CN1229454C - 电工钢用涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电工钢用涂料，本发明的涂料含有至少1种二价金属的重铬酸盐，该重铬酸盐的用量以CrO3来计量，占全部组合物重量的31～74%；和烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚树脂或丙烯酸酯树脂，树脂固体占全部组合物重量的2.4～48%；和有机还原剂，占全部组合物重量的3.6～32.4%；以及硼酸占全部组合物重量的6.7～28%，本发明的涂料是一种具有良好附着性，绝缘性，耐蚀性和冲片性的电工钢用涂料。有效解决了剪切、冲片过程和消除应力退火后涂层脱落的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种电工钢用涂料。
背景技术
冷轧无取向电工钢板主要用于中、小型工业电机和变压器。机器在工频下运行时，交变磁场导致铁芯中的涡流损耗。涡流损耗与铁芯每片电工钢板厚度的平方成正比，因此减薄钢板是降低电工钢铁损的一个主要措施。为了切实做到叠成铁芯的每片电工钢板间相互绝缘，引入了绝缘涂层。最初的绝缘涂层是无机型的，具有良好的绝缘性和耐蚀性，但由于无机涂层硬度高，产品的冲片性不好。为解决冰箱压缩机电机用的电工钢材料的冲片性，70年代初，新日铁公司首先开发了半有机L涂层(铬酸盐+丙烯树脂)冲片性明显提高。随后川崎制铁公司也开发了类似的A1涂层。
然而许多半有机涂层对基板的附着性不好，电工钢在冲片时会发生涂层脱落，消除应力退火后，脱落情况将更加严重，绝缘性和耐蚀性大大下降，脱落的粉末还会损坏冲压模具。
例如在特公昭60-36476号中，以处理液中的无水铬酸为100重量单位，醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯共聚乳液中树脂固体含量为5～120重量单位，醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯比为90/10～40/60为配方的方法。利用辊涂机方式，在钢板的两面涂覆，得到电工钢涂层。
上述方法得到的绝缘膜附着性和耐磨性差，冲片时常会发生涂层脱落，消除应力退火后，脱落情况将更加严重。钢板剪切时因张力垫容易造成膜的损伤，剥落的膜粉一旦堆积在张力垫上，固化粘附在钢板局部表面，容易造成冲片和铁芯装配等故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的附着性，绝缘性，耐蚀性和冲片性电工钢用涂料。以解决剪切、冲片过程和消除应力退火后涂层脱落的问题。
本发明的电工钢用涂料包含有
至少1种二价金属的重铬酸盐，该重铬酸盐的用量以CrO3来计量，占全部组合物重量的31～74％；和
烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚树脂或烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的丙烯酸酯树脂，改性后的树脂固体占全部组合物重量的2.4～48％；和
有机还原剂，占全部组合物重量的3.6～32.4％。
其中，烯丙氧基羟丙基磺酸钠占改性后的共聚树脂固体的重量的0.1～10％。
进一步，在烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚树脂中，烯丙氧基羟丙基磺酸钠占改性后的共聚树脂固体的重量的0.1～10％，其余为醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯；醋酸乙烯含量占改性后的共聚树脂固体重量的36～81％，叔碳酸乙烯酯的含量占改性后的共聚树脂固体的9～60％。
在烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的丙烯酸酯树脂中，烯丙氧基羟丙基磺酸钠占改性后共聚树脂固体的重量的0.1～10％，其余为丙烯酸酯，丙烯酸酯含量占改性后共聚树脂固体的90～99.9％。
又，本发明还进一步含有硼酸，其占全部组合物重量的6.7～28％。
树脂还可采用烯丙氧基羟丙基磺酸钠改性后的下列树脂：聚醋酸乙烯酯，聚苯乙烯，聚乙烯基缩丁醛，聚氯乙烯，聚氯化亚乙烯以及这些树脂的共聚物。
最终处理液的密度控制在1.00～1.20g/cm3。
本发明使用的重铬酸盐为Ca、Mg及Zn等二价金属中选择任何1种或2种以上的重铬酸盐，将其配成水溶液使用，或通过将上述二价金属的氧化物，氢氧化物或碳酸盐在无水铬酸中溶解后使用。
在上述重铬酸盐水溶液中添加有机树脂，为了提高涂层对基板的附着性，选择用烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的醋叔共聚物或丙烯酸酯树脂。树脂的添加可采用乳液形式，也可采用溶液形式。
在上述共聚物中，烯丙氧基羟丙基磺酸钠的添加比例少于0.1％，得不到提高附着性的效果，而超过10％，成本太高，并会导致树脂乳液耐电解质稳定性下降，这样当树脂乳液加入到重铬酸盐水溶液中时，树脂大量凝聚析出，无法形成均匀的涂层。因此限定烯丙氧基羟丙基磺酸钠的用量在0.1-10％。
对醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯在重铬酸盐水溶液的添加量，以树脂固体占全部组合物的重量计，若小于2.4％，不能得到良好冲片性；而大于48％，耐热性和焊接性下降。
为使膜不吸湿，添加丙三醇、乙二醇、蔗糖等多元醇类作为铬的还原剂。有机还原剂的添加量，以占全部组合物的重量计，若少于3.6％，膜的耐水性差；大于32.4％，在处理液中进行还原反应，处理液胶凝化，产生不利的影响。
硼酸能大幅度提高膜的耐热性。硼酸的添加量以占全部组合物的重量计，范围在6.7～28％之内为好。
最终处理液的密度控制在1.00～1.20g/cm3。将上述配比的处理液在电工钢板表面连续均匀涂覆后，在300～700℃的干燥炉中短时间加热，能形成良好的绝缘膜。
固化后膜的涂覆量应为0.2～6g/m2。膜的涂覆量少于0.2g/m2，改善冲片性效果不明显；大于6g/m2，焊接性严重劣化。
具体实施方式
本发明的5个实施例以及相应的对比例的各组分及其含量如表1所示，按表1配制本发明的涂料。
表1 涂料组成(以占全部组合物重量百分比表示)
| 实例 | 30％重铬酸镁水溶液，以CrO3计(％) | 30％重铬酸钙水溶液，以CrO3计(％) | 30％重铬酸锌水溶液，以CrO3计(％) | 醋叔乳液，以固体成分计(％) | 丙烯酸酯乳液，以固体成分计(％) | 烯丙氧基羟丙基磺酸钠占树脂比例(％) | 乙二醇(％) | 丙三醇(％) | 硼酸(％) |
| 实施例1 | 52.1 | 19.1 | 5 | 16.0 | 12.8 | ||||
| 比较例1 | 40.9 | 44.0 | 5.0 | 10.1 | |||||
| 比较例2 | 42.5 | 15.7 | 23.5 | 18.3 | |||||
| 实施例2 | 52 | 19.2 | 1 | 16 | 12.8 | ||||
| 比较例3 | 61.9 | 3.8 | 19.0 | 15.2 | |||||
| 实施例3 | 73.0 | 4.5 | 0.5 | 6.7 | 15.7 | ||||
| 比较例4 | 55.6 | 15.3 | 7.3 | 21.9 | |||||
| 实施例4 | 32.2 | 35.1 | 10 | 21.0 | 11.7 | ||||
| 比较例5 | 43.3 | 25.2 | 22.0 | 9.4 | |||||
| 实施例5 | 30 | 22.1 | 19.1 | 5 | 16 | 12.8 |
按本发明的实施例以及相应的对比例制得的涂料涂覆在0.5mm厚的电工钢表面，在400℃的热风炉进行50秒烧结，在该板表面形成绝缘膜。测得该电工钢板的性能指标如表2所示。
表2
| 样品 | 涂覆量(g/m2) | 附着性1 | SRA后附着性2 | 层间电阻3(Ω·cm2/片) | 盐雾4(7h) |
| 实施例1 | 2.3 | 1 | 1 | 21 | 5 |
| 比较例1 | 2.2 | 3 | 1 | 13 | 5 |
| 比较例2 | 2.4 | 3 | 3 | 12 | 30 |
| 实施例2 | 0.8 | 1 | 1 | 10 | 55 |
| 比较例3 | 0.7 | 3 | 3 | 8.6 | 45 |
| 实施例3 | 0.6 | 3 | 1 | 8 | 45 |
| 比较例4 | 0.7 | 3 | 3 | 7 | 55 |
| 实施例4 | 0.9 | 1 | 1 | 9 | 55 |
| 比较例5 | 0.8 | 3 | 3 | 8.5 | 60 |
| 实施例5 | 2.2 | 1 | 1 | 18 | 5 |
注：1、1级为最好，涂层无剥离；5级为最差，涂层完全剥离；
2、SRA指经750℃×2h，N2气氛下消除应力退火；
3、依据JISC2550层间电阻测量标准进行：
4、依据JISZ2371盐水喷雾试验标准进行；
以上结果说明，用本发明的涂料组合物涂覆的电工钢板具有良好的附着性，绝缘性，耐蚀性和冲片性。
Claims (6)
1.一种电工钢用涂料，其含有
至少一种二价金属的重铬酸盐，该重铬酸盐的用量以CrO3来计量，占全部组合物重量的31～74％；
烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚树脂，或烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的丙烯酸酯树脂，改性后的树脂固体占全部组合物重量的2.4～48％；
有机还原剂，占全部组合物重量的3.6～32.4％；
其中，烯丙氧基羟丙基磺酸钠占改性后的共聚树脂固体的重量的0.1～10％。
2.根据权利要求1所述的电工钢用涂料，其特征在于，还进一步含有硼酸，其占全部组合物重量的6.7～28％。
3.根据权利要求1所述的电工钢用涂料，其特征在于，所述的烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚树脂中，烯丙氧基羟丙基磺酸钠占改性后共聚树脂固体的重量的0.1～10％，其余为醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯。
4.根据权利要求3所述的电工钢用涂料，其特征在于，所述的烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚树脂中，醋酸乙烯含量占改性后的共聚树脂固体重量的36～81％，叔碳酸乙烯酯的含量占改性后的共聚树脂固体重量的9～60％。
5.根据权利要求1所述的电工钢用涂料，其特征在于，所述的烯丙氧基羟丙基磺酸钠共聚改性的丙烯酸酯树脂中，烯丙氧基羟丙基磺酸钠占改性后共聚树脂固体的重量的0.1～10％，所述的丙烯酸酯含量占改性后共聚树脂固体的重量的90～99.9％。
6.根据权利要求1所述的电工钢用涂料，其特征在于，树脂还可采用烯丙氧基羟丙基磺酸钠改性后的下列树脂：聚醋酸乙烯酯，聚苯乙烯，聚乙烯基缩丁醛，聚氯乙烯，或聚氯化亚乙烯，以及这些树脂的共聚物。
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