DE2130274A1 - Elektrische Isolierueberzuege - Google Patents

Elektrische Isolierueberzuege

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Description

ekva κ walte Din,,-Ing. F. \Vi:iCK;.iANi;,
Dipl.-Ing. H.\X'"i;ickm/.nn, Dipl.-Phys. Dr.K.Finckc WG1MY Difl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
Case P/7002 8 MÜNCHEN 2/', DEN
MÖHLSTKASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22
BRITISH Sl1EEL CORPORATION London /.-EIxGI-AI-TJ) , 35 Grosvenor Place
Elektrische Isolierüberzüge
Die Erfindung betrifft elektrische Isolierüberzüge. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um auf Stahlplatten bzw. Stahlblechbahnen, insbesondere elektrischen Stahlblechbahnen, elektrische Isolierüberzüge anzubringen,und die Erfindung betrifft weiterhin eine Überzugszusairnnensetzung, die man zur Herstellung dieser Isolierüberzüge verwendet..
Bei eier Herstellung von Lamellenblech, beispielsweise für magnetische Kerne von elektrischen Motoren, werden elektrisch isolierende Überzüge bzw. elektrische Isolierüberzüge auf Stahlblochbahnen oder Streifen aufgebracht, die anschließend gestanzt v/erden, wobei das Lamellenblech gebildet wird. Da« Stanzen solcher Lamellenbleche schadet den in*;;hö tische». Eigenschaften des Stahls, und dieser Schaden wird durch anschließendes Glühen der Lamellenblecho, das in einem bevorzugten Temperaturbereich von 650 bis 800uC durchgeführt wird, behoben.
Werden die Lanellenbloche mi t 210 mal en organischem Lacken iwoüiert, so kann die«ea GlUhver.fal>reri nicht durchgeführt werden, da sich die Lacke bei der G-llinton'peratur zersetzen
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BAD ORIGINAL
würden. Es ist jedoch wesentlich teurer, die Lamellenbleche mit Lack zu überziehen, nachdem sie gestanzt wurden, und daher ist es wünschenswert, auf der Stahlblechbahn oder dein Stahlblechstreifen einen elektrischen Isolier— Überzug anzubringen, bevor die Lamellenbleche gestanzt werden.
Eine weitere praktische Forderung besteht darin, daß die Isolierschicht, die auf der Bahn oder dem Streifen angebracht wird, nicht abschmirgelnd wirken soll, da sonst die Werkzeuge, die man zum Stanzen oder anschließend bei
»der Verarbeitung des Stahls in Lamellenblech oder andere derartige Y/eiterverarbeitungsprodukte verwendet, unnötig verbraucht werden.
Bei einem bekannten Überzugsverfahren zur Herstellung von wärmewiderstandsfähigen Isolierüberzügen auf Stahl hat man die chemische Umsetzung zwischen dem Stahlgrundmaterial und anderen Verbindungen in der Überzugs zusammensetzung, beispielsweise Zinkphosphat, ausgenutzt. Solche Überzüge schmirgeln jedoch Werkzeuge sehr leicht ab. Ein anderes Verfahren, das verwendet wurde, macht sich eine Umsetzung zwischen Silicium im Stahl eelbst und einem · Glühseparator zunutze, der extern auf der Stahloberfläche angebracht wird. Bei einem Beispiel eines solchen Verfahrens wird auf der Stahloberfläche bei Temperaturen im Bereich von 1100 bis 12000O Magnesiumsilikat gebildet. Dieses letztere Verfahren ist nur bei sehr hohen Stahlqualitäten, die über 3$ Silicium enthalten, durchführbar und aui3erdem ist diese Beschiehtungsbehandlung teuer.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu überwinden. Gegenstand der Erfindung ist eine Überzugszusammensetzung, die man verwenden kann, um einen wärmewiderstandsfähigen elektrischen Isolierüberzug auf Stahl zu bilden, wodurch die hohen Kosten vermieden
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werden, wenn man einen Überzug durch Umsetzung mit Silicium im Stahl bildet, und außerdem wird vermieden, daß die Werkzeuge abgeschliffen bzw. abgeschmirgelt werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Überzugs zusammensetzung, die zur Bildung eines elektrischen Isolierüberzugs auf Stahl geeignet ist. Die erfindungsgemäße Überzugszusammensetzung enthält eine wäßrige Mischung aus Natrium- oder Kaliumsilicat und Calciumsilicat. Vorzugsweise enthält die Überzugszusammensetzung 100 Gew.-Teile Natrium- oder Kaliumsilicat, von 5 bis 200 Gew,i-Teilen Calciumsilicat und von 10 bis 2000 Gew.-Teilen Wasser..
Das Molverhältnis von Siliciumdioxyd zxx Alkalinetalloxyd in dem Natrium- oder Kaliumsilicat liegt geeigneterweise im Bereich von 1,65 bis 3>98:1. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis jedoch im Bereich von 3,0 bis 3,5:1.
Das Molverhältnis von Silieiumdioxyd zu Calciumoxyd im Caleiumsilicat liegt geeigneterweise iia Bereich von 2 bis 6:1, obgleich ein Verhältnis von ungefähr 5:1 bevorzugt ist.
Wasser ist in der Zusammensetzung in einer Konzentration vorhanden, die ausx^eicht, daß das Calciumsilicat, bevor es zu dem Natriumsilicat bzw. dem Kaliunsilicat gegeben wird, suspendiert vorliegt. Es wäre sonst erforderlich, daß man stark mischen müßte, \ιπ zu verhindern, daß das Calciumsilicat geliert. Das VJasser bestimmt ebenfalls die Viskosität der ZusaiüMensetzung und diese wiederum bestimmt die Dicke eines Überzugs, der aus der Zusammensetzung gebildet wird. Ein bevorzugter Wassergehalt beträgt ungeführt 200 Gew.-Teile, um einen guten Überzug su ergeben.
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BAD ORIGINAL
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren, um einen elektrisch isolierend wirkenden Überzug auf Stahl bzw. einen elektrischen Isolierüberzug auf Stahl zu schaffen. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man in einer einheitlichen Filmdicke auf die Oberfläche, die überzogen werden soll, eine Überzugszusammensetzung aufbringt, die eine wäßrige Mischung aus Natrium- oder Kaliumsilicat und Calciumsilicat enthält, und daß man anschließend den Überzug trocknet. Vorzugsweise enthält die Überzugszusammensetzung 100 Gew.-Teile Natrium- oder Kalium-P silicat, von 5 bis 200 Gew.-Teilen Calciumsilicat und von 10 bis 2000 Gew.-Teilen Wasser. 'Der Überzug kann durch Erwärmen, zweckdienlich in einem geeigneten Ofen bei einer Temperatur von ungefähr 3000C, getrocknet werden.
Vorzugsweise wird der Überzug als Film mit einer ungefähren Dicke von 0,25 mm bis 0,5 M (one to two ten thousandths of an inch) aufgebracht.
Die Überzugsfcusammensetzung kann mittels mindestens einer Walze aufgebracht werden, die vorzugsweise auf ihrsr Oberfläche eine Anzahl umlaufender Rillen besitzt. Die k Rillen sind wegen ihrer Kapillarwirkung wirksam, wobei sie beim Aufrollen eine Menge an Material, die ausreicht, um den Stahl in der gewünschten Dicke zu überziehen, zurückhalten und dann freigeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Rille zwischen 0,025 und 0,1 mm tief (one and four thousands ι of an inch).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Stahlmaterial, das einen Isolierüberzug enthält, der gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren unter Verwendung der zuvor beschriebenen Zusammensetzung hergestellt wurde.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.
-.:,... 109852/1748 BAD ORIGINAL
_ ς —
Beispiel
Eine Überzugszusamniensetzung v/ird hergestellt, die die folgende Zusammensetzung besitzt:
100 Gew.-Teile Fatriumsilicat mit einem Molverhältnis SiO2:Na2O von 3,30:1 32 Gew.-Teile Calciumsilicat mit einem Mol- v. verhältnis von SiO2:CaO von ungefähr 5'.1 und
217 Teile Wasser.
Die Mischung wird hergestellt, .lindem man zuerst eine Suspension des Caloiumsilicats in dem Wasser bildet und dann diese Suspension zu dem Natriumsilicat zufügt.
Die so hergestellte Überzugszusammensetzung wird dann auf die Oberfläche eines Stahlstreifens oder einer Stahlblechbahn, die überzogen werden sollen, aufgebracht. Die Anwendung erfolgt zweckdienlich mittels Gumraiwalzen, die an ihrer äußeren Oberfläche in gleichen Abständen umlaufende Rillen besitzen. Bei diesem Beispiel besitzt jede Überzugswalze ungefähr zehn Rillen/cm (24 Rillen/inch) und jede Rille hat eine Tiefe von ungefähr 0,1 mm (four thousandths of an inch). Durch die Tiefe der Rillen, die beispielsweise im Bereich von 0,025 mm bis 0,1 mm (1 bis 4 thousandths of an inch) liegen kann, wird die Dicke des aufgebrachten Überzugs bestimmt.
Bei diesem Beispiel hat der Überzug, der auf die Stahloberflächen durch die Üborzugswalzen aufgebracht wird, eine Dicke von 0,25. mm bis 0,5 mm (1 bis 2 ten thousandths of an inch). Der so aufgebrachte Überzug wird dann bei einer Temperatur von 3000C während minimal 35 Sekunden in einem geeigneten Trockenofen getrocknet. Be.i diesem Beispiel wurde' der Überzug 30 Sekunden getrocknet:»
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^130274
Der entstehende gehärtete Oberzug besitzt elektrische Isoliereigenschaften. Isolieruntersuchungen an einer Probe, die erfindungsgemäß hergestellt wurde, zeigt, daß
CT
man einen Widerstand von ca. 0,8 Ohm/cm (5 ohms per square inch) erhalten kann.
Man kann das überzogene Stahlblech oder die überzogenen Streifen stanzen, um Lamellenbleehe zu bilden, da die Isoliereigenschaften des Überzugs durch anschließendes Glühen der Lamellenbleehe in Luft oder Stickstoff bei Temperaturen über 8000C nicht beeinträchtigt werden. Es wurde gefunden, daß der erfindungsgemäß auf Stahlblech aufgebrachte Überzug keine bemerkenswerte Abriebwirkung an Werkzeugen zeigt, die man zum Stanzen verwendet. Es wurde ebenfalls gefunden, daß der auf Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebrachte Überzug das wirksame Zusammenschweißen von Lamellenblechstapeln aus dem überzogenen Stahl nicht nachteilig beeinflußt. In dieser Beziehung sind die erfindungsgemäßen überzüge den anderen Überzügen stark überlegen, Insbesondere organischen Lacken, da die anderen Überzüge dazu neigen, während des Schweißverfahrens schädliche Zersetzungsprodukte zu bilden, die jede Schweißstelle verderben und schwächen. Es wurde weiterhin gefunden, daß die erfindungsgemäßen Überzüge beim Herstellen von Spritzguß sehr stabil sind und daß sie in Vorrichtungen, die bei hohen Temperaturen arbeiten, ebenfalls gut verwendet v/erden können.
Es soll bemerkt werden, daß man zum Trocknen, obgleich 300 C als typische Trocknungstewperatur erwähnt wurden, jede zweckdienliche Temperatur zwischen 150 und 800°0 verwenden kann. Obgleich ein typischer Isolierwiderstand von 0,8 Ohm/cm als erreichbar angegeben wurde, hat eine große Vielzahl von Versuchen gezeigt, daß V/erte, die besser sind als dieser und die in einem großen Bereich vai'iieren können, möglicherweise bis zu 1ϊ>5 Ohm/cm (1000 ohms per squai'e inch) erhalten werden können.
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Claims (15)

Γ — 7 _ Patentansprüche
1. Überzugszusammensetzung zur Herstellung elektrischer Isolierüberzüge auf Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung eine wäßrige Mischung aus Natrium- oder Kaliuiasilicat und Calciumsilicat enthält.
2. Überzugszusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung 100 Gew.Teile Natrium- oder Kaliurasilicat, von 5 bis 200 Gew.Teile Calciumsilicat und von 10 bis 2000 Gew.^Teile V/asser enthält.
3. Überzugszusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Siliciumdioxid zu Alkalimetalloxyd in dem Natrium- oder Kaliumsilicat 1,65 bis 3,98s1 beträgt.
4. Überzugszusaminensetzung gemäß Anspruch 3# dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Siliciumdioxyd zu Alkalimetalloxyd in dem Natrium- oder Kaliumsilicat 3,0 bis 5,5ti beträgt.
5. Überzugszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Siliciumdioxyd zu Calciumoxyd in dem Calciumsilicat 2 bis 6s1 beträgt.
6. . Überzugszusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Siliciumdioxyd zu Calciumoxyd in dem Calciumsilicat ungefähr 5:1 beträgt.
7. Überzugszusaiamensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt im wesentlichen 200 Gew.Teile beträgt.
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8. Verfahren zur Herstellting eines elektrischen Isolierüberzugs auf Stahl, indem man auf die Oberfläche, die überzogen werden soll, eine Überzugszusammensetzung in einheitlicher Filmdicke anbringt und diese anschließend trocknet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung eine wäßrige Mischung aus Natrium- oder Kaliumsilicat und Calciuinsilicat darstellt.
9» Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 100 Gew.Teile Natrium- oder Kaliumsilicat, von 5 bis 200 Gew.Teile Calciumsilicat und von 10 bis 2000 Gew.Teile Wasser' enthalte
10. Verfahren gemäß Anspruch 8.oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Erwärmen trocknet.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur von ungefähr 300 C trocknet.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß man in einen Ofen trocknet.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 0 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersvg in Form eines Films aufgebracht wird, der eine, ungefähre Dicke von 0,25 mm bis 0,5 mm (1 bis 2 ten thousandths of an inch) besitzt.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusainmerisetsung durch mindestens eine V/alze aufgebracht wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14f dadurch gekennzeichnet, daß die Walze eine Anzahl von Rinnen besitzt, die um ihre Oberfläche herum verlaufen.
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15. Verfahran gemäß Anspruch 15» dadurch gokermaeiehne i;,· dal] die Walze ungefähr zehn Rillen/cm (24 Rillen/inch) tositzt, v/ot)ei jede Rille zwischen 0,025 mm und 0,1 mm (1 und 4 thousandths of cn inch) tief ist.
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BAD ORIGINAL
DE19712130274 1970-06-18 1971-06-18 Einen Isolierüberzug enthaltende Stahlbleche oder -streifen für elektromagnetische Anwendungen und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2130274C3 (de)

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