 및 안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%를 함유하고, 주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%, 비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%, 크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%, 탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%, 및 황(S): 0.001 내지 0.005 중량%를 포함하고, 질소(N): 10 내지 50 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이고, 상기 절연피막은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 산화물, 30 내지 60 중량%의 실리카, 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염을 포함하는 절연피막;을 포함하는, 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공한다.
구체적으로, 상기 절연피막은, 내부에 기공을 포함하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 절연피막의 전체 부피 100 부피%에 대해, 상기 기공은 0.05 내지 10 부피%로 포함되는 것일 수 있다.
상기 기공의 직경은, 1 내지 500 ㎚인 것일 수 있다.
한편, 상기 무기 산화물은, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 산화물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 절연피막의 두께는, 0.2 내지 4.0 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 구현예들에서는, 자기변형에 기인한 소음을 저감시키면서도, 우수한 절연성 및 밀착성을 확보하는 데 기여하는 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 이를 이용하여 방향성 전기강판의 절연피막을 형성하는 방법, 및 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 발명예 A3 및 비교예 A0에 따른 250kVA 변압기의 소음 특성을 비교한 결과이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
방향성 전기강판용 절연피막 조성물
본 발명의 일 구현예에서는, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 제공한다.
이는, 방향성 전기강판의 표면 상에 절연피막을 형성하는 용도로 사용될 수 있는 조성물로, 이에 의해 형성된 절연피막은 자기 변형에 기인한 진동을 감쇄시키는 데 우수한 효과가 있다,
구체적으로, 자기 변형에 기인한 진동은, 방향성 전기강판의 소음을 유발하는 주요 원인이 된다. 이와 관련하여, 방향성 전기강판의 소음 특성을 개선하기 위한 방법 중 하나로, 강판에 인장 응력을 부여함으로써 90° 자구를 감소시키는 방법이 알려져 있다.
그러나, 통상적인 습식 코팅 방식으로는 인장 응력 부여에 의한 소음 개선 효과가 부족하고, 후막 두께로 코팅해야 하기에 변압기 점적율 및 효율이 나빠지는 문제점이 있다. 또한, 물리적 증기 증착법(PVD: Physical Vapor Deposition) 및 화학적 증기 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)의 진공 증착 코팅방식을 활용하면 높은 장력 특성을 부여할 수 있지만, 상업적인 생산이 어려울 뿐만 아니라, 절연 특성이 열위한 문제점이 지적되고 있다.
하지만, 본 발명의 일 구현예에서 제공되는 방향성 전기강판용 절연피막 조성물의 경우, 무기 질화물, 콜로이달 실리카, 및 금속 인산염을 포함함으로써 상기 지적된 문제점들을 해소할 수 있다.
특히, 상기 무기 질화물은 열처리에 의해 분해되어 절연피막 내부에 미세한 기공을 형성시킴으로써 방향성 전기강판의 소음 특성을 개선하는 데 크게 기여하며, 상기 콜로이달 실리카 및 상기 금속 인산염과의 혼용성이 우수하므로, 상기 자기 변형에 기인한 소음 유발 및 코팅 상용성 저하 문제를 동시에 해소할 수 있다.
이하, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 각 성분이 포함되는 이유를 구체적으로 설명한다.
우선, 상기 무기 질화물은 상기 조성물의 형태로 강판 표면에 도포된 후 열처리하는 과정에서 분해되어 가스를 발생시키며, 이를 통해 절연피막 내부에 미세한 기공을 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 무기 질화물은, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 질화물을 포함하는 것일 수 있다.
이와 관련하여, 하기 화학 반응식 1 내지 6은, 상기 무기 질화물의 종류에 따른 분해 반응을 예시한 것이다.
[화학 반응식 1] M-N + 2H2O → M-OH + NH3↑(M = Ti, Ta, Ca, In, Zr, Nb, Al)
[화학 반응식 2] Mg3N2 + H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3↑
[화학 반응식 3] Ca3N2 + H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3↑
[화학 반응식 4] Sr3N2 + H2O → 3Sr(OH)2 + 2NH3↑
[화학 반응식 4] Ba3N2 + H2O → 3Ba(OH)2 + 2NH3↑
[화학 반응식 5] Si3N4 → 3SiO2 + 4NH3↑
[화학 반응식 6] Ge3N4 → 3GeO2 + 4NH3↑
[화학 반응식 7] 2NH3↑→ N2↑ + 3H2↑
상기 화학 반응식 1 내지 6에 나타난 바와 같이, 상기 무기 질화물은 암모니아(NH3)를 발생시킨다. 또한, 각 화학 반응식에 따라 발생된 암모니아(NH3)는, 상기 화학반응식 7에 나타난 바와 같이, 질소(N2) 및 수소(H2) 가스(gas)로 분해된다.
이를 참고하면, 상기 무기 질화물은 분해되어 각종 가스(gas)를 발생시킴과 동시에 무기 수산화물 또는 산화물로 전환되어, 절연피막 내부에 미세한 기공을 형성할 수 있는 것이다.
이와 같이 절연피막 내부에 형성된 미세한 기공은, 자기 변형 에너지를 열에너지로 변환시켜 진동 증폭을 억제할 수 있기 때문에, 방향성 전기강판의 소음을 개선하는 데 효과적이다.
또한, 상기 콜로이달 실리카 및 상기 금속 인산염과의 혼용성이 우수하므로, 대량 생산에도 유리하다.
한편, 상기 콜로이달 실리카는 절연피막에 장력을 부여하는 역할을 하며, 상기 금속 인산염은 강판 및 절연피막의 계면에 접착력을 부여하는 역할을 하므로, 이들 물질 또한 상기 조성물에 포함될 필요가 있다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물, 콜로이달 실리카, 및 금속 인산염의 각 함량을 한정하는 이유는 다음과 같다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물의 함량이 0.1 중량% 미만으로 너무 낮은 경우에는 절연피막 내 기공이 충분히 형성되지 않아, 자기 변형에 기인한 진동을 감쇄하는 소음 특성이 저하될 수 있다. 이와 달리, 그 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는, 열처리 과정에서 절연피막를 박리시킬 정도로 과량의 가스를 발생시킬 수 있고, 이로 인해 표면 조도가 거칠어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 금속 인산염의 함량이 30 중량% 미만일 경우, 상기 조성물의 접착력이 저하되어 절연피막의 장력 및 밀착성이 저하될 수 있다. 이와 달리, 그 함량이 60 중량%를 초과할 경우, 오히려 절연 특성이 저하될 수 있다.
아울러, 상기 콜로이달 실리카의 함량이 30 중량% 미만일 경우, 상기 조성물의 피막 장력이 저하되어 철손 개선율이 저하될 수 있다. 이와 달리, 그 함량이 60 중량%를 초과할 경우 방향성 전기강판에 조성물을 도포하고 열처리한 뒤의 밀착성이 저하될 수 있다.
이러한 문제점을 고려하여, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는 것으로 한정하는 바이다.
한편, 상기 콜로이달 실리카의 입경은, 2 내지 100 ㎚일 수 있다. 상기 콜로이달 실리카의 입경이 2 ㎚ 미만일 경우에는 비표면적이 증가하게 되고, 조성물의 안정성이 떨어져 대량 생산이 어려워지는 문제가 발생할 수 있고, 100 ㎚ 초과인 경우에는 표면 조도가 거칠어 지고, 표면 결함이 발생할 수 있기 때문에, 상기 범위로 한정한다.
구체적으로, 상기 콜로이달 실리카는 입경 2 ㎚ 이상 50 ㎚ 이하의 나노 입자로 이루어지고, 서로 다른 평균 입경으로 이루어진 두 종류 이상의 콜로이달 실리카로 이루어질 수 있다.
상기 금속 인산염은, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 안티몬(Sb), 주석(Sn), 납(Pb), 및 비스무스(Bi)를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 인산염을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 제1인산 알루미늄 또는 제1인산 마그네슘 또는 제1인산 칼슘의 단독 혹은 이들 중에서 선택되는 적어도 둘 이상이 혼합된 형태인 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 금속 인산염은, 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것이고, 상기 금속 수산화물은 Ba(OH)2, Co(OH)2, Ni(OH)2, Al(OH)3, Mg(OH)2, Zn(OH)2, 및 Ca(OH)2를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 금속 수산화물의 금속원자는 인산의 인과 치환 반응하여 단일결합, 이중결합, 또는 삼중 결합을 형성하여 이루어진 것이고, 미반응 자유인산(H3PO4)의 양이 35%이하인 화합물로 이루어진 것일 수 있다.
상기 금속 인산염은, 금속 수산화물 및 인산(H3PO4)의 화학적인 반응에 의한 화합물로 이루어진 것이고, 상기 인산에 대한 상기 금속 수산화물의 중량 비율은 1:100 내지 70:100으로 표시되는 것일 수 있다.
만약 70:100의 중량 비율을 초과하여 상기 금속 수산화물이 과량 포함될 경우에는 상기 화학적인 반응이 완결되지 않아 침전물이 생기는 문제가 발생할 수 있고, 1:100의 중량 비율 미만으로 상기 금속 수산화물이 소량 포함될 경우에는 내식성이 열위한 문제가 발생할 수 있기에, 상기와 같이 범위를 한정한다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은, 크롬 산화물을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물(즉, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는 조성물) 100 중량부에 대해, 0.1 내지 7 중량부의 내 크롬 산화물이 더 포함될 수 있으며, 이 범위에서 상기 조성물의 내식성이 발현될 수 있다.
다만, 7 중량부 초과일 경우에는 급격한 점도 증가에 따라 상기 조성물의 안정성이 확보되지 못하고, 0.1 중량부 미만의 적은 함량으로는 상기 조성물이 내식성이 발현되기 불충분한 문제가 있다.
이와 독립적으로, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은 붕산을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물(즉, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는 조성물) 100 중량부에 대해, 0.1 내지 4 중량부의 붕산이 더 포함될 수 있으며, 이 범위에서 상기 조성물에 의해 형성된 피막의 밀착성이 향상될 수 있다.
다만, 4 중량부 초과일 경우에는 상기 붕산이 상기 조성물 내 금속 인산염과 반응하여 침전물이 생성될 수 있다. 이와 달리, 0.1 중량부 미만일 경우 상기 조성물을 방향성 전기강판에 도포한 뒤 열처리하면, 절연피막에 균열이 발생되어 밀착성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다.
방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 준비하는 단계; 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 방향성 전기강판의 표면에 도포하는 단계; 및 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 방향성 전기강판은, 규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량% 및 안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%를 함유하고, 주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%, 비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%, 크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%, 탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%, 및 황(S): 0.001 내지 0.005 중량%를 포함하고, 질소(N): 10 내지 50 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이고, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물, 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카, 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염을 포함하는 것인, 방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법을 제공한다.
이는, 전술한 것과 동일한 조성의 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 사용하여, 방향성 전기강판의 표면에 절연 피막을 형성하는 방법에 해당된다.
즉, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 준비하는 단계;는 앞서 설명한 것과 동일한 조성을 만족하는 조성물을 제조하는 단계에 해당되는 바, 이를 제외한 상기 각 단계를 자세히 설명하기로 한다.
우선, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 방향성 전기강판의 표면에 도포하는 단계;에서, 상기 방향성 전기강판의 한쪽 표면 당 1 내지 7 g/m2의 범위로 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 도포하는 것일 수 있다.
다만, 7 g/m2 초과일 경우에는 점적율이 저하되어, 최종적으로 수득된 방향성 전기강판을 변압기로 제조하면, 상기 변압기 특성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다. 이와 달리, 1 g/m2 미만의 적은 양을 도포할 경우에는, 상기 절연피막에 의해 발현되는 절연 특성이 열위한 문제가 있다.
한편, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는, 상기 열처리에 의해 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 건조되어, 상기 방향성 전기강판의 표면에 절연피막을 형성하는 단계이다.
구체적으로, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 무기 질화물은 앞서 언급한 것과 동일하게, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 질화물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 무기 질화물은 상기 열처리에 의해 분해되어, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 산화물 또는 수산화물로 전환됨과 동시에, 그 종류에 따라, 암모니아(NH3), 질소(N2) 및/또는 수소(H2) 가스(gas)를 발생시켜 절연피막 내부에 미세한 기공을 형성할 수 있고, 이때의 반응은 상기 화학반응식 1 내지 6에 예시된 바와 같다.
즉, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;에서, 가스(gas)가 발생하는 것일 수 있고, 상기 가스(gas)에 의해 내부에 기공을 포함하는 절연피막이 형성되는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 기공의 직경은, 1 내지 500 ㎚인 것일 수 있다. 1 ㎚ 미만일 경우에는 소음효과가 미미하고, 500 ㎚ 초과일 경우 밀착성이 열위하다.
또한, 상기 절연피막의 전체 부피(100 부피%)에 대해, 상기 기공은 0.05 내지 10 부피% 포함되는 것일 수 있다. 0.05부피% 미만일 경우에는 소음효과가 미미하고, 10부피% 초과일 경우 밀착성이 열위하다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는, 250 내지 950 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다. 다만, 950 ℃ 초과일 경우에는 상기 절연피막에 얼룩 무늬 결함이 발견될 수 있고, 250 ℃ 미만일 경우에는 건조가 불충분하게 이루어질 뿐만 아니라 절연피막의 특성을 확보하기 어려운 문제가 있다.
상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는, 30초 내지 70초 동안 수행되는 것일 수 있다.
한편, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 콜로이달 실리카는 열처리에 의해 콜로이달 상태가 아닌 실리카가 되며, 상기 무기 산화물 또는 수산화물은 모두 무기 산화물이 될 수 있다.
한편, 상기 방향성 전기강판은, 규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량% 및 안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%를 함유하고, 주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%, 비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%, 크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%, 탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%, 및 황(S): 0.001 내지 0.005 중량%를 포함하고, 질소(N): 10 내지 50 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이고, 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물, 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카, 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염을 포함하는 것으로, 당업계에 통상적으로 알려진 방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 방향성 전기강판과 동일한 조성의 강 슬라브를 준비하는 단계; 상기 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하는 단계; 상기 냉연판을 탈탄 소둔하는 단계; 및 상기 탈탄 소둔된 강판의 표면에 소둔분리제를 도포하고 최종 소둔하는 단계;에 의해, 상기 방향성 전기강판이 제조될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 방향성 전기강판 내 각 성분의 함량을 한정하는 이유는 다음과 같다.
규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량%
상기 Si는 강의 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 역할을 하는데, 상기 Si의 함량이 2.5 중량% 미만인 경우에는 강의 비저항이 작아져 철손 특성이 열화되고, 고온 소둔시 상 변태 구간이 존재하여 2차 재결정이 불안정해지므로 바람직하지 않으며, 4.5 중량% 초과인 경우에는 취성이 커져 냉간 압연이 어려워진다. 따라서, 상기 방향성 전기강판 내 Si의 함량은 2.5 내지 4.5 중량%로 한정한다.
안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%
Sb은 {110}<001>방위의 고스결정립의 생성을 촉진하는 원소로서, 그 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 고스결정립 생성 촉진제로서 충분한 효과를 기대할 수 없고, 0.08 중량%를 초과하면 표면에 편석되어 동시 탈탄 및 질화반응을 억제하여 1차 결정립 크기가 불균일해지게 된다. 따라서 상기 방향성 전기강판 내 Sb 함량은 0.02 내지 0.08 중량%로 한정한다.
주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%
Sn은 {110}<001>방위의 고스결정립의 생성을 촉진하는 원소로서, 그 함량이 0.02 중량% 미만인 경우에는 고스결정립 생성 촉진제로서 충분한 효과를 기대할 수없고, 0.08 중량%를 초과하면 표면에 편석되어 동시 탈탄 및 질화반응을 억제하여 1차 결정립 크기가 불균일해지게 된다. 따라서 상기 방향성 전기강판 내 Sn 함량은 0.02 내지 0.08 중량%로 한정한다.
비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%
Bi는 결정립계 편석원소로서 결정립계의 이동을 방해하는 원소이기 때문에 결정립 성장 억제제로서 {110}<001>방위의 고스결정립의 생성을 촉진하여 2차 재결정이 잘 발달하도록 하므로 결정립 성장 억제력 보강에 중요한 원소이다. 만약, Bi 함량이 0.01 중량% 미만이면 그 효과가 떨어지고, 0.04 중량%를 초과하면 결정립계 편석이 심하게 일어나 강판의 취성이 커져서 압연시 파단이 발생하게 된다. 따라서 상기 방향성 전기강판 내 Bi의 함량은 0.01 내지 0.04중량%로 한정한다.
크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%
Cr은 {110}<001>방위의 고스결정립의 생성을 촉진하는 원소로서, 그 함량이0.01 중량% 미만인 경우에는 고스결정립 생성 촉진제로서 충분한 효과를 기대할 수없고, 0.30 중량%를 초과하면 표면에 편석되어 산화층 형성을 촉진하고 표면불량이 발생하게 된다. 따라서 상기 방향성 전기강판 내 Cr 함량은 0.01 내지 0.30중량%로 한정한다.
산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%
Al은 최종적으로 AlN, (Al,Si)N, (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물로 되어 억제제로 작용하는 성분으로서, 그 함량이 0.02% 이하인 경우에는 억제제로서 충분한 효과를 기대할 수 없고, 너무 높은 경우에는 Al계통의 질화물이 너무 조대하게 석출, 성장하므로 억제제로의 효과가 부족해진다. 그러므로 상기 방향성 전기강판 내 산 가용성 Al의 함량을 0.02 내지 0.04 중량%로 한정한다.
망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%
Mn은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과가 있으며,Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로서 1차재결정립의 성장을 억제하여 2차재결정을 일으키는데 중요한 원소이다. 그러나 0.20중량% 이상 첨가 시에는 열연도중 오스테나이트 상변태를 촉진하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정을 불안정하게 한다. 그러므로 Mn 은 0.20중량% 이하로 한다. 또한, Mn는 오스테나이트 형성 원소로서 열연 재가열시 오스테나이트 분율을 높여 석출물들의 고용량을 많게 하여 재석출시 석출물 미세화와 MnS 형성을 통한 1차 재결정립이 너무 과대하지 않게 하는 효과가 있으므로 0.05중량% 이상 포함하는 것이 필요하다. 따라서 상기 방향성 전기강판 내 Mn은 0.05 내지 0.20 중량%로 한정한다.
탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%
C는 방향성 전기강판의 자기적 특성 향상에 크게도움이 되지 않는 성분이므로 가급적 제거하는 것이 바람직하다. 그러나, 압연과정에서는 일정수준 이상 포함되어 있을 경우 강의 오스테나이트 변태를 촉진하여 열간압연시 열간압연 조직을 미세화시켜서 균일한 미세조직이 형성되는 것을 도와주는 효과가 있으므로 상기 C는 상기 방향성 전기강판 내 0.02중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하다. 그러나 함량이 과다하면 조대한 탄화물이 생성되고 탈탄시 제거가 곤란해지므로 0.08 중량%이하로 한정한다.
황(S): 0.001 내지 0.005 중량%
S는 0.005%이상 함유 되면 열간압연 슬라브 가열시 재고용되어 미세하게 석
출하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정 개시온도를 낮추어 자성을 열화시킨다. 또한 최종소둔공정의 2차균열구간에서 고용상태의 S를 제거하는데 많은 시간이 소요되므로 방향성 전기강판의 생산성을 떨어뜨린다. 한편 S함량이0.005% 이하로 낮은 경우에는 냉간압연전의 초기 결정립크기가 조대해지는 효과가있으므로 1차 재결정공정에서 변형밴드에서 핵생성되는 {110}<001> 방위를 갖는 결정립의 수가 증가된다. 그러므로 2차 재결정립의 크기를 감소시켜 최종제품의 자성을 향상시키므로 S는 0.005% 이하로 정한다. 또한, S는 MnS를 형성하여 1차 재결정립크기에 어느 정도 영향을 미치므로 0.001중량%이상 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 방향성 전기강판 내 S는 0.001 내지 0.005중량%로 한정한다.
질소(N): 10 내지 50 ppm
N은 Al 등과 반응하여 결정립을 미세화시키는 원소이다. 이들 원소들이 적절히 분포될 경우에는 상술한 바와 같이 냉간압연 이후 조직을 적절히 미세하게 하여적절한 1차 재결정 입도를 확보하는데 도움이 될 수 있으나 그 함량이 과도하면 1차 재결정립이 과도하게 미세화되고 그 결과 미세한 결정립으로 인하여 2차 재결정 시 결정립 성장을 초래하는 구동력이 커져서 바람직하지 않은 방위의 결정립까지 성장할 수 있다. 또한, N 함량이 과다하면 최종 소둔 과정에서 제거하는데도 많은 시간이 소요되므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 질소 함량의 상한은 50ppm으로 하고, 슬라브 재가열시 고용되는 질소의 함량이 10ppm 이상이 되어야 할 것이므로 상기 질소 함량의 하한은 10ppm으로 한정한다.
절연피막이 형성된 방향성 전기강판
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 방향성 전기강판; 및 상기 방향성 전기강판의 표면에 위치하는 절연피막;을 포함하고, 상기 방향성 전기강판은, 규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량% 및 안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%를 함유하고, 주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%, 비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%, 크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%, 탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%, 및 황(S): 0.001 내지 0.005 중량%를 포함하고, 질소(N): 10 내지 50 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이고, 상기 절연피막은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 산화물, 30 내지 60 중량%의 실리카, 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염을 포함하는 절연피막;을 포함하는, 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제공한다.
이는, 상기 절연피막에 의하여 효과적으로 소음이 저감될 뿐만 아니라, 피막장력, 밀착성, 내식성, 및 광택이 모두 우수한 방향성 전기강판에 해당된다.
상기 절연피막에 관하여 앞서 상세히 설명하였으므로, 이에 대한 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 절연피막의 두께는, 0.2 내지 4㎛ 인 것일 수 있다. 0.2 ㎛ 미만이면 절연성이 불량하여 변압기 제작이 곤란하고, 4 ㎛ 초과하면 점적율이 열위하여 변압기 효율이 저하된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 평가예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(1) 방향성 전기강판용 절연피막 조성물의 제조
하기 표 1의 발명예 1 내지 18의 조성을 만족하는 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 각각 제조하였다.
구체적으로, 하기 표 1의 발명예 1 내지 18는, 금속 인산염으로 인산 마그네슘(Mg3(PO4)2)을 사용하고, 이를 콜로이달 실리카(평균 입경: 7 ㎛)와 1:1의 중량 비율(기재 순서는, 인산 마그네슘: 콜로이달 실리카)로 혼합한 뒤, 각각의 무기 질화물을 투입하여 상온에서 교반한 것이다.
(2) 방향성 전기강판의 절연피막 형성
실시예 1의 각 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 사용하여, 방향성 전기강판의 표면에 절연피막을 형성하였다.
구체적으로, 상기 절연피막을 형성하기 위해, 규소(Si): 3.4 중량%, 안티몬(Sb): 0.05 중량%, 주석(Sn): 0.06 중량%, 비스무스(Bi): 0.02 중량%, 크롬(Cr): 0.10 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.03 중량%, 망간(Mn): 0.07 중량%, 탄소(C): 0.05 중량%, 및 황(S): 0.002 중량%를 포함하고, 질소(N): 30 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불순물로 이루어진 방향성 전기강판의 한쪽 표면에, 실시예 1의 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 4.5g/m2이 되도록 도포한 다음, 860 ℃ 온도 조건에서 55 초간 각각 열처리하였다.
이로써, 각각의 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 수득할 수 있었다.
한편, 상기 방향성 전기강판은, 하기 공정을 통해 최종 소둔까지 마친 상태의 강판(각각, 두께: 0.23 ㎜ , 가로: 60 ㎜ , 세로: 300 ㎜ )이다.
- 상기 방향성 전기강판과 동일한 조성의 강 슬라브를 1150℃ 에서 220 분간 가열한 뒤 2.3 ㎜ 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
- 상기 열연판을 1120 ℃까지 가열한 뒤, 다시 온도를 930 ℃로 하여 80 초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.23 ㎜ 두께로 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하였다.
- 상기 냉연판을 880 ℃로 유지된 노(Furnace) 속에 투입한 뒤, 이슬점 온도 및 산화능을 조절하고, 수소, 질소, 및 암모니아의 혼합 기체 분위기에서 동시 탈탄 침질 및 1차 재결정 소둔을 동시에 수행하여, 탈탄 소둔된 강판을 제조하였다.
- 이후, MgO가 주성분인 소둔분리제에 증류수를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 롤(Roll)을 이용하여 상기 슬러리를 상기 탈탄 소둔된 강판에 도포한 후, 최종 소둔하였다.
- 상기 최종 소둔시 1차 균열온도는 700 ℃, 2차 균열온도는 1200 ℃로 하였고, 승온 구간의 속도는 15 ℃/hr로 하였다. 또한, 1200 ℃까지는 질소 25 부피% 및 수소 75 부피%의 혼합 기체 분위기로 하였고, 1200 ℃를 도달한 후에는 100 부피%의 수소 기체 분위기에서 15시간 유지한 다음 노냉(furnace cooling)하였다.
실시예 1의 시험예 : 밀착성, 자기 특성 및 소음 특성 평가
실시예 1에 대하여, 상기 무기 질화물의 종류 및 그 함량에 따른 밀착성, 자기 특성 및 소음 특성을 각각 평가하였다. 이와 대비되도록, 하기 표 1의 비교예 1 내지 3의 각 조성물에 대해서도, 실시예 1과 동일한 방식으로 방향성 전기강판을 각각 제조하고, 밀착성, 자기 특성 및 소음 특성을 각각 평가하여, 그 결과 역시 표 1에 나타내었다.
구체적으로, 각각의 평가 조건은 다음과 같다.
- 밀착성: 굽힘시험은 5 내지 100 ㎜φ 원호에 코팅강판을 접하여 구부려서 피막박리가 없는 최소원호직경을 평가한다.
- 자기 특성: 일반적으로 전기강판의 자기 특성은 통상 W17/50과 B8을 대표치로 사용하며, 하기 표 1에서도 이를 평가하였다.
구체적으로, W17/50은 주파수 50Hz의 자기장을 1.7Tesla까지 교류로 자화시켰을 때 나타나는 전력 손실을 측정한 것이다. 여기서, Tesla 는 단위면적당 자속(flux)를 의미하는 자속 밀도의 단위이다.
또한, B8은 전기강판 주위를 감은 권선에 800 A/m 크기의 전류량을 흘렸을 때, 전기강판에 흐르는 자속 밀도 값을 측정한 것이다.
- 소음 특성: 일반적으로, 소음 특성은 국제 규정 IEC 61672-1에 따라, 음압(공기의 압력)을 시간 영역에서 취득하고, 이를 주파수 응답 데이터로 변환한 후, 이를 가청 대역의 응답성(A-가중 데시벨, A-weighted decibels)을 반영하여 가청 대역의 소음[dBA]으로 평가한다.
다만, 본 발명의 실시예에서 선택한 소음 평가 방법은, 국제규정 IEC 61672-1와 동일하게 평가하되, 음압 대신 전기강판의 떨림(진동) 데이터를 취득하여 소음 환산 값 [dBA]으로 평가하였다. 구체적으로, 전기강판의 떨림은 주파수 50Hz의 자기장을 1.7Tesla까지 교류로 자화시켰을 때, 레이저도플러 방식을 활용하여 비접촉식으로 시간에 따라 진동 패턴을 측정한 것이다.
구분
 방향성 전기강판용 절연피막 조성물
기공도		 밀착성 (mmΦ) 자기특성
소음 (dBA)
무기 질화물 콜로이달 실리카 인산 마그네슘 W17/50 (W/kg) B8 (T)
비교예 1 - 50 중량% 50 중량% 0 20 0.88 1.9 59
비교예 2 Mg3N2 (0.03 중량%) 49.985 중량% 49.985 중량% 0.04 20 0.89 1.9 59
비교예 3 Mg3N2 (11중량%) 44.5 중량% 44.5 중량% 10.2 50 0.97 1.88 -
발명예 1 Mg3N2 (3중량%) 48.5 중량% 48.5 중량% 1.8 15 0.84 1.91 52
발명예 2 Si3N4 (6중량%) 47 중량% 47 중량% 5 25 0.82 1.9 47
발명예 3 AlN (2중량%) 49 중량% 49 중량% 0.7 20 0.87 1.91 57
발명예 4 TiN (1중량%) 49.5 중량% 49.5 중량% 0.3 20 0.85 1.91 57
발명예 5 BN (0.5중량%) 49.75 중량% 49.75 중량% 0.15 20 0.85 1.9 58
발명예 6 TaN (0.5중량%) 49.75 중량% 49.75 중량% 0.22 20 0.86 1.9 58
발명예 7 GaN (0.7중량%) 49.65 중량% 49.65 중량% 0.18 20 0.87 1.9 57
발명예 8 Ca3N3 (1.5중량%) 49.25 중량% 49.25 중량% 1.3 30 0.8 1.92 57
발명예 9 InN (4중량%) 48 중량% 48 중량% 6.4 20 0.86 1.92 55
발명예 10 ZrN (5중량%) 47.5 중량% 47.5 중량% 4.7 20 0.91 1.92 55
발명예 11 Ge3N4 (3중량%) 48.5 중량% 48.5 중량% 3.8 20 0.87 1.9 56
발명예 12 NbN (10중량%) 45 중량% 45 중량% 9.8 35 0.95 1.89 -
발명예 13 Sr3N2 (8중량%) 46 중량% 46 중량% 9.3 15 0.88 1.89 53
발명예 14 Ba3N2 (7중량%) 46.5 중량% 46.5 중량% 8.4 25 0.85 1.9 53
발명예 15 Mg3N2 (2중량%), Sr3N2 (2중량%) 48 중량% 48 중량% 5.1 15 0.75 1.93 49
발명예 16 Sr3N2 (3중량%), AlN (0.7중량%) 48.15 중량% 48.15 중량% 4.1 15 0.85 1.91 53
발명예 17 Sr3N2 (3중량%), AlN (0.7중량%), Si3N4 (2.3중량%) 47 중량% 47 중량% 3.9 20 0.82 1.91 53
발명예 18 Mg3N2 (3중량%), BN (0.5중량%), InN (0.5중량%), Sr3N2 (2중량%) 47 중량% 47 중량% 7.4 25 0.78 1.91 51
상기 표 1에서, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 전체 중량을 100 중량% 기준으로 하여, 각 성분의 함량을 표시하였다. 또한, 기공도는 최종 절연피막 전체 부피를 100 부피% 기준으로, 포함된 기공의 부피%를 표시한 것이다.
상기 표 1을 참고하면, 발명예 1 내지 18은 비교예 1에 비하여 소음 특성이 우수한 것을 확인할 수 있으며, 이는 비교예 1과 달리 무기 질화물이 포함된 방향성 전기강판용 조성물을 사용한 것에 기인하였음을 알 수 있다.
구체적으로, 발명예 1 내지 18에서, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 질화물은 열처리에 의해 분해되어, 절연피막 내부에 미세한 기공을 형성시켰음을 파악할 수 있다.
이때의 기공도는, 절연피막 전체 부피 100 부피%를 기준으로, 0.05 내지 10 부피%인 것으로 확인되었으며, 이는 자기 변형 에너지를 열에너지로 변환시켜 진동 증폭을 억제하고, 결과적으로 방향성 전기강판의 소음을 개선하는 데 효과적임을 알 수 있다.
한편, 비교예 2 및 3은 발명예 1과 동일한 무기 질화물인 Mg3N2 를 사용하였지만, 발명예 1보다 소음 특성이 열위한 것으로 나타났다. 이로부터, 방향성 전기강판의 소음 특성을 개선하기 위해서는, 무기 질화물의 함량이 적절히 제어된 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 제조할 필요가 있다고 판단된다.
실시예 2
(1) 방향성 전기강판용 절연피막 조성물의 제조
하기 표 2의 발명예 A1 내지 A7 조성을 만족하는 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 각각 제조하였다.
구체적으로, 하기 표 2의 발명예 A1 내지 A7는, 인산 알루미늄 및 인산 마그네슘이 1:1의 중량 비율(기재 순서는, 인산 알루미늄:인산 마그네슘)로 혼합된 금속 인산염을 사용하고, 여기에 콜로이달 실리카(평균 입경: 20 ㎚) 및 각각의 무기 질화물을 투입하여 상온에서 교반한 것이다.
(2) 방향성 전기강판의 절연피막 형성
실시예 2의 각 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 사용하여, 방향성 전기강판의 표면에 절연피막을 형성하였다.
구체적으로, 상기 절연피막을 형성하기 위해, 규소(Si): 3.2 중량%, 안티몬(Sb): 0.04 중량%, 주석(Sn): 0.07 중량%, 비스무스(Bi): 0.03 중량%, 크롬(Cr): 0.15 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 중량%, 망간(Mn): 0.9 중량%, 탄소(C): 0.06 중량%, 및 황(S): 0.002 중량%를 포함하고, 질소(N): 30 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불순물로 이루어진 방향성 전기강판의 한쪽 표면에, 실시예 2의 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 3.5g/m2이 되도록 도포한 다음, 840 ℃ 온도 조건에서 65 초간 각각 열처리하였다.
이로써, 각각의 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 수득할 수 있었다.
한편, 상기 방향성 전기강판은, 하기 공정을 통해 최종 소둔까지 마친 상태의 강판(각각, 두께: 0.27 ㎜, 가로: 300 ㎜, 세로: 60 ㎜)이다.
- 상기 방향성 전기강판과 동일한 조성의 강 슬라브를 1250 ℃ 에서 105 분간 가열한 뒤 2.6 ㎜ 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
- 상기 열연판을 1100 ℃까지 가열한 뒤, 다시 온도를 920 ℃로 하여 80 초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.27 ㎜ 두께로 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하였다.
- 상기 냉연판을 875 ℃로 유지된 노(Furnace) 속에 투입한 뒤, 이슬점 온도 및 산화능을 조절하고, 수소, 질소, 및 암모니아의 혼합 기체 분위기에서 동시 탈탄 침질 및 1차 재결정 소둔을 동시에 수행하여, 탈탄 소둔된 강판을 제조하였다.
- 이후, MgO가 주성분인 소둔분리제에 증류수를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 롤(Roll)을 이용하여 상기 슬러리를 상기 탈탄 소둔된 강판에 도포한 후, 최종 소둔하였다.
- 상기 최종 소둔시 1차 균열온도는 740 ℃, 2차 균열온도는 1200 ℃로 하였고, 승온 구간의 속도는 25 ℃/hr로 하였다. 또한, 1200 ℃까지는 질소 50 부피% 및 수소 50 부피%의 혼합 기체 분위기로 하였고, 1200 ℃를 도달한 후에는 수소 기체 분위기에서 8 시간 유지한 다음 노냉(furnace cooling)하였다.
실시예 2의 시험예 : 표면 품질, 절연성 및 소음 특성 평가
실시예 2에 대하여, 상기 무기 질화물의 함량에 따른 표면 품질, 절연성 및 소음 특성을 각각 평가하였다. 이와 대비되도록, 하기 표 2의 비교예 A0, 및 비교예 A1 내지 A5의 각 조성물에 대해서도, 실시예 2와 동일한 방식으로 방향성 전기강판을 각각 제조하고, 표면 품질, 절연성 및 소음 특성을 각각 평가하여, 그 결과 역시 표 2에 나타내었다.
구체적으로, 각각의 평가 조건은 다음과 같다.
- 표면 품질: 35℃에서, 각 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 염화나트륨(NaCl) 수용액(전체 중량을 100 중량% 기준으로 할 때, 염화나트륨은 5 중량%)에 투입하고, 8시간 동안 방치하여 녹 발생 유무를 평가하였다.
구체적으로, 각 절연피막이 형성된 방향성 전기강판에서, 한쪽 표면의 면적을 100 면적%로 할 때, 녹 발생 면적이 5 면적% 이하일 경우 "우수"로 표시하고, 20 면적% 이하일 경우 "양호"로 표시하고, 20 내지 50 면적%인 경우 "약간 불량"으로 표시하고, 50 면적% 이상일 경우 "불량"으로 표시하였다.
(우수: ◎, 양호: ○, 약간 불량: △, 불량: X)
- 절연성: ASTM A717 국제 규격에 따라, Franklin 측정기를 활용하여 절연피막의 상부에 대한 절연성을 측정하였다
- 소음 특성: 상기 실시예 1에 대한 시험예와 동일한 방식으로 평가하였다.
구분 방향성 전기강판용 절연피막 조성물
(조성물 전체 중량을 100 중량% 기준으로 함)		 기공도
(절연피막 전체 부피를 100 부피% 기준으로 함)		 표면
품질		 절연성
(mA)		 소음
(dBA)
Mg3N2 콜로이달
실리카		 금속 인산염
(인산 알루미늄:인산 마그네슘=1:1의 중량 비율로 혼합된 것)
비교예 A0 - 50 중량% 50 중량% 0 △ 360 66.4
발명예 A1 3.5 중량% 42 중량% 55.5 중량% 1.4 ◎ 25 62.2
발명예 A2 10 중량% 40 중량% 50 중량% 9.2 △ 145 57.5
발명예 A3 5.2 중량% 47.3 중량% 47.5 중량% 3.7 ○ 224 54.4
발명예 A4 6.4 중량% 55.2 중량% 38.4 중량% 4.1 △ 415 58.5
발명예 A5 0.1 중량% 45.9 중량% 54 중량% 0.05 ○ 375 66.2
발명예 A6 0.5 중량% 49.5 중량% 50 중량% 0.1 ○ 225 66.2
발명예 A7 8.5 중량% 35.8 중량% 55.7 중량% 8.9 ○ 97 55.5
비교예 A1 0.05 중량% 34.95 중량% 65 중량% 0.01 △ 310 68.4
비교예 A2 11 중량% 72 중량% 17 중량% 14 X - -
비교예 A3 5 중량% 62 중량% 33 중량% 7.1 △ 550 72.7
비교예 A4 5 중량% 5 중량% 90 중량% 7.9 X - -
비교예 A5 7 중량% 84 중량% 9 중량% 8.0 X - -
상기 표 2를 참고하면, 비교예 A0보다 발명예 A1 내지 A7의 표면 품질이 대체로 우수하고, 절연성 및 소음 특성이 매우 개선된 것을 확인할 수 있다. 이는, 비교예 A0과 달리, 무기 질화물인 마그네슘 나이트라이드(Magnesium nitride, Mg3N2)가 포함된 방향성 전기강판용 조성물을 사용한 것에 기인하였음을 알 수 있다.
구체적으로, 발명예 A1 내지 A7의 마그네슘 나이트라이드는, 앞서 실시예 1의 시험예에서 파악된 바와 같이, 열처리에 의해 분해되어 미세한 기공을 형성하지만, 효과적으로 소음 특성을 개선하기 위해서는 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 함량을 적절히 제어될 필요가 있다고 판단된다.
즉, 비교예 A1 및 A2와, 발명예 A1 내지 A7을 비교해보면, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물이 포함되는 것이 적절하다고 평가할 수 있다.
보다 구체적으로, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물의 함량이 상기 범위에 미달하는 비교예 A1의 경우 절연피막 내 기공도가 낮아지며, 상기 범위를 초과하는 비교예 A2 의 경우에는 열처리 과정에서 발생되는 과량의 기체에 의해 기공도가 높아지며 절연피막의 표면 품질 및 절연성이 낮아지는 문제가 있다고 보인다.
나아가, 비교예 A1 내지 A5와, 발명예 A1 내지 A7을 비교해보면, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물이 포함되는 경우라도, 콜로이달 실리카는 30 내지 60 중량%로 포함되고, 금속 인산염은 30 내지 60 중량%로 포함되는 것이 적절하다고 평가할 수 있다.
보다 구체적으로, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 콜로이달 실리카의 함량이 60 중량%를 초과하는 비교예 A2, A3 및 A5의 경우에는 밀착성이 저하되며, 30 중량% 미만인 비교예 A4의 경우에는 절연성이 낮아지는 문제가 있다고 보인다.
또한, 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 금속 인산염의 함량이 60 중량%를 초과하는 비교예 A1 및 A4의 경우에는 절연성이 낮아지며, 30 중량% 미만인 비교예 A2 및 A5의 경우에는 밀착성이 저하되는 문제가 있다고 보인다.
이러한 결과들을 고려할 때, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 적절하다고 판단되며, 이를 사용하여 절연피막을 형성한 방향성 전기강판은 소음 특성뿐만 아니라, 밀착성 및 절연성 또한 우수하게 발현될 수 있다.
시험예 : 250 kVA 변압기의 점적율 및 소음 특성 평가
실시예 2에서 제조된 발명예 A3의 조성물을 이용하여, 방향성 전기강판의 표면에 절연피막을 형성시켰다. 이때의 절연피막이 형성된 방향성 전기강판에, 레이저 자구미세화 처리를 실행한 후, 250 kVA 변압기를 제작하였다. 이와 대비되도록, 비교예 A0에 대해서도 별도의 250 kVA 변압기를 제작하였다.
이들 250 kVA 변압기에 대해, 설계 자속 밀도에 따라 50Hz 조건에서 자기 특성 및 소음 특성을 평가한 결과를 도 1 및 표 3에 기록하였다.
구체적으로, 각각의 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 제조하기 위해, 규소(Si): 3.4 중량%, 안티몬(Sb): 0.02 중량%, 주석(Sn): 0.06 중량%, 비스무스(Bi): 0.03 중량%, 크롬(Cr): 0.17 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.03 중량%, 망간(Mn): 0.11 중량%, 탄소(C): 0.06 중량%, 및 황(S): 0.002 중량%를 포함하고, 질소(N): 32 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불순물로 이루어진 방향성 전기강판의 한쪽 표면에, 발명예 A3 또는 비교예 A0의 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 3.5 /m2이 되도록 도포한 다음, 840 ℃ 온도 조건에서 65 초간 각각 열처리하였다.
이로써, 각각의 절연피막이 형성된 방향성 전기강판을 수득할 수 있었다.
한편, 상기 방향성 전기강판은, 하기 공정을 통해 최종 소둔까지 마친 상태의 강판(각각, 두께: 0.27 ㎜, 가로: 300 ㎜, 세로: 60 ㎜)이다.
- 상기 방향성 전기강판과 동일한 조성의 강 슬라브를 1230 ℃ 에서 120 분간 가열한 뒤 2.5 ㎜ 두께로 열간 압연하여, 열연판을 제조하였다.
- 상기 열연판을 1120 ℃까지 가열한 뒤, 다시 온도를 950 ℃로 하여 80 초간 유지한 후, 물에 급냉하여 산세한 다음, 0.27 ㎜ 두께로 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하였다.
- 상기 냉연판을 865 ℃로 유지된 노(Furnace) 속에 투입한 뒤, 이슬점 온도 및 산화능을 조절하고, 수소, 질소, 및 암모니아의 혼합 기체 분위기에서 동시 탈탄 침질 및 1차 재결정 소둔을 동시에 수행하여, 탈탄 소둔된 강판을 제조하였다.
- 이후, MgO가 주성분인 소둔분리제에 증류수를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 롤(Roll)을 이용하여 상기 슬러리를 상기 탈탄 소둔된 강판에 도포한 후, 최종 소둔하였다.
- 상기 최종 소둔시 1차 균열온도는 700 ℃, 2차 균열온도는 1200 ℃로 하였고, 승온 구간의 속도는 50 ℃/hr로 하였다. 또한, 1200 ℃까지는 질소 25 부피% 및 수소 75 부피%의 혼합 기체 분위기로 하였고, 1200 ℃를 도달한 후에는 수소 기체 분위기에서 14 시간 유지한 다음 노냉(furnace cooling)하였다.
구분 자기 특성 소음(50Hz, dBA)
W17/50
(W/kg)		 B8
(T)		 1.3T 1.4T 1.5T 1.6T 1.7T 1.8T 1.9T
비교예 A0 0.75 1.92 39.9 43.8 47 50.1 53.2 58.5 61.9
발명예 A3 0.74 1.92 28.1 34.6 37.6 42.8 49.3 55.2 58.2
도 1 및 표 3에 따르면, 실제 250 kVA 변압기 제작 시, 비교예 A0보다 발명예 A3의 소음 특성이 더욱 우수함을 알 수 있다.
본 발명은 상기 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.

Claims (21)

  1. 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물;
    30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및
    30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는,
    방향성 전기강판용 절연피막 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 질화물은,
    마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 질화물을 포함하는 것인,
    방향성 전기강판용 절연피막 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콜로이달 실리카의 입경은,
    2 내지 100 ㎚인 것인,
    방향성 전기강판용 절연피막 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 인산염은,
    알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 안티몬(Sb), 주석(Sn), 납(Pb), 및 비스무스(Bi)를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 인산염을 포함하는 것인,
    방향성 전기강판용 절연피막 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연피막 조성물은,
    상기 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는 조성물 100 중량부에 대해, 0.1 내지 7 중량부의 크롬 산화물;을 더 포함하는,
    방향성 전기강판용 절연피막 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연피막 조성물은,
    상기 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물; 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카; 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염;을 포함하는 조성물 100 중량부에 대해, 0.1 내지 4 중량부의 붕산;을 더 포함하는,
    방향성 전기강판용 절연피막 조성물.
  7. 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 준비하는 단계;
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 방향성 전기강판의 표면에 도포하는 단계; 및
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;를 포함하고,
    상기 방향성 전기강판은, 규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량%, 안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%, 주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%, 비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%, 크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%, 탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%, 및 황(S): 0.001 내지 0.005 중량%를 포함하고, 질소(N): 10 내지 50 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이고,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 질화물, 30 내지 60 중량%의 콜로이달 실리카, 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염을 포함하는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;를 포함하는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;에서,
    암모니아(NH3), 질소(N2) 및/또는 수소(H2) 가스(gas)가 발생하는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;에서,
    상기 암모니아(NH3), 질소(N2) 및/또는 수소(H2) 가스(gas)에 의해, 내부에 기공을 포함하는 절연피막이 형성되는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물 내 무기 질화물이 무기 산화물 또는 수산화물로 전환되는 단계;에서,
    상기 절연피막의 전체 부피(100 부피%)에 대해, 상기 기공은 0.05 내지 10 부피% 포함되는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는,
    250 내지 950 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물이 도포된 방향성 전기강판을 열처리하는 단계;는,
    30초 내지 70초 동안 수행되는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 방향성 전기강판의 표면에 도포하는 단계;에서,
    상기 방향성 전기강판의 한쪽 표면 당 1 내지 7 g/m2의 범위로 상기 방향성 전기강판용 절연피막 조성물을 도포하는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 무기 질화물은,
    마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 질화물을 포함하는 것인,
    방향성 전기강판의 절연피막 형성 방법.
  16. 방향성 전기강판; 및
    상기 방향성 전기강판의 표면에 위치하는 절연피막;을 포함하고,
    상기 방향성 전기강판은, 규소(Si): 2.5 내지 4.5 중량%, 안티몬(Sb): 0.01 내지 0.08 중량%, 주석(Sn): 0.02 내지 0.08 중량%, 비스무스(Bi): 0.01 내지 0.04 중량%, 크롬(Cr): 0.01 내지 0.30 중량%, 산 가용성 알루미늄(Al): 0.02 내지 0.04 중량%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20 중량%, 탄소(C): 0.02 내지 0.08 중량%, 및 황(S): 0.001 내지 0.005 중량%를 포함하고, 질소(N): 10 내지 50 ppm를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것이고,
    상기 절연피막은, 0.1 내지 10 중량%의 무기 산화물, 30 내지 60 중량%의 실리카, 및 30 내지 60 중량%의 금속 인산염을 포함하는 절연피막;을 포함하는,
    절연피막이 형성된 방향성 전기강판.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 절연피막은, 내부에 기공을 포함하는 것인,
    절연피막이 형성된 방향성 전기강판.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 절연피막의 전체 부피 100 부피%에 대해, 상기 기공은 0.05 내지 10 부피%로 포함되는 것인,
    절연피막이 형성된 방향성 전기강판.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 기공의 직경은,
    1 내지 500 ㎚인 것인,
    절연피막이 형성된 방향성 전기강판.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 무기 산화물은,
    마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 보론(B), 탄탈 (Ta), 갈륨 (Ga), 칼슘(Ca), 인듐(In), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 니오비움(Nb), 스트론튬(Sr2), 및 바륨(Ba)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 산화물을 포함하는 것인,
    절연피막이 형성된 방향성 전기강판.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 절연피막의 두께는,
    0.2 내지 4 ㎛인 것인,
    절연피막이 형성된 방향성 전기강판.
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