CN103709796A - 能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料，其组成原料及重量百分比含量为：磷酸盐：20%~50%，硅酸盐：0.5%~5%，硼酸盐：0.1%~5%，胶体二氧化硅：35%~60%，硝酸盐：0.05%~3%，Ce：0.01%~1%，余量为去离子水；制备步骤：先将磷酸盐：20%~50%，硅酸盐：0.5%~5%，硼酸盐：0.1%~5%，胶体二氧化硅：35%~60%，硝酸盐：0.05%~3%，Ce：0.01%~1%，再加去离子水混合均匀；在300~500℃下烘烤，并控制其水分在0.1%；烧结并待用。本发明不含有对环境和人体有害的铬元素，且能给取向硅钢板提供与含铬应力涂层相同或较大的张力，其磁性改善力可达到甚至优于含铬的应力涂层，铁损比未涂应力涂层前甚至可降低0.19w/kg。

Description

能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种取向硅钢用环保涂料及制备方法，具体地属于一种能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料及制备方法。

背景技术

取向硅钢大量用于作为磁性铁芯材料，为了减少能量损失，要求铁损小。为了降低铁损，向钢板赋予张力是一个有效的办法。因此，通过在高温下形成由热膨胀系数比钢板小的材质构成的皮膜来向钢板赋予张力，达到降低铁损的目的。

目前取向硅钢板的制造方法是，在使成品退火工序中生成镁橄榄石系皮膜后，再形成以磷酸盐为主体的绝缘皮膜。这种以磷酸盐为主体的绝缘皮膜主要成分是胶状SiO₂，磷酸二氢铝和铬酐。其中铬酐是有害物质，已经被ROHS指令明确禁止使用。要求在2006年7月1日起欧盟市场上销售的电子电器产品中有害元素的指标必须符合规定，即要限制的有害物质有；镉、铅、水银、六价铬、多溴联苯、聚合溴化联苯乙醚等。即已率先要求进入其区域的电工钢板中不能含有铬元素，今后将有越来越多的国家和地区提出类似的要求。为了克服含铬有害涂层的缺点，国内外硅钢生产厂家考虑用其它形式的物质来替代铬酸酐。

经检索：韩国专利号为 KR20010082119的文献，公开了一种无铬取向电工钢及其绝缘涂料的开发情况，其化学成分及生产工艺，及最后绝缘涂层包括：磷酸锌；磷酸镁；0.5-12%硼酸或含有Na、Al、Ca、Li、Mg的硼酸盐中的一种。经涂敷，结果表明其存在涂层耐腐蚀性较差，涂层外观不佳的不足。

日本专利号为JP19790150688的文献，公开了一种用于无铬取向硅钢的绝缘涂料，其包括：7-60份磷酸镁；8-40份一或二种硫酸盐；20份硅胶。其存在的不足是，涂层附着性一般，涂层外观不佳，同时涂层的耐腐蚀性能不能满足要求。

中国专利号为ZL200610030717.6的文献，公开了一种取向硅钢用无铬环保绝缘涂层。其化学成分质量百分比为：0.01%~3%嵌段聚醚非离子型表面活性剂，0.2%~3%硼酸，9%~30%磷酸二氢铝，8%~20%胶体二氧化硅。其存在的不足是：涂层不耐高温，造成耐腐蚀性差。

中国专利申请号为CN20098111435的文献，公开了一种具有不含铬的张力覆盖膜的方向性电磁钢板。在本发明中，在以磷酸盐和二氧化硅为构成成分的张力覆盖膜中含有锰化合物及钾化合物，但这两种物质的存在不利于钢板的加工性能。

日本专利申请号为 JP20070176395的文献，公开了一种取向电磁钢板用的具有优良的吸湿性和降低铁损效果的无铬应力膜用涂液。其涂液组分为：20质量份的硅胶，混合10~80重量份的一种或多种选自Mg、Al、Ca，Fe和Mn的磷酸盐，3~30重量份选自镁、铝、铁、锰、钴、铋、锌、钙、钡、锶或镍的氯化物，1~10质量份的一种或多种选自Li、Na、K、Mg、Mn、Ca、Ba、Sr、Fe、Co、Sn、Ni、Cu、Zn、Al和Bi硼酸盐和硫酸盐，但该涂膜的耐热性较差。

发明内容                                                                                             

本发明针对现有技术存在取向硅钢用应力涂层均为含铬涂层，无铬涂层又存在绝缘性差、不耐高温、表面质量差的不足，提供一种在耐高温的同时，在钢板中产生了较大的张力，使钢板铁损降低，并使涂层附着性提高，并能改善磁性能的能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料及制备方法。

实现上述目的的措施：

能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料，其组成原料及重量百分比含量为：

磷酸盐：20% ~ 50%，硅酸盐：0.5 % ~ 5 %，硼酸盐：0.1 % ~ 5 %，胶体二氧化硅：35 % ~ 60 %，硝酸盐：0.05 % ~ 3%， Ce：0.01 % ~ 1 %，余量为去离子水。

其特征在于：所述的磷酸盐为Zn、Ni、Co中的一种或2种以上的混合。

其特征在于：所述的硅酸盐为Na、K、Bi、Li中的一种或两种以上的混合。

制备能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料的方法，其步骤：

1）先将磷酸盐：20% ~ 50%，硅酸盐：0.5 % ~ 5 %，硼酸盐：0.1 % ~ 5 %，胶体二氧化硅：35 % ~ 60 %，硝酸盐：0.05 % ~ 3%， Ce：0.01 % ~ 1 %，再加去离子水混合均匀；

   2）将上述的混合料在300 ~ 500℃下进行烘烤，并控制其水分在0.1%；

   3）进行烧结，控制烧结温度在800 ～ 900℃，烧结时间为不超过5分钟；待用。

本发明中各组分的作用

磷酸盐：在涂液中起粘结剂作用，以改善绝缘涂层与玻璃膜底层的附着性。其含量低于20%，会影响涂层附着性，含量高于50%会影响涂层的绝缘性。

硅酸盐：硅酸盐化合物是作为水溶液稳定的胶体物质。其在涂液中起提高涂层耐腐蚀性及改善表面外观作用。含量高于5%，会影响涂料的固溶度，造成涂料涂敷效果差。含量低于0.5%，达不到提高涂层耐腐蚀性的作用。

硼酸盐：其作用是提高涂层耐腐蚀性和光亮度。含量过高或过低，涂料的光亮度均得不到提高。

胶体二氧化硅：纤维状或多孔状胶体SiO₂，有利于改善钢带的滑动性和防止粘接。含量低于35%，会影响涂层的绝缘性，含量高于60%会影响涂层的附着性。

硝酸盐：其有利于提高涂层的耐吸湿性。但含量高于3%，涂层耐腐蚀性差。

铈：有利于涂层附着性，并使钢板铁损降低。含量高于1%，钢板的磁性能得不到改善。

以上无机化合物对填充磷酸盐的多孔结构有效，并且，与游离的磷酸成分容易结合，带来使磷酸成分稳定化的效果。

本发明与现有技术相比，不含有对环境和人体有害的铬元素，产品属于环保型产品。而且该环保涂料能给取向硅钢板提供与含铬应力涂层相同或较大的张力，其磁性改善力可达到甚至优于含铬的应力涂层，铁损比未涂应力涂层前甚至可降低0.19 w/kg。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）先将磷酸盐：20 % ~ 50 %，硅酸盐：0.5 % ~ 5 %，硼酸盐：0.1 % ~ 5 %，胶体二氧化硅：35 % ~ 60 %，硝酸盐：0.05 % ~ 3 %， Ce：0.01 % ~ 1 %，再加去离子水混合均匀；

   2）将上述的混合料在300 ~ 500 ℃下进行烘烤，并控制其水分在0.1 %；

   3）进行烧结，控制烧结温度在800～900 ℃，烧结时间为不超过5分钟；待用。

           表1    本发明各实施例及对比例的取值列表 wt %

注：其余量为去离子水。

　　　　　　　　　　表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

　　              表3为本发明各实施例及对比例涂层性能检测情况列表

注：皮膜张力测试方法：将钢板进行刮棒单面涂敷，涂敷量相同；

将试验片躺着立着，一端以30mm固定，测定另一端的弯曲大小，按以下的方程式算出：

σ(MPa)=1.2152×10⁵(MPa)×板厚(mm)×弯曲(mm)/270(mm)/270(mm)

从表1和表2中可以看出，对比例1中，由于磷酸盐和硝酸盐的含量低，涂层的绝缘性较差，涂层产生的张力小，磁性改善力仅有0.01 w/kg。对比例2中，由于胶体SiO₂和含铈低，导致涂层附着性差，涂层产生的张力小，对钢板的磁性几乎没有改善。本发明则涂层附着性、表面绝缘性、磁性能改善情况都能达到优良的结果。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (4)

1.能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料，其组成原料及重量百分比含量为：

磷酸盐：20% ~ 50%，硅酸盐：0.5 % ~ 5 %，硼酸盐：0.1 % ~ 5 %，胶体二氧化硅：35 % ~ 60 %，硝酸盐：0.05 % ~ 3%， Ce：0.01 % ~ 1 %，余量为去离子水。

2.如权利要求1所述的能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料，其特征在于：所述的磷酸盐为Zn、Ni、Co中的一种或2种以上的混合。

3.如权利要求1所述的能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料，其特征在于：所述的硅酸盐为Na、K、Bi、Li中的一种或两种以上的混合。

4.制备权利要求1所述的能提高取向硅钢表面张力的无铬应力涂料的方法，其步骤：

1）先将磷酸盐：20% ~ 50%，硅酸盐：0.5 % ~ 5 %，硼酸盐：0.1 % ~ 5 %，胶体二氧化硅：35 % ~ 60 %，硝酸盐：0.05 % ~ 3%，Ce：0.01 % ~ 1 %，再加去离子水混合均匀；

   2）将上述的混合料在300 ~ 500℃下进行烘烤，并控制其水分在0.1%；

   3）进行烧结，控制烧结温度在800～900℃，烧结时间为不超过5分钟；待用。