DE856544C

DE856544C - Verfahren zur Herstellung von elektrisch isolierenden UEberzuegen

Info

Publication number: DE856544C
Application number: DEP4143A
Authority: DE
Inventors: Herbert Arthur Henry Jenkins; Andrew Nicholson
Original assignee: Pyrene Co Ltd
Current assignee: Pyrene Co Ltd
Priority date: 1949-08-24
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1952-11-24

Description

Verfahren zur Herstellung von elektrisch isolierenden Überzügen Die Erfindung betrifft die Herstellung von isolierenden Überzügen auf Lamellen von magnetischem Material für Teile elektrischer Apparate, beispielsweise Statoren und Rotoren von Elektromotoren. Solche Lamellen werden gewöhnlich aus Siliciumeisen oder Siliciumstahl hergestellt, und um die Wirbelströme im Eisen auf ein Minimum herabzusetzen, werden die Lamellen gewöhnlich auf einer oder beiden Seiten mit einem Stoff -überzogen, der einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand hat. Beispiele für solche isolierenden Stoffe sind Papier, Harze und wäßrige Suspensionen von Erden oder Tonen, beispielsweise Kaolin unter Anwendung eines Bindemittels. Es ist bekannt, daß Überzüge unlöslicher Phosphate von Schwermetallen, beispielsweise von Zink und Mangan, elektrisch isolierende Eigenschaften haben. Bisher sind jedoch Versuche, sie im großen zu diesem Zweck einzusetzen, ohne Erfolg gewesen in einigen Fällen deshalb, weil es schwierig ist, einen gleichmäßig hohen elektrischen Widerstand von einem zum nächsten Gegenstand und von einer Überzugsschicht zur nächsten aufrechtzuerhalten, andererseits wegen der langen Behandlungszeit, die erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung werden solche Lamellen mit einer wäßrigen Lösung behandelt, die ein Monophosphat zusammen mit einem Chlorat oder einem Chlorat und einem Nitrat enthält, wobei der Gehalt an Phosphat, berechnet als P205, Chlorat als C103 und Nitrat, wenn anwesend, als NO, berechnet, so groß ist, daß das Verhältnis zwischen o, i und o,6 liegt. Eine solche Behandlung liefert befriedigende isolierende Überzüge bei einer Behandlungszeit von 5 Minuten und weniger.
Der Widerstand der gemäß Erfindung behandelten Gegenstände ist derart, d-aß jeder Teil der Oberfläche bei einem Versuch, bei dem der Widerstand zwischen zwei runden Elektroden von 6,45 cm2 Oberfläche bei einem Anlagedruck von 3,5 kg/cm2 und 6 Volt mindestens 5o Ohm beträgt.
Chlorat und Nitrat können der Lösung als Zink oder Alkalimetallsalz zugesetzt werden oder in jeder Form, soweit das Kation das Arbeiten der Lösung nicht stört.
Die Lösungen können durch Eintauchen der Gegenstände oder durch Bespritzen oder Überfluten der Gegenstände mit ihnen angewandt werden.
Die Gegenstände, die behandelt werden sollen, können z. B. bei Siliciumeisen, das als Stator oder Rotor benutzt werden soll, direkt in der Lösung behandelt werden, ohne jede vorbereitende Reinigung. In anderen Fällen jedoch kann eine Vorreinigutig mit Hilfe von Lösungsmitteln, Lösungsmitteldampf, alkalische Lösungen oder Emulsionen wünschenswert oder notwendig sein.
Die überzogenen Lamellen werden vorzugsweise eingebrannt bei Temperaturen über dem Siedepunkt der Lösung, d. h. etwa 12o°. Die Überzüge können durch eine Nachbehandlung mit einer Lösung, die 6wertiges Chrom enthält, verbessert werden.
Es wurde gefunden, daß es vorteilhaft, aber nicht notwendig ist, die Durchsatzzahl zu begrenzen, d. h. das Verhältnis der behandelten Metalloberfläche in bezug auf die Lösungsmenge. Bei einem Verfahren der beschriebenen Art ist die Durchsatzzahl etwa 0,02 m2/1.
Es ist möglich, Überzüge der beschriebenen Art als Haftgrund für die Anwendung anderer Deckschichten zu benutzen, beispielsweise von Harzen, Lacken, Ölen, wäßrigen Suspensionen von Erden oder Tonen oder Papier, und zwar in Fällen in denen ein hoher elektrischer Widerstand oder I bessere Haftung der aufgebrachten Schicht am Metall erforderlich ist, oder wenn aus irgendeinem Grund ein solches Verfahren erwünscht ist.
Im allgemeinen erhält man die besten Ergebnisse der Erfindung, wenn die Gesamtmenge Beschleuniger der Lösung innerhalb der angegebenen Grenzen in Abhängigkeit von der Art der Metalloberfläche gewählt ist, die behandelt werden soll. Beispielsweise auf Siliciumeisen mit niedrigem Siliciumgehalt hat sich eine Konzentration von Chlorat + Nitrat von 0,37% als vorteilhaft erwiesen. Andererseits ist bei Siliciumeisen mit hohem Siliciumgehalt, das einer vorbereitenden Beizung unter Anwendung von Beizreglern unterworfen wurde, ein Gehalt von Chlorat + Nitrat von 0,74% notwendig. Die Überzüge, die gewöhnlich zur elektrischen Isolierung von Metallgegenständen benutztwurden, halsen verschiedene Nachteile.
Bei einigen Fertigungsarten sind die Überzüge nicht zuverlässig, sondern werden durch Erhöhungen auf der Metalloberfläche, die die Schutzschicht durchstoßen, unterbrochen, so daß Stellen entstehen, durch die der elektrische Strom durchtreten kann. Ein Überzug, der gemäß der Erfindung hergestellt ist, zeigt diese Nachteile nicht im selben Grad, wahrscheinlich weil die erhöhten Stellen bis zu einem gewissen Grad durch die Wirkung der Lösung eingeebnet sind.
Andere benutzte Überzüge haben den Nachteil, daß sie brüchig oder schlecht haftend sind. Beide Nachteile treten bei den neuen Überzügen nicht auf. In den Fällen, in denen es ratsam ist, den Überzug auf das Metallblech aufzubringen, bevor die einzelnen Teile ausgestanzt werden, verursachen viele bisher gebräuchlichen Überzüge ausgiebige Beschädigung der Werkzeuge. Auch diese Gefahr ist durch die neuen Überzüge sehr verringert.
Schließlich ist ein ganz besonders wichtiger Vorteil der neuen Überzüge der, daß durch ihreAnwendung der sogenannteRaumfaktor in den elektrischen Ausrüstungen wesentlich erniedrigt ist.
Phosphatüberzüge sind wesentlich dünner als die anderen Überzüge, die bisher aufgebracht wurden. Daher können beispielsweise im Stator, der aus einer großen Anzahl von dünnen Lamellen besteht, dadurch, daß Raum gespart wird, eine größere Anzahl Lamellen eingeführt werden. Dies führt zu einem besseren elektrischen Wirkungsgrad in der Ausrüstung.
Die Behandlung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise in der Wärme durchgeführt, beispielsweise bei etwa 77° C. Ausgenommen in den Fällen, in denen andere Angaben gemacht sind, wird nicht von den gewöhnlichen Verfahren zur Herstellung von Phosphatüberzügen unter Anwendung von Beschleuniger enthaltenden Lösungen abgewichen.

Im folgenden werden Beispiele für Bäder zum erfindungsgemäßen Gebrauch angegeben, bei denen die Mengen in Gramm pro zoo ccm angegeben sind:

Bad i Bad 2

P., O..................... 1,88 i,82

CI 03 .................... 0,20 0,58

N 03 ................... 0,21 0,o9

Zn ..................... 0,77 0,70

Na..................... 0,05 o,16

(C103 + N03)

........... 0,22 0,37

P2 O;

Behandelt man elektrische Lamellen, die aus Siliciumstahlblechen mit 5'/o Silicium hergestellt sind, in einer der genannten Lösungen 5 Minuten bei 77° C, dann erhält man einen gleichmäßigen Überzug von ausgezeichnetem elektrischen Widerstand, der dem Kontrollversuch des Widerstandes, wie er oben beschrieben ist, genügt. Vorzugsweise werden die Überzüge nach der Behandlung nicht gespült, sondern mit einer Warmbehandlung bei 120' C 5 Minuten nachbehandelt, um die Überzugslösung, die in dem Überzug zurückgeblieben ist, unlöslich zu machen und dadurch den elektrischen Widerstand zu verbessern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung isolierender Überzuge auf Lamellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen mit einer wäßrigen Lösung behandelt werden, die ein Monophosphat zusammen mit einem Chlorat oder zusammen mit einem Chlorat und einem Nitrat enthält, wobei die Konzentration des Phosphats, berechnet als P205, des Chlorats, berechnet als C103, und des Nitrats, wenn anwesend, berechnet als N03, 03, so gewählt wird, daß das Verhältnis zwischen o,1 und o,6 liegt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Chloratgehalt bei nitratfreien Lösungen 0,6% nicht übersteigt und der Phosphatgehalt nicht weniger als 0,8% beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die LösungNitrat enthält und der Gehalt an Chlorat + Nitrat 0,9% nicht überschreitet, wobei der Nitratgehalt o,350/0 nicht überschreitet, und daß der Phosphatgehalt nicht weniger als 0,8% beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten Lamellen bei einer Temperatur gebrannt werden, die über dem Siedepunkt der Lösung liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachbehandlung mit einer Lösung, die 6wertiges Chrom enthält, durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Isolierung aufgebracht wird. B. Elektrisch isolierte Lamellen, dadurch gekennzeichnet, sie einen isolierenden überzug besitzen, der nach Anspruch i bis 7 hergestellt ist. g. Lösung zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Überzuges auf Lamellen,dadurchgekennzeichnet, daß,sie ein Monophosphat und ein Chlorat oder,ein Chlorat und ein Nitrat enthalten, wobei die Gehalte dieser Stoffe so gewählt werden, daß das Verhältnis zwischen o,1 und o,6 liegt.