CN103436070B - 一种绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢制备方法及该种无取向硅钢，通过在目前无取向硅钢绝缘涂层的制备原料中加入水性有机色浆，涂层干燥固化后通过色浆在涂层表面的富集实现对涂层的强着色，从而获得良好的遮盖力。水性有机色浆的颜色可以是兰、绿、黄、红、黑等市场上常见的颜色，优选的颜色是蓝色和绿色。水性有机色浆的加入量为0.1%~15%。本发明对涂层的涂覆方式没有限制。加入水性有机色浆的涂料需要在干燥固化炉内保证板温达到200~350℃，干燥过程中有机着色剂在涂层表面富集，最终固化在涂层中，由于有机着色剂在涂层表面富集，着色力显著增强，少量的添加即可实现对硅钢绝缘涂层的着色。

Description

一种绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢及其制备方法

技术领域

本发明属于无取向硅钢领域，特别涉及的是绝缘涂层中使用有机着色剂的一种无取向硅钢及其制备方法，有机着色剂以水性有机色浆的方式加入。

背景技术

无取向硅钢是电机铁芯采用的重要的磁性材料。为了降低电机工作中的铁损，实现节能降耗，需要在硅钢片表面制备绝缘涂层。因此，按照市场上提供的无取向硅钢产品可以分为两类，一类是不带绝缘涂层的无取向硅钢产品，称为半工艺无取向硅钢，另一类则是涂覆绝缘涂层的无取向硅钢，称为全工艺无取向硅钢。全工艺无取向硅钢是目前国内市场上的主流产品。到目前为止，在无取向硅钢片上形成绝缘层的技术以及涂料的配方已经有许多，主要包括无机、有机和半无机三大类，其中，半无机涂层或者说有机无机复合涂层是无取向硅钢绝缘涂层的主流。本发明涉及的技术就是在这些半无机的绝缘涂层中加入有机着色剂，从而制备出绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢。

最早的涂料主要是铬酸盐和磷酸盐在硅钢片上形成一层无机膜。尽管无机膜的耐热性优良，但是它的耐水性、抗冲击性、附着性都很差。为了解决上述问题，逐渐发展了包含有机、无机两个主要组分的混合涂料配方，该涂层一般被称为半无机涂层，这类配方充分利用了无机膜良好的焊接性能、耐热性能以及有机膜优良的耐水、绝缘、抗冲击和粘附性能。例如美国专利US4238534、US4844753、US5624749以及中国专利98125437中所提及的用于涂覆硅钢片以形成绝缘层的涂料中，均采用这类半无机涂料配方。半无机涂料在国内外大型硅钢生产企业获得了广泛的应用。目前市场上典型无取向硅钢绝缘涂层的无机成分为铬酸盐，主要的铬酸盐成分为铬酸锌或者铬酸镁，或者他们的复合。有机成分为丙烯酸、醋酸乙烯等树脂。为保证涂层的环保性，在涂料中加入甘油等有机还原剂，涂层固化过程中涂料中的六价铬被充分还原为三价铬。涂层的颜色因铬酸盐的种类、硅钢厂固化工艺的不同而呈现淡绿、黄绿、灰色等多种颜色，但颜色一般比较淡，基本上没有遮盖性。

为了保证无取向硅钢的叠片性能，无取向硅钢绝缘涂层属于薄涂层，即涂层的厚度为0.5~2μm，因此虽然涂料的无机成分中含有三价铬，但无机组分对基体的遮盖力显得不足，而丙烯酸树脂等有机组分多为透明状态，因而现有无取向硅钢绝缘涂层的着色力略显不足，装饰性有待提高。目前尚无在铬酸盐半无机涂料中添加有机着色剂的报道。

发明内容

本发明针对现有无取向硅钢绝缘涂层着色力不足这一现状，通过在目前无取向硅钢绝缘涂层的制备原料中加入水性有机色浆，通过涂层机涂覆后在无取向硅钢钢板的表面获得涂层，涂层通过固化干燥炉固化后通过色浆实现对涂层的着色，从而获得良好的着色力。通过本技术的实施，可以获得一种绝缘涂层中加入有机着色剂的无取向硅钢，尤其是着色剂在涂层的表面富集，着色力显著增强。

本发明的技术方案如下：一种绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢制备方法,其特征在于,所述方法步骤如下:

（1）在无取向硅钢铬酸盐半无机绝缘涂料的基础上添加水性有机色浆，所述水性有机色浆的颜色为是兰、绿、黄、红、黑常见颜色，水性有机色浆的加入量为无取向硅钢绝缘涂料重量的0.1%~15%；

（2）涂覆到无取向硅钢钢板表面，经过干燥固化炉固化后获得绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢。

进一步的，所述水性有机色浆优选蓝色或绿色或者他们的混合色。

进一步的，所述水性有机色浆在配制绝缘涂料的过程中加入；或添加到无取向硅钢绝缘涂料的部分组分中加入，即铬酸盐等无机成分与树脂组成的A液与甘油等还原剂组成的B液中，或作为单一原料在使用前加入；混合20分钟以上以保证色浆均匀。

进一步的，所述干燥固化炉内保证板温达到200~350℃，即炉温设置为400~700℃，以保证色浆颗粒固化在涂层中。

根据所述方法制备的无取向硅钢，其特征在于：所述无取向硅钢的绝缘涂层中含有机着色剂，所述有机着色剂为无取向硅钢制备过程中添加的水性有机色浆，所述水性有机色浆的颜色为是蓝、绿、黄、红、黑常见颜色。

进一步的，所述水性有机色浆的加入量为铬酸盐绝缘涂料重量的0.1%~15%。

本发明的有益效果在于：在常规无取向硅钢绝缘涂料中加入水性有机色浆，然后在板温200~350℃条件下干燥固化，即炉温设置为400~700℃，干燥过程中依靠浮力作用有机着色剂在涂层表面富集，着色力显著增强，少量的添加即可实现对硅钢绝缘涂层的着色。通过在无取向硅钢涂料中加入有机着色剂，不但可以获得多彩的涂层外观，而且色浆的颗粒会集中在涂层的表面，可以进一步提高涂层的冲片性能和焊接性能。

本技术对目前市场上的铬酸盐涂料的配方不做要求。在目前流行的铬酸盐涂料的基础上加入水性有机色浆，水性有机色浆的颜色可以是兰、绿、黄、红、黑等市场上常见的颜色，根据目前客户的偏好，优选的颜色是蓝色和绿色或者他们的混合色。水性有机色浆的加入量为0.1%~15%。加入量低于0.1%时着色力不足，加入量大于15%时会因涂层中有机成分的比例高而影响涂层的耐热性能。水性有机色浆可以在配制绝缘涂料的过程中加入；也可以添加到无取向硅钢绝缘涂料的部分组分中（指的是AB组分的涂料），或者在生产现场配料过程中加入，在使用前混合。本发明适用于铬酸锌系的绝缘涂层和铬酸镁系绝缘涂层，对涂层的涂覆方式没有限制。涂覆到无取向硅钢钢板表面，经过干燥固化炉固化后获得绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢。干燥固化炉内保证板温达到200~350℃，即炉温设置为400~700℃，干燥过程中水性色浆依靠浮力向涂层表面富集，并最终烧结固化在涂层表面。

在此必须强调的是，虽然以彩涂板等为代表的涂层体系着色已经被视为常用的技术，但本技术与彩涂板的涂料体系截然不同。彩涂板的涂层厚度为硅钢绝缘涂层的数倍，涂层中颜料分布比较均匀。

硅钢涂层厚度为1~2微米，这种涂层被称为薄涂层。无取向硅钢的绝缘涂层被称为半无机涂层，无机成分为铬酸锌与铬酸镁等铬酸盐、硼酸等，他们占涂料成分的10~25%。有机成分为丙烯酸树脂乳液、苯丙乳液、醋酸乙烯乳液等、甘油等有机还原剂以及一些助剂，有机成分占涂料成分的5~20%。其余部分为水。鉴于硅钢绝缘涂层非常薄，为保证涂层的耐热性能和焊接性能有机树脂的比例也有限制，因此涂层的颜色非常淡，并且没有关于硅钢绝缘涂层着色的报道和产品。本技术通过在硅钢绝缘涂料中加入水性有机色浆，通过在板温200~350℃条件下干燥固化，依靠浮力作用有机着色剂在涂层表面富集，最终固化在涂层表面，由于着色剂在涂层表面的富集，着色力显著增强，少量的添加即可实现对硅钢绝缘涂层的着色。

说明书附图

图1 添加着色剂的无取向硅钢铬酸锌涂层表面SEM。

图2 添加着色剂的无取向硅钢铬酸镁涂层表面SEM。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细的说明。实施例所述的物质的“份”均指重量份。

对比实施例1

取100份铬酸锌半无机涂料，通过涂层机涂覆到无取向硅钢钢板表面，然后进入干燥固化炉内进行高温固化，机组速度为60~150米/分钟，干燥固化炉的干燥段的温度为干燥段450~650℃，烧结段为400~650℃，可以获得对比实施的常规铬酸锌半无机绝缘涂层的无取向硅钢。

实施例1：

取上述100份铬酸锌半无机涂料，添加0.5份的酞青兰水性有机色浆，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢钢板表面，然后按照对比实施例1的固化工艺固化，即可制备出绝缘涂层含有有机着色剂的无取向硅钢。

对比实施例2

取市场上销售的100份铬酸镁半无机涂料，通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后进入干燥固化炉内进行高温固化，机组速度为60~150米/分钟，干燥固化炉的干燥段的温度为干燥段450~650℃，烧结段为400~650℃，可以获得对比实施的常规铬酸镁半无机绝缘涂层的无取向硅钢。。

实施例2：

取100份铬酸镁半无机涂料，添加0.5份的酞青兰水性有机色浆，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后按照对比实施例2固化工艺固化，即可制备出铬酸镁绝缘涂层中含有有机着色剂的无取向硅钢。涂层的扫描电镜形貌如图1所示。着色剂颗粒主要分布在涂层的表面，可以改善涂层的冲片性能和焊接性能。

实施例3

取100份铬酸锌半无机涂料，添加0.2份的果绿水性有机色浆，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后按照对比实施例1的固化工艺固化，即可制备出绝缘涂层含有有机着色剂的无取向硅钢。

实施例4

取100份铬酸镁半无机涂料，添加0.2份的果绿水性有机色浆，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后按照对比实施例2固化工艺固化，即可制备出绝缘涂层含有有机着色剂的无取向硅钢。涂层的扫描电镜形貌如图2所示。着色剂颗粒主要分布在涂层的表面，可以改善涂层的冲片性能和焊接性能。

实施例5

取100份铬酸锌半无机涂料，添加5份的酞青兰水性有机色浆，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后按照对比实施例1的固化工艺固化，即可制备出绝缘涂层含有机着色剂的无取向硅钢

实施例6

取100份铬酸镁半无机涂料，添加5份的酞青兰水性有机色浆，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后按照对比实施例2的固化工艺固化，即可制备出绝缘涂层含有机着色剂的无取向硅钢。

实施例7

以AB双组份供应的铬酸镁涂料，一般A液为铬酸镁溶液和苯丙乳液，B液为甘油等还原剂和各种助剂。按照取100份铬酸锌半无机涂料（A+B）添加0.3份的酞青兰水性有机色浆的比例计算出色浆的加入量，将相应的酞青兰浆加入到A液或者B液中，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，在涂料使用前再将AB组分混合搅拌，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后按照对比实施例2的固化工艺固化，即可制备出绝缘涂层含有机着色剂的无取向硅钢。

实施例8

以AB双组份供应的铬酸锌涂料，一般A液为按照取100份铬酸镁半无机涂料添加0.3份的酞青兰水性有机色浆的比例计算出色浆的加入量，将相应的酞青兰浆加入到A液或者B液中，搅拌20分钟以上以保证混合均匀，在涂料使用前再将AB组分混合搅拌，然后通过涂层机涂覆到无取向硅钢表面，然后按照对比实施例1的固化工艺固化，即可制备出绝缘涂层含有机着色剂的无取向硅钢。

Claims (2)

1.一种绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢制备方法,其特征在于,所述方法步骤如下:

(1)在无取向硅钢铬酸盐半无机绝缘涂料的基础上添加水性有机色浆，所述水性有机色浆的颜色为是兰、绿、黄、红、黑常见颜色，水性有机色浆的加入量为无取向硅钢绝缘涂料重量的0.1％～15％；

(2)涂覆到无取向硅钢钢板表面，经过干燥固化炉固化后获得绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢；

所述水性有机色浆在配制绝缘涂料的过程中加入；或添加到无取向硅钢绝缘涂料的部分组分中加入，即铬酸盐无机成分与树脂组成的A液与甘油还原剂组成的B液中，或作为单一原料在使用前加入；混合20分钟以上以保证色浆均匀；

所述干燥固化炉内保证板温达到200～350℃，即炉温设置为400～700℃，以保证色浆颗粒固化在涂层中。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘涂层中含有机着色剂的无取向硅钢制备方法,其特征在于，所述水性有机色浆为兰色或绿色。