KR101907768B1 - 저철손이고 저자기 변형의 방향성 전자 강판 - Google Patents

Abstract

본 발명의 방향성 전자 강판은, 강판 모재와, 상기 강판 모재의 표면에 형성된 1차 피막과, 상기 1차 피막의 표면에 형성된 장력 절연 피막을 갖고, 상기 장력 절연 피막 상으로부터 레이저를 조사함으로써 자구 제어가 이루어져 있다. 상기 방향성 전자 강판의 압연 방향과 평행인 방향의 길이가 300㎜이고 판 폭 방향과 평행인 방향의 길이가 60㎜인 직사각형의 샘플을 상기 방향성 전자 강판으로부터 채취하고, 상기 샘플의 적어도 편면을 산 세정함으로써, 상기 장력 절연 피막의 표면으로부터, 상기 강판 모재와 상기 1차 피막과의 계면보다도 상기 강판 모재측으로 5㎛의 깊이 위치까지의 범위를 제거한 후에 상기 샘플의 휨량을 측정한 때, 상기 휨량이 소정의 조건을 만족시킨다.

Description

저철손이고 저자기 변형의 방향성 전자 강판 {LOW MAGNETORESTRICTION ORIENTED ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET WITH LOW IRON LOSS}

본 발명은 트랜스 등의 철심에 사용되는 방향성 전자 강판에 관한 것이며, 특히 철심의 저철손화뿐만 아니라 저소음화에도 기여하는, 저철손이고 저자기 변형의 방향성 전자 강판에 관한 것이다.

본원은 2014년 5월 9일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2014-97685호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

방향성 전자 강판은 주로 변압기로 대표되는 정지 유도기에 사용된다. 그 만족할만한 특성으로서는, 철손이 낮은 점, 용이하게 여자할 수 있는 점, 자기 변형이 작은 점 등을 들 수 있다.

변압기는 설치되고 나서 폐기될 때까지 장기간에 걸쳐 연속적으로 여자되어 에너지 손실을 계속해서 발생시키는 점에서, 이들 특성 중 특히 철손이 낮을 것이 요구되고 있다.

방향성 전자 강판의 철손을 저감시키기 위해서는, 고스 방위라 칭해지는 (110)[001] 방위에의 집적을 높이는 것, 제품 강판 중의 불순물을 저감시키는 것, 결정립의 크기를 작게 하는 것, 강판에 면 장력을 부여하는 피막을 부여하는 것 등의 야금학적인 방법에 의하여 철손이 개선되어 왔지만, 이들 수단에는 한도가 있어 다른 방법에 의한 철손 저감이 요구되고 있었다.

이와 같은 과제에 대하여, 자구 그 자체를 세분화하는 방법이 개발되었으며, 현재는 강판의 표면에 대하여 레이저를 조사함으로써 변형을 도입하여, 자구의 폭을 세분화하여 철손을 저감시키는 기술이 널리 사용되게 되었다.

이와 같이 하여 방향성 전자 강판의 철손은 현저히 개선되어 왔지만, 또한 한편으로 트랜스 등의 전자 응용 기기에도 소음이나 진동의 저감이 더 한층 요청되게 되었으며, 트랜스의 철심에 사용되는 방향성 전자 강판에는, 저철손과 함께 저자기 변형일 것도 요구되고 있다.

철손을 저감시키기 위한 레이저 조사는, 잔류 변형의 도입에 의하여 자구 폭의 세분화에 효과가 있지만, 한편으로 자기 변형의 발생원으로 되는 것이 알려져 있다.

따라서 피막이 형성된 방향성 전자 강판에 레이저 조사하여 자구 제어를 행할 때, 레이저 조사 조건 및 피막 장력을 조정함으로써 자기 변형을 저감시켜 저철손과 저자기 변형을 양립시키기 위한 기술이 특허문헌 1 내지 4에 개시되어 있다.

특허문헌 1에는, 자기 변형을 결정하는 인자로서, 1차 피막의 장력, 장력 절연 피막의 장력, 및 레이저 조사에 의한 미소 변형의 부여가 매우 중요하며, 이들 인자를 제어함으로써, 저소음을 위한 자기 변형 특성을 갖고 또한 저철손인 방향성 전자 강판을 제공할 수 있는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 1에는, 1차 피막과 그 후에 부여하는 2차 피막에 의한 합계의 강판에의 장력을 1 내지 8㎫로 하고, 강판의 단위 면적당 입열량이 1 내지 2mJ/㎟로 되도록 펄스 레이저 조사하거나, 또는 상기 장력을 14㎫ 이상으로 하고 상기 입열량을 1.5 내지 3mJ/㎟로 하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 포르스테라이트 피막과 장력 코팅을 갖는 방향성 전자 강판에 대하여, 레이저 조사에 의한 자구 세분화를 행한 경우에 피막이 손상을 받아 자기 변형 특성이 열화되는 것을 방지하기 위하여, 포르스테라이트 피막 및 장력 코팅에 의하여 강판에 부여하는 압연 방향의 합계 장력 A가 10.0㎫ 이상이고, 압연 방향에 대하여 직각 방향의 합계 장력 B가 5.0㎫ 이상이며, 또한 이들 합계 장력 A, B의 비 A/B를 1.0 내지 5.0으로 한 방향성 전자 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 방향성 전자 강판에 레이저를 조사하여 자구 제어를 행할 때, 레이저 조사부의 응고층 두께를 최대 4㎛로 하여 압연 방향의 좁은 범위에만 변형이 도입되도록 함으로써, 철손 저감과 동시에 자기 변형을 억제하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, 방향성 전자 강판에 레이저 조사를 행하기 전에 1차 피막량과 장력 절연 피막량을 검출하고, 이들 검출량에 따른 적절한 조사 조건 하에서 레이저 조사를 행함으로써, 철손의 저감과 동시에 자기 변형 및 변압기의 소음을 저감시키는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개2002-356750호 공보 일본 특허 공개2012-031498호 공보 일본 특허 공개2007-002334호 공보 일본 특허 공개2012-031519호 공보

이상과 같이, 피막이 형성된 방향성 전자 강판에 레이저 조사하여 자구 제어를 행할 때, 피막 장력이나 레이저 조사 조건을 조정하여 저철손과 저자기 변형을 양립시키는 기술이 제안되어 있다. 그러나 레이저 조사에 의한 높은 철손 저감 효과를 유지한 상태에서 자기 변형 특성을 더욱 향상시키는 관점에서는 더 한층 개선이 요망되고 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 저철손과 저자기 변형을 양립시키는 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

방향성 전자 강판의 철손은 와전류 손실과 히스테리시스 손실의 합계를 최소화함으로써 저감된다. 그리고 이 와전류 손실과 히스테리시스 손실은 다양한 재료 파라미터에 대하여 복잡하게 변화된다. 또한 방향성 전자 강판의 자기 변형도 다양한 재료 파라미터에 대하여 복잡하게 변화된다.

예를 들어 방향성 전자 강판에 부여하고 있는 피막{장력 절연 피막 및 1차 피막(유리 피막)}에 의하여 강판 모재에는 응력이 가해지는데, 자구 제어를 위한 레이저 조사에 의해서도 강판 모재에 응력이 가해진다.

본 발명자들은, 이들 응력 분포의 영향의 정도에 따라, 상기 철손 및 자기 변형을 균형적으로 최소화하는 피막 장력 및 레이저 부여 응력의 범위가 존재하는 것을 알아내었다.

그리고 상기 응력을 방향성 전자 강판의 휨량의 변화에 의하여 평가하여, 자기 변형이 최적으로 되는 범위를 알아내었다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 방향성 전자 강판은, 강판 모재와, 상기 강판 모재의 표면에 형성된 1차 피막과, 상기 1차 피막의 표면에 형성된 장력 절연 피막을 갖고, 상기 장력 절연 피막 상으로부터 레이저를 조사함으로써 자구 제어가 이루어져 있다. 상기 방향성 전자 강판의 압연 방향과 평행인 방향의 길이가 300㎜이고 판 폭 방향과 평행인 방향의 길이가 60㎜인 직사각형의 샘플을 상기 방향성 전자 강판으로부터 채취하고, 상기 샘플의 적어도 편면을 산 세정함으로써, 상기 장력 절연 피막의 표면으로부터, 상기 강판 모재와 상기 1차 피막의 계면보다도 상기 강판 모재측으로 5㎛의 깊이 위치까지의 범위를 제거한 후에 상기 샘플의 휨량을 측정한 때, 상기 휨량이 하기 식 A 및 식 B를 만족시킨다.

여기서, S_A, S_B, S_C는 이하를 나타낸다.

S_A; 레이저 조사한 측의 편면만을 산 세정한 때의 상기 방향성 전자 강판의 단위 ㎛로의 휨량

S_B; 레이저 조사한 측과 반대측의 편면만을 산 세정한 때의 상기 방향성 전자 강판의 단위 ㎛로의 휨량

S_C; 양면을 산 세정한 때의 상기 방향성 전자 강판의 단위 ㎛로의 휨량

단, S_A와 S_B의 측정 시에는 산 세정한 면과 동일한 방향으로의 휨을 정의 값으로 하고, S_C는 S_A와 동일한 방향으로의 휨을 정의 값으로 정의한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판에 있어서, 상기 장력 절연 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_t를 상기 1차 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_p로 나눈 값 d_t/d_p가 0.1 이상 3.0 이하여도 된다.

(3) 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판에 있어서, 상기 장력 절연 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_t를 상기 1차 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_p로 나눈 값 d_t/d_p가 0.1 이상 1.5 이하여도 된다.

(4) 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판에 있어서, 상기 장력 절연 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_t를 상기 1차 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_p로 나눈 값 d_t/d_p가 0.1 이상 1.0 이하여도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 형태에 기재된 방향성 전자 강판에 있어서, 상기 장력 절연 피막의 평균 막 두께가 0.5㎛ 이상 4.5㎛ 이하여도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 형태에 기재된 방향성 전자 강판에 있어서, 상기 1차 피막 및 상기 장력 절연 피막에 의하여 상기 강판 모재에 부여되는 합계의 장력이 1㎫ 이상 10㎫ 이하여도 된다.

본 발명에 의하면, 철손과 자기 변형의 양쪽이 우수한 방향성 전자 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 방향성 전자 강판의 표면을 제거한 경우의 방향성 전자 강판의 휨량과 철손 및 자기 변형과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 샘플 선단부의 변위량(휨량)의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 적절한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다.

양 표면에 1차 피막(유리 피막)과 장력 절연 피막이 형성된 방향성 전자 강판에 있어서, 한쪽 표면에 레이저 조사에 의한 자구 세분화 처리가 실시된 방향성 전자 강판은, 피막 장력에 의한 응력과 레이저 조사에 의한 응력이 부가되어 있다.

자기 변형이, 전자 강판에 가해지는 응력에 의하여 크게 영향받는 것은 잘 알려져져 있다. 상술한 2가지 응력의 크기에 따라, 자기 변형에 대한 영향의 정도가 변화된다.

본 발명자들은, 1차 피막과 장력 절연 피막을 포함하는 피막 장력의 자기 변형에 대한 영향의 정도와, 레이저 조사에 의한 응력의 자기 변형에 대한 영향의 정도에 대하여 더욱 상세히 검토하였다.

그 결과, 피막 장력에 의한 응력 및 레이저 조사에 의한 응력을 방향성 전자 강판의 휨량으로 평가하여, 피막 장력에 의한 응력에 기초한 휨량의 변화와, 피막 장력에 의한 응력 및 레이저 조사에 의한 응력에 기초한 휨량의 변화를 조정함으로써, 자기 변형이 최적으로 되는 범위가 존재하는 것을 알아내었다.

먼저, 그러한 지견이 얻어진 실험에 대하여 설명한다.

Si를 3.2질량% 함유하고 판 두께 0.23㎜로 압연된 냉연 강판에 대하여, 노점을 변화시켜 탈탄 어닐링 및 1차 재결정 어닐링을 실시하였다. 그 후, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 강판 표면에 도포한 상태에서 마무리 어닐링을 실시하여, 다양한 두께의 1차 피막(유리 피막)을 갖는 방향성 전자 강판 소재를 얻었다.

이어서, 얻어진 방향성 전자 강판 소재로부터 다수의 샘플을 잘라 내어, 콜로이달 실리카와 인산알루미늄을 함유하는 코팅 처리액을 도포하였다. 코팅 처리액의 도포량은 샘플마다 변화시켰다. 코팅 처리액을 도포한 샘플을 800℃의 온도에서 베이킹하여, 다양한 두께의 장력 절연 피막(2차 피막)을 형성하였다. 그 후, 각각의 샘플의 편면에 상이한 조사 에너지(입열량)의 연속파 레이저를 조사하는 자구 세분화 처리를 실시하였다.

이것에 의하여, 피막의 성막 조건과 레이저 조사 조건이 상이한 다수의 방향성 전자 강판을 얻었다.

얻어진 방향성 전자 강판으로부터, 압연 방향과 평행인 방향의 길이가 500㎜이고 판 폭 방향과 평행인 방향의 길이가 100㎜인 샘플을 잘라 내어, 철손 W_17/50과 자기 변형 λ_{0 -p}를 측정하였다.

또한 철손 W_17/50은, 여자 자속 밀도 1.7T에 있어서의 50㎐에서의 철손이며, 단판 자기 시험기(SST)를 사용하여 측정하였다.

또한 자기 변형 λ_{0 -p}는, 예를 들어 50㎐로 여자한 때의 최대 여자 자속 밀도에 있어서의 재료 길이 L과, 자속 밀도 0에 있어서의 재료 길이 L₀을 이용하여, 하기 식 (1)에 의하여 산출하였다.

다음으로, 방향성 전자 강판으로부터, 압연 방향과 평행인 방향의 길이가 300㎜이고 판 폭 방향과 평행인 방향의 길이가 60㎜인 직사각형의 샘플을 채취하고, 샘플의 편면 또는 샘플의 양면을 이하의 a 내지 c의 형태에서 산 세정하였다. 샘플에 대하여 산 세정을 행함으로써, 장력 절연 피막의 표면으로부터, 강판 모재와 1차 피막의 계면보다도 강판 모재측으로 5㎛의 깊이 위치까지의 범위를 제거하였다. 그 후, 각 샘플 선단부의 휨량을 측정하였다.

a. 샘플의 레이저 조사한 측의 편면만을 산 세정

b. 샘플의 레이저 조사한 측과 반대측의 편면만을 산 세정

c. 샘플의 양면을 산 세정

산 세정 후의 휨량은, 도 2에 도시한 바와 같이, 샘플의 길이 방향의 일단부의 30㎜를 클램프에 끼운 상태에서 수직으로 적재하고, 반대측의 일단부의 변위량(휨량)을 측정하여 구하였다. 측정 시에는, a의 형태 및 b의 형태의 측정 시에는 산 세정한 면과 동일한 방향으로의 휨을 정의 값으로 하고, c의 형태의 측정 시에는 a의 형태와 동일한 방향으로의 휨을 정의 값으로 하였다.

측정한 결과를, 피막을 갖지 않고 또한 레이저 조사에 의한 변형의 영향을 제거한 강판 모재에 대한, 피막에 의하여 부여되는 장력(피막 장력)의 영향, 그리고 피막 장력 및 레이저 조사에 의하여 부여되는 응력(피막 장력+레이저 부여 응력)의 영향의 관점에서 정리하였다. 즉,

레이저 조사한 측의 편면만을 산 세정한 때의 방향성 전자 강판의 휨량(㎛); S_A,

레이저 조사한 측과 반대측의 편면만을 산 세정한 때의 방향성 전자 강판의 휨량(㎛); S_B,

양면을 산 세정한 때의 방향성 전자 강판의 휨량(㎛); S_C

로 하고,

ΔS_C=S_A-S_C,

ΔS_L=S_B+S_C

로 하여,

각 샘플의 ΔS_C 및 ΔS_L에 대한 철손과 자기 변형의 관계를 조사하였다.

결과를 도 1에 나타낸다. 도 1에서는, 측정에 사용한 각 샘플에 대하여, 철손 W_17/50이 0.75W/㎏ 이하이고, 부하 응력 없음의 경우의 자기 변형 λ_{0 -p}가 0.25×10^-6 이하인 경우를, 저철손과 저자기 변형 중 어느 것도 만족되어 있다고 하여 G(Good), 철손 W_17/50이 0.75W/㎏ 초과 또는 자기 변형 λ_{0 -p}가 0.25×10^-6 초과인 경우를, 저철손 또는 저자기 변형 중 한쪽밖에 만족되어 있지 않다고 하여 F(Fair), 철손 W_17/50이 0.75W/㎏ 초과이고 자기 변형 λ_{0 -p}가 0.25×10^-6 초과인 경우를, 저철손과 저자기 변형 중 어느 것도 만족되어 있지 않다고 하여 NG(Not Good)로 표시하고 있다.

도 1로부터, ΔS_C와 ΔS_L 중 어느 것도

ΔS_C: 15000 내지 35000㎛,

ΔS_L: 900 내지 14000㎛

의 범위에 있을 때, 저철손과 저자기 변형을 양립시키는 결과가 얻어졌다.

본 실시 형태는 이상과 같은 검토의 결과 이루어진 것이며, 이하, 본 실시 형태의 요건이나 바람직한 요건에 대하여 더 설명한다.

본 실시 형태에서는, 제조 과정의 마무리 어닐링에 있어서 강판 모재의 양면에 형성된 1차 피막(대표적으로는 포르스테라이트 피막)과, 그 위에 도포·베이킹된 장력 절연 피막을 갖고, 또한 편면에 레이저를 조사하여 자구 제어가 이루어진 방향성 전자 강판을 대상으로 한다.

또한 일본 특허 공개 소54-43115호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 경면 상태의 표면을 갖는 방향성 전자 강판 상에 장력 절연 피막을 형성하는 경우에도, 본 실시 형태의 사상을 해치는 것은 아니다.

강판 모재에 대해서는, Si를 1.0 내지 4.0질량% 함유하는 규소 강철 소재를 열간 압연과 냉간 압연을 거쳐 소정의 판 두께의 강판으로 하고, 그 후, 탈탄 어닐링, 어닐링 분리제의 도포 및 처리 어닐링을 거쳐 제조된 것이면 된다. 상세한 제조 방법에 대해서는 후술한다.

본 실시 형태에서는, 상기 방향성 전자 강판에 대하여, 1차 피막 및 장력 절연 피막의 성막 조건과 레이저 조사 조건을 조정하여 방향성 전자 강판으로부터 샘플을 채취하고, 이 샘플의 편면 또는 샘플의 양면을 상기 a 내지 c의 형태에서 산 세정한다. 산 세정 후의 휨량을 측정한 때, S_A-S_C로 정의되는 ΔS_C가 15000 내지 35000㎛의 범위로 되고, S_B+S_C로 정의되는 ΔS_L이 900 내지 14000㎛의 범위로 되도록 제어함으로써, 철손과 자기 변형의 양쪽을 저감시킬 수 있다.

이 조건은, 상기 도 1에서 일례를 나타낸 바와 같이, 피막의 성막 조건과 레이저 조사 조건을 변화시켜, 상기 휨량이 상이한 다수의 방향성 전자 강판을 제작하여, 상기와 같이 휨량을 ΔS_C와 ΔS_L로 평가하고 방향성 전자 강판의 철손과 자기 변형의 관계를 조사한 결과, 저철손과 저자기 변형을 양립시킨 방향성 전자 강판이 얻어지는 조건으로서 구한 것이다.

여기서, 휨량을 측정하기 위한 산 세정에 의한 방향성 전자 강판의 표면 제거는, 1차 피막, 장력 절연 피막, 및 강판 모재의 레이저 조사에 의한 잔류 변형부 모두를 제거하는 것이 바람직하다. 따라서 장력 절연 피막의 표면으로부터, 강판 모재와 1차 피막의 계면보다도 강판 모재측으로 5㎛의 깊이 위치까지의 범위를 제거하도록 방향성 전자 강판의 표면 산 세정을 행한다.

산 세정에 의하여 상기 계면보다도 강판 모재측으로 10㎛의 깊이 위치까지 제거하는 것이 바람직하고, 상기 계면보다도 강판 모재측으로 15㎛의 깊이 위치까지 제거하는 것이 더욱 바람직하다.

단, 산 세정에 의하여 상기 계면보다도 강판 모재측으로 50㎛의 깊이 위치까지 제거하면, 방향성 전자 강판의 판 두께가 지나치게 얇아져 휨량 등의 측정에 있어서 충분한 측정 정밀도를 확보할 수 없게 된다. 그 때문에, 방향성 전자 강판의 표면 산 세정을 행할 때는, 산 세정에 의하여 제거되는 강판 모재의 최심 위치(상한값)를 상기 계면보다도 강판 모재측으로 50㎛ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

또한 방향성 전자 강판의 산 세정은, 예를 들어 다음의 방법에 의하여 행할 수 있다. 방향성 전자 강판을 NaOH: 10질량%+H₂O: 90질량%의 수산화나트륨 수용액에 고온에서 소정 시간 침지시킨다. 이어서, H₂SO₄: 10질량%+H₂O: 90질량%의 황산 수용액에 고온에서 소정 시간 침지시킨다. 그 후, HNO₃: 10질량%+H₂O: 90질량%의 질산 수용액에 의하여 상온에서 소정 시간 침지시켜 세정한다. 마지막으로, 온풍 블로어로 약 1분 간 건조시킨다. 상기 침지 온도와 침지 시간을 조정함으로써 방향성 전자 강판의 표면 제거량을 제어하면 된다.

또한 방향성 전자 강판의 휨량은, 방향성 전자 강판으로부터 압연 방향과 평행인 방향으로 길이 300㎜이고 또한 판 폭 방향과 평행인 방향으로 길이 60㎜인 직사각형의 샘플을 채취하여 상기 산 세정을 행하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 샘플의 길이 방향의 일단부의 30㎜를 클램프에 끼운 상태에서 수직으로 적재하고, 샘플의 반대측의 일단부의 변위량(휨량)을 측정하여 구한다.

방향성 전자 강판의 레이저 조사된 측의 편면만을 산 세정함으로써, 1차 피막, 장력 절연 피막, 및 강판 모재의 레이저 조사에 의한 잔류 변형부를 제거하면(상기 a의 형태), 산 세정을 행하지 않은 면이 갖는 피막 장력에 의하여 방향성 전자 강판은 만곡된다. 그 경우의 휨량은 피막 장력에 비례한다.

또한 방향성 전자 강판의 레이저 조사된 측과는 반대의 편면만 피막을 제거하면(상기 b의 형태), 산 세정을 행하지 않은 면이 갖는 피막 장력 및 레이저 부여 응력에 의하여 방향성 전자 강판은 만곡된다. 그 경우의 휨량은 피막 장력과 레이저 부여 응력의 합계에 비례한다.

본 발명자들은, 상기 ΔS_C의 상한값(35000㎛)은 피막량 4.5g/㎡의 장력 절연 피막을 부여한 경우에 대응하고, ΔS_C의 하한값(15000㎛)은 피막량 1.0g/㎡의 장력 절연 피막을 부여한 경우에 대응하고 있는 것을 확인하였다.

또한 본 발명자들은, ΔS_L의 상한값(14000㎛)은 자기 변형이 과대해지지 않는 레이저 조사 에너지 강도: 2.0mJ/㎟에 대응하고, ΔS_L의 하한값(900㎛)은 철손 향상 효과가 얻어지는 레이저 조사 에너지 밀도: 0.8mJ/㎟에 대응하고 있는 것을 확인하였다.

ΔS_C 및 ΔS_L을 상기 범위로 하기 위해서는, 피막의 성막 조건, 레이저의 종류 및 레이저 조사 조건을 조정할 필요가 있다. 한편, 방향성 전자 강판을 철심에 적층한 경우에, 방향성 전자 강판 간의 절연 저항과 전체의 점적률이 일정한 조건을 만족시킬 필요가 있다. 그 때문에, 피막의 피막량은 방향성 전자 강판 간의 절연 저항과 전체의 점적률에 따라 결정된다. 피막의 피막량을 바람직한 범위 내로 한 후에 피막의 성막 조건 및 레이저 조사 조건을 조정함으로써, 방향성 전자 강판의 휨량 ΔS_C 및 ΔS_L이 상기 범위로 되도록 조정한다.

구체적으로는, 1차 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 양 표면에, 피막량이 1.0g/㎡ 내지 4.5g/㎡의 범위인 장력 절연 피막을 각각 도포 및 베이킹하고, 또한 한쪽 표면에 0.8mJ/㎟ 내지 2.0mJ/㎟의 조사 에너지 밀도로 레이저를 조사하면 되는 것을 확인하고 있다.

장력 절연 피막의 피막량이 1.0g/㎡ 미만인 경우에는, 적층하여 철심을 제작한 때, 방향성 전자 강판 간의 절연 저항이 충분치 않다. 한편, 장력 절연 피막의 피막량이 4.5g/㎡ 초과인 경우에는, 방향성 전자 강판을 적층하여 철심을 제작한 경우에 점적률이 낮아진다. 장력 절연 피막의 피막량이 1.0g/㎡ 미만인 경우 및 4.5g/㎡ 초과인 경우 중 어느 경우에도 변압기의 에너지 손실이 나빠지기 때문에, 장력 절연 피막의 피막량을 상술한 범위로 한다.

또한 장력 절연 피막의 제조 방법에 대해서는 후술한다.

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판은 상술한 바와 같이 철손과 자기 변형의 양쪽이 우수하다. 그러나 방향성 전자 강판은, 저철손이고 저자기 변형인 것에 추가하여 점적률도 우수한 것이 바람직하다.

일반적으로 방향성 전자 강판에서는, 와전류 손실을 저감시켜 철손을 개선하기 위하여 강판 모재의 판 두께를 얇게 한다. 강판 모재의 판 두께를 얇게 함으로써 철손은 개선된다. 그러나 강판 모재의 판 두께를 얇게 하여 변압기를 제조한 경우에는, 에너지 손실에 대하여 큰 저감 효과가 반드시 얻어지지는 않는다. 이는 점적률에 기인한다. 변압기의 철심은 방향성 전자 강판을 적층함으로써 구성되는데, 피막의 막 두께를 변경하지 않고 강판 모재의 판 두께를 얇게 한 경우, 철심 전체의 체적에 대하여 철(강)의 체적이 차지하는 비율(이를 점적률과 칭함)이 저하된다. 이 점적률의 저하가 에너지 손실의 저감 효과에 영향을 미친다. 즉, 점적률을 높이기 위해서는 방향성 전자 강판의 피막의 막 두께가 얇은 것이 바람직하다.

그러나 방향성 전자 강판의 피막의 막 두께가 얇으면, 강판 모재에 부여되는 장력이 불충분해져 철손 및 자기 변형의 개선 효과가 충분히 얻어지지 않게 된다. 이와 같이 철손 및 자기 변형의 개선과 점적률의 향상은 상반된 관계에 있어, 양쪽을 균형적으로 양립시키는 것은 기술적으로 곤란하였다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 휨량: ΔS_C 및 ΔS_L을 상기 범위 내로 제어한 후에, 단위 ㎛로의 장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t와 1차 피막의 평균 막 두께 d_p의 비율 R(장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t/1차 피막의 평균 막 두께 d_p)을 0.1 이상 3.0 이하로 제어함으로써, 철손 및 자기 변형의 개선 효과를 확보함과 동시에, 점적률을 더 높이는 것이 가능한 것을 알아내었다. 구체적으로는, 상기 각 조건을 만족시키면, 철손 및 자기 변형의 개선 효과를 확보함과 동시에, 97% 이상의 점적률을 얻을 수 있는 것을 알아내었다. 즉, 와전류 손실을 저감시키기 위하여 강판 모재의 판 두께를 얇게 한 경우에도, 방향성 전자 강판 중의 강판 모재의 체적 분율을 97% 이상으로 할 수 있는 것을 알아내었다.

또한 방향성 전자 강판 중의 강판 모재의 체적 분율이 98% 이상인 것이 바람직하고, 99% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

상기 효과는, 장력 절연 피막 및 1차 피막의 물리적 성질이 상이한 것에 기인하는 것이라 생각된다. 장력 절연 피막은 인산염이나 콜로이달 실리카 등으로부터 형성되며, 1차 피막은 포르스테라이트 Mg₂SiO₄ 등으로부터 형성된다. 이러한 재질의 차이에 기인하여, 장력 절연 피막과 1차 피막은 물리적 성질에 차가 발생한다. 물리적 성질이 상이한 장력 절연 피막 및 1차 피막의 막 두께 비율 R에는, 상기 기술 특성을 바람직하게 제어하는 범위가 존재하며, 이 비율 R을 최적으로 제어함으로써, 상반되는 상기 기술 특성을 동시에 향상시키는 것이 가능해졌다고 생각된다.

또한 방향성 전자 강판에서는, 저철손이고 저자기 변형인 것에 추가하여 진동 감쇠율도 우수한 것이 바람직하다. 방향성 전자 강판의 진동 감쇠율이 큰 경우, 트랜스 등의 전자 응용 기기의 진동을 더 저감시키는 것이 가능해진다.

본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 상술한 비율 R(장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t/1차 피막의 평균 막 두께 d_p)을 0.1 이상 1.5 이하로 제어함으로써, 방향성 전자 강판의 점적률에 추가하여 진동 감쇠율도 아울러 향상시킬 수 있는 것을 알아내었다.

강판 모재의 판 두께가 얇은 방향성 전자 강판을 적층시킨 철심에서는, 자기 변형을 원인으로 하는 철심의 진동이 감쇠하기 어려워진다. 그러나 레이저 조사에 의하여 변형(응력)을 부여한 장력 절연 피막 및 1차 피막의 막 두께 비율 R을 적절히 제어함으로써, 진동이 현저히 감쇠하게 된다. 이 상세한 이유는 불명이지만, 강판 모재의 판 두께가 얇은 방향성 전자 강판의 경우, 방향성 전자 강판의 신축에 의한 진동에 추가하여, 굽힘에 의한 진동도 발생하기 쉬워지므로, 방향성 전자 강판의 표층에서의 응력 상태가 진동의 감쇠에 기여하고 있다고 생각된다. 장력 절연 피막 및 1차 피막은 상술한 바와 같이 물리적 성질이 상이하고, 형성되는 온도도 상이하며, 또한 레이저 조사에 의하여 변형(응력)이 부여됨으로써 응력 상태도 특이한 상태로 되어 있다고 생각된다. 상세한 해명에는 FEM 등을 이용한 수치 해석의 적용이 기대되는데, 상술한 비율 R을 0.1 이상 1.5 이하로 제어함으로써, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 각 조건이 진동 감쇠율을 높이는 상태로 제어되어 있다고 생각된다.

또한 방향성 전자 강판에서는, 저철손이고 저자기 변형인 것에 추가하여 방열성도 우수한 것이 바람직하다. 방향성 전자 강판의 방열성이 큰 경우, 트랜스의 발열(줄열)을 억제하여 전기 기기의 고효율화 및 소형화를 달성하는 것이 가능해진다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 상술한 비율 R(장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t/1차 피막의 평균 막 두께 d_p)을 0.1 이상 1.0 이하로 제어함으로써, 방향성 전자 강판의 방열성도 아울러 향상시킬 수 있는 것을 알아내었다. 이 효과도, 장력 절연 피막 및 1차 피막의 물리적 성질이 상이한 것에 기인하여 얻어진다고 생각된다.

상술한 바와 같이 휨량: ΔS_C 및 ΔS_L을 상기 범위 내로 제어한 후에 상기 비율 R을 0.1 이상 3.0 이하로 제어함으로써, 철손 및 자기 변형의 개선 효과를 확보함과 동시에 점적률을 바람직하게 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 상기 비율 R을 0.1 이상 1.5 이하로 제어함으로써, 점적률에 추가하여 진동 감쇠율을 바람직하게 향상시킬 수 있다. 또한 상기 비율 R을 0.1 이상 1.0 이하로 제어함으로써, 점적률 및 진동 감쇠율에 추가하여 방열성을 바람직하게 향상시킬 수 있다.

상기 비율 R을 0.1 이상 0.8 이하로 제어함으로써, 더 바람직한 점적률, 진동 감쇠율 및 방열성을 얻을 수 있다. 상기 비율 R을 0.1 이상 0.3 이하로 제어함으로써, 더욱 바람직한 점적률, 진동 감쇠율 및 방열성을 얻을 수 있다.

장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t와 1차 피막의 평균 막 두께 d_p의 비율 R이 0.1 미만인 경우 및 3.0 초과인 경우에는, 바람직한 점적률, 진동 감쇠율 및 방열성을 얻을 수 없다.

장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t와 1차 피막의 평균 막 두께 d_p의 비율 R을 0.1 이상 3.0 이하로 제한하기 위하여, 장력 절연 피막의 평균 막 두께는 0.5㎛ 이상 4.5㎛ 이하인 것이 바람직하다.

장력 절연 피막의 평균 막 두께는 2.0㎛ 이하, 1.5㎛ 이하, 1.0㎛ 이하, 0.8㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.

게다가 1차 피막과 장력 절연 피막에 의하여 강판 모재에 부여되는 합계의 장력이 1㎫ 이상 10㎫ 이하인 것이 바람직하다. 1차 피막과 장력 절연 피막에 의하여 강판 모재에 부여되는 합계의 장력을 1㎫ 이상 10㎫ 이하로 제한함으로써, 방향성 전자 강판의 자기 변형과 철손을 동시에 저감시킬 수 있다.

또한 장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t 및 1차 피막의 평균 막 두께 d_p의 측정 방법으로서는, 단면 관찰에 의한 평균화법을 이용할 수 있다. 단면 관찰에 의한 평균화법에서는, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 사용하여 장력 절연 피막 및 1차 피막의 단면을 관찰하여 임의의 10점에 있어서의 막 두께를 측정한다. 장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t 및 1차 피막의 평균 막 두께 d_p로서는, 측정된 10점의 막 두께의 평균값을 사용한다. 또한 측정 시에 COMPO상(반사 전자 조성상)에 의하여 관찰함으로써, 장력 절연 피막 및 1차 피막이 판별되기 쉬워진다.

장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t 및 1차 피막의 평균 막 두께 d_p의 측정 방법으로서는, 단면 관찰에 의한 평균화법 이외에 칼로테스트(등록 상표)법 등을 이용할 수 있다.

또한 피막 중에 포함되는 공공은 막 두께 측정의 산출로부터 제외한다. 예를 들어 장력 절연 피막의 표면으로부터 1차 피막과의 계면까지의 두께가 3㎛인데, 그 중에 1㎛의 공공이 포함되는 경우에는, 그 측정 개소에서의 장력 절연 피막의 막 두께는 2㎛라 한다.

또한 상기 단면 관찰은 다음의 수순으로 행하는 것이 바람직하다. 절단 방향과 판 두께 방향이 평행해지도록 방향성 전자 강판을 절단한다. 이 절단면을, 장력 절연 피막 및 1차 피막이 박리되어 탈락하지 않도록 주의하여 연마한다. 이 연마면을 필요에 따라 바람직한 에칭액으로 에칭하고 상기 단면 관찰을 행한다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.

Si를 1.0질량% 내지 4.0질량% 함유하는 규소 강철 소재를, 열간 압연 및 냉간 압연을 거쳐, 소정의 판 두께를 갖는 강판을 제조한다. 또한 규소 강철 소재는 대표적인 화학 성분으로서, 질량 분율로 Si: 1.0% 내지 4.0%, C: 0% 초과 내지 0.085%, 산 가용성 Al: 0% 내지 0.065%, N: 0% 내지 0.012%, Mn: 0% 내지 1%, Cr: 0% 내지 0.3%, Cu: 0% 내지 0.4%, P: 0% 내지 0.5%, Sn: 0% 내지 0.3%, Sb: 0% 내지 0.3%, Ni: 0% 내지 1%, S: 0% 내지 0.015%, Se: 0% 내지 0.015% 등을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어져도 된다.

냉간 압연 종료 후, 강판에 대하여 탈탄 어닐링을 행한다. 탈탄 어닐링은, 강 중의 C를 제거하여 자기 특성을 향상시키는 것이 목적이다. 탈탄 어닐링에 의하여 강 중의 Si가 산화되어 강판의 표면에 실리카 SiO₂가 형성된다. 실리카는 후술하는 마그네시아 MgO와 반응함으로써, 1차 피막을 구성하는 포르스테라이트 Mg₂SiO₄가 형성된다.

탈탄 어닐링에 의하여 C의 농도를 30ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 20ppm 이하이다.

탈탄 어닐링의 노점(산화도 PH₂O/PH₂)이 높아지면 C 및 Si의 산화 반응이 진행되기 쉬워진다. 따라서 노점이 높을수록 많은 실리카가 형성되고, 노점을 낮게 하면 형성되는 실리카량이 적어진다.

즉, 탈탄 어닐링 시의 노점을 조정함으로써 1차 피막의 막 두께를 조정하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 탈탄 어닐링 시의 노점을 낮춤으로써 1차 피막의 막 두께를 작게 하는 것이, 탈탄 어닐링 시의 노점을 높임으로써 1차 피막의 막 두께를 크게 하는 것이 가능하다.

탈탄 어닐링 시의 노점은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 PH₂O/PH₂의 값의 범위로서 0.3 내지 0.5를 들 수 있다.

탈탄 어닐링 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하고 1100℃ 이상의 온도에서 마무리 어닐링을 행한다. 마무리 어닐링은 2차 재결정을 목적으로 하고 있는데, 이 과정에서 포르스테라이트를 포함하는 1차 피막을 형성한다. 또한 처리 어닐링에 있어서는 인히비터 형성 원소의 계 외로 배출이 일어난다. 따라서 최종적으로 얻어지는 방향성 전자 강판에서는, N 및 S에 대해서는 농도의 저하가 현저하여 50ppm 이하로 된다. 또한 N 및 S의 농도를 20ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 10ppm 이하, 더욱 바람직하게는 9ppm 이하, 특히 바람직하게는 6ppm 이하이다.

어닐링 분리제의 도포 방법은 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 특히 어닐링 분리제를 물 슬러리로 하여 롤 코터 등으로 강판에 도포하는 방법, 정전 도포로 강판에 분체를 부착시키는 방법 등이 바람직하다.

어닐링 분리제의 물 슬러리는, 마그네시아를 주성분으로 하는 고형분을 포함하고 있으며, 물 슬러리에 있어서의 고형분의 함유량 및 고형분 중의 마그네시아의 함유량을 조정함으로써 1차 피막의 막 두께를 조정할 수 있다. 구체적으로는, 어닐링 분리제의 물 슬러리에 있어서의 고형분의 함유량 및 고형분 중의 마그네시아의 함유량을 적게 함으로써 1차 피막의 막 두께를 작게 하는 것이 가능하다.

어닐링 분리제의 고형분으로서는 마그네시아 이외에 다른 첨가제도 사용된다. 첨가제에는, 실리카와 마그네시아의 반응에 관여하는 것, 탈탄 어닐링 후에 형성된 강판 표면의 실리카를 어닐링 분리제 중으로 이동시켜 실리카의 제거를 촉진하는 것 등이 있다. 후자의 첨가제로서는 Li, Na, K, Rb 등의 알칼리 금속염을 들 수 있다.

어닐링 분리제에 알칼리 금속염을 첨가함으로써, 마무리 어닐링의 과정에서 알칼리 금속염이, 탈탄 어닐링에서 형성된 강판 표면의 실리카에 작용한다. 이것에 의하여 적어도 일부의 실리카의 융점이 낮아져, 실리카가 유동성을 나타내게 된다. 유동성이 높아진 실리카는 어닐링 분리제 중(마그네시아 분말 중)으로 이동하기 쉬워지고, 어닐링 분리제 중으로 이동한 실리카는 마무리 어닐링 후에 어닐링 분리제의 제거와 함께 제거된다. 즉, 어닐링 분리제 중으로 이동한 실리카는, 마그네슘 규산염을 포함하는 1차 피막의 형성에는 관여하지 않으며, 그 결과로서 Mg량을 억제할 수 있다.

어닐링 분리제에 TiO₂를 첨가함으로써, 상술한 알칼리 금속염의 효과가 더 현저해진다.

알칼리 금속염의 작용에 의하여 유동성을 띠게 된 실리카는 어닐링 분리제 중, 즉, 마그네시아 분말 중으로 이동하는데, 마그네시아 입자의 표면에 접촉하면 반응하여 유동성을 잃어버린다. 한편, TiO₂는 마그네시아에 비하여 실리카와 반응하기 어려우므로, TiO₂가 존재함으로써 실리카가 반응하지 않고 그 표면을 이동할 수 있어, 더 많은 실리카를 어닐링 분리제 중에 흡수시킬 수 있다.

상술한 이유에서, 어닐링 분리제 중의 TiO₂의 함유량을 조정함으로써 1차 피막의 막 두께를 조정하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 어닐링 분리제 중의 TiO₂의 함유량을 적게 함으로써 1차 피막의 막 두께를 작게 하는 것이 가능하다.

어닐링 분리제 중의 TiO₂의 함유량은, 알칼리 금속염의 함유량과의 균형에 의하여 결정되며 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 어닐링 분리제 중에 있어서의 함유량은 1질량% 내지 10질량%이다.

마무리 어닐링 후, 강판의 표면에 장력 절연 피막을 형성한다. 장력 절연 피막의 예로서는, 인산염과 콜로이달 실리카를 포함하는 수계 도포 용액을 도포하여 형성되는 피막을 들 수 있다. 이 경우, 인산염으로서는, 예를 들어 Ca, Al, Mg, Sr 등의 인산염을 들 수 있다.

장력 절연 피막을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 상술한 수계 도포 용액을, 홈을 갖는 도포 롤 등을 사용하여 강판 표면에 도포하고 공기 중에서 베이킹함으로써, 장력 절연 피막을 형성하는 것이 가능하다.

여기서, 홈을 갖는 도포 롤의 홈 피치의 간격 및 깊이를 조정함으로써 장력 절연 피막의 막 두께를 조정할 수 있다. 구체적으로는, 홈을 갖는 도포 롤의 홈 피치를 좁고 또한 깊이를 얕게 함으로써, 장력 절연 피막의 막 두께를 작게 할 수 있다.

장력 절연 피막을 형성할 때의 베이킹 온도 및 베이킹 시간을 조정하는 것에 의해서도, 장력 절연 피막의 막 두께를 근소하게나마 조정하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 장력 절연 피막을 형성할 때의 베이킹 온도를 고온으로 하고 베이킹 시간을 장시간으로 함으로써, 경향으로서 장력 절연 피막의 막 두께를 얇게 할 수 있다.

장력 절연 피막을 형성할 때의 베이킹 온도 및 베이킹 시간은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 베이킹 온도는 700℃ 내지 900℃, 베이킹 시간은 10초 내지 120초를 들 수 있다.

장력 절연 피막 형성 후, 방향성 전자 강판에 대하여 레이저 조사를 행한다.

레이저 조사는, 압연 방향으로 간격을 두고 판 폭 방향으로 연속선형으로 조사하면 된다. 레이저의 종류는 CO₂ 레이저, YAG 레이저 또는 파이버 레이저 등을 사용할 수 있다.

레이저 조사에 의한 강판 휨에의 영향을 억제하기 위해서는, 레이저는 연속파 레이저로 하는 것이 바람직하다. 펄스 레이저에서는 레이저에 의한 충격 반력에 의하여 강판에 응력이 부여되는 것에 대하여, 연속파 레이저에서는 주로 열 효과에 의하여 강판에 응력이 부여되기 때문에 응력의 분포 상태가 상이하여, 펄스 레이저에 비해 휨이 억제되는 것이라 생각된다.

레이저 조사를 행할 때, 레이저 조사의 출력은 일정해도 되고, 조사선 길이 방향의 중심부와 단부에서 레이저 조사의 출력을 변화시켜도 된다. 조사선 길이 방향의 중심부와 단부에서 레이저 조사의 출력을 변화시킴으로써, 판 폭 방향의 철손 특성 및 자기 변형 특성을 균일화하는 것이 가능해진다.

레이저 조사의 출력을 일정하게 하는 경우의 레이저 출력은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.8mJ/㎟ 내지 2.0mJ/㎟를 들 수 있다.

조사선 길이 방향의 중심부와 단부에서 레이저 조사의 출력을 변화시키는 경우에 있어서 레이저 조사의 출력은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 조사선 길이 방향의 중심부에 있어서의 레이저 조사의 출력을 1.2mJ/㎟ 내지 2.0mJ/㎟로 하여 레이저를 조사하고, 조사선 길이 방향의 단부에 있어서의 레이저 조사의 출력을 0.8mJ/㎟ 내지 1.6mJ/㎟로 하여 레이저를 조사하는 것이 가능하다.

여기서 조사선 길이 방향의 단부란, 조사선의 길이 방향 길이를 l로 한 경우에 l/3로 표시되는 범위를 가리키며, 조사선 길이 방향의 중심부란, 그 이외의 범위를 가리킨다.

본 실시 형태에서는, 레이저 조사 시에 레이저 광을 스캔(주사)하는 중심 위치에서의 방향은 압연면에 대하여 직각의 방향이어도 되고, 압연면에 대하여 직각의 방향으로부터 1° 내지 10°의 범위에서 어긋나게 해도 된다. 레이저 광을 스캔하는 방향을 압연 방향에 대하여 직각의 방향으로부터 1° 내지 10°의 범위에서 어긋나게 함으로써, 더 낮은 자기 변형 특성을 얻는 것이 가능해진다.

방향성 전자 강판의 제조 방법에 대해서는, 원하는 ΔS_C, ΔS_L, 1차 피막의 막 두께 및 장력 절연 피막의 막 두께에 따라 적절히 선택하는 것이 가능하다.

이하에, 본 발명의 형태를 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다. 이들 실시예는 본 발명의 효과를 확인하기 위한 일례이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

실시예

Si를 3질량% 함유하는 규소 강철을 사용하여 제조된 판 두께 0.23㎜의 냉연판을 탈탄 어닐링한 후, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고 최종 마무리 어닐링을 실시하여, 1차 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 얻었다. 이어서, 이 강판에, 콜로이달 실리카, 인산알루미늄 및 인산마그네슘으로 이루어지는 코팅 처리액을 도포하고 베이킹하여, 장력 절연 피막을 형성하였다. 이때, 코팅 처리액의 도포량을 변경함으로써, 강판 표리면에 있어서의 장력 절연 피막의 피막량을 변화시켰다. 그 후, 추가로, 장력 절연 피막을 형성 후의 강판의 편면에 조사 에너지가 상이한 연속파 레이저를 조사하는 자구 세분화 처리를 실시하였다. 레이저는 CO₂ 레이저이며, 압연 방향의 조사선 길이: 0.1㎜, 출력: 2㎾, 주사 속도: 100 내지 600㎧의 조건에서 압연 방향과 직각 방향으로 5㎜의 간격으로 조사하였다.

얻어진 No. 1 내지 7의 방향성 전자 강판의 철손 W_17/50 및 자기 변형 λ_{0 -p}를 측정하였다.

철손 W_17/50은 단판 자기 시험기(SST)를 사용하여 측정하였다.

자기 변형 λ_{0 -p}는, 최대 여자 자속 밀도에 있어서의 재료 길이 L과, 자속 밀도 0에 있어서의 재료 길이 L₀으로부터 산출하였다.

또한 No. 1 내지 7의 방향성 전자 강판으로부터, 압연 방향과 평행인 방향으로 길이 300㎜이고 판 폭 방향과 평행인 방향으로 길이 60㎜의 직사각형의 샘플을 각각 3매 채취하였다. 채취한 샘플을 산 세정하고, 레이저 조사한 측의 편면만을 산 세정한 샘플 A, 레이저 조사한 측과 반대측의 편면만을 산 세정한 샘플 B, 양면을 산 세정한 샘플 C를 제작하고, 그들의 휨량 S_A, S_B, S_C를, 도 1을 구한 경우와 마찬가지로 측정하였다.

장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t 및 1차 피막의 평균 막 두께 d_p는 단면 관찰에 의한 평균화법을 이용하였다. 구체적으로는, 주사형 전자 현미경을 사용하여 장력 절연 피막 및 1차 피막의 단면을 관찰하여 임의의 10점에 있어서의 막 두께를 측정하고, 측정된 10점의 막 두께의 평균값을 이용하였다.

또한 방향성 전자 강판의 점적률은 JIS C 2550: 2011에 준하는 방법으로 측정하였다.

No. 1 내지 7의 방향성 전자 강판에 대하여, 1차 피막의 평균 막 두께 d_p, 장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t, d_t/d_p, 장력 절연 피막의 피막량, 레이저 조사 에너지, 강판 휨량 S_A, S_B, S_C, ΔS_C(=S_A-S_C), ΔS_L(=S_B+S_C), 철손 W_17/50, 자기 변형 λ_0-p, 점적률을 정리하여 표 1에 나타낸다.

또한 표 1에 나타내는 장력 절연 피막의 피막량은 강판 편면당 피막량을 나타내고 있다.

이 결과, ΔS_C와 ΔS_L의 값이 본 발명의 규정하는 범위 내인 것은 저철손과 저자기 변형을 양립시킬 수 있는 것이 확인되었다. 한편, 비교예의 것은 적어도 철손과 자기 변형 중 어느 하나가 열등하였다.

또한 표 1의 결과와, 다른 실험 결과로부터, 장력 절연 피막의 평균 막 두께 d_t와 1차 피막의 평균 막 두께 d_p의 비율 d_t/d_p가 0.1 내지 3.0인 경우에는 점적률이 바람직하게 향상되고, 비율 d_t/d_p가 0.1 내지 1.5인 경우에는 점적률에 추가하여 진동 감쇠율이 바람직하게 향상되며, 비율 d_t/d_p가 0.1 내지 1.0인 경우에는 점적률 및 진동 감쇠율에 추가하여 방열성이 바람직하게 향상되는 것이 밝혀졌다. 예를 들어 No. 3의 시료(비율 d_t/d_p가 0.63)에서는, No. 7의 시료(비율 d_t/d_p가 3.20)에 비하여 진동 감쇠율이 20%, 적층 방향의 방열율이 15% 개선되었다.

본 발명에 의하면, 철손과 자기 변형의 양쪽이 우수한 방향성 전자 강판을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 강판 모재와, 상기 강판 모재의 표면에 형성된 1차 피막과, 상기 1차 피막의 표면에 형성된 장력 절연 피막을 갖고, 상기 장력 절연 피막 상으로부터 레이저를 조사함으로써 자구 제어가 이루어진 방향성 전자 강판이며,
   상기 방향성 전자 강판의 압연 방향과 평행인 방향의 길이가 300㎜이고 판 폭 방향과 평행인 방향의 길이가 60㎜인 직사각형의 샘플을 상기 방향성 전자 강판으로부터 채취하고, 상기 샘플의 적어도 편면을 산 세정함으로써, 상기 장력 절연 피막의 표면으로부터, 상기 강판 모재와 상기 1차 피막의 계면보다도 상기 강판 모재측으로 5㎛의 깊이 위치까지의 범위를 제거한 후에 상기 샘플의 휨량을 측정한 때,
   상기 휨량이 하기 식 A 및 식 B를 만족시키고,
   상기 장력 절연 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_t를 상기 1차 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_p로 나눈 값 d_t/d_p가 0.1 이상 3.0 이하인
   것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
   

   

   
   

   

   
   여기서, S_A, S_B, S_C는 이하를 나타낸다.
   S_A; 레이저 조사한 측의 편면만을 산 세정한 때의 상기 방향성 전자 강판의 단위 ㎛로의 휨량
   S_B; 레이저 조사한 측과 반대측의 편면만을 산 세정한 때의 상기 방향성 전자 강판의 단위 ㎛로의 휨량
   S_C; 양면을 산 세정한 때의 상기 방향성 전자 강판의 단위 ㎛로의 휨량
   단, S_A와 S_B의 측정 시에는 산 세정한 면과 동일한 방향으로의 휨을 정의 값으로 하고, S_C는 S_A와 동일한 방향으로의 휨을 정의 값으로 정의한다.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장력 절연 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_t를 상기 1차 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_p로 나눈 값 d_t/d_p가 0.1 이상 1.5 이하인
   것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 장력 절연 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_t를 상기 1차 피막의 단위 ㎛로의 평균 막 두께 d_p로 나눈 값 d_t/d_p가 0.1 이상 1.0 이하인
   것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장력 절연 피막의 평균 막 두께가 0.5㎛ 이상 4.5㎛ 이하인
   것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 1차 피막 및 상기 장력 절연 피막에 의하여 상기 강판 모재에 부여되는 합계의 장력이 1㎫ 이상 10㎫ 이하인
   것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
6. 제4항에 있어서,
   상기 1차 피막 및 상기 장력 절연 피막에 의하여 상기 강판 모재에 부여되는 합계의 장력이 1㎫ 이상 10㎫ 이하인
   것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
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