CN110240832B - 一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料，包括重量份数的如下组分：金属磷酸二氢盐100份，水溶性树脂5‑80份，含锌的氧化物和/或含锌的硝酸盐0.1‑5份。本发明无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料能够满足环保的要求，并具有优异的耐腐蚀性、附着性，涂覆在无取向硅钢表面外观透明。

Description

一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料
技术领域
本发明涉及无取向硅钢用绝缘涂料，特别是涉及一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料。
背景技术
电工钢亦称硅钢片，是产量最大的金属功能材料。其具有导磁率高、矫顽力低、电阻系数大等特性，因而磁滞损失和涡流损失都小，目前主要用作电机、变压器、电器以及电工仪表中的磁性材料。
硅钢片表面需涂覆一层很薄的绝缘涂层，使得硅钢具有良好的层间电阻率，使硅钢层间损失降为最小，同时良好的耐腐蚀性能使硅钢片在储存、运输和使用过程中免受各种介质的腐蚀，保证硅钢片的性能。
一般来说，硅钢片绝缘涂层具有如下的基本性能:具有较高的层间电阻率，满足绝缘性能的要求；具有良好的附着性、表面力学性能和加工性能；外观均一,表面硬度适中,在后加工过程中涂层不剥落、粉化,对加工模具磨损小；具有良好的耐热性能,经高温退火以及发蓝后仍具有较高的层间电阻率；有良好的耐化学药品性能和抗腐蚀性能；具有良好的焊接性能等。
目前使用的绝缘涂层大致可分为有机涂层、无机涂层和半无机涂层。有机涂层有良好的附着性能和冲击性能，但耐热性和悍接性能较差，无机涂层的性能则大致相反，半无机涂层可以综合两者性能，得到广泛应用。
目前，有机绝缘漆、铬酸盐系无机涂层及铬酸盐系无机-有机复合涂层已经发展成熟并得到了十分广泛的应用，国内外生产无取向硅钢仍以铬酸盐系绝缘涂料为主。铬酸盐系绝缘涂料配方已经发展成熟，在绝缘性、附着力、耐腐蚀性等方面都具有优异的性能。但是，六价铬具有剧毒和环境毒害性，是一种难以清除的环境污染物，且近年来还发现六价铬具有强烈的致癌作用。随着社会环保意识的日益提高，欧盟等国纷纷出台了在民用产品中禁止使用六价铬添加剂的法案，我国也于近年来出台了限制使用六价铬的相关规定。另外，随着制造业自动化程度的提高，含铬涂层在其他钢表面(如设备导轨等)滑动性不足的缺点也日益明显。因此，制备无铬环保的高性能绝缘涂层成为了近年来的研究热点。
授权公告号CN 103834263B公开了“一种无取向硅钢用半有机绝缘涂层涂料”，其成分为：金属磷酸二氢盐100质量份、水溶性环氧树脂分散体5-100质量份、氨基树脂或三聚氰胺或双氰胺0.25-100质量份，纯水100-2000质量份。上述涂料不含铬元素，且具有良好的附着性和耐热性，但该涂料处理后的样板，进行耐腐蚀性能测试时腐蚀面积大于20％，耐腐蚀效果较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料，包括重量份数的如下组分：
金属磷酸二氢盐 100份
水溶性树脂 5-80份
含锌的氧化物和/或含锌的硝酸 0.1-5份。
金属磷酸二氢盐，用于涂料中以提高涂层的耐腐蚀性和耐热性。金属磷酸二氢盐可以通过金属的氢氧化物或氧化物与磷酸反应制得。在制备过程中，需保持磷酸稍稍过量以保持溶液的稳定性。
水溶性树脂，用于涂料中以提高附着性能和成膜性能。水溶性树脂的用量要求严格，以金属磷酸二氢盐100重量份为计，当水溶性树脂的用量少于5重量份，涂料在硅钢表面难以成膜，会有粉化或涂层易剥落，难以后续加工；当水溶性树脂的用量高于80重量份时，使得涂料在退火后的弯曲性能和耐腐蚀性能均下降。
锌离子能进一步改善涂料的耐腐蚀性能，硝酸根离子对整个体系具有稳定作用，但是硝酸根的用量过多时，会降低涂料的耐腐蚀性能。
其中，所述的涂料中还包括助剂，所述助剂的重量份数为0.1-10份。
其中，所述的助剂为稳定剂或消泡剂。
稳定剂的加入，使得涂料混合均匀、稳定性增加。
消泡剂的加入，防止涂料在实际应用中产生泡沫、漏涂等问题而影响硅钢的外观和性能。
其中，所述的涂料中还包括60-2000重量份数的水。
水的加入，一方面作为溶剂，另一方面调整涂料的粘度，使得涂料更好地涂敷于硅钢表面。
其中，所述的金属磷酸二氢盐选自Al(H2PO4)3、Mg(H2PO4)2、Ca(H2PO4)2中的一种或多种的混合。
其中，所述的金属磷酸二氢盐为Al(H2PO4)3与Mg(H2PO4)2的混合，所述Al(H2PO4)3与Mg(H2PO4)2的质量比为1:1。
其中，所述的水溶性树脂为苯丙乳液和/或丙烯酸树脂PW-524。
其中，所述的丙烯酸树脂PW-524购自帝斯曼先达合成树脂(佛山)有限公司。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料能够满足环保的要求，并具有优异的耐腐蚀性、附着性，涂覆在无取向硅钢表面外观透明。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例1-6中各组分的用量如表1。
表1
实施例 磷酸二氢铝/g 磷酸二氢镁/g 硝酸锌/g 苯丙乳液/g 稳定剂/g 水/g
1 40 60 3 5 4 288
2 50 50 3 5 4 288
3 75 25 3 5 4 288
4 100 0 3 5 4 288
5 70 70 1.5 5 4 300
6 140 0 1.5 5 4 300
将实施例1-6制备的涂料进行附着性、耐腐蚀性、耐高温退火性性能测试，测试结果如表2所示。
附着性测试参照GB/T2522-2007进行测试。
耐腐蚀性测试采用JIS-Z2371盐水喷雾实验方法进行测试
耐高温退火性测试：氮气保护下，750℃保温2小时，降至常温，测试样板表面是否脱落，用φ10mm棒弯曲后展开，测试退火弯曲后，表面是否脱落。
表2
实施例 附着情况 腐蚀面积 退火性能 退火弯曲
1 未脱落 1.0％ 未脱落有光泽 有脱落
2 未脱落 1.2％ 未脱落有光泽 少量脱落
3 未脱落 1.5％ 未脱落有光泽 少量脱落
4 未脱落 5.0％ 未脱落有光泽 少量脱落
5 未脱落 2.0％ 未脱落有光泽 有脱落
6 未脱落 1.5％ 未脱落有光泽 有脱落
如表2可知，以磷酸二氢铝和磷酸二氢镁复配作为金属磷酸二氢盐，以水溶性树脂GR1301/g为水溶性树脂分散体，以水为溶剂，加入硝酸锌和稳定剂制备涂料，当金属磷酸二氢盐为100重量份，硝酸锌为30重量份时，所制得的涂料附着性优异，无脱落现象出现；当金属磷酸二氢盐为140重量份，硝酸锌为15重量份时，所制得的涂料在耐高温测试后退火弯曲时出现脱落现象，说明硝酸锌的用量不宜过少，否则附着性有一定程度地降低；另外，当100重量份的金属磷酸二氢盐中磷酸二氢铝和磷酸二氢镁的用量比为1:1，在满足附着性和退火性的前提下，经耐腐蚀性能测试，腐蚀面积最小，说明耐腐蚀性较优。
实施例7-13中各组分的用量如表3。
表3
Figure BDA0001987838930000041
将实施例7-13制备的涂料进行附着性、耐腐蚀性、耐高温退火性性能测试，测试结果如表4所示。
表4
实施例 附着情况 腐蚀面积 退火性能 退火弯曲
7 未脱落 3.0％ 未脱落有光泽 有脱落
8 未脱落 2.2％ 未脱落有光泽 少量脱落
9 未脱落 4.0％ 未脱落有光泽 未脱落
10 未脱落 2.3％ 未脱落有光泽 未脱落
11 未脱落 0.3％ 未脱落有光泽 未脱落
12 未脱落 1.5％ 未脱落有光泽 未脱落
13 未脱落 1.8％ 未脱落有光泽 未脱落
如表4，以1:1的磷酸二氢铝和磷酸二氢镁为金属磷酸二氢盐，加入水溶性树脂、硝酸锌和氧化锌制备涂料，当水溶性树脂为PW-524时，所得涂料的附着性优异，无脱落现象；而当水溶性树脂为苯丙乳液时，所得涂料在退火弯曲时出现脱落问题；另外，保持其他组分不变的情况下，比较硝酸锌和氧化锌的用量比例，当硝酸锌和氧化锌为10:3，耐腐蚀测试后的腐蚀面积为4％；当硝酸锌和氧化锌为10:6，耐腐蚀测试后的腐蚀面积为2.3％；当硝酸锌和氧化锌为10:9，耐腐蚀测试后的腐蚀面积为0.3％；当硝酸锌和氧化锌为10:12时，耐腐蚀测试后的腐蚀面积为1.5％；当硝酸锌和氧化锌为10:15时，耐腐蚀测试后的腐蚀面积为1.8％，故以硝酸锌和氧化锌的用量比例为10:9时，所得涂料的耐腐蚀性能较优。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料，其特征在于，包括重量份数的如下组分：
金属磷酸二氢盐 100份
水溶性树脂 5-80份
含锌的硝酸盐与含锌的氧化物混合总和 0.1-5份
含锌的硝酸盐与含锌的氧化物混合中，二者用量比为10:9；
所述的金属磷酸二氢盐为Al(H2PO4)3与Mg(H2PO4)2的混合，所述Al(H2PO4)3与Mg(H2PO4)2的质量比为1:1。
2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的涂料中还包括助剂，所述助剂的重量份数为0.1-10份。
3.如权利要求2所述的涂料，其特征在于，所述的助剂为稳定剂或消泡剂。
4.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的涂料中还包括60-2000重量份数的水。
5.如权利要求1-4任一项所述的涂料，其特征在于，所述的水溶性树脂为苯丙乳液和/或丙烯酸树脂PW-524。
6.如权利要求5所述的涂料，其特征在于，所述的丙烯酸树脂PW-524购自帝斯曼先达合成树脂(佛山)有限公司。
7.如权利要求1-4任一项所述的涂料，其特征在于，所述的含锌的氧化物和含锌的硝酸盐混合总和为1.5-5份。
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