KR101168509B1

KR101168509B1 - 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101168509B1
Application number: KR1020107017962A
Authority: KR
Inventors: 가즈또시 다께다; 겐지 고스게; 신지 에가와; 오사무 이나오까
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2012-07-27
Also published as: CN101946024B; WO2009113392A1; KR20100101699A; JPWO2009113392A1; CN101946024A; TW200946716A; JP4608600B2; TWI406968B

Abstract

전자기 강판과, 상기 전자기 강판의 표면에 형성된 절연 피막이 형성되어 있다. 상기 절연 피막은, 크롬산 금속염과, 크롬산 금속염(CrO₃으로 환산하여) 1중량부에 대해 0.01 내지 0.5중량부이고, 결정화율이 10 내지 50%인, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물을 주성분으로 하고, 크롬산 화합물로서 수산화크롬 화합물을, 삼산화크롬(Cr₂O₃)으로 환산한 크롬산 화합물 100％에 대해 삼산화크롬(Cr₂O₃) 환산으로 30％ 이상 함유한다.

Description

열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판 및 그 제조 방법{ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET HAVING INSULATING COATING FILM WITH EXCELLENT THERMAL CONDUCTIVITY THEREIN, AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 전기 기기의 철심 등에 적합한 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전기 기기의 고효율화 및 소형화는, 지구 환경 보전의 관점 및 세계적인 전력 및 에너지 절약의 관점으로부터 최근 강하게 요망되고 있다. 전기 기기의 고효율화 및 소형화를 위해 각종 기술이 개발되어 있다. 모터 및 소형 변압기(트랜스포머) 등의 철심에 사용되고 있는 전자기 강판에 있어서는, 자기 특성의 향상 및 가공성의 향상 등이 요구되고 있다.

이러한 전기 기기의 고효율화 및 소형화를 위해서는, 모터의 발열(줄열)을 억제하는 것이 유효하다. 종래, 그것을 위해 철심 및 권취선 효율을 높이거나, 방열판 등을 사용하여 발열성(拔熱性)을 높이고 있다. 특히 모터의 고효율화 및 소형화에 수반되는 방열성의 향상을 위해 적층 철심으로부터의 발열이 중요해지고 있다.

발열에 관하여, 종래의 전기 기기에서는, 모터에서 발생한 열은 적층 철심의 단부로부터 케이스로 전도되어, 케이스의 표면으로부터, 방열판이 있는 경우에는 방열판으로부터, 대류 및 방사에 의해 주위로 방산된다.

적층 철심의 형성에 있어서는, 전자기 강판을 철심 형상으로 펀칭한 후 적층하고 있다. 단, 이러한 전기 기기의 철심에 사용되는 전자기 강판의 표면에는 절연 피막이 형성되어 있다. 이 절연 피막에는, 절연성 외에, 내식성, 용접성, 밀착성 및 내열성 등의 특성이 필요하다.

전자기 강판의 절연 피막에 관한 기술로서는, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 중크롬산염과 아세트산 비닐, 부타디엔-스티렌 공중합물, 아크릴 수지 등의 유기 수지 에멀전을 주성분으로 하는 처리액을 사용하여 절연 피막을 형성하는 방법이 있다. 또한, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 크롬산 수용액과 에멀전 타입의 수지와 유기 환원제를 혼합하여, 이용성(易溶性) 알루미늄 화합물, 2가 금속의 산화물 등 및 H₃BO₃, 또한 크롬산 용액 중의 Me^2＋/Al^3＋의 몰비가 0 내지 7.0, 또한 (Al^3＋＋Me^2＋)/CrO₃의 몰비가 0.2 내지 0.5, H₃BO₃/CrO₃의 몰비가 0.1 내지 1.5의 범위에 있는 처리액을 사용하여 절연 피막을 형성하는 방법이 있다.

특허 문헌 3에는, 크롬산, 이용성의 2가 및/또는 3가 염기성 금속 화합물, 수성 에멀전 수지, 붕산 및 유기 환원제를 함유하는 처리액의 도포와 베이킹, 변형 제거 어닐링 후에, X선 광전자 분광법으로 측정하여, 피막의 외면측 최표층에 존재하는, 크롬이 6가 크롬으로 이루어지는 전자기 강판이 기재되어 있다.

그런데, 산화물계의 절연 피막의 열전도율은 금속보다도 매우 낮다. 이로 인해, 철심의 적층 방향으로는 열이 전달되기 어려워, 이 방향의 방열은 모터 전체의 방열에 그다지 기여하고 있지 않다.

최근에는 다양한 형상의 모터가 개발되고 있다. 그리고 특히 편평한 모터 등의 적층 철심의 단부면으로부터의 발열이 충분하다고는 할 수 없는 모터에 있어서, 적층 철심의 모터 축 방향의 열전도성의 향상이 요구되는 것이 증가하고 있다.

이와 같이, 특히 모터의 직경에 대해 적층 철심의 두께가 비교적 짧고, 적층 철심의 단부면으로부터의 방열이 효과적이지 않은 경우 및 방열판의 장착 위치로부터 적층 방향으로 열전도시킨 쪽이 효과적인 경우에, 방열성이 충분하지 않다. 이것은, 종래의 전자기 강판에서는 절연 피막이 충분한 열전도성을 갖지 않기 때문이다.

또한, 열전도성이 비교적 높은 절연 피막도 있지만, 일반적인 전자기 강판의 절연 피막에 요구되는 밀착성, 내식성, 작업성, 절연성 등의 특성이 얻어지지 않는다. 또한, 점적률이 저하되어 버린다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공고 소50-15013호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평3-36284호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 평6-10149호 공보

본 발명의 목적은, 절연 피막의 밀착성 등을 높게 유지하면서, 열전도율을 향상시킬 수 있는 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판은, 전자기 강판과, 상기 전자기 강판의 표면에 형성된 절연 피막을 갖고, 상기 절연 피막은, 크롬산 금속염과, 상기 크롬산 금속염(CrO₃으로 환산하여)의 1중량부에 대해 0.01 내지 0.5중량부이고, 결정화율이 10 내지 50％인, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물을 주성분으로 하고, 크롬산 화합물로서 수산화크롬 화합물을, 삼산화크롬(Cr₂O₃)으로 환산한 크롬산 화합물 100％에 대해 삼산화크롬(Cr₂O₃) 환산으로 30％ 이상 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판의 제조 방법은, 전자기 강판의 표면에, 소정의 코팅액을 도포하는 공정과, 상기 소정의 코팅액을 건조시켜 절연 피막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 소정의 코팅액으로서, 크롬산 금속염과, 상기 크롬산 금속염(CrO₃으로 환산하여)의 1중량부에 대해 수지 고형분으로 환산하여 0.01 내지 0.5중량부이고, 결정화율이 10％ 내지 50％인, 스티렌 수지 에멀전, 아크릴 수지 에멀전, 에폭시 수지 에멀전, 폴리이미드 수지 디스퍼전 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물을 주성분으로 하고, 크롬산 환원제로서의 폴리올 화합물이 크롬산 당량의 1.2 내지 3.6배 첨가된 것을 사용하고, 상기 절연 피막을 형성하는 공정은, 상기 소정의 코팅액을, 50℃ 내지 200℃의 온도 범위에 있어서 10℃/초 내지 35℃/초의 속도로 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판에는, Si:0.1질량％ 이상, Al:0.05 질량％ 이상 함유되어 있는 것이 바람직하다. Si의 함유량이 증가함에 따라서 전기 저항이 커져 자기 특성이 향상되지만, 취성이 증대된다. 이로 인해, Si의 함유량은 4.0질량％ 미만인 것이 바람직하다. Al의 함유량이 증가함에 따라서 자기 특성이 향상되지만, 압연성이 저하된다. 이로 인해, Al의 함유량은 3.0질량％ 미만인 것이 바람직하다.

Si 및 Al 이외에, Mn 등이 함유되어 있어도 좋다. Mn의 함유량은 0.01질량％ 내지 1.0질량％인 것이 바람직하다. 또한, Cr 및 Ni 등의 천이 원소의 함유량은 0.1질량％ 미만인 것이 바람직하고, 0.01질량％ 미만인 것이 보다 바람직하다. 또한, S, N 및 C 등의 전형 원소의 함유량은 100ppm 미만인 것이 바람직하고, 20ppm 미만인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 제조에 있어서는, 예를 들어 상기한 성분을 갖는 슬래브를 열간 압연하여, 코일 형상으로 권취하고, 필요에 따라서 어닐링하고, 두께가 0.15㎜ 내지 0.5㎜ 정도까지 냉간 압연하고, 다시 어닐링한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 표면 조도는 비교적 작은 것이 바람직하다. 이것은, 높은 밀착성을 얻기 위함이다. 그리고 압연 방향 및 압연 방향에 직교하는 방향에 있어서의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5㎛ 내지 0.1㎛인 것이 보다 바람직하다. 평균 거칠기(Ra)가 0.8㎛보다 큰 경우, 충분한 굽힘 밀착성이 얻어지지 않는 경우가 있기 때문이다.

본 발명의 실시 형태에 관한 전자기 강판의 표면에는, 크롬산 금속염 및 유기 수지를 포함하는 절연 피막이 형성되어 있다. 크롬산 금속염은, 중크롬산 및 금속 이온을 주성분으로 하는 수용액을 건조시켰을 때의 고형분으로 된다. 2가의 음이온으로 간주한 중크롬산에 대해, 금속종을 몰비로 0.5 내지 1.3 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 금속종이 2가인 경우에는, 금속종의 몰비가 1.05 내지 1.15인 것이 보다 바람직하고, 금속종이 3가인 경우에는, 금속종의 몰비가 0.7 내지 0.77인 것이 보다 바람직하다.

또한, 금속 이온으로서는, Li, Al, Mg, Ca, Sr 및 Ti 등의 경금속의 이온이 바람직하고, Mg 등의 알칼리 토류 금속의 이온이 특히 바람직하다. 중크롬산 용액에 금속 이온을 용해시킬 때에는, 금속 이온의 산화물, 탄산염, 또는 수산화물을 사용해도 된다. 특히, Li 등의 알칼리 금속의 이온 및 Mg 등의 알칼리 토류 금속의 이온을 용해시킬 때에는, 금속 자체를 용해시키려고 하면 격렬하게 반응하므로, 산화물 또는 수산화물을 사용하는 것이 바람직하다.

종래의 전자기 강판의 제조시에, 중크롬산염 용액을 200℃ 이상으로 가열 건조시켜 형성한 절연 피막 중에서는, 도포된 중크롬산의 크롬이 6가로부터 3가로 환원되어, 크롬의 대부분이 삼산화크롬(Cr₂O₃)이 되고, 크롬의 10％ 내지 20％가 수산화크롬(Cr(OH)₃)으로 되어 있다.

이에 대해, 본 발명자들은, 중크롬산염 용액을 200℃ 이상으로 가열 건조한 경우라도, 조건에 따라 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 비율이 종래의 것보다도 크게 증가하는 경우가 있는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명자들은, 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 생성량은 폴리올 화합물의 첨가량 및 200℃까지의 승온 속도에 의존하고 있는 것을 발견하였다. 그리고 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 생성량을 제어함으로써, 절연 피막의 열전도성을 개선하는 것이 가능한 것이 판명되었다.

수산화크롬(Cr(OH)₃)은 피막 중에서 무언가의 중합 상태를 형성하고 있는 것이라고 추정되고, 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 비율이 높아지면 열전도성이 향상된다. 그리고 이 효과가 현저하게 나타나는 것은, 절연 피막 중에 수산화크롬(Cr(OH)₃)이 삼산화크롬(Cr₂O₃)으로 환산하여 30％ 이상 존재할 때이다. 또한, 45％ 이상 존재할 때에 보다 현저하게 효과가 나타나고, 60％ 이상 존재할 때에 한층 더 현저하게 효과가 나타난다.

중크롬산을 환원하기 위해서는, 유기 환원제를 사용할 수 있다. 유기 환원제는 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 생성에 크게 영향을 미쳐, 본 발명의 실시 형태에서는 폴리올 화합물을 유기 환원제로서 사용할 수 있다. 또한, 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 생성을 제어할 수 있는 폴리올 화합물의 첨가량은 매우 좁다. 구체적으로는, 폴리올 화합물로서, 에틸렌글리콜, 글리세린 및 수크로오스를 사용할 수 있고, 그 첨가 비율은 3가의 산화제로 간주한 중크롬산염의 당량의 1.2배 내지 3.6배이다. 1.2배 미만에서는 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 생성이 불충분하여 충분한 열전도성이 얻어지기 어렵고, 3.6배 초과에서는 베이킹 범위가 좁아져, 충분한 작업성이 얻어지기 어렵기 때문이다. 중크롬산 당량의 1.5 내지 2.4배로 하는 것이 바람직하다.

종래, 무방향성 전자기 강판에 대한 절연 피막의 형성에 관하여, 절연 피막의 도포 라인, 건조 라인 및 냉각 라인은, 이들의 전공정인 횡형 어닐링 라인의 하부에 연속되어 설치되어 있다. 이로 인해, 도포로부터 건조까지의 공정을 위한 합계 설비 길이는 어닐링로의 노 길이에 기초하여 정해져 있다. 또한, 냉각은 공냉으로 행해지고 있으므로, 냉각로는 비교적 길게 되어 있고, 이 결과 승온로는 짧게 되어 있어, 승온로의 설비에 관한 제약으로부터 승온 속도가 정해져 있다.

이에 대해, 본 발명자들은, 전술한 바와 같이 설비에 관한 제약으로부터 정해져 있는 승온 속도에 대해, 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 생성의 관점으로부터 다시 검토를 행하였다. 이 결과, 본 발명자들은, 50℃ 내지 200℃의 온도 범위에서의 승온 속도를 10℃/초 내지 35℃/초로, 종래의 승온 속도에 비해 느리게 함으로써, 수산화크롬(Cr(OH)₃)의 비율을 30％ 이상으로 할 수 있는 것을 발견하였다. 50℃ 내지 200℃의 온도 범위에서의 승온 속도가 10℃/초 미만에서도, 35℃/초 초과에서도, 충분한 양의 수산화크롬(Cr(OH)₃)이 생성되기 어렵다. 따라서, 50℃ 내지 200℃의 온도 범위에서의 승온 속도는, 10℃/초 내지 35℃/초로 하는 것이 바람직하고, 10℃/초 내지 20℃/초로 하는 것이 보다 바람직하다.

승온 속도가 상기한 범위로부터 벗어난 경우에 충분한 양의 수산화크롬(Cr(OH)₃)이 생성되기 어려운 이유의 상세는 명확하지 않다. 10℃/초 미만에서는 열역학적으로 안정된 삼산화크롬(Cr₂O₃)의 생성량이 상대적으로 증대되기 때문이라고 추정된다. 또한, 35℃/초 초과에서는, 폴리올의 증발이 빨라, 크롬산의 환원 반응에 기여하는 폴리올의 비율이 저하되어, 가열 환원에 의한 중크롬산염의 환원 반응이 지배적으로 되기 때문이라고 추정된다.

200℃ 이상의 온도 영역에서의 승온 속도는 특별히 한정되는 것은 아니며, 35℃/초를 초과하고 있어도 좋다. 200℃ 이상에서는, 잔존하는 환원제 및 유기 수지 중의 계면 활성제 등의 비교적 분자량이 작은 유기 화합물이 휘발되는 동시에, 생성된 수산화크롬(Cr(OH)₃)이 가열 환원에 의해 조금씩 중크롬산염으로 산화되는 반응과, 수산화크롬(Cr(OH)₃)으로부터 삼산화크롬(Cr₂O₃)이 생성되는 반응이 동시에 진행되어 상쇄된다. 이로 인해, 200℃ 이상의 온도 영역에서의 승온 속도가 35℃/초를 초과하고 있어도, 특별히 문제는 발생하지 않는다.

또한, 가열 온도는 400℃까지로 하는 것이 바람직하고, 400℃를 초과하여 가열하면 유기 수지의 분해가 시작되기 쉽다. 가열 온도는, 350℃까지로 하는 것이 보다 바람직하다.

절연 피막에 포함되는 유기 수지는, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물이고, 그 결정화율은 10％ 내지 50％이다. 유기 수지로서는, 특히 스티렌 수지와 아크릴 수지의 공중합물이 바람직하고, 결정화율의 제어가 간편하고 또한 다양한 범위의 결정화율로 하는 것이 가능하다. 결정화율을 10％ 내지 50％로 하는 것은, 10％ 미만인 경우 열전도성이 낮아지는 경향이 있고, 50％ 초과에서는 발분(發粉)하는 경향이 있기 때문이다.

또한, 유기 수지의 함유량은, 중크롬산염 1중량부에 대해, 0.01중량부 내지0.5중량부인 것이 바람직하다. 0.01중량부 미만에서는 유기 수지의 첨가의 효과가 적어 충분한 도포성을 얻기 어렵고, 0.5중량부 초과에서는 충분한 내열성을 얻기 어렵기 때문이다. 더욱 적합한 범위는 0.1중량부 내지 0.4중량부로, 유기 수지의 분산에도 특히 우수한 범위이다. 10％ 내지 50％의 결정화율과의 상승 효과로서, 점적률의 향상에도 효과가 확인된다.

공중합 조건 및 그 후의 가열 등의 처리에 의해 결정화율을 제어하는 것도 가능하지만, 각종 핵화제의 첨가에 의해 간편하게 결정화율을 제어하는 것도 가능하다. 핵화제로서는, 어떠한 것이라도 사용 가능하지만, 실리카, 산화마그네슘 및 탈크 등의 산화물계 핵화제가 효과적이고, 특히 아크릴 수지, 에폭시 수지에 대해서는 탈크가 효과적이다.

유기 수지의 도포량은 특별히 한정되는 것이 아니지만, 0.5g/㎡ 내지 4.0g/㎡인 것이 바람직하다. 이것은, 도포량이 0.5g/㎡ 미만에서는 결정화가 진행되기 쉬워 결정화율의 제어가 어렵고, 4.0g/㎡ 초과에서는 밀착성이 저하되는 경향이 현저해지기 때문이다.

수산화크롬(Cr(OH)₃)의 비율을 측정하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, ESCA(electron spectroscopy for chemical analysis)법에 의한 Cr-O 결합과 Cr-OH 결합의 강도비를 몇 개의 뎁스 프로파일(depth profile)로부터 산출해도 좋다. 특히, Cr(III)로부터 O-Cr-OH 결합 피크로부터 산출되는 양을 빼는 방법이 간편하므로, 바람직하다.

절연 피막의 형성시에, 처리액을 전자기 강판 표면에 도포하는 경우, 도포 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 롤 코터를 사용하여 도포해도 좋고, 스프레이를 사용하여 도포해도 좋고, 침지(딥)에 의해 도포해도 좋다.

또한, 가열 방법도 특별히 한정되지 않고, 통상의 복사로에 의한 가열을 행해도 좋고, 유도 가열 등의 전기를 사용한 가열을 행해도 좋다. 단, 가열 속도의 제어 정밀도의 면으로부터 유도 가열이 바람직하다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 열전도율의 향상과 함께 외관의 향상도 현저하다. 외관이 양호하면 상품 가치가 향상되는 것은 물론이지만, 구멍 및 돌기 등의 전자기 강판의 하자를 기계적으로 검사할 때의 정밀도 향상을 기대할 수 있다. 일반적으로 피막이 미세한 결정질인 경우, 광택이 없고 백탁되는 경향이 있지만, 평활하고 균일성은 높다. 또한, 피막이 비정질인 경우에는 광택이 발생하는 경향이 있지만, 장소에 의한 균일성이 저하되는 경향이 있다. 본 발명에서는, 결정화율이 적절하게 제어되어 있으므로, 광택, 평활성 및 균일성의 균형을 맞추는 것이 가능해, 양호한 외관이 얻어진다.

이와 같이, 특정한 유기 수지와 특정한 환원제를 포함하는 중크롬산염 용액을 특정한 승온 속도로 가열함으로써, 크롬산염의 형태를 제어하여, 수산화크롬의 생성 비율을 제어할 수 있다. 이 결과, 무방향성 전자기 강판의 절연 피막의 열전도성을 향상시켜, 방열성이 좋은 무방향성 전자기 강판을 얻을 수 있다.

(실험예)

Si:2.5％, Al:0.5％, Mn:0.05％를 함유하는 두께가 0.35㎜인 무방향성 전자기 강판의 표면에, 표 1에 나타내는 코팅액을 표 2에 나타내는 조건으로 도포하였다. 중크롬산염으로서는, 크롬 플레이크와 Mg(OH)₂, Al(OH)₃, CaO, SrCO₃ 등의 금속 수산화물, 산화물 또는 탄산염을 혼합 가열하여 금속 중크롬산염을 조제하고, 50％ 수용액을 사용하였다.

유기 수지에 관하여, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지는 각각 30％ 에멀전 용액으로 하여 사용하고, 폴리이미드 수지는 30％ 디스퍼전 용액으로 하여 사용하였다. 또한 환원제를 소정량 첨가하여, 표 1의 조성의 코팅 용액을 조정하였다. 또한, 표 1 중의「유기 수지:중량부」의 란의 우측의 수치는, 중크롬산 1중량부에 대한 유기 수지의 중량을 나타내고, 좌측의 ( ) 내의 수치는, 유기 수지의 결정화율을 나타낸다. 결정화율 0％는 비정질 상태인 것을 의미한다.

표 1에 있어서, 시험 No.1, No.3 및 No.5(실시예)의 유기 수지로서는, 핵화제로서 탈크(초미분 타입)를 수지 고형분 1중량부에 대해 0.03중량부 첨가한 것을 사용하였다. 코팅액의 도포에서는 롤 코터를 사용하여, 도포량이 2g/㎡로 되도록 롤 압하량을 조정하였다.

건조는 열풍로를 사용하여 행하고, 소정의 승온 속도가 얻어지도록 노 온도 설정을 조정하였다. 도달 온도는 샘플에 따라 다르지만, 225℃ 내지 400℃의 범위가 되도록 조정하였다. 얻어진 샘플의 평가 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 표 중의 수산화크롬량은 ESCA(광전자 분광 분석법)에 의해 산소와 크롬의 피크로부터 Cr(OH)₃량을 결정하였다.

또한, 표 1 중의「중크롬산염」의 란에 기재의 조성은, 50중량％ 용액으로 조정하였을 때의 조성이다. 환원제의 양은, 중크롬산염의 1중량부에 대한 환원제의 첨가량이다. 「환원제」의 란 중의「EG」는 에틸렌글리콜을 나타내고,「GL」은 글리세린을 나타내고,「SU」는 수크로오스를 나타내고 있다. 산화 환원 등량은, 실험 결과로부터 중크롬산을 3으로 하였을 때에, 에틸렌글리콜을 4, 글리세린을 9, 수크로오스를 12로 하고 있다. 즉, 1mol의 중크롬산염에 대해, 에틸렌글리콜은 1.33mol을 등량으로 하고, 글리세린은 3mol을 등량으로 하고, 수크로오스는 4mol을 등량으로 하였다.

전자기 강판의 표면의 열전도율을 정확하게 측정하는 것은 곤란하기 때문에, 이하의 방법으로 평가하였다. 절연 피막을 형성한 전자기 강판을 한 변을 30mm로 가공하여, 80매 적층한다. 주위를 단열재로 둘러싼 후 180℃로 가열한 발열체 상에, 가압력 20㎏f/㎠로 가압한다. 60분 후에 온도 변화가 없어진 시점에서, 발열체와 반대측(가압측)의 강판 샘플의 온도를 측정하여, 온도가 낮은 것일수록 열전도율이 좋다고 판단한다.

점적률은 JIS(일본 공업 규격)에 정해진 방법(C2550)에 준하여 측정하였다.

밀착성은, 10㎜, 20㎜, 30㎜의 직경의 금속 막대에 점착 테이프를 붙인 전자기 강판의 샘플을 권취한 후, 점착 테이프를 박리하여, 박리된 흔적으로부터 평가하였다. 직경이 10㎜인 금속 막대에 권취한 경우에 박리되지 않은 것을 10㎜φOK로 하고, 직경이 20㎜인 금속 막대에 권취한 경우에 박리되지 않은 것을 20㎜φOK, 직경이 30㎜인 금속 막대에 권취한 경우에 박리되지 않은 것을 30㎜φOK로 하였다. 박리가 발생하지 않는 금속 막대의 직경이 작은 것일수록 밀착성이 높다고 할 수 있다.

내식성의 평가는 JIS에 정해진 방법(Z2371)에 준한 염수 분무 시험에 의해 행하였다. 그리고 7시간 경과 후의 녹의 상태를 10단계로 평가하였다. 「10」은 녹의 발생이 없었던 것을 나타내고,「9」는 녹이 발생한 면적의 비율(면적률)이 0％보다 크고 0.1％ 이하로 매우 작았던 것을 나타낸다. 또한,「7」은 녹의 면적률이 0.25％보다 크고 0.50％ 이하였던 것을 나타내고, 「6」은 녹의 면적률이 0.50％보다 크고 1.00％ 이하였던 것을 나타낸다. 표 2 중에는 없지만, 「1」은 녹의 면적률이 25％보다 크고 50％ 이하였던 것을 나타낸다.

외관의 평가에서는, 광택이 있고, 평활하고 균일한 것을 5로 하고, 광택은 있지만 균일성이 평가 5인 것보다도 약간 떨어지는 것을 4로 하고, 약간 광택이 있고 평활하지만 균일성이 평가 5인 것보다도 떨어지는 것을 3으로 하였다. 표 2 중에는 없지만, 평가 5인 것과 비교하여, 광택이 적고, 평활성이 약간 떨어지고 균일성이 떨어지는 것을 2로 하고, 광택, 균일성 및 평활성이 떨어지는 것을 1로 하였다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 있는 시험 No.1 내지 6(실시예)에서는, 본 발명 범위로부터 벗어나는 시험 No.7 내지 12(비교예)와 비교하여, 열전도성의 평가에서 측정한 온도가 낮고, 점적률이 높고, 밀착성이 높고, 내식성이 높고, 외관이 양호하였다. 이 결과로부터, 본 발명에 의한 효과가 명백하다.

특정한 유기 수지로 특정한 환원제를 포함하는 중크롬산염 용액을 특정한 승온 속도로 가열함으로써, 크롬산염의 형태를 제어하여, 수산화크롬의 생성 비율을 제어할 수 있다. 이 결과, 무방향성 전자기 강판의 절연 피막의 열전도성을 향상시켜, 방열성이 좋은 무방향성 전자기 강판을 얻을 수 있다.

Claims

전자기 강판과,
상기 전자기 강판의 표면에 형성된 절연 피막을 갖고,
상기 절연 피막은,
크롬산 금속염과, 상기 크롬산 금속염(CrO₃으로 환산하여)의 1중량부에 대해0.01 내지 0.5중량부이고, 결정화율이 10 내지 50％인, 스티렌 수지, 아크릴 수지,에폭시 수지, 폴리이미드 수지 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물을 주성분으로 하고,
크롬산 화합물로서 수산화크롬 화합물을, 삼산화크롬(Cr₂O₃)으로 환산한 크롬산 화합물 100％에 대해 삼산화크롬(Cr₂O₃) 환산으로 30％ 이상 함유하는 것을 특징으로 하는, 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판.
제1항에 있어서, 상기 절연 피막은, 상기 수산화크롬 화합물을, 삼산화크롬(Cr₂O₃)으로 환산한 크롬산 화합물 100％에 대해 삼산화크롬(Cr₂O₃) 환산으로 45％ 이상 함유하는 것을 특징으로 하는, 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판.
제1항에 있어서, 상기 절연 피막은, 상기 수산화크롬 화합물을, 삼산화크롬(Cr₂O₃)으로 환산한 크롬산 화합물 100％에 대해 삼산화크롬(Cr₂O₃) 환산으로 60％ 이상 함유하는 것을 특징으로 하는, 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판.
전자기 강판의 표면에, 소정의 코팅액을 도포하는 공정과,
상기 소정의 코팅액을 건조시켜 절연 피막을 형성하는 공정을 갖고,
상기 소정의 코팅액으로서, 크롬산 금속염과, 상기 크롬산 금속염(CrO₃으로 환산하여)의 1중량부에 대해 수지 고형분으로 환산하여 0.01 내지 0.5중량부이고, 결정화율이 10％ 내지 50％인, 스티렌 수지 에멀전, 아크릴 수지 에멀전, 에폭시 수지 에멀전, 폴리이미드 수지 디스퍼전 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 혹은 공중합물을 주성분으로 하고, 크롬산 환원제로서의 폴리올 화합물이 크롬산 당량의 1.2배 내지 3.6배 첨가된 것을 사용하고,
상기 절연 피막을 형성하는 공정은, 상기 소정의 코팅액을, 50℃ 내지 200℃의 온도 범위에 있어서 10℃/초 내지 35℃/초의 속도로 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 폴리올 화합물로서, 에틸렌글리콜, 글리세린 또는 수크로오스를 사용하는 것을 특징으로 하는, 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 소정의 코팅액으로서, 상기 크롬산 환원제로서의 폴리올 화합물이 크롬산 당량의 1.5배 내지 2.4배 첨가된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 소정의 코팅액으로서, 상기 크롬산 환원제로서의 폴리올 화합물이 크롬산 당량의 1.5배 내지 2.4배 첨가된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 열전도성이 우수한 절연 피막을 갖는 전자기 강판의 제조 방법.