EP0597284B1 - Isolationsverfahren für weichmagnetische Bänder - Google Patents

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EP0597284B1
EP0597284B1 EP93116910A EP93116910A EP0597284B1 EP 0597284 B1 EP0597284 B1 EP 0597284B1 EP 93116910 A EP93116910 A EP 93116910A EP 93116910 A EP93116910 A EP 93116910A EP 0597284 B1 EP0597284 B1 EP 0597284B1
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solution
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salt
magnesium
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Markus Dipl.-Ing. Brunner
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/16—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets
    • H01F1/18—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets with insulating coating

Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing an electrically insulating coating made of magnesium and / or Alumina on a surface of a soft magnetic semi-finished product.
  • Soft magnetic in a variety of applications Semi-finished products, such as sheets, strips or parts, it is necessary the semi-finished product with an electrically insulating Cover.
  • the individual layers of the magnetic material be electrically isolated from each other.
  • a suitable one Isolation process for this application is for example known from U.S. Patent 2,796,364.
  • a solution of magnesium in an alcohol made from the Group methyl alcohol, ethyl alcohol and propyl alcohol is selected, applied.
  • the tapes or parts to be insulated can, for example be immersed in the solution. In a subsequent one Drying evaporates all volatile components and there remains a layer that is only about 0.5 ⁇ m thick back from magnesium oxide insulation. Should be a higher one Layer thickness can be achieved is a multiple pass required.
  • the tapes or parts coated in this way can be retrofitted due to the small layer thickness Machining without excessive tool wear.
  • the high system engineering is disadvantageous Effort due to explosion protection measures and the toxicity of methanol.
  • it is Resistance to such layers to a maximum of approximately Limited to 1000 ° C.
  • the use of the analog aluminum connection in such a procedure fails because of the even more pronounced sensitivity to moisture this connection.
  • a method is known from US Pat. No. 2,904,975 which is a solution of a resin, magnesium hydroxide, Bentonite, alcohol and water in certain weight ratios is applied. The solution is towards that applied to coating surfaces and at a Temperature of about 150 ° C dried and cured. The sheets treated in this way become a sheet stack layered on top of each other and then heat treated at a temperature above 900 ⁇ C in subjected to a reducing atmosphere. This will Resin is removed from the layer and one remains Magnesium oxide and bentonite coating.
  • DE-AS 21 30 274 and DE-AS 21 46 344 address the problem of tool life when processing coated electrical sheets. According to DE-AS 21 30 274, the tool life is to be extended in that the insulating coating contains a mixture of sodium or potassium silicate together with calcium silicate. DE-AS 21 46 344 proposes a certain roughness of the electrical sheet and / or the organic insulation coating.
  • US-A-3 073 722 discloses the application of a suspension of a carboxylic acid and magnesium hydroxide on the surface a silicon steel strip material and the following Drying the suspension to adhere to the material To leave film essentially consisting of magnesium hydroxide so that the material is processed into magnetic cores can be annealed at 950-1200 ° C.
  • oxide ceramics Dispense particles such as B. silanol or Titanium insulation can be provided for the intended Purpose of use either because of an intolerance of the insulation medium with the usual soft magnetic Nickel or cobalt alloys or because of too little Resistance to glow in a reducing atmosphere is not deploy.
  • the object of the invention is therefore an insulation method indicate that the insulation is soft magnetic Tapes allowed, especially after application the insulation solution still further shaping processing steps be made.
  • the procedure is supposed to the otherwise usual direct use of oxide ceramic There are no insulation grains and therefore a reduction of the inevitable tool wear. Furthermore, the process is said to be flammable or toxic otherwise unsafe working or auxiliary materials dispense.
  • the object is achieved with the method specified in claim 1 solved.
  • the method according to the invention is based on the use of water-soluble organic or inorganic Salts of aluminum and / or magnesium.
  • the corresponding oxides are formed only by a downstream heat treatment. This is it possible mechanical processing before the formation of the actually perform insulating ceramic oxide grain and thus increase the service life of the tools.
  • the method according to the invention is therefore initially a relatively ductile, very good adhesion, with salts of Aluminum and / or magnesium pigmented paint film applied to the semi-finished products to be insulated.
  • the solution can also binders, wetting agents and rheological Contain additives.
  • Organic insulation materials are preferred Salts of aluminum and / or magnesium are used.
  • the salts of Formic, acetic or benzoic acid With these salts there is high water solubility and good Temperature resistance up to a temperature range from approx. 150 - 200 ° C. This enables a largely decomposition-free drying of the pigmented with salts Solution film. Above the temperatures mentioned there is a gradual decomposition of the described Salts in aluminum or magnesium oxide with elimination of free organic acid. This will be given at appropriate Temperatures or in the hydrogen flame of the Protective gas is oxidatively split into carbon dioxide and water. So there are none during the annealing treatment corrosive or harmful fission products. In addition, there is especially when using the formic acids Salts a particularly favorable ratio between the used soluble salt and the resulting resistant part of the insulation.
  • the proportion of salt in the solution is preferably at least 4% by weight.
  • nonionic or anionic dispersion polymers of Acrylic or methacrylic esters are used.
  • Methacrylic dispersions stand out for this application due to a very high pigment binding ability and due to good depolymerization behavior during the Glowing off.
  • a suitable ester the film hardness of the insulation film necessary processing conditions within wide limits to adjust.
  • a water- or alkali-soluble Polymers e.g. polyvinyl alcohol or Polymethacrylic acid
  • This behavior can occasionally clean the coating systems used simplify considerably.
  • binders e.g. B. based on polyvinyl acetate or polystyrene dispersions or similar connections is also possible.
  • Emulsifiers for setting a defined wetting behavior and the smallest possible surface tension of the Coating solution are essentially non-ionic Emulsifiers in question.
  • Emulsifiers from the group of Alkylphenyl polyglycol ether used. These emulsifiers are characterized by very good emulsifying effects only moderately pronounced foam formation.
  • the degree of ethoxylation can be varied Emulsifier properties vary within wide limits. Products with medium and high degree of ethoxylation. The use of other, non-ionic Emulsifiers are also possible.
  • the viscosity of the coating solution can be in the range from a few mPas to a few 10 Pas practically infinitely the used Adjust the application process to the circumstances required.
  • the application process was both a simple immersion process (Vacuum impregnation) as well as various continuous processes used. To achieve very Thin layers can be made especially with a simple Continuous process to be worked.
  • the coating solution is used without thickener additive.
  • Such a method typically uses layer thicknesses obtained in the range below 1 ⁇ m. Should be bigger Layer thicknesses are realized, for. B. the possibility the thickened insulation solution by means of profiled rubber rollers on the strip to be coated to apply. The layer thickness essentially becomes on the viscosity of the coating solution and the Profile depth of the coating rollers used determined. In this test, layer thicknesses were determined using this method between approx. 2 and 8 ⁇ m. The usage other order processes, e.g. B.
  • a rotary screen printing or spraying process is basically possible.
  • Pretreatment of the semi-finished products to be coated is in usually not required.
  • One from possibly previous ones Rolling processes of customary oil covering of a crystalline strip material to be coated usually caused no problems. Should be in individual cases achieved a particularly good adhesion of the coating there is the possibility of a degreasing treatment of the tapes the adhesive strength of the coating to further increase.
  • amorphous Alloy tapes are usually not the liability of the Coating impurities available.
  • a solution was used for the insulation of soft magnetic amorphous tapes based on cobalt (VITROVAC 6030) from: salt Al triformiate 4% by weight Wetting agent Arkopal N100 0.05% by weight water rest
  • the formulation described has a current one Viscosity of approx. 4 - 4.5 Pas and a pH between 3,5 and 4.
  • the resulting from the aluminum formate Alumina is up to temperatures around 1200 ° C can be used as an insulator practically without burning and therefore for example for the isolation of crystalline nickel-based alloys suitable.
  • insulation layer thicknesses below or around 1 ⁇ m can be achieved in one pass without profile rollers: salt Al triformiate 4 - 8% by weight Wetting agent Arkopal N 100 0.2% by weight binder Plextol B 500 1.0% by weight water Rest.
  • a mixture of basic magnesium acetate and magnesium benzoate, for example, is also particularly suitable for dip insulation.
  • the salts were produced directly by reacting chemically pure magnesium oxide and the organic acids mentioned.
  • the solution was thus prepared from the following components (rest of water): insulator Magnesium oxide 3.0% by weight acetic acid 7.0% by weight Benzoic acid 1.5% by weight Wetting agent Arkopal N 100 0.05% by weight.
  • aqueous solutions described can by a Combination of aluminum and magnesium salts as well through other binders or wetting agents in diverse To be modified.
  • organic anions of the insulator salt with a of the alloy elements from the material to be insulated establish a difficultly soluble connection and so one corrosive attack of the insulation solution on the to prevent or minimize insulating tape / part.
  • special corrosion inhibitors are required add or compliance with a certain pH range by adding special buffer substances ensure.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Überzugs aus Magnesium-und/oder Aluminiumoxid auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Halbzeugs.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen weichmagnetischen Halbzeugs, wie Blechen, Bändern oder Teilen, ist es erforderlich, das Halbzeug mit einem elektrisch isolierenden Überzug zu versehen. Dies trifft beispielsweise auf Magnetkerne in Form von Blechstapeln oder auf Ringbandkerne zu. Hierbei müssen die einzelnen Lagen des Magnetmaterials elektrisch voneinander isoliert sein. Da solche Magnetkerne in der Regel einer Wärmebehandlung zur Verbesserung bzw. Wiederherstellung der weichmagnetischen Eigenschaften unterzogen werden, kommen nur glühbeständige Isolationsmaterialien in Frage. Ein geeignetes Isolationsverfahren für diesen Anwendungzweck ist beispielsweise aus der US-PS 2 796 364 bekannt. Hierbei wird eine Lösung aus Magnesium in einem Alkohol, der aus der Gruppe Methylalkohol, Äthylalkohol und Propylalkohol ausgewählt wird, angewendet. Beispielhaft wird eine Lösung von Magnesiummethylat in Methylalkohol genannt. Die zu isolierenden Bänder oder Teile können beispielsweise in die Lösung eingetaucht werden. Bei einer nachfolgenden Trocknung verdunsten alle flüchtigen Bestandteile und es bleibt eine nur etwa 0,5 µm dicke Schicht aus Magnesiumoxid Isolation zurück. Soll eine höhere Schichtdicke erzielt werden, ist ein Mehrfachdurchlauf erforderlich. Die so beschichteten Bänder oder Teile lassen sich aufgrund der geringen Schichtdicke nachträglich ohne allzu großen Werkzeugverschleiß bearbeiten. Nachteilig ist dabei jedoch zum einen der hohe anlagentechnische Aufwand aufgrund von Explosionsschutzmaßnahmen und der Toxizität des Methanols. Zum anderen ist die Glühbeständigkeit solcher Schichten auf maximal etwa 1000 °C beschränkt. Der Einsatz der analogen Aluminiumverbindung in einem solchen Verfahren scheitert an der noch wesentlich ausgeprägteren Feuchtigkeitsempfindlichkeit dieser Verbindung.
Aus der US-PS 2 904 975 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Lösung aus einem Harz, Magnesiumhydroxid, Bentonit, Alkohol und Wasser in bestimmten Gewichtsverhältnissen angewendet wird. Die Lösung wird auf die zu beschichtenden Oberflächen aufgetragen und bei einer Temperatur von etwa 150 °C getrocknet und ausgehärtet. Die so behandelten Bleche werden zu einem Blechstapel aufeinander geschichtet und anschließend einer Wärmebehandung bei einer Temperatur oberhalb von 900 µC in reduzierender Atmosphäre unterzogen. Hierdurch wird das Harz aus der Schicht entfernt und es verbleibt eine Beschichtung aus Magnesiumoxid und Bentonit.
In der DE-AS 21 30 274 und der DE-AS 21 46 344 wird das Problem der Werkzeugstandzeit bei der Bearbeitung von beschichteten Elektroblechen angesprochen.
Nach der DE-AS 21 30 274 soll die Werkzeugstandzeit dadurch verlängert werden, daß die isolierende Beschichtung ein Gemisch aus Natrium- oder Kaliumsilikat zusammen mit Kalzium-Silikat enthält. In DE-AS 21 46 344 wird eine bestimmte Rauhigkeit des Elektroblechs und/oder des organischen Isolationsüberzugs vorgeschlagen.
Die US-A-3 073 722 offenbart das Aufbringen einer Suspension von einer Karbonsäure und Magnesiumhydroxid auf die Oberfläche eines Siliziumbandstahlmaterials sowie das nachfolgende Trocknen der Suspension, um auf dem Material einen haftenden Film im wesentlichen aus Magnesiumhydroxid bestehend zu hinterlassen, damit das Material zu Magnetkernen weiterverarbeitet werden kann, die dann bei 950-1200°C geglüht werden.
Andere Isolationsverfahren, die auf den Einsatz oxidkeramischer Partikel verzichten, wie z. B. Silanol- oder Titanatisolationen lassen sich für den vorgesehenen Anwendungszweck entweder wegen einer Unverträglichkeit des Isolationsmediums mit den üblichen weichmagnetischen Nickel- bzw. Kobaltlegierungen oder wegen zu geringer Glühbeständigkeit in reduzierender Atmosphäre nicht einsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Isolationsverfahren anzugeben, das die Isolation weichmagnetischer Bänder gestattet, wobei insbesondere nach dem Auftragen der Isolationslösung noch weitere formgebende Bearbeitungsschritte vorgenommen werden. Das Verfahren soll auf den sonst üblichen direkten Einsatz von oxidkeramischen Isolationskörnern verzichten und somit eine Verringerung des unvermeidlichen Werkzeugverschleißes zur Folge haben. Weiterhin soll das Verfahren auf brennbare toxische oder in anderer Weise bedenkliche Arbeits- oder Hilfsstoffe verzichten.
Die Aufgabe wird mit dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Einsatz wasserlöslicher organischer oder anorganischer Salze des Aluminiums und/oder des Magnesiums. Die Bildung der entsprechenden Oxide erfolgt erst durch eine nachgeschaltete Wärmebehandlung. Hierdurch ist es möglich, die mechanische Bearbeitung vor der Bildung des eigentlich isolierenden Oxidkeramikkorns durchzuführen und damit die Standzeit der Werkzeuge zu erhöhen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zunächst ein relativ duktiler, sehr gut haftender, mit Salzen des Aluminiums und/oder des Magnesiums pigmentierter Lackfilm auf die zu isolierenden Halbzeuge aufgebracht. Die Lösung kann darüberhinaus Bindemittel, Netzmittel sowie rheologische Additive enthalten. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Aufbringen der Lösung zunächst ein Trocknungsschritt durchgeführt und danach - also noch vor der Wärmebehandlung des Halbzeugs bei einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Salzes zur Bildung von Magnesium und/oder Aluminiumoxid - die mechanische Bearbeitung durchgeführt. Hierbei kann es sich beispielsweise um das Stanzen, Schneiden oder Teilen des Halbzeuges handeln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Wärmebehandlung zur Zersetzung des Aluminium- und/oder Magnesiumsalzes in eine Glühbehandlung zur Verbesserung der weichmagnetischen Eigenschaften nach der formgebenden Bearbeitung integriert.
Als Isolationsmaterialien werden vorzugsweise organische Salze des Aluminiums und/oder des Magnesiums verwendet. Besonders bewährt haben sich dabei die Salze der Ameisen-, Essig- oder der Benzoesäure. Bei diesen Salzen besteht eine hohe Wasserlöslichkeit und eine gute Temperaturbeständigkeit bis zu einem Temperaturbereich von ca. 150 - 200 °C. Dies ermöglicht eine weitestgehend zersetzungsfreie Trocknung des mit Salzen pigmentierten Lösungsfilmes. Oberhalb der genannten Temperaturen erfolgt eine allmähliche Zersetzung der beschriebenen Salze in Aluminium- bzw. Magnesiumoxid unter Abspaltung der freien organischen Säure. Diese wird bei entsprechenden Temperaturen bzw. in der Wasserstoffflamme des Schutzgases oxidativ in Kohlendioxid und Wasser gespalten. Es entstehen also während der Glühbehandlung keine korrosiven oder gesundheitsschädlichen Spaltprodukte. Außerdem besteht besonders beim Einsatz der ameisensauren Salze ein besonders günstiges Verhältnis zwischen eingesetztem löslichem Salz und dem daraus entstehenden, resistenten Isolationsanteil. Der Anteil des Salzes in der Lösung beträgt vorzugsweise mindestens 4 Gew.-%.
Als Bindemittel kamen in den durchgeführten Versuchen nichtionische bzw. anionische Dispersionspolymerisate von Acryl- bzw. Methacrylestern zum Einsatz. Besonders die Methacryldispersionen zeichnen sich für diesen Anwendungsfall durch eine sehr hohe Pigmentbindefähigkeit und durch ein gutes Depolymerisationsverhalten während der Hochglühung aus. Durch Wahl eines geeigneten Esters läßt sich außerdem die Filmhärte des Isolationsfilmes den erforderlichen Verarbeitungsbedingungen in weiten Grenzen anpassen. Durch einen Zusatz eines wasser- bzw. alkalilöslichen Polymerisates (z. B. Polyvinylalkohol oder Polymethacrylsäure) kann ein definiertes Löseverhalten des Isolationsfilmes eingestellt werden. Dieses Verhalten kann fallweise die Reinigung der verwendeten Beschichtungsanlagen wesentlich vereinfachen. Umgekehrt kann durch Einsatz z. B. eines Methylolamid funktionalisierten Polymerisates durch eine Nachvernetzung im getrockneten Zustand eine begrenzte Wasser- bzw. Lösemittelbeständigkeit erreicht werden. Der Einsatz anderer Bindemittel z. B. auf Basis von Polyvinylacetat- oder Polystyroldispersionen oder ähnlichen Verbindungen ist ebenfalls möglich.
Zur Einstellung eines definierten Benetzungsverhaltens und einer möglichst kleinen Oberflächenspannung der Beschichtungslösung ist der Zusatz von Netzmitteln vorteilhaft. Aufgrund des hohen Elektrolytgehaltes der Beschichtungslösung kommen dafür im wesentlichen nichtionische Emulgatoren infrage. Für die Versuchsrezepturen wurden dabei bevorzugt Emulgatoren aus der Gruppe der Alkylphenylpolyglykolether eingesetzt. Diese Emulgatoren zeichnen sich durch sehr gute emulgierende Wirkung bei einer nur mäßig ausgeprägten Schaumbildung aus. Durch Variation des Ethoxylierungsgrades lassen sich dabei die Emulgatoreigenschaften in weiten Grenzen variieren. Verwendet wurden insbesondere Produkte mit mittlerem und hohem Ethoxylierungsgrad. Der Einsatz anderer, nichtionischer Emulgatoren ist ebenfalls möglich.
In Abhängigkeit vom verwendeten Auftragsverfahren kann es erforderlich werden, die Viskosität der Beschichtungslösung durch rheologische Additive in einem bestimmten Bereich einzustellen. Zu diesem Zweck lassen sich vorzugsweise Verdicker auf der Basis von Cellulosederivaten einsetzen. Hierbei erhält man eine weitestgehend vom pH-Wert unabhängige Verdickerwirkung. Außerdem ist eine weitestgehend rückstandslose Entfernung während der Hochglühbehandlung sichergestellt. Für die vorgenommenen Versuche wurden deshalb je nach Erfordernis verschiedene Hydroxyethylcellulosen unterschiedlichen Ethoxylierungsgrades eingesetzt. Die Viskosität der Beschichtungslösung läßt sich dabei im Bereich von einigen mPas bis zu einigen 10 Pas praktisch stufenlos den durch das verwendete Auftragsverfahren geforderten Gegebenheiten anpassen.
Als Auftragsverfahren wurden sowohl ein einfaches Tauchverfahren (Vakuumimprägnierung) als auch verschiedene kontinuierliche Prozesse eingesetzt. Zur Erzielung sehr dünner Schichten kann insbesondere mit einem einfachen Durchlaufverfahren gearbeitet werden. Die Beschichtungslösung wird dabei ohne Verdickerzusatz verwendet. Nach einem solchen Verfahren werden typischerweise Schichtdicken im Bereich unter 1 µm erhalten. Sollen größere Schichtdicken realisiert werden, besteht z. B. die Möglichkeit, die eingedickte Isolationslösung mittels profilierter Gummiwalzen auf das zu beschichtende Band aufzubringen. Die Schichtdicke wird dabei im wesentlichen von der Viskosität der Beschichtungslösung und der Profiltiefe der verwendeten Beschichtungswalzen bestimmt. Nach diesem Verfahren wurden in Versuchen Schichtdicken zwischen ca. 2 und 8 µm realisiert. Die Verwendung anderer Auftragsverfahren, z. B. eines Rotationssiebdrucks oder Sprühverfahrens, ist grundsätzlich möglich. Eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Halbzeuge ist in der Regel nicht erforderlich. Eine aus eventuell vorangegangenen Walzprozessen fertigungsübliche Ölbedeckung eines zu beschichtenden kristallinen Bandmaterials bereitete normalerweise keine Probleme. Soll im Einzelfall eine besonders gute Haftung der Beschichtung erzielt werden, besteht die Möglichkeit, durch eine Entfettungsbehandlung der Bänder die Haftfestigkeit der Beschichtung weiter zu steigern. Bei Bändern, die nach einem Schmelzspinverfahren hergestellt wurden, wie z. B. amorphe Legierungsbänder, sind in der Regel keine die Haftung der Beschichtung beeinträchtigenden Verunreinigungen vorhanden.
Für die Isolation von weichmagnetischen amorphen Bändern auf Kobaltbasis (VITROVAC 6030) wurde in einem Ausführungsbeispiel eine Lösung eingesetzt aus:
Salz Al-triformiat 4 Gew.-%
Netzmittel Arkopal N100 0,05 Gew.-%
Wasser Rest
In diese Lösung wurde ein etwa 2,5 kg schwerer Wickel des amorphen Bandes eingetaucht. Durch den Zusatz des Netzmittels wird die Durchtränkung des Wickels erleichtert. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug dabei 36 mN/m. Der Wickel wurde anschließend in einem Vakuumschrank (50 mbar) evakuiert, wobei eine vollständige Durchtränkung erreicht wurde. Die Trocknung erfolgte im Umlufttrockenschrank bei einer Temperatur von 120 - 130 °C während etwa 2 Stunden. Das so beschichtete Band kann anschließend in der gewünschten Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise zu Ringbandkernen. Werden die Ringbandkerne einer Abschlußglühung unterzogen, so kann dabei gleichzeitig die Umwandlung des Salzes in Aluminiumoxid erfolgen. Bei dieser Umwandlung werden lediglich Wasser und Ameisensäure abgespalten, wobei die Ameisensäure entweder bei entsprechender Temperatur im Ofen oder in der Wasserstoffflamme zu Kohlendioxid und Wasser umgesetzt wird. Da bei dem amorphen Material die Temperatur der Glühbehandlung deutlich unter 1000 °C liegt, ist der Einsatz der entsprechenden Magnesiumverbindung ohne weiteres möglich.
Im folgenden werden einige weitere typische Rezepturen aufgeführt, die in verschiedenen Versuchen erprobt wurden.
Für eine besonders glühbeständige Isolation, die mittels profilierter Gummiwalzen verarbeitbar ist, kann z. B. folgende Lösung verwendet werden:
Salz Al-triformiat 24,7 Gew.-%
Netzmittel Arkopal N 300 1,25 Gew.-%
Binderdispersion Plextol B 500 6,3 Gew.-%
Binderdispersion Rohagit SD 15 8,9 Gew.-%
Verdicker Cullulose H 30 000YP 0,7 Gew.-%
Wasser Rest
Die beschriebene Formulierung besitzt eine aktuelle Viskosität von ca. 4 - 4,5 Pas und einen pH-Wert zwischen 3,5 und 4. Das aus dem Aluminiumformiat entstehende Aluminiumoxid ist bis zu Temperaturen um 1200 °C praktisch ohne Abbrand als Isolator einzusetzen und daher beispielsweise zur Isolierung von kristallinen Nickelbasislegierungen geeignet.
Mit folgender Lösung lassen sich im Durchlauf ohne Profilwalzen Isolationsschichtdicken unter bzw. um 1 µm realisieren:
Salz Al-triformiat 4 - 8 Gew.-%
Netzmittel Arkopal N 100 0,2 Gew.-%
Binder Plextol B 500 1,0 Gew.-%
Wasser Rest.
Die gleiche Lösung mit oder ohne Bindemittelzusatz läßt sich auch als Tauchisolation in einem Vakuumimprägnierprozeß einsetzen.
Ebenfalls besonders für eine Tauchisolation ist beispielsweise eine Mischung aus basischem Magnesiumacetat und Magnesiumbenzoat geeignet. Für die Isolationsversuche wurden die Salze direkt durch Umsetzung von chemisch reinem Magnesiumoxyd und den genannten organischen Säuren hergestellt. Die Lösung wurde somit aus folgenden Bestandteilen (Rest Wasser) hergestellt:
Isolator Magnesiumoxid 3,0 Gew.-%
Essigsäure 7,0 Gew.-%
Benzoesäure 1,5 Gew.-%
Netzmittel Arkopal N 100 0,05 Gew.-% .
Die beschriebenen wäßrigen Lösungen können durch eine Kombination von Aluminium- und Magnesiumsalzen sowie durch andere Bindemittel oder Netzmittel in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Im Vordergrund können dabei z. B. mögliche Korrosionsprobleme bei der Tauchisolation stehen. Hier besteht die Möglichkeit, durch Wahl geeigneter organischer Anionen des Isolatorsalzes mit einem der Legierungselemente aus dem zu isolierenden Material eine schwer lösliche Verbindung aufzubauen und so einen korrosiven Angriff der Isolationslösung auf das zu isolierende Band/Teil zu verhindern bzw. zu minimieren. Desweiteren kann es besonders im Fall der Tauchisolationen erforderlich werden, spezielle Korrosionsinhibitoren zuzusetzen bzw. die Einhaltung eines bestimmten pH-Bereiches durch Zusatz spezieller Puffersubstanzen sicherzustellen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Überzugs aus Magnesium- und/oder Aluminiumoxid auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Halbzeugs durch Aufbringen einer wäßrigen Lösung auf die Oberfläche, die ausschließlich gelöstes Magnesium- und/oder Aluminium-Salz enthält, durch anschließende Durchführung formgebender Bearbeitungsschritte und einer erst nach diesen Bearbeitungsschritten folgenden Wärmebehandlung des Halbzeugs bei einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Salzes zur Bildung des Magnesium- und/oder Aluminiumoxids.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung weiterhin Bindemittel, Netzmittel und/oder rheologische Additive enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um organische Salze handelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Salze der Ameisen-, Essig- oder Benzoesäure handelt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Salze in der Lösung mehr als 4 Gew.-% beträgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Lösung versehenen Halbzeuge zunächst getrocknet und einer formgebenden Bearbeitung wie z.B. Stanzen, Schneiden oder Teilen unterzogen werden bevor die Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur der Salze durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß weiterhin eine Glühbehandlung zur Verbesserung der weichmagnetischen Eigenschaften durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmebehandlung zur Zersetzung des Aluminium- und/oder Magnetsiumsalzes in die Glühbehandlung zur Verbesserung der weichmagnetischen Eigenschaften nach der formgebenden Bearbeitung integriert ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es sich um Halbzeug aus Nickel- oder Kobaltbasislegierungen handelt.
  10. Anwendung des Isolationsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen.
EP93116910A 1992-11-12 1993-10-20 Isolationsverfahren für weichmagnetische Bänder Expired - Lifetime EP0597284B1 (de)

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DE4238150 1992-11-12
DE4238150A DE4238150A1 (de) 1992-11-12 1992-11-12 Isolationsverfahren für weichmagnetische Bänder

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Publication Number Publication Date
EP0597284A1 EP0597284A1 (de) 1994-05-18
EP0597284B1 true EP0597284B1 (de) 1998-01-21

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EP (1) EP0597284B1 (de)
DE (2) DE4238150A1 (de)

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