CN102220073B - 一种电工钢用无铬半有机绝缘涂料及其涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铬半有机绝缘涂料，组分为35份～55份水溶性饱和聚酯树脂、8份～15份全甲醚化三聚氰胺树脂、3份～10份改性三聚磷酸铝、1份～6份植酸锌钙、7份～12份磷酸锌、5份～9份云母粉、10份～16份钛白粉、4份～8份高岭土、0.5份～1.5份二甲基乙醇胺、2份～8份乙二醇丁醚、0.2份～1.0份聚丙烯酸铵、0.1份～0.5份聚醚改性硅氧烷、0.1份～0.3份有机硅消泡剂，使用这种涂料制成的涂层绝缘性、附着性、耐热性、冲片性和焊接性好，涂层中不会存在条纹、气泡、色差等缺陷，保质期长。

Description

一种电工钢用无铬半有机绝缘涂料及其涂覆方法
技术领域
本发明涉及一种电工钢片用的半有机绝缘涂料，特别是一种无铬半有机绝缘涂料。
背景技术
无取向电工钢广泛用作电机和变压器的铁芯材料。为防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，需要在冷轧无取向电工钢板表面涂覆绝缘涂层。由于在制造电机、变压器铁芯时，需要将电工钢板冲制成铁芯形状的坯料，还要将叠片边缘固定以及适应不同种类铁芯的使用工况条件，因此无取向电工钢绝缘涂层不仅要有良好的绝缘性，而且还需有良好的冲片性、附着性、焊接性、耐热性、耐蚀性等。
上世纪初期，为了表面绝缘，一般在脱碳退火的后期使电工钢表面上自然地生成一种以Fe3O4为主的氧化薄膜，但其绝缘电阻很小，防锈性也很差，且在热处理过程中一定程度上恶化了电工钢的磁性能；日本在60年代发展了磷酸盐-铬酸盐系涂层和铬酸盐系涂层，铬的存在明显地提高了涂层的耐蚀性、耐热性，同时解决了涂层发粘问题；在70年代初为了提高工作效率以超硬质合金钢为模具的高速冲床得到了广泛应用，改进冲片加工性成为当时无取向电工钢板的一个重要问题，为此日本又发展了铬酸盐-有机树脂系涂层，使冲片性提高了10-30倍；在70年代末随着电机制造工艺的改进，发展了用焊接法连接定子铁芯代替以前的螺栓固定法，为了改善其焊接性，日本开发了钢板表面粗糙化的L2、L3涂层，成为当时划时代的优良绝缘涂层，但Cr(VI)对人体有害，在现场涂覆作业或涂层废液处理作业中，操作非常不安全，另外涂层液中的Cr(VI)在烘烤时虽大部分被还原成Cr(III)，但仍可能有一部分Cr(VI)残存于涂层中，而在钢板进行剪切加工时形成飞沫污染现场，考虑到环境保护问题，欧美发达国家在70年代提出尽量避免使用铬酸盐涂层，在这种倡导下开始了性能优异的环保涂层的开发。其间阿姆科公司开发出能满足用户使用的磷酸盐环保半无机涂层，随后奥地利伦布兰廷公司开发出应用性能更加优异的EB53系列环保涂层，并于80年代后期在欧洲、美洲得到了广泛应用。
但由于无铬环保涂层在使用中出现的耐热性、焊接性不良、易掉粉脱落，以及涂层成本较高等问题，下游市场还是未能完全接受无铬环保涂层。
综上所述，为了使涂层具有良好的综合性能(冲片性、焊接性、绝缘性、耐蚀性、附着性、耐热性等)，并且符合环保要求，其所使用的涂料必须充分考虑到这些综合要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种综合性能良好且不含铬的电工钢绝缘涂料，以不含水的涂料组成计，所述涂料中含有35份～55份水溶性饱和聚酯树脂、8份～15份全甲醚化三聚氰胺树脂、3份～10份改性三聚磷酸铝、1份～6份植酸锌钙、7份～12份磷酸锌、5份～9份云母粉、10份～16份钛白粉、4份～8份高岭土、0.5份～1.5份二甲基乙醇胺、2份～8份乙二醇丁醚、0.2份～1.0份聚丙烯酸铵、0.1份～0.5份聚醚改性硅氧烷、0.1份～0.3份有机硅消泡剂。按照上述配比做成的绝缘涂料在冷轧无取向电工钢板表面均匀涂敷后，在350～500℃的干燥固化炉内快速加热固化20～50s，就能形成外观美观、综合性能良好、不含铬的半有机绝缘涂层。
与现有技术相比，本发明的半有机电工钢绝缘涂料具有以下优点：
1、本发明所述的绝缘涂料完全不含铬，符合欧盟RoHS指令的环保要求，同时涂层外观美观，涂膜完整，在弯折处涂层也不会脱落，具有良好的绝缘性、附着性、耐热性、冲片性和焊接性，综合性能满足用户要求；
2、本发明所述的涂料在冷轧无取向电工钢板表面润湿良好、容易铺展流平，能适应硅钢生产线高速(＞70m/min)辊涂的需要，而且制备的涂层中不会存在条纹、气泡、色差等缺陷。
3、本发明所述涂料的保质期在常温下为半年以上，相对于普通半有机铬酸盐涂料的保质期(在常温下仅3天)，本发明的涂料在涂料加工和涂层生产时，对时间结点的限制小，可以满足硅钢生产线大规模连续生产的需要，还可以减少因涂料变质而造成的浪费。
附图说明
图1为实施例1中所述的涂层表面显微形貌的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
本发明所述的综合性能良好且不含铬的半有机电工钢绝缘涂料实施例1～15以及对比例1～2中涂料各组分(不含水)的以重量计含量如表1所示。所述涂料加水溶解到常用电工钢绝缘涂料所需浓度的溶液即可用于生产。
表1  实施例及对比例中涂料各组分的含量
Figure BDA0000056543160000031
上述实施例1～15及对比例1～2中：以0.5mm厚的无取向电工钢板50W470作为基板，用刻槽橡胶辊涂层机涂覆实施例1～15及对比例1～2所示成分的不含铬半有机电工钢绝缘涂料溶液，然后在400℃炉温下烘烤30s；剪取样板进行涂层综合性能(绝缘性、附着性、冲片性、耐热性、焊接性等)检测，并由下游用户进行测评，测试结果如表2所示。
表2  实施例与对比例中所述涂层的综合性能
Figure BDA0000056543160000032
Figure BDA0000056543160000041
由实施例1所得附图1所示的涂层表面显微形貌的扫描电镜照片以及实施例1～15的测评结果看，所述的涂层为亚光银白色，涂膜完整，且均具有良好的绝缘性，层间电阻均在250Ω·mm2以上，焊接性、耐热性(750℃/N2热处理)、冲片性、附着性均良好，涂层的综合性能满足下游用户要求；而未按照本发明配比配制的对比例1的涂层虽然冲片性好，但耐热性与焊接性差，在焊接时焊缝出现了气泡，不能满足下游用户的要求；对比例2的涂层在冲压加工时出现了涂层掉粉，涂层的附着力差，其综合性能也达不到下游用户的要求。

Claims (2)

1.一种电工钢用无铬半有机绝缘涂料，以不含水的涂料组成计，所述涂料中含有以重量计的组分及含量为：水溶性饱和聚酯树脂35-55份、全甲醚化三聚氰胺树脂8-15份、改性三聚磷酸铝3-10份、植酸锌钙1-6份、磷酸锌7-12份、云母粉5-9份、钛白粉10-16份、高岭土4-8份、二甲基乙醇胺0.5-1.5份、乙二醇丁醚2-8份、聚丙烯酸铵0.2-1.0份、聚醚改性硅氧烷0.1-0.5份、有机硅消泡剂0.1-0.3份。
2.一种在电工钢表面涂覆无铬半有机绝缘涂料的方法，包括以下步骤：
A、按权利要求1所述的配方加水进行搅拌，配制成常用电工钢绝缘涂料所需浓度的溶液；
B、用刻槽橡胶辊涂层机将A步骤的溶液涂覆到电工钢表面；
C、在干燥固化炉内350-500℃炉温下烘烤20-50s。
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