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Publication number: DEM0020016MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. September 1953 Bekanntgemacht am 30. Augusit 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Zum Isolieren von Elisen- und Stahlblechen, beispielsweise Magnetblechen/sind die verschiedensten Verfahren bekannt. Neben Verfahren, bei denen auf mechanischem Wege eine Isolierschicht aufgebracht wird, beispielsweise durch Bekleben mit Papier oder durch Lackieren, sind auch schon Verfahren bekannt, bei denen eine Oberflächenschicht nach Art der Korrosionsschutzschichten aufgebracht wird, bei denen die Schicht durch chemische Umsetzung einer Lösung mit der zu isolierenden Oberfläche herbeigeführt wird. So wird beispielsweise die betreffende Metalloberfläche mit einer Phosphatschicht versehen dadurch, daß man auf die Metalloberfläche eine Phosphorsäurelösung aufbringt oind einbrennt. Ein solches Verfahren wird beispielsweise so durchgeführt, daß man die zu phosphatierende Oberfläche durch eine Phosphorsäurelösung hindurchlaufen läßt und anschließend die erhaltene Schicht bei etwa 500⁰, gegebenenfalls unter Schutzgas, aufbrennt. In solchen Lösungen können Zusätze von inerten Stoffen zur Erhöhung der Isolation zugesetzt werden. Außerdem sind für den gleichen Zweck bereits alkoholische Phosphorsäurelösungen, denen Kieselsäureester zugesetzt werden, bekannt. '

Zum Aufbringen von Überzügen sind auch bereits organische Phosphate verwendet worden. Hierbei werden diese Phosphate entweder als

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»schichtbildende« Phosphate in einem nichtwäßrigen Mittel, insbesondere einem Öl, angewandt, um Überzüge von beispielsweise organischem Eisen-, phosphat aufzubringen, wobei die organische Gruppe mit in den Überzug eingeht, oder sie werden als »nicht schichtbildende« Phosphate in wäßrigen Lösungen eingesetzt und in den Lösungen, vorzugsweise bei Temperaturen von 55 bis 75⁰, aber auch bis herab zur Höhe der Raumtemperatur, Überzüge aus beispielsweise Eisenphosphaf aufgebracht, wobei also die organische Gruppe nicht in den Überzug eingeht. Diese Überzüge können eine Nachbehandlung in Chromsäurelösungen oder eine Nachphosphatiemng in üblichen Phosphatierungsbädern erfahren. Diese beikannten, mit Organischen Phosphaten aufgebrachten Überzüge dienen dem Korrosionsschutz.

Unter den bekannten Verfahren zum Aufbringen von Isolierschichten haben nach physikalischen Methoden aufgebrachte Schichten den Nachteil, daß sie nur als Endbehandlung durchgeführt werden können, da sowohl die Papierbeklebung als auch die Lackierung keine Glühoperationen zum Weichglühen des Materials aushalten. Der weitere Nachteil dieser Isolationsschichten besteht in ihrem Auftrag. Sie setzen den'Füllfaktor -und damit letzten Endes die Leistung der aus den Blechen hergestellten elektrischen Apparaturen herunter. Die chemisch aufgebrachten Schichten besitzen im allgemeinen den Vorteil der Temperaturstabilität und der geringeren Dicke, was sich auf die mögliche Leistung des elektrischen Aggregats günstig auswirkt. Solche Schichten wurden beispielsweise aus Phosphorsäurelösungen, die beispielsweise 300 g/l freies P₂ O₅ enthielten, aufgebracht.

Gegenüber den Schichten, die nach älteren Verfahren mit Hilfe von organischen Phosphaten aufgebracht werden, weisen die erfmd'ungsgemäß au Isolationsschichten aufgebrachten Schichten wesentliehe Vorteile auf. Soweit die organischen Phosphate lediglich in nicht wäßrigen Mitteln unter Bildung von organischen Phosphaten, beispielsweise ¹ organischem Eisenphosphat, aufgebracht wurden, sind sie nicht hitzebeständig. Aber auch die in Lösungen bei Temperaturen von 55 bis 75° oder bis herab zu Raumtemperatur aufgebrachten Eisenphosphatüberzüge genügen nicht als Isolationsschichten, da derartige Schichten au dünn sind. Um brauchbare Isolationsschichten zu erhalten, ist es erforderlich, Lösungen aufzubringen und einzubrennen, wie dies gemäß Erfindung durchgeführt wird.

Es wurde nun gefunden, daß man zu mindestens gleich guten Isolierschichten wie bei dem bekannten Isolationsverfahren kommt, wenn man konzentrierte re Lösungen solcher nicht schichtbildender Phosphate zur Einwirkung bringt, die beim anschließenden Einbrenriprozeß sich thermisch aufspalten, beispielsweise Ammoniumphosphate oder Harnstoffphosphate oder andere Phosphate von Ammoniumderivaten, wie Alkyl- und/oder Arylammoniumphosphat. Solche salzartigen Verbindungen haben den Vorteil, daß sie bei der Erhitzung sich unter Bildung der für die Schichtbildung erforderlichen Phospho-rsäurekomponente zersetzen und daß als Zersetzungsprodukt gleichzeitig ein Schutzgas für die Glühbehandlung entsteht. Als Lösungsmittel ist Wasser geeignet. Derartige konzentrierte Lösungen haben den Vorteil, daß die Umsetzungsfreudigkeit der Lösung mit der zu isolierenden Metalloberfläche nicht gemindert ist, aber gleichzeitig Lösungen zur Verwendung kommen, die die Apparaturen, in denen die Behandlung durchgeführt wird, nicht angreifen. Eine solche Lösung hat also die Vorteile einer Behandlung mit einer starken Phosphorsäurelösung, aber nicht deren Nachteile. Die Behandlung mit Ammonphosphatlösungen und ihren Äquivalenten erfordert nicht die Herstellung der Behandlungsbäder aus säurefestem Material, wie dies bei dem bekannten Isolationsverfahren mit Hilfe von Phosphorsäure erforderlich ist. Außerdem sind die erfindungsgemäßen Bäder ohne besondere Maßnahmen schlammfrei zu führen, was bei Phosphorsäurebädern schwieriger durchzuführen ist, da sie sich durch ihren Beizangriff auf die Metalloberfläche nach und nach an Eisenphosphat so weit anreichern, daß es zur Schlammbildiung kommt.

Es ist außerdem möglich, die Chemikalien für die Herstellung der erfindungsgemäßen Lösungen in Salzform zu liefern, während die Phosphorsäurelösungen flüssig geliefert werden müssen und daher schwierige Verpackungsprobleme mit sich bringen.

Das Aufbringen der Isolationsschichten läßt sich erleichtern und beschleunigen,. wenn man d'en Lösungen des Ammonphosphates oder seiner Äquivalente Netzmittel zusetzt, so daß auch bei kurzer Durchlaufzeit der Bänder durch die Lösung, die oft nur wenige Sekunden beträgt, durch schnelle Benetzung die gleichmäßige Mitnahme eines Lösungsfilms gewährleistet ist. '

Die Isolierwirkung kann noch dadurch erhöht werden, daß man den Lösungen feste, inerte Stoffe, beispielsweise Bentonit, zusetzt. Vorzugsweise wählt man solche Stoffe, die neben einem guten Isolationsvermögen quellbar in Wasser sind und dadurch in der Lösung sich in der Schwebe halten, so daß sie beim Durchlaufen des Bandes mit dem Lösungsfilm aufgenommen werden, und die dann beim Einbrennen ihre Quellbarkeit verlieren. Bentonit ist aus diesem Grunde besonders geeignet.

Es ist außerdem vorteilhaft, den Lösungen noch weitere gelöste Komponenten zuzusetzen, die mit der Eisenoberfläche unter Bildung von unlöslichen Eisensalzen reagieren, beispielsweise Borsäure oder Borate, insbesondere Ammoniumborat. Solche Zusätze ermöglichen es, auf den Zusatz von die IsolatioiTS'Wirkunig erhöhenden inerten Stoffen zu verzichten oder diesen niedrig zu halten. Borate, Polyphosphate oder Silikate bilden beim Einbrennen schwerlösliche Schwermetaillgläser auif der zu isolierenden Oberfläche.

Die Erfindung sei an Hand einiger Beispiele näher erläutert.

i. Es sollen nach dem Goss-Verfahren Magnet- ■ bänder hergestellt werden. Auf diese Bänder wird im Anschluß an die Kaltwalzung und Glühung nach

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Claims

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Abkühlen unter Schutzgas im Durchlaufverfahren bei 5 bis io Sekunden Kontaktzeit ein Flüssigkeitsfilm mittels einer wäßrigen Lösung folgender Zusammensetzung aufgebracht: 200 g/l primäres Ammonphosphat, 200 g/l sekundäres Ammonphosphat, 5 g/l Bentonit, 0,1 g/l Netzmittel (Alkyl-Aryl-Sulfonat).

Beim Verlassen der Lösung läuft das über Führungswalzen gespannte Band zwischen zwei Walzen hindurch, die so in ihrer Entfernung voneinander eingestellt werden, daß auf dem Band auf beiden Seiten ein gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm erhalten bleibt. Das Band mit diesen gleichmäßigen Flüssigkeitshäuten wird dann durch einen Einbrennofen geführt, der es auf 400 bis 500⁰ aufheizt. Hierdurch wird der Lösunigsfilm aufgetrocknet, und man erhält durch thermische Reaktion eine Isolationsschicht, die auf der Unterlage sehr gut haftet und auch einen hohen Isolationswiderstand von 100 bis 150 Volt Durchschlagsspannung besitzt. Nach dem Austritt aus dem Ofen folgt die übrige Fertigung der Magnetbänder. Die erfindungsgemäß hergestellte Isolationsschicht auf diesen Bändern ist

, gegen die hierbei vorzunehmenden Erhitzungen und Walzungen beständig.

Als Bäder zum Aufbringen der Isolationsschicht eignen sich außerdem noch beispielsweise folgende:
2. 200 bis 400 g/l primäres Ammonphosphat,
3. 100 bis 600 g/l Harnstoffphosphat,
4. 200 bis 600 g/l sekundäres Ammonphosphat.

Es ist auch möglich, mehrere thermisch zersetzbare Phosphate gemeinsam zu verwenden, so z. B. eine Lösung anzuwenden, die
5. 50 bis 400 g/l primäres Ammonphosphat und 400-bis 50 ig/1 Harnstioffphoisphat oder
6. 50 bis 400 g/l sekundäres Ammonphosphat und 400 bis 50 g/l Harnstoffphosphat enthält.

Diesen verschiedenen Lösungen können inerte Stoffe, vorzugsweise quellbare inerte Stoffe, beispiels'weise Bentonite, in Mengen bis zu 10% der Lösung zugesetzt werden. Außerdem können Borate, Polyphosphate und Silikate in Mengen bis zu je 10% der Mischung zugesetzt werden. Bei allen Lösungen ist der Zusatz von Netzmitteln vorteil-¹ hiaft. Es genügen bereits Mengen von 0,01 %■ Netzmittel; vorzugsweise verwendet man etwa 0,025⁰A. Auch größere Mengen sind durchaus möglich, ohne daß aber hierdurch eine wesentliche Verbesserung erhalten wird. Wie bereits in den Beispielen angegeben, ist nicht nur Ammonphosphat erfindungsgemäß in den Lösungen zu verwenden, sondern auch andere thermisch zersetzbare Verbindungen von Phosphorsäure mit Ammoniakderivaten, z. B. Organoammoniumphosphate, wie Harnstoff und Alkyl- und/oder Arylharnstoffphosphate, Guanidinphosphate u. dgl.

Die erfindungsgemäß aufgebrachten Isolierschichten haben eine Dicke von etwa 1 bis 10 μ und eine Isolierwirkung zwischen 50 und 200 Volt. Diese Isolationsschichten sind temperaturbeständig bis zu in Schutizgaisatimosiphäre, so daß sii£ alle Glühoperationen, die üblicherweise mit Magnetbändern durchgeführt werden, aushalten.

1 ATENTANS PR i" CII Γ..

1. Verfahren zum Aufbringen von hitzebeständigen Schichten zur elektrischen Isolation auf Eisen und Stahl, insbesondere zum Isolieren von Magnetblechen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu isolierenden Flächen eine Lösung eines oder mehrerer thermisch zersetzbarer Salze der Phosphorsäure mit Ammoniak oder mit einem Ammoniakderivat aufgebracht und eingebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Wasser verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verwendenden Lösung ein Netzmittel zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verwendenden Lösung ein inerter, vorzugsweise quellbarer, isolierender Stoff in feiner Verteilung zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verwendenden Lösung Stoffe zugesetzt werden, die mit der Eisenoberfläche unter Bildung von unlöslichen Eisensalzen reagieren, insbesondere Borsäure, Borate, Silikate und/oder Polyphosphate.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 200 bis 400 g/l P₂O₅ enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche, beispielsweise das Magnetband, durch die Lösung hindurchgeführt und der auf ihr verbleibende Film der Lösung bei Temperaturen von 250 bis 8oo°, vorzugsweise 400 bis 500⁰, aufgebrannt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von Walzen der verbliebene Flüssigkeitsfilm auf eine gleichmäßige Stärke auf der zu isolierenden Oberfläche gebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 828576, 457729; W. Machu, »Die Phosphatierung«, 1950, S. 114 bis 120.

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