CN112680001B - 一种绝缘涂液、绝缘涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料组合物技术领域，具体涉及一种绝缘涂液、绝缘涂层及其制备方法和应用。本发明提供的绝缘涂液，其原料组成按重量份计，包括，磷酸二氢镁20‑43份、硅烷改性硅溶胶18‑25份、锆盐2‑8份、硅烷偶联剂5‑20份、硼酸1‑3份、去离子水30‑58份。本发明提供的绝缘涂液通过磷酸二氢镁、硅烷改性硅溶胶、锆盐、硅烷偶联剂、硼酸、去离子水几种成分相互配合，协同作用，可大大提高涂层的耐电压击穿强度，同时制备的涂层还具有优异的附着性和绝缘性。

Description

一种绝缘涂液、绝缘涂层及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于涂料组合物技术领域，具体涉及一种绝缘涂液、绝缘涂层及其制备方法和应用。

背景技术

换流阀是直流输电工程的核心设备，其通过依次将三相交流电压连接到直流端以得到期望的直流电压(或与此整流相反的逆变过程)，并实现对功率的控制。换流阀中设置有晶闸管和饱和电抗器，饱和电抗器是一种无功补偿装置，能够抑制阀内因元件导通而突然上升的电流，并平缓线路中故障引起的浪涌电流，从而避免烧毁晶闸管元件，起到保护晶闸管的作用。饱和电抗器中的关键元器件是卷铁心，其中带双面绝缘涂层的≤0.1mm厚度超薄取向硅钢是制造±800kV及以上电压等级阳极饱和电抗器卷铁心的核心材料，由于换流阀中的饱和电抗器铁心未接地，这一特殊设计导致铁心内部存在悬浮电压，要求超薄取向硅钢表面单位厚度绝缘涂层的耐压特性高于0.23～0.35mm常规厚度取向硅钢涂层。

对于应用在高压、特高压并联电抗器铁心中的常规取向硅钢，由于铁心通过插入取向硅钢叠片间的金属片实现单点接地，电抗器工作过程中铁心内部产生的感应电压(瞬态)通过金属接地片流入具有零电位的大地中，因此，IEC(国际电工委员会)标准中对常规取向硅钢表面绝缘电阻要求较低，IEC 60404-8-7：2017标准中要求单点值大于5Ω·cm²/面，绝缘涂层达到该指标时，通常可保证电抗器正常工作过程中阻挡铁心硅钢片间的涡流(涡流严格限制在单层硅钢片内部)、且不被感应的电压进行击穿。然而针对应用于特高压直流输电工程饱和电抗器铁心中的超薄取向硅钢，在特高压饱和电抗器中唯一具有应用业绩的日本金属公司公开的产品手册中提到，其超薄取向硅钢产品的绝缘电阻大于10Ω·cm²/面(依据IEC 40404-11方法进行测试)。研究发现，当超薄硅钢表面绝缘电阻大于10Ω·cm²/面时，并不一定能保证其抗绝缘击穿，涂层的耐电压强度与涂层成分配方有直接关系。进一步研究发现，对于两种不同成分配方、相同厚度、相同绝缘电阻的涂层，两者涂层的耐电压击穿强度不同。即对于超薄取向硅钢，绝缘电阻值只是评价涂层绝缘性能的指标之一，更为直接和关键的指标是涂层的耐电压击穿强度。当特高压直流输电工程电压从±800kV进一步提升至±1000kV时，换流阀饱和电抗器铁心中单层超薄硅钢截面上产生的感应电压更高，要求超薄硅钢表面涂层具有更高的耐电压击穿强度，并保持足够的安全裕度以应对极端运行工况，现有传统超薄取向硅钢涂层的耐电压击穿强度低于10V，涂层中的硅溶胶固化后以SiO₂粒子形式分散存在于涂层中，当涂层厚度降低到3微米以下时，耐电压等级降低，无法确保特高压直流换流阀饱和电抗器铁心的服役安全。

鉴于此，设计开发一种可应用于超薄取向硅钢表面具有更高耐电压击穿强度的绝缘涂层以满足±800kV/±1100kV特高压直流换流阀饱和电抗器铁心的应用要求，对于本领域技术人员而言依然是一个亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是现有常规厚度取向硅钢涂层的耐电压击穿强度较低，将其应用到超薄取向硅钢上无法有效满足±800kV/±1100kV特高压直流换流阀饱和电抗器铁心的应用要求，进而提供一种绝缘涂液、绝缘涂层及其制备方法和应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种绝缘涂液，其原料组成按重量份计，包括，

磷酸二氢镁20-43份、硅烷改性硅溶胶18-25份、锆盐2-8份、硅烷偶联剂5-20份、硼酸1-3份、去离子水30-58份。

优选的，所述硅烷改性硅溶胶中，所述硅烷为烷氧基硅烷，所述硅溶胶为酸性硅溶胶；

优选的，所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：对酸性硅溶胶进行预加热，然后加入硅烷偶联剂，加热回流，得到所述硅烷改性硅溶胶。

优选的，所述酸性硅溶胶和硅烷偶联剂的质量比为100：(25-40)；

所述预加热温度为40-50℃，所述加热回流温度为65-70℃，所述加热回流时间为1-3h；

所述硅烷偶联剂以滴加的方式加入到酸性硅溶胶中，所述滴加时间为2.5-3h；

所述硅烷或硅烷偶联剂选自异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种；

所述锆盐为有机锆盐和/或无机锆盐，所述无机锆盐为碱式碳酸锆，所述有机锆盐为异辛酸锆和/或乙酸锆。

可选的，所述酸性硅溶胶中SiO₂的质量含量为20％-40％，优选的，SiO₂的质量含量为30％-31％。可选的，所述酸性硅溶胶的pH值为2-4。

本发明还提供一种上述所述绝缘涂液的制备方法，包括如下步骤：

1)将锆盐和去离子水混合，然后加入硼酸，搅拌，得到第一混合液；

2)对第一混合液进行加热，然后加入硅烷偶联剂，搅拌，得到第二混合液；

3)对第二混合液进行降温，然后加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌，得到所述绝缘涂液。

优选的，步骤2)中，所述加热温度为40-50℃，搅拌时间为2-3h；

步骤3)中，对第二混合液降温至20℃以下，然后加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌0.5-2h，得到所述绝缘涂液。

可选的，所述绝缘涂液应用于超薄取向硅钢的绝缘涂层制备中。

本发明还提供一种采用上述所述的绝缘涂液或上述所述绝缘涂液的制备方法制备得到的绝缘涂液制得的绝缘涂层。

本发明还提供一种上述所述的绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：

a)对基体进行清洗，然后对清洗后的基体进行脱碳处理，得到脱碳后基体；

b)对脱碳后基体进行降温，然后将所述绝缘涂液涂覆在基体表面，加热固化，降温，以在基体表面形成所述绝缘涂层。

优选的，

步骤a)中，所述清洗步骤包括对基体依次进行碱洗、水洗的步骤；所述脱碳处理温度为930℃-980℃，所述脱碳处理时间为50s-70s；

步骤b)中，对脱碳后基体采用冷风降温至110℃-130℃，然后采用水喷淋脱碳后基体继续降温至40℃以下，干燥，得到干燥后基体，将所述绝缘涂液涂覆在干燥后基体表面，加热固化，降温至40℃以下，得到在基体表面形成的所述绝缘涂层；所述加热固化温度为650℃-700℃，所述加热固化时间为25s-30s；

所述基体为硅钢。可选的，所述硅钢为取向硅钢，所述取向硅钢为超薄取向硅钢。

本发明还提供一种超薄取向硅钢，具有上述所述的绝缘涂层或上述所述的制备方法制得绝缘涂层。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

1.本发明提供的绝缘涂液，其原料组成按重量份计，包括，磷酸二氢镁20-43份、硅烷改性硅溶胶18-25份、锆盐2-8份、硅烷偶联剂5-20份、硼酸1-3份、去离子水30-58份。

本发明提供的绝缘涂液，将硅溶胶用硅烷改性，使硅溶胶中的羟基与硅烷进行缩合反应形成R-Si-O-Si-OH结构，R-Si-O-基体的引入提高了-Si-OH中羟基的活性，在涂层制备过程中的高温固化工序中，-Si-OH更容易与硅钢基体表面的硅、铝发生键合反应形成基体-Si-O-Si-O-Si-R或基体-Al-O-Si-O-Si-R结构，同时硅烷偶联剂可在锆盐水溶液中水解，由于硅烷中有Si-OH的存在，可以与锆盐中的羟基反应形成Si-O-Zr-OH键，多价金属离子Zrⁿ⁺的引入，通过锆羟基与硅羟基缩合、硅羟基与硼酸、金属表面羟基缩合反应，形成三维空间网状结构，可大大提高涂层的交联密度，以及耐电压击穿强度。

本发明通过磷酸二氢镁、硅烷改性硅溶胶、锆盐、硅烷偶联剂、硼酸、去离子水几种成分相互配合，协同作用，可大大提高涂层的耐电压击穿强度，同时制备的涂层还具有优异的附着性和绝缘性，经测试，本发明提供的绝缘涂液制备的超薄取向硅钢的耐电压击穿强度大于20V(明显高于传统涂层的耐压强度—低于10V)、附着性为A级、绝缘电阻值大于12Ω·cm²/面、厚度小于1um、耐850℃去应力退火，满足±800kV/±1100kV特高压直流换流阀饱和电抗器铁心高感应电压、高振动、高温升的应用要求。

2.本发明提供的绝缘涂液，进一步的，所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：对酸性硅溶胶进行预加热，然后加入硅烷偶联剂，加热回流，得到所述硅烷改性硅溶胶。本发明通过上述制备方法制备硅烷改性硅溶胶，有利于提高涂层的耐电压击穿强度，同时制备的涂层还具有优异的附着性和绝缘性。

3.本发明提供的绝缘涂液，进一步的，绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：a)对基体进行清洗，然后对清洗后的基体进行脱碳处理，得到脱碳后基体；b)对脱碳后基体进行降温，然后将所述绝缘涂液涂覆在基体表面，加热固化，降温，以在基体表面形成所述绝缘涂层。本发明通过上述绝缘涂层的制备方法制备的绝缘涂层有利于在硅钢基体表面形成形成三维空间网状结构，可大大提高涂层的交联密度，以及耐电压击穿强度以及涂层的附着性和绝缘性，克服了传统涂层制备过程中通过一道次涂覆和烧结易导致涂层致密度低、凹凸起伏，进而影响涂层耐受感应电压强度的问题。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

本发明以下实施例和对比例中所用酸性硅溶胶购自济南银丰硅制品有限责任公司，型号为SGA-20。

实施例1

本实施例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁25g、硅烷改性硅溶胶20g、乙酸锆5g、异丁基三乙氧基硅烷11g、硼酸2g、去离子水37g。

所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

将100g酸性硅溶胶加热至45℃，加热过程中不断搅拌酸性硅溶胶，然后向酸性硅溶胶中滴加28g异丁基三乙氧基硅烷(滴加时间为2.5h)，滴加结束后将混合液加热回流，所述加热回流温度为68℃，加热回流时间为2h，得到所述硅烷改性硅溶胶。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将乙酸锆溶于去离子水中，然后加入硼酸，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至45℃，然后向第一混合液中滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后搅拌2.5h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至18℃，然后依次加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌1h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为4％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为950℃，脱碳处理时间为60s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至120℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至35℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为680℃，加热固化时间为30s，加热固化结束后将硅钢片降温至35℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

实施例2

本实施例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁20g、硅烷改性硅溶胶18g、乙酸锆4g、异丁基三乙氧基硅烷5g、硼酸3g、去离子水50g。

所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

将100g酸性硅溶胶加热至50℃，加热过程中不断搅拌酸性硅溶胶，然后向酸性硅溶胶中滴加40g异丁基三乙氧基硅烷(滴加时间为3h)，滴加结束后将混合液加热回流，所述加热回流温度为70℃，加热回流时间为1h，得到所述硅烷改性硅溶胶。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将乙酸锆溶于去离子水中，然后加入硼酸，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至40℃，然后向第一混合液中滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后搅拌3h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至19℃，然后依次加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌2h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为5％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为930℃，脱碳处理时间为70s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至110℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至30℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为650℃，加热固化时间为30s，加热固化结束后将硅钢片降温至38℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

实施例3

本实施例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁43g、硅烷改性硅溶胶18g、乙酸锆2g、异丁基三乙氧基硅烷6g、硼酸1g、去离子水30g。

所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

将100g酸性硅溶胶加热至40℃，加热过程中不断搅拌酸性硅溶胶，然后向酸性硅溶胶中滴加25g异丁基三乙氧基硅烷(滴加时间为2.5h)，滴加结束后将混合液加热回流，所述加热回流温度为65℃，加热回流时间为3h，得到所述硅烷改性硅溶胶。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将乙酸锆溶于去离子水中，然后加入硼酸，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至50℃，然后向第一混合液中滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后搅拌2h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至19℃，然后依次加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌0.5h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为5％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为980℃，脱碳处理时间为50s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至130℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至38℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为700℃，加热固化时间为25s，加热固化结束后将硅钢片降温至38℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

实施例4

本实施例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁25g、硅烷改性硅溶胶25g、异辛酸锆8g、乙烯基三乙氧基硅烷10g、硼酸1g、去离子水31g。

所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

将100g酸性硅溶胶加热至43℃，加热过程中不断搅拌酸性硅溶胶，然后向酸性硅溶胶中滴加30g乙烯基三乙氧基硅烷(滴加时间为2.5h)，滴加结束后将混合液加热回流，所述加热回流温度为67℃，加热回流时间为2.5h，得到所述硅烷改性硅溶胶。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将异辛酸锆溶于去离子水中，然后加入硼酸，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至46℃，然后向第一混合液中滴加乙烯基三乙氧基硅烷，滴加完毕后搅拌2.2h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至19℃，然后依次加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌1.5h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为3％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为940℃，脱碳处理时间为65s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至120℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至38℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为670℃，加热固化时间为26s，加热固化结束后将硅钢片降温至38℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

实施例5

本实施例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁22g、硅烷改性硅溶胶20g、碱式碳酸锆3g、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷20g、硼酸2g、去离子水33g。

所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

将100g酸性硅溶胶加热至43℃，加热过程中不断搅拌酸性硅溶胶，然后向酸性硅溶胶中滴加33g乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(滴加时间为2.5h)，滴加结束后将混合液加热回流，所述加热回流温度为68℃，加热回流时间为2.5h，得到所述硅烷改性硅溶胶。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将碱式碳酸锆溶于去离子水中，然后加入硼酸，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至48℃，然后向第一混合液中滴加乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，滴加完毕后搅拌2.5h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至19℃，然后依次加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌1.5h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为3％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为960℃，脱碳处理时间为59s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至120℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至38℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为690℃，加热固化时间为24s，加热固化结束后将硅钢片降温至38℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

对比例1

本对比例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁25g、酸性硅溶胶20g、乙酸锆5g、异丁基三乙氧基硅烷11g、硼酸2g、去离子水37g。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将乙酸锆溶于去离子水中，然后加入硼酸，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至45℃，然后向第一混合液中滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后搅拌2.5h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至18℃，然后依次加入酸性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌1h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为4％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为950℃，脱碳处理时间为60s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至120℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至35℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为680℃，加热固化时间为30s，加热固化结束后将硅钢片降温至35℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

对比例2

本对比例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁25g、硅烷改性硅溶胶20g、异丁基三乙氧基硅烷16g、硼酸2g、去离子水37g。

所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

将100g酸性硅溶胶加热至45℃，加热过程中不断搅拌酸性硅溶胶，然后向酸性硅溶胶中滴加28g异丁基三乙氧基硅烷(滴加时间为2.5h)，滴加结束后将混合液加热回流，所述加热回流温度为68℃，加热回流时间为2h，得到所述硅烷改性硅溶胶。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将硼酸加入到去离子水中，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至45℃，然后向第一混合液中滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后搅拌2.5h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至18℃，然后依次加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌1h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为4％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为950℃，脱碳处理时间为60s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至120℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至35℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为680℃，加热固化时间为30s，加热固化结束后将硅钢片降温至35℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

对比例3

本对比例提供了一种绝缘涂液，其原料组成为：

磷酸二氢镁25g、硅烷改性硅溶胶20g、乙酸锆16g、硼酸2g、去离子水37g。

所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

将100g酸性硅溶胶加热至45℃，加热过程中不断搅拌酸性硅溶胶，然后向酸性硅溶胶中滴加28g异丁基三乙氧基硅烷(滴加时间为2.5h)，滴加结束后将混合液加热回流，所述加热回流温度为68℃，加热回流时间为2h，得到所述硅烷改性硅溶胶。

所述绝缘涂液的制备方法包括如下步骤：

1)将乙酸锆溶于去离子水中，然后加入硼酸，搅拌使硼酸全部溶解，得到第一混合液；

2)将第一混合液加热至45℃，搅拌2.5h，得到第二混合液；

3)将第二混合液降温至18℃，然后依次加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌1h，得到所述绝缘涂液。

采用上述绝缘涂液制备绝缘涂层的方法包括如下步骤：

a)将超薄取向硅钢片先用氢氧化钠溶液(氢氧化钠溶液的质量浓度为4％)进行碱洗，再用水清洗，以去除硅钢片表面杂质，然后对清洗后的硅钢片进行脱碳处理，所述脱碳处理温度为950℃，脱碳处理时间为60s，得到脱碳后硅钢片；

b)对脱碳后硅钢片采用冷风降温至120℃，然后采用水喷淋脱碳后硅钢片继续降温至35℃，采用冷风干燥硅钢片，得到干燥后硅钢片，将上述绝缘涂液涂覆在干燥后的硅钢片表面，然后对涂覆有绝缘涂液的硅钢片进行加热固化，所述加热固化温度为680℃，加热固化时间为30s，加热固化结束后将硅钢片降温至35℃，得到在硅钢片表面形成的所述绝缘涂层。

测试例

将实施例和对比例制备的硅钢片表面绝缘涂层在800℃温度下退火2h后，按照国标GB/T 2522-2007《电工钢片(带)表面绝缘电阻、涂层附着性测试方法》测试硅钢表面绝缘电阻及涂层附着性，其中附着性由好至差分为A、B、C、D级。

按照以下方法测试实施例和对比例制备的硅钢片表面绝缘涂层的耐电压击穿强度：1)将2片面积均为645mm²的圆形电极片贴于带双面涂层的超薄硅钢上下表面，并在电极片上施加2N/mm²的压力；2)采用直流电源对电极片供电，测试过程中电压从0V逐步增加至40V；3)通过串联在电路中的电流表实时显示电流大小；4)调节电压逐步增加的过程中，当监测到电流发生突变时，即为涂层绝缘击穿点，记录此时的击穿电压值，即为耐电压击穿强度。

采用蔡司电子扫描电镜在放大1.5万倍视场下，分别观察试样的侧面及表面，可以从侧面看到涂层的厚度，误差为±0.1μm。

表1超薄硅钢表面涂层各项性能比较

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。据此引伸出的显而易见变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种绝缘涂液，其特征在于，其原料组成按重量份计，包括，

磷酸二氢镁20-43份、硅烷改性硅溶胶18-25份、锆盐2-8份、硅烷偶联剂5-20份、硼酸1-3份、去离子水30-58份；所述硅烷改性硅溶胶中，所述硅烷为烷氧基硅烷，所述硅溶胶为酸性硅溶胶。

2.根据权利要求1所述的绝缘涂液，其特征在于，所述硅烷改性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：对酸性硅溶胶进行预加热，然后加入硅烷偶联剂，加热回流，得到所述硅烷改性硅溶胶。

3.根据权利要求2所述的绝缘涂液，其特征在于，所述酸性硅溶胶和硅烷偶联剂的质量比为100：(25-40)；

所述预加热温度为40-50℃，所述加热回流温度为65-70℃，所述加热回流时间为1-3h；

所述硅烷偶联剂以滴加的方式加入到酸性硅溶胶中，所述滴加时间为2.5-3h；

所述硅烷或硅烷偶联剂选自异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种；

所述锆盐为有机锆盐和/或无机锆盐，所述无机锆盐为碱式碳酸锆，所述有机锆盐为异辛酸锆和/或乙酸锆。

4.一种权利要求1-3任一项所述绝缘涂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将锆盐和去离子水混合，然后加入硼酸，搅拌，得到第一混合液；

2)对第一混合液进行加热，然后加入硅烷偶联剂，搅拌，得到第二混合液；

3)对第二混合液进行降温，然后加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌，得到所述绝缘涂液。

5.根据权利要求4所述绝缘涂液的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述加热温度为40-50℃，搅拌时间为2-3h；

步骤3)中，对第二混合液降温至20℃以下，然后加入硅烷改性硅溶胶和磷酸二氢镁，搅拌0.5-2h，得到所述绝缘涂液。

6.一种采用权利要求1-3任一项所述的绝缘涂液或权利要求4或5所述绝缘涂液的制备方法制备得到的绝缘涂液制得的绝缘涂层。

7.一种权利要求6所述的绝缘涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)对基体进行清洗，然后对清洗后的基体进行脱碳处理，得到脱碳后基体；

b)对脱碳后基体进行降温，然后将所述绝缘涂液涂覆在基体表面，加热固化，降温，以在基体表面形成所述绝缘涂层。

8.根据权利要求7所述的绝缘涂层的制备方法，其特征在于，

步骤a)中，所述清洗步骤包括对基体依次进行碱洗、水洗的步骤；所述脱碳处理温度为930℃-980℃，所述脱碳处理时间为50s-70s；

步骤b)中，对脱碳后基体采用冷风降温至110℃-130℃，然后采用水喷淋脱碳后基体继续降温至40℃以下，干燥，得到干燥后基体，将所述绝缘涂液涂覆在干燥后基体表面，加热固化，降温至40℃以下，得到在基体表面形成的所述绝缘涂层；所述加热固化温度为650℃-700℃，所述加热固化时间为25s-30s；

所述基体为硅钢。

9.一种超薄取向硅钢，其特征在于，具有权利要求6所述的绝缘涂层或权利要求7或8所述的制备方法制得绝缘涂层。