CN115156008A - 超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于特殊涂层技术领域，涉及一种超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法及其应用。本发明的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，包括：(1)采用二十辊轧机将电工钢带的厚度轧制＜0.30mm；(2)对电工钢带表面进行清洗、烘干后，送入退火炉进行退火；其中，经退火后，电工钢带表面产生氧化，总氧含量为30‑70ppm；(3)采用两辊式顺涂的方式将自粘结涂液涂敷到电工钢带表面；(4)将涂敷涂层后的电工钢带进行固化、卷取。本发明的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，克服了自粘结涂层生产工艺窗口窄，影响干扰因素多等诸多技术难点，可用于厚度小于0.30mm的电工钢。
Description
技术领域
本发明属于特殊涂层技术领域，涉及一种超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法及其应用，尤其涉及一种新能源汽车用<0.3mm超薄规格电工钢自粘结涂层生产方法。
背景技术
新能源汽车电机在制造过程中，通过涂敷在电工钢表面的自粘结涂层固定铁芯叠片相比于传统的焊接、螺栓、铆接等紧固方式，存在固定强度高、磁性能损伤少、铁芯的振动和噪声小等优势。
一般情况下，钢厂将处于液态的自粘结涂液涂敷在电工钢表面，经过一定的烘干工艺条件下，使涂层处于活化态。电机用户通过加热、叠压，处于活化态的涂层实现相互粘结，制成铁芯。
为使新能源汽车驱动电机小型化和高效化，其铁芯材料所用的高牌号无取向电工钢的厚度逐渐减薄，与传统板厚0.35mm相比，小于0.30mm规格电工钢板的铁损可降低25％-30％，而且频率越高铁损降低的幅度越大。
但随着电工钢厚度减薄到0.30mm以下，钢厂生产自粘结涂层工艺窗口更窄，干扰因素多，控制难度更大等诸多技术难点。
中国发明专利CN 1532003A公开了一种电工钢自粘结涂层的涂敷方法，包括a)带钢采用二辊或三辊式逆涂，在130℃-260℃温度下烘烤30-45秒；b)将涂层涂敷完毕的带钢片叠片后在6-10bar的固化压力下，在130-220℃固化温度下，连续固化0.4-4小时。
中国发明专利CN 109013253A公开了一种电工钢自粘结涂层的生产方法。该方法包括步骤：1)将电工钢冷轧制成成品；2)清洗烘干；3)退火处理；4)将板温控制在50℃以下，将自粘结涂液的固体含量控制在35-60％，粘度40-70S；5)采用两辊式或三辊式进行顺涂，将自粘结涂液均匀涂敷到电工钢带的表面；6)将电工钢带进行烘烤，烘烤时间为50-70s，而后将电工钢带温度冷却到70℃以下；7)进行卷取，卷取张力为20-30N/mm2；8)进行叠片，而后连续固化1-3小时。
中国专利CN 114345670A公开了一种表面质量优良的电工钢自粘结涂层涂覆方法，包括：(1)将电工钢轧制到成品厚度，经清洗、烘干、退火、降温后得到电工钢带；(2)采用两辊式顺涂的方式在所述电工钢带表面涂覆自粘结涂液；其中，涂覆辊的粗糙度值Ra为0.3-1.2μm，涂覆辊转速与电工钢带运行的速度之比为0.6-1.0，升温速率为1.8-3.1℃/S；(3)将带有涂层的电工钢带进行固化、卷取。按照本发明的方法得到的电工钢，在1-3MPa的压力下叠压后，于160-210℃温度下连续固化1-3小时。
上述电工钢自粘结涂层的生产方法主要针对厚度0.50mm以上规格的电工钢，可通过采取涂层涂敷、涂层烘干、以及对涂敷涂层前后的电工钢板的状态的控制多个措施，能够连续生产出电工钢自粘结涂层产品。但对于厚度小于0.30mm的电工钢，由于自粘结涂层生产工艺窗口窄，影响干扰因素多等诸多技术难点，导致其粘结性能很不稳定，无法在新能源汽车领域推广应用。
基于上述，本发明提供一种<0.3mm超薄规格电工钢自粘结涂层生产方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法及其应用。
具体的，本发明的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，包括：
(1)采用二十辊轧机将电工钢带的厚度轧制＜0.30mm；
(2)对电工钢带表面进行清洗、烘干后，送入退火炉进行退火；其中，经退火后，电工钢带表面产生氧化，总氧含量为30-70ppm；
(3)采用两辊式顺涂的方式将自粘结涂液涂敷到电工钢带表面；
(4)将涂敷涂层后的电工钢带进行固化、卷取。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，所述清洗依次包括：碱喷洗、碱刷洗、水刷洗、水喷淋；所述烘干为热风烘干。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，所述退火炉的氢气比例为20～40％，露点为-5～5℃。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，所述自粘结涂液中固体含量为40-50wt％。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，在涂敷自粘结涂液前，控制电工钢带的板温≤50℃。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，涂敷辊的粗糙度值Ra为0.2-0.5um，涂敷辊转速与钢带运行的速度之比为0.6-0.9。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，所述电工钢带的单面涂层厚度控制为1.5-3.5um。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，所述固化的升温速率为1.5-2.3℃/s，固化温度为150℃-180℃，固化时长为65-120s。
上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，使用过程中，将自粘结涂层电工钢片在1-3MPa的压力下叠压后，于160-210℃温度下连续固化1-3小时。
另一方面，本发明还提供了上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法在制备新能源汽车用电工钢中的应用。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，克服了自粘结涂层生产工艺窗口窄，影响干扰因素多等诸多技术难点，可用于厚度小于0.30mm的电工钢；
(2)经检测，按照本发明的方法获得的电工钢自粘结涂层产品，表面质量优良，剥离值大于5.0N/mm，适用于新能源汽车领域。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
本文使用的术语“第一”“第二”等不表示任何顺序或重要性，而是用于区别一个要素与另一要素，术语“该”“所述”“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的对象。术语“优选的”“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
为了提供一种新能源汽车用<0.3mm超薄规格电工钢自粘结涂层生产方法。本申请发明人通过创造性劳动，通过控制涂层前电工钢基板表面氧化层的厚度、涂敷工艺参数及烘干速率等措施，得到粘结性能优良的新能源汽车用超薄规格电工钢自粘结涂层。
具体的，本发明提供的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，包括：
(1)采用二十辊轧机将电工钢带的厚度轧制＜0.30mm。
其中，所述电工钢为无取向电工钢。
(2)对电工钢带表面进行清洗、烘干后，送入退火炉进行退火；其中，
经退火后，电工钢带表面产生氧化，总氧含量为30-70ppm。
本发明通过将退火后的电工钢带表面总氧含量控制在30-70ppm，使基板表面形成一定量的氧化层，有利于改善涂层与基板的界面结合力，提高自粘结涂层的剥离强度。当总氧含量小于30ppm时，则起不到改善涂层与基板结合力的作用；当总氧含量大于70ppm时，则由于基板表面氧化层过于增厚，阻止了金属基板与涂层材料间的电子穿越，大幅降低静电附着力，导致自粘结涂层剥离强度降低。
其中，所述总氧含量的可通过控制退火炉的气氛和露点获得。优选的，所述退火炉氢气比例为20～40％，露点为-5～5℃。
优选的，所述清洗依次包括：碱喷洗、碱刷洗、水刷洗、水喷淋；所述烘干为热风烘干。
(3)采用两辊式顺涂的方式将自粘结涂液涂敷到电工钢带表面。
其中，所述自粘结涂液为IPC公司的CP20，优选的，自粘结涂液中固体含量为40-50wt％。
优选的，为了保证涂液涂敷过程中，涂液粘度的稳定性，在涂敷自粘结涂液前，控制电工钢带的板温≤50℃。
进一步优选的，涂敷辊的粗糙度值Ra为0.2-0.5um，涂敷辊转速与钢带运行的速度之比为0.6-0.9，借此使涂液均匀地涂敷到钢板表面。
其中，当涂敷辊的粗糙度值Ra小于0.2um时，则涂层表面涂敷不均匀，易产生“花斑”缺陷；当粗糙度值Ra大于0.5um时，则易产生涂层“斑点”缺陷。当涂敷辊转速与钢带运行的速度之比小于0.6时，则涂层厚度偏小；当涂敷辊转速与钢带运行的速度之比大于0.9时，则涂层厚度偏大。
优选的，所述电工钢带的单面涂层厚度控制为1.5-3.5um。
(4)将涂敷涂层后的电工钢带进行固化、卷取。
优选的，所述固化的升温速率为1.5-2.3℃/s，固化温度为150℃-180℃，固化时长为65-120s，从而使涂层达到活化状态。
其中，当固化的升温速率小于1.5℃/s时，则表面质量优良，但涂层驻炉时间较长，导致电工钢剥离强度偏低；当固化的升温速率大于2.3℃/s时，则由于溶剂挥发太快，造成涂层表面不平整，易产生表面点状凸起缺陷。当固化温度小于150℃时，则涂层易欠固化，用户叠压过程中，易产生“溢胶”现象；当固化温度大于180℃时，则涂层易过固化，造成电工钢剥离强度偏低。
使用过程中，将自粘结涂层电工钢片在1-3MPa的压力下叠压后，于160-210℃温度下连续固化1-3小时，借此，使电工钢相互粘结并且达到一定的强度。
优选的，所述卷取在常温下进行。
优选的，为避免在热状态下造成涂层的损伤，涂层后的钢带接触炉辊前，要将带钢的温度冷却到65℃以下
另一方面，本发明还提供了上述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法在制备新能源汽车用电工钢中的应用。
本发明的方法获得的电工钢自粘结涂层产品，表面质量优良，剥离值大于5.0N/mm，适用于新能源汽车领域。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。
实施例1
用二十辊轧机将无取向电工钢带轧制成品厚度0.20mm，将钢带依次经过碱喷洗、碱刷洗、水刷洗、水喷淋及热风烘干；进行电工钢带的退火；涂敷自粘结涂层前，钢带的板温要控制在50℃以下；自粘结涂液的固体含量控制在40-50％，涂层前钢板表面氧含量控制在30-40ppm，采用两辊式进行顺涂，涂敷辊表面的粗糙度为0.3um，将涂液均匀涂敷到电工钢带表面，涂敷辊转速与钢带运行的速度之比为0.6-0.9；涂层厚度单面控制为2um；将涂敷涂层后的钢带在150℃下一次固化，升温速率为2.0℃/S，固化时长为75s；为避免在热状态下造成涂层的损伤，涂层后的钢带接触炉辊前，要将带钢的温度冷却到65℃以下，将自粘结涂层电工钢片叠压后在1-3MPa的压力下，在160-210℃固化温度下，连续固化1-3小时，使电工钢相互粘结其剥离值达到5.0N/mm以上。
实施例2
用二十辊轧机将无取向电工钢带轧制成品厚度0.25mm，将钢带依次经过碱喷洗、碱刷洗、水刷洗、水喷淋及热风烘干；进行电工钢带的退火；涂敷自粘结涂层前，钢带的板温要控制在50℃以下；自粘结涂液的固体含量控制在40-50％，涂层前钢板表面氧含量控制在40-50ppm，采用两辊式进行顺涂，涂敷辊表面的粗糙度为0.3um，将涂液均匀涂敷到电工钢带表面，涂敷辊转速与钢带运行的速度之比为0.6-0.9；涂层厚度单面控制为3um；将涂敷涂层后的钢带在180℃下一次固化，升温速率为1.8℃/S，固化时长为100s；为避免在热状态下造成涂层的损伤，涂层后的钢带接触炉辊前，要将带钢的温度冷却到65℃以下，将自粘结涂层电工钢片叠压后在1-3MPa的压力下，在160-210℃固化温度下，连续固化1-3小时，使电工钢相互粘结其剥离值达到5.0N/mm以上。
实施例3
用二十辊轧机将无取向电工钢带轧制成品厚度0.27mm，将钢带依次经过碱喷洗、碱刷洗、水刷洗、水喷淋及热风烘干；进行电工钢带的退火；涂敷自粘结涂层前，钢带的板温要控制在50℃以下；自粘结涂液的固体含量控制在40-50％，涂层前钢板表面氧含量控制在60-70ppm，采用两辊式进行顺涂，涂敷辊表面的粗糙度为0.4um，将涂液均匀涂敷到电工钢带表面，涂敷辊转速与钢带运行的速度之比为0.6-0.9；涂层厚度单面控制为2.5um；将涂敷涂层后的钢带在180℃下一次固化，升温速率为2.1℃/s，固化时长为86s，为避免在热状态下造成涂层的损伤，涂层后的钢带接触炉辊前，要将带钢的温度冷却到65℃以下，将自粘结涂层电工钢片叠压后在1-3MPa的压力下，在160-210℃固化温度下，连续固化1-3小时，使电工钢相互粘结其剥离值达到5.0N/mm以上。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，包括：
(1)采用二十辊轧机将电工钢带的厚度轧制＜0.30mm；
(2)对电工钢带表面进行清洗、烘干后，送入退火炉进行退火；其中，经退火后，电工钢带表面产生氧化，总氧含量为30-70ppm；
(3)采用两辊式顺涂的方式将自粘结涂液涂敷到电工钢带表面；
(4)将涂敷涂层后的电工钢带进行固化、卷取。
2.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，所述清洗依次包括：碱喷洗、碱刷洗、水刷洗、水喷淋；所述烘干为热风烘干。
3.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，所述退火炉的氢气比例为20～40％，露点为-5～5℃。
4.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，所述自粘结涂液中固体含量为40-50wt％。
5.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，在涂敷自粘结涂液前，控制电工钢带的板温≤50℃。
6.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，涂敷辊的粗糙度值Ra为0.2-0.5um，涂敷辊转速与钢带运行的速度之比为0.6-0.9。
7.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，所述电工钢带的单面涂层厚度控制为1.5-3.5um。
8.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，所述固化的升温速率为1.5-2.3℃/s，固化温度为150℃-180℃，固化时长为65-120s。
9.根据权利要求1所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法，其特征在于，使用过程中，将自粘结涂层电工钢片在1-3MPa的压力下叠压后，于160-210℃温度下连续固化1-3小时。
10.权利要求1-9任一项所述的超薄规格电工钢自粘结涂层的生产方法在制备新能源汽车用电工钢中的应用。
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