MXPA98009018A - Revestimiento aislante inorganico/organico para acero no orientado en horno electrico - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona a un revestimiento aislante inorgánico/orgánico semiprocesado o totalmente procesado para acero de horno eléctrico no orientado que provee un gran nivel de resistividad superficial para minimizar la pérdida de energía interlaminar. Más particularmente, el revestimiento aislante se forma de una soluciónácida acuosa que incluye una solución de fosfato de monoaluminio, al menos partículas de silicato inorgánico y un látex acrílico orgánico. El revestimiento aislante para aceros de horno eléctrico no orientado de esta invención pueden usarse para minimizar las pérdidas de energía en los centros magnéticos de motores, generadores, transformadores, y otros equipos eléctricos.

Description

REVESTIMIENTO AISLANTE INORGÁNICO/ORGÁNICO PARA ACERO NO ORIENTADO PRODUCIDO EN HORNO ELÉCTRICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a un revestimiento aislante inorgánico/orgánico semiprocesado o totalmente procesado para acero de horno eléctrico no orientado que provee un gran nivel de resistividad superficial para minimizar la perdida de energía interlaminar. Más particularmente, el revestimiento aislante se forma de una solución acida acuosa que incluye una solución -de fosfato de onoaluminio, al menos partículas de silicato inorgánico y una látex acrílico orgánico. El revestimiento aislante para aceros de horno eléctrico no orientado de esta invención pueden usarse para minimizar las perdidas de energía en los centros magnéticos de motores, generadores, transformadores, y otros equipos eléctricos.

Las laminas de acero de horno eléctrico no orientado usadas por motores medianos y de gran tamaño, generadores y transformadores requieren un REF. : 28532 revestimiento aislante que proporcione un gran nivel de resistividad superficial para minimizar las perdidas de energía interlaminar cuando las laminaciones formadas de acero se usen en una condición de troquelado. Este gran nivel de resistividad superficiaL también puede requerirse después de los tratamientos por calor tales como recocido como ayuda a la fatiga (SAR) o "quemado completamente" los tratamientos usados para eliminar el aislamiento de arrollamiento durante la reparación de un motor. Este revestimiento aislante debe tener buena adhesión a la lamina de acero durante el proceso de fabricación a fin de que el revestimiento no forme escamas en los extremos de las laminaciones troqueladas de la lamina de acero. El revestimiento aislante tampoco debe pulverizarse excesivamente, no debe acumularse en rollos alimentados y otro equipo durante el troquelado, corte o cizallamiento, no deben usarse troqueles de desgaste para troquelar o cortar las laminaciones, debe permitir soldar los centros magnéticos formados por las laminaciones a velocidades razonables, y debe ser compatible con varios químicos y resinas usadas durante la fabricación o usar los centros magnéticos.

Se conoce el uso de revestimientos aislantes de fosfato inorgánico para acero de horno eléctrico. Los revestimientos de fosfato inorgánicos proveen excelente superficie resistiva y resistencia al calor pero causan un excesivo deterioro del troquel durante el troquelado de las laminaciones y tiende a tener una pobre adhesión a la lamina de acero. Por ejemplo, la Patente Norteamericana 2,501,846 expone la formación de una película aislante de una solución de ácido fosfórico en la cual se ha disuelto hidrato de aluminio. La patente Norteamericana 3,948,768 se relaciona a un revestimiento aislante de fosfato inorgánico mejorado de textura de acero orientado de horno, eléctrico formado de una solución que contiene 100 partes en peso de una solución de fosfato de aluminio-magnesio, hasta de 150 partes en peso de sílice coloidal, y hasta 25 partes en peso de anhídrido crómico. Estos revestimientos aislantes de fosfato inorgánico de la técnica anterior todas causan un incremento en el desgaste del troquel durante el troquelado de las laminaciones comparado al troquelado de acero de horno eléctrico desnudo. También, la adhesión de estos revestimientos con la superficie de la lamina de acero es muy dependiente de la naturaleza de la película de óxido formada en la superficie de la lamina en las operaciones que preceden al revestimiento .

También se conoce el uso de revestimientos aislantes inorgánicos que contienen una resina orgánica. La resina orgánica proporciona lubricación al revestimiento curado el cual reduce la velocidad del desgaste del troquel durante el troquelado del acero de horno eléctrico revestido. Los revestimientos de fosfato inorgánico que contienen una resina orgánica proporciona excelente resistividad superficial pero puede pulverizarse excesivamente durante el troquelado, corte o cizallamiento del acero y causar la acumulación de revestimiento pulverizado en el equipo de troquelado, corte o cizallamiento. Durante periodos de gran humedad, los revestimientos de fosfato inorgánico/orgánico pueden absorber vapor de agua de la atmósfera y se vuelven pegajosos, causa que el revestimiento se acumule en los rollos de alimentación, troquel, bloques de tensión, y otros equipos. El revestimiento acumulado debe eliminarse del equipo por limpieza, por medio de eso se impacta la productividad. La patente Norteamericana 4,496,399 se relaciona a un revestimiento aislante de fosfato inorgánico/orgánico. Esta patente expone una composición acuosa para revestir los aceros no orientados de horno eléctrico con la porción inorgánica de la composición que incluye 100 partes de fosfato de aluminio-magnesio y cualquiera de las partes de sílice coloidal y 10-25 partes de anhídrido crómico o 30-250 partes de partículas de silicato de aluminio. La porción orgánica de la composición contiene 15-1350 partes de una suspensión acuosa que contiene 40-60% en peso de sólidos de una resina acrílica o acetato de vinilo. Una desventaja de este revestimiento es que la porción inorgánica contiene ácido fosfórico libre el cual debe reaccionar con la superficie del acero a una alta temperatura y también los compuestos de fosfato de magnesio los cuales deben curarse a una alta temperatura para prevenir la adhesión causada por la presencia de ácido fosfórico sin reaccionar o compuestos de fosfato higroscópicos. A esta alta temperatura de curado, sin embargo, ocurre la degradación de la resina lo cual origina una apariencia café no uniforme y una pobre adhesión a la lámina de acero. Otra desventaja es que el revestimiento es difícil de aplicar uniformemente a través del ancho de la lámina de acero utilizando rodillos ranurados de dosificación de goma debido a que ocurren raspaduras en el revestimiento delgado.

Se expone en la patente Norteamericana 3,793,073 un revestimiento aislante inorgánico/orgánico para el revestimiento de acero con horno eléctrico que tiene una superficie rugosa de al menos 20 Hr. .s µpulgada.

La porción orgánica de el revestimiento se forma a partir del grupo de resinas acrílicas acidas o copolímeros, ácido maleico anhidro, resina de ácido amino, sulfonato lignina de calcio, alcohol polivinílico, resina de fenol, acetato de vinilo, acetalpolivinilo, resinas aquídicas, cloruro de vinilo y resinas epóxicas.

Partículas de materiales orgánicos tales como la baquelita, resina de melamina o las similares que tengan un tamaño de partícula mayor de 2 µm pueden usarse para proporcionar aspereza a la superficie. La porción inorgánica del revestimiento puede incluir o no o más materiales del tipo de ácido fosfórico o un material del tipo de ácido crómico. El material del tipo de ácido fosfórico puede incluir un fosfato de calcio, aluminio, magnesio y zinc así como también óxido de titanio, sílice coloidal, alúmina coloidal y ácido bórico. El material del tipo de ácido crómico puede incluir un bicromato de calcio, magnesio y zinc así como también óxido de titanio, sílice coloidal, alúmina coloidal y ácido bórico. Un acero de horno eléctrico revestido con este revestimiento aislante inorgánico/orgánico tiene buena calidad de troquelado y soldadura. Una desventaja de este revestimiento es que no pueden lograrse simultáneamente una muy alta resistividad superficial, un gran factor de apilamiento y una aceptable aceptación de soldadura cuando la aspereza de la superficie del metal base es mayor de 20 Hr.m.s. µpulgada. El revestimiento tiene que ser delgado para asegurar la buena resistividad cuando se aplica a la superficie de la lámina áspera y esto causa que el factor de adherencia sea menor y pueda afectar adversamente la porosidad de la soldadura. Otra desventaja de un revestimiento que tiene una resina con un tamaño de partícula mayor de 2 µm es que las partículas de la resina pueden desprenderse de la superficie de acero durante el procesamiento originando un excesivo espolvoreamiento y acumulación del revestimiento pulverizado. También, este revestimiento puede contener ácido crómico o cromatos los cuales crean con seguridad problemas ambientales durante la aplicación del revestimiento , al procesar la lámina de acero revestida, y la disposición del revestimiento residual.

La patente Norteamericana 4,618,377 expone una composición de revestimiento inorgánica/orgánica para formar un revestimiento aislante sobre acero de horno eléctrico que comprende una resina de emulsión orgánica, superficies tratadas con partículas de resinas orgánicas con una mejor dispersión, y una solución que contiene al menos un compuesto de fosfato o cromato inorgánicos. Las partículas de resina sobre superficies tratadas se usan para controlar la aspereza de la superficie del revestimiento curado por medio de esto se mejora la facilidad para soldar. La emulsión de la resina puede se de acetato de vinilo acrílico, estireno o butadieno solos o un copolímero de uno o más de vinil acetato, estireno o butadieno. Las partículas de resina de la superficie tratada tienen un tamaño de partícula de 2-50 µm y pueden incluir un copolímero o mezcla de uno o más polietileno, polipropileno, poliamida, resinas poliacrílicas, poliestireno y benzoguanamina. La porción inorgánica del revestimiento puede incluir uno más de un fosfato de calcio, aluminio, magnesio y zinc, cromato o bicromato de calcio, magnesio, zinc o aluminio, u óxido, hidróxido o carbonato de calcio, magnesio, zinc y aluminio disueltos en ácido fosfórico o ácido crómico anhidro. El revestimiento se reforzó a un semifundido las partículas de las resinas por medio de esto proporcionan una aspereza a la superficie de Ra de 0.5- 1.5 µm en el revestimiento aislante curado. Una desventaja de este revestimiento es que las partículas de las resinas tienden a formar polvo o escamas durante el procesamiento de la lámina de acero revestida. También, el revestimiento puede contener ácido crómico o cromatos los cuales causan con seguridad problemas ambientales.

La patente Norteamericana 4,844,753 expone una composición de . revestimiento acuosa para formar un revestimiento aislante en el acero de horno eléctrico que comprende un componente de cromato inorgánico que forma una película y un componente de la resina. El componente de la resina es una mezcla de una emulsión de acrílico o acrílico-estireno y resina de guana ina que tiene un tamaño de partícula de 0.2-1 µm. Cuando estos revestimientos aislantes inorgánico/orgánico que contienen un cromato se aplican con una capa muy delgada, el revestimiento es liso pero tiene una pobre resistividad superficial. Sí el revestimiento aislante de cromato se aplica con suficiente espesor par tener gran resistividad superficial, origina una excesiva porosidad que ocurre durante la soldadura causada por la volatilización de la resina. Sí las partículas se adicionan al revestimiento aislante de cromato par minimizar la porosidad de la soldadura causada por la volatilización de la resina orgánica durante el proceso de soldamiento, entonces el revestimiento se pulveriza excesivamente durante el troquelado. Este revestimiento aislante de cromato es indeseable debido a la seguridad y problemas ambientales que se relacionan al uso del revestimiento y disposición de los subproductos residuales que contienen cromo hexavalente soluble.

También se conoce que para usar los revestimientos aislantes para acero de horno eléctrico que contiene como aglutinante uno o más silicatos solubles en agua tales como silicato de sodio, silicato de potasio o silicato de amonio. Estos revestimientos tienen un pH básico en vez de un pH ácido asociado con los revestimientos que contienen aglutinantes de fosfato o cromato. Los revestimientos aislantes basados en silicatos solubles pueden ser completamente inorgánicos o estos pueden contener material orgánico para mejorar el troquelado. La patente Norteamericana 3,839,256 expone una composición de revestimiento que contiene solución de silicato de amonio cuaternario y dispersiones acuosas de polímeros de etileno y esteres o ácidos carboxilicos etilenicamente insaturados y opcionalmente que contengan lubricantes tales como aceites par mejorar la lubricación, reactivos para mejorar la formación de una película adherente por fusión o prevenir la formación . de espuma, y rellenadores para reducir el costo. La patenten Norteamericana 4,507,360 expone la adición de un compuesto de cromato seleccionado del grupo de cromato de estroncio, cromato de bario, y cromato de plomo a la composición de la patenten Norteamericana 3,839,256 para mejorar la resistencia a la corrosión. La patente 4,762,753 se relaciona a un revestimiento aislante inorgánico par acero de horno eléctrico que contiene silicato de sodio, óxido o hidróxido de magnesio, bióxido de titanio, y mica. Todos estos revestimientos aislantes basados en silicatos solubles proporcionan buena resistividad superficial y resistencia al calor, pero estos causan pobre fluidez de la soldadura durante la soldadura con arco de gas de tungsteno que da como resultado soldaduras no uniformes, discontinuas.

Por consiguiente, permanece una necesidad por un revestimiento aislante para acero no orientado de horno eléctrico que proporciona buena resistividad superficial, minimiza la perdida de energía interlaminar, tiene buena resistencia a la absorción de vapor, proporciona buena adhesión a la lámina, causa un mínimo desgaste del troquel durante el troquelado de las laminaciones de la lámina, no se pulveriza excesivamente durante el troquelado de las laminaciones o causar acumulación del revestimiento sobre el equipo de troquelado, tratamientos de resistencia de recocido para ayudar a la fatiga y calentamiento para quemarse completamente, y no causar una excesiva porosidad en la soldadura. También existe una necesidad de un revestimiento aislante para lámina de acero no orientado de horno eléctrico que sea de menor costo, compatible con una variedad de químicos y resinas utilizadas para la producción de centros magnéticos y que no contenga cromatos que crean problemas de disposición ambiental costosos. También existe una necesidad por un revestimiento aislante para láminas de acero no orientado de horno eléctrico que no origine un problema de seguridad durante la aplicación y uso del revestimiento causado por la presencia de cromo hexavalente .

BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a una lámina de acero no orientado de horno eléctrico revestido en ambas superficies con un revestimiento aislante curado el cual proporciona un gran nivel de resistividad superficial para minimizar la perdida de energía interlaminar en centros magnéticos de motores, generadores, transformadores, y otros equipos eléctricos. El revestido aislante curado sobre la lámina de acero incluye, basado en 100 partes en peso seco, 20-60 partes de fosfato de aluminio, 20-70 partes de al menos partículas de silicato inorgánico y 10-25 partes de resina acrílica. El revestimiento aislante curado se forma de una suspensión acuosa acida que contiene una solución de fosfato de onoaluminio, las partículas de silicato y un látex acrílico. La suspensión puede incluir hasta 1 parte en peso de solvente orgánico soluble en agua por cada parte de resina acrílica.

Otra característica de esta invención incluye la. lámina de acero de horno eléctrico revestida aislada antes mencionada que tiene una corriente Franklin no mayor de 0.2A.

Otra característica de esta invención incluye el revestimiento curado antes mencionada que tiene un espesor en cada superficie de acero de 0.5-8 µm.

Otra característica de esta invención incluye la suspensión antes mencionada que tiene una viscosidad de 15-300 cP.

Otra característica de esta invención incluye la suspensión antes mencionada tiene una gravedad específica de aproximadamente 1.0-1.3.

Otra característica de esta invención incluye la suspensión acuosa acida antes mencionada que tiene un pH de aproximadamente 2.0-2.5 y que contiene < 0.2% en peso de ácido fosfórico sin reaccionar.

El principal objetivo de esta invención es proveer una composición para formar un revestimiento aislante sobre una lámina de acero no orientado de horno eléctrico que tiene una baja absorción de humedad en una atmósfera húmeda.

Otro objetivo de esta invención es proporcionar una composición de revestimiento aislante para formar un revestimiento aislante sobre una lámina de acero no orientado de horno eléctrico que proporcione mejor adhesión y reduzca la pulverización , antes y después del tratamiento con calor tal como recocido para ayudar a la fatiga.

Otros objetivos de esta invención incluyen proporcionar una composición para formar un revestimiento aislante curado sobre una lámina de acero no orientado de horno eléctrico que proporcione gran resistividad superficial de la lámina, tenga buen troquelado de la lámina, tenga buena facilidad para soldar la lámina a velocidades de soldadura razonables con mínima porosidad en la soldadura, pueden aplicarse a la lámina usando medios tales como rodillos ranurado de dosificación de goma que origina un revestimiento uniforme con zonas no expuesta o raspaduras del revestimiento delgado y no crea problemas ambientales o de seguridad relacionados a el uso o disposición de cromo hexavelente .

Una ventaja de esta invención incluye un revestimiento aislante curado sobre una lámina de acero no orientado de horno eléctrico el cual tiene baja absorción de humedad en una atmósfera húmeda y no causa acumulación del revestimiento en . el equipo de troquelado, corte o cizallamiento.

Ventajas adicionales incluyen una composición para formar un revestimiento aislante curado sobre una lámina de acero no orientado de horno eléctrico que tiene adhesión mejorada y resistencia a la pulverización, proporciona un nivel de resistividad superficial alto, no requiere un cromato por eso se evitan los problemas de seguridad y ambientales durante el uso y disposición del revestimiento, y se aplica fácilmente a las láminas de acero de horno eléctrico utilizando rodillos perforados para dosificar la goma sin presencia de raspaduras del revestimiento delgado u otros defectos.

Los objetivos, características y desventajas anteriores, así como también otros, van ha ser aparentes a partir de la siguiente descripción de la preferente invención.

DESCRIPCIÓN DE LA PREFERENTE MODALIDAD La presente invención se relaciona a un revestimiento aislante inorgánico/orgánico semiprocesado o totalmente procesado para acero no orientado de horno eléctrico y la composición de un revestimiento aislante curado que proporcione un nivel de resistividad superficial alto para minimizar la perdida de energía interlaminar. El acero no orientado de horno eléctrico esta caracterizado porque tiene propiedades magnéticas casi uniformes en todas las direcciones. Estos aceros están comprendidos de hierro, sílice, y/o aluminio para impartir una mayor resistividad superficial especifica a la lámina de acero y por medio de eso menos perdida del centro. Los aceros no orientados de horno eléctrico también pueden contener manganeso, fósforo y otros elementos comúnmente conocidos por proporcionar una mayor resistividad eléctrica lo cual diminuye las perdidas del centro creadas durante la magnetización.

El acero no orientado de horno eléctrico de esta invención se funde, se moldea y se procesa en caliente en láminas de longitud continua, tiras o laminas finas, de aquí en adelante referidas como láminas. La composición fundida del acero que contiene menos del 0.1%, preferentemente menos del 0.01% de C; 0.2-3.5%, preferentemente 1.5-3.3% de Si; 0.05-1.5%, preferentemente 0.2-0.8% de Al; 0.05-0.5% de Mn, preferentemente 0.1-0.5% de Mn; hasta 0.2% de P, menos de 0.7% de Cr, menos de 0.1% de S, hasta 0.2% de Sb y/o Sn para inhibir la oxidación interna de la lámina de acero durante el recocido, el balance de hierro y elementos residuales normales tales como Cu, Ti, N y Mo. La lámina puede producirse utilizando métodos tales como moldeo de lingote, moldeo de losa delgada, moldeo de losa gruesa, moldeo de tiras, u otros métodos para la producción tiras compactas utilizando la composición fundida. Sí la lámina de acero se produce a partir de una losa, la losa se caliente nuevamente hasta aproximadamente 1230°C y procesado en caliente tal como lo hace el rolado en caliente en una tira con espesor de 1.8-2.0 mm adecuada para el procesado posterior. La lámina procesada en caliente puede ser opcionalmente recocida, bañada para eliminar escamas, adelgazada en frío hasta aproximadamente 60-85% en una o más etapas y dan un recocido final a una temperatura metálica máxima de 870-1070°C por aproximadamente 30-40 segundos. Después del adelgazamiento en frío pero antes del recocido final, la lámina de acero puede ser recocido para la descarburización para reducir el carbono a 0.003% o menos. Durante el recocido final, la lámina desarrolla el tamaño de grano final deseado y una capa de óxido superficial la cual sirve como una base para un revestimiento aislante aplicado de esta invención. Este revestimiento aislante se aplica en ambas superficies de la lámina recocida final utilizando medios de dosificación tales como rodillos. El revestimiento aislante después se cura al pasar la lámina a través de un horno, una bobina de inducción, o los similares, donde la lámina se calienta hasta una temperatura máxima metálica de 220-350 °C, preferentemente 300-330 °C.

El acero no orientado de horno eléctrico de esta invención puede ser procesado completamente o semiprocesado. Por acero no orientado de horno eléctrico totalmente procesado significa un acero procesado el cual es opcionalmente recocido, bañado, adelgazado en frío, descarburado sí es necesario, el recocido final para proporcionar el crecimiento del grano para desarrollar propiedades magnéticas óptimas y después revestido con un revestimiento aislado. Por acero no orientado de horno eléctrico semiprocesado significa que la lámina de acero se adelgazado en frío la cual no se descarburó totalmente o el recocido final para desarrollar el tamaño de grano óptimo en la planta de manufacturación de la lámina de acero. Mejor dicho, el recocido final se completa por el consumidor después del troquelado de las laminaciones de la lámina de acero.

Después del recocido final, el acero no orientado de horno eléctrico de esta invención se reviste sobre ambas superficies con una suspensión acuosa acida que contiene, basado en 100 partes de peso seco, 20-60 partes de fosfato de monoaluminio inorgánico, 20-70 partes de una o más partículas de silicatos inorgánicos y 10-25 partes de resina acrílica. Preferentemente, la suspensión contiene hasta 1 parte en peso de un solvente orgánico soluble en agua por cada parte de resina acrílica. La suspensión acuosa tiene un pH de aproximadamente 2.0-2.5 y preferiblemente aproximadamente 2.3. La suspensión acuosa preferentemente tiene una gravedad específica de 1.0-1.3 y más preferentemente aproximadamente 1.02-1.25. La relación de fosfato de monoaluminio a la resina acrílica, en una base en peso seco, preferiblemente al menos 1.5:1 y más preferiblemente al menos 2.0:1. El tamaño de partícula promedio de silicato por ejemplo, diámetro esférico equivalentes, preferentemente es 0.3- 60 µm y más preferentemente aproximadamente 0.4-40 µm. La resina acrílica puede ser un copolímero de ácido acrílico, ácido metacrílico, esteres de estos ácidos, acrilonitrilo y estireno. Estos copolímeros pueden ser resinas termoplásticas o una resina termofija que contiene monómeros funcionales tales como un acrilato de glicidilo, ácido itacónico, y acrilato de hidroxietilo. El solvente orgánico soluble en agua puede incluir uno o más solventes de éter glicol, uno o más de varios alcoholes, o mezclas de estos. La suspensión puede ser dosificado uniformemente completamente a través del ancho total de la lámina de acero. Los revestimientos de fosfato de la técnica anterior diferentes los cuales pueden contener un gran cantidad de ácido fosfórico libre significa que la suspensión acuosa acida de esta invención contiene solo una pequeña cantidad de ácido fosfórico libre sin reaccionar. Por pequeña cantidad de ácido fosfórico libre se refiere a la suspensión acuosa acida de esta invención contiene menos de aproximadamente 0.2 % en peso de ácido fosfórico sin reaccionar. No se requiere una temperatura alta de 400 °C típicamente de la técnica anterior durante el curado del revestimiento de esta invención para prevenir la adhesividad causada de otro modo por el ácido fosfórico sin reaccionar o la presencia de compuestos de fosfato de magnesio o aluminio-magnesio higroscópicos. Por consiguiente, el líquido de revestimiento sobre la lámina de acero puede curarse a una temperatura máxima del metal de aproximadamente 325 °C. La adhesividad del curado, el revestimiento aislante sin dirección sobre cada superficie de la lámina es al menos 0.5 µm, preferentemente 2-8 µ . Las láminas de acero no orientado de horno eléctrico de esta invención puede utilizarse para minimizar las perdidas de energía en los centros magnéticos laminados de motores, generadores, transformadores, y otros equipos eléctricos .

El revestimiento aislante curado de esta invención contiene 20-60, preferentemente 30-50 partes, de fosfato de aluminio inorgánico. Una característica esencial de esta invención es que el revestimiento aislante curado contiene 20 partes, por ejemplo, 20% en peso seco, de fosfato de aluminio. Una menor cantidad de fosfato de aluminio en el revestimiento aislante curado causa que el revestimiento tenga una tendencia incremental de pulverizado durante el procesamiento. El revestimiento aislante curado no debe contener más de 60 partes, por ejemplo 60% en peso seco, del fosfato de aluminio porque el deterioro con el troquel puede volverse excesivo durante el troquelado de la lámina curada aislada.

El revestimiento aislante curado de esta invención también contiene 10-25 partes de una resina acrílica, preferiblemente 15-20 partes de resina. Otra característica esencial de esta invención es que el revestimiento aislante curado contiene al menos 10 partes de resina acrílica, por ejemplo, 10% en peso seco, para prevenir el desgaste excesivo del troquel durante el troquelado. EL revestimiento aislante curado no debe contener más de 25 partes de resina acrílica, por ejemplo, 25% en peso seco, para evitar la porosidad en la soldadura causada por la volatilización de las resina. Cuando el revestimiento aislante curado no exceda 25 partes de resina acrílica, la dureza del revestimiento no tiene disminución significativa y es adecuada para un manejo y procesamiento normal de las laminaciones de acero de horno eléctrico revestidas .

Por látex acrílico se entenderá que significa una dispersión estable de una resina de partículas acrílicas polimérica esencialmente en un medio acuoso. Es importante que el componente orgánico del revestimiento de esta invención permanecen como una fina dispersión estable cuando se mezcló con la suspensión de revestimiento acuosa acida. Las resinas acrílicas de esta invención tienen generalmente un tamaño de partícula no mayor de 1 µm, preferiblemente menos de 0.5 µm. Es importante que los compuesto orgánicos de esta invención se adiciona a la suspención acuosa acida como un látex acrílico porque estos eliminan la necesidad de una gran cantidad de solvente orgánico para solubilizar el compuesto orgánico y originar un revestimiento con un bajo contenido del compuesto orgánico volátil. Resinas aceptables incluyen copolímeros de ácido acrílico, ácido metacrílico, esteres de estos ácidos, estireno y acrilonitrilo. Pueden incluirse monómeros funcionales tales como acrilato de glicidilo, ácido itacónico, y hidroxietilacrilato para proveer lugares reactivos para el enlace cruzado.

Otra característica esencial de esta invención es la composición que contiene 20-70, preferentemente 25-65 partes de al menos un silicato de partículas inorgánicas. El revestimiento aislante curado debe contener al menos 20 partes, por ejemplo, 20% en peso seco, de partículas de silicato para proveer la adecuada resistencia a la abrasión, para prevenir la disminución de la resistividad superficial y para mantener la buena soldabilidad. EL revestimiento aislante curado no debe contener más de 70 partes, por ejemplo, 70% en paso seco, de partículas de silicato debido a que el revestimiento tendría una tendencia a pulverizarse durante el procesamiento.

El tamaño de partícula de silicato de esta invención también es importante y preferentemente debería estar dentro del rango de 0.3-60 µm. El tamaño de partícula de silicato afecta la aspereza del revestimiento curado la cual puede afectar la soldabilidad y pulverizamiento durante el procesamiento. El tamaño de partícula no debe ser menor de 0.3 µm debido a que la superficie de revestimiento será tan lisa para prevenir la porosidad de soldadura, y el coeficiente de fricción puede ser tan bajo para algunas aplicaciones. El tamaño de partícula no debe ser mayor de aproximadamente 60 µm debido a que la pulverización del revestimiento ocurrirá durante el procesamiento y después del recocido. Las partículas de silicatos aceptables suministradas por esta invención incluyendo las caracterizadas que son inorgánicas, insolubles, y que tienen una lámina similar a una estructura laminar tal como silicato de aluminio, silicato de potasio aluminio o silicato de magnesio.

La composición de revestimiento acuosa acida de la presente invención puede contener hasta 1 parte de un solvente orgánico soluble en agua por cada parte de resina acrílica a fin de prevenir defectos en el revestimiento curado tal como pequeños lugares sin revestimiento o raspaduras de delgados revestimientos. A velocidades altas de línea de revestimiento aproximadamente 20 m/min., se desea que incluyan el solvente en la suspensión acuosa para prevenir la formación de raspaduras del revestimiento causadas cuando revestimiento en exceso se elimina de la lámina de acero utilizando rodillos perforados de goma. El solvente orgánico soluble en agua también mejora la humectación de la superficie de acero por la suspensión de revestimiento acuosa que origina una uniformidad mejorada y la cobertura transversal del ancho total de la lámina de acero. Solventes orgánicos solubles en agua aceptables incluyen éteres de glicoles o varios alcoholes. Preferentemente, la cantidad de solvente orgánico soluble en agua es al menos 0.2 por cada parte de resina acrílica. Sí la cantidad de solvente orgánico soluble en agua es mayor de 1 parte por cada parte de resina acrílica, la estabilidad de la suspensión acuosa puede pobre originando un incremento excesivo en la viscosidad durante el uso y sobre el tiempos de almacenamiento. También, preferentemente el solvente orgánico soluble en agua debe tener un valor del Balance Hidrofilo-Lifofilo de Davis ( (HLB) de al menos aproximadamente 7 para prevenir el incremento excesivo de la viscosidad sobre el tiempo. Sí la cantidad de solvente orgánico soluble en agua es mayor de 1 parte por cada parte de la resina acrílica, la cantidad de compuestos orgánicos volátiles liberados durante el curado del revestimiento será grande originando un incremento en la contaminación ambiental.

Otra consideración importante para obtener el revestimiento uniforme a través del ancho total de la lámina de acero es la viscosidad del revestimiento. La viscosidad debe ser aproximadamente 15-300 cP y preferente aproximadamente 60-200 cP como se midió por un viscosímetro Brookfield LVF, eje LV2, 60 r.p.m. Sí la viscosidad es menor de aproximadamente 15 cP, las raspaduras del revestimiento delgado o sin revestimiento son más probables que ocurran durante la aplicación con los rodillos ranurados de dosificación de goma, las partículas de silicato se establece a la suspención rápidamente, la superficie del revestimiento aislante curado puede ser ligeramente liso para proporcionar una adecuada soldabilidad. Sí la viscosidad es mayor de aproximadamente 300 cP, el revestimiento no se iguala bien después de la aplicación con los rodillos ranurados de dosificación y un patrón de ranura rolado pronunciado permanecerá en el revestimiento curado, el cual puede afectar adversamente el factor de espacio, resistencia a la corrosión, y deslizamiento durante el procesamiento de la lámina revestida. Un rango de viscosidad de 60-200 cP es preferente para minimizar la raspadura y produce un revestimiento curado con una apropiada aspereza en la superficie para optimizar la soldabilidad.

La composición de revestimiento de la presente invención también puede contener pequeñas cantidades de aditivos tales como agentes activos de superficie para mejorar la humectación, reducir la formación de espuma, y mejorar la dispersión de las partículas de silicato; agentes de enlazamiento entre cruzado para mejorar la dureza del revestimiento aislante y para mejorar la resistencia química; y agentes de deslizamiento para mejorar la lubricación y la resistencia al daño. También, las resinas acrílicas reducibles en agua las cuales son estables a un bajo pH de aproximadamente 2.0-2.5 puede adicionarse a la suspención de revestimiento para mejorar las características de flujo y resistencia química del revestimiento de curado.

La composición de revestimiento puede aplicarse a cada superficie de la lámina de acero por medios para dosificar uniformemente a través del ancho total de las superficies de la lámina tal como por rodillos ranurados de goma, rodillos de contacto, enjugador, rociado o por inmersión. El exceso del revestimiento puede eliminarse de las superficies de la lámina utilizando rodillos ranurados de goma, cuchillas neumáticas y los similares. Las láminas revestidas con líquido después puede pasarse a través de un horno donde la composición se calienta a una temperatura pico del metal de al menos 220 °C, preferentemente al menos a 300 °C, por aproximadamente 15-30 segundos o curada por inducción por aproximadamente 5 segundos. Después de que se curó, el espesor del revestimiento aislante seco sobre cada superficie deben ser de al menos aproximadamente 0.5 µm, preferentemente al menos 2.0 µm. El espesor del revestimiento debe ser al menos aproximadamente 0.5 µm debido a que el gran nivel de resistividad superficial no se alcanzara sí el espesor es menor. El espesor del revestimiento no debe exceder aproximadamente 8 µm debido a que el factor de espacio del grupo de láminas se afectará adversamente. También, existe mayor tendencia por el revestimiento aislante para pulverizar y exhibir porosidad en la soldadura sí el espesor del revestimiento es mayor de aproximadamente 8 µm. Después del curado, la lámina de acero de horno eléctrico revestida de aislante tiene una corriente Franklin (ASTM 717) no mayor de aproximadamente 0.2 a 2.1 Mpa y 21 °C.

Ejemplo 1 Por medio del ejemplo, láminas de acero no orientadas de horno eléctrico totalmente procesadas de la presente invención se revistieron en un laboratorio con una suspención acuosa acida que contiene una solución de fosfato de monoaluminio, un silicato de partículas inorgánicas, un látex acrílico, y un solvente orgánico soluble en agua. Esta suspensión acuosa, de aquí en adelante referida como Revestimiento I de la Invención, se preparó de la siguiente manera.

Sobre una base de peso seco de 100 partes de sólidos totales, se agregó 21.1 partes de resina acrílica a un recipiente mezclador. El látex acrílico se manufacturó por la Union Carbide Corporation, UCAR Emulsión Systems, en Cary, North Carolina y vendida bajo el nombre comercial de UCAR Vehículo 443. Este contiene 41% en peso de polímero de estireno-acrílico y aproximadamente 59% en peso de agua. Las partículas del polímero de estireno-acrílico en el látex tienen un diámetro promedio de 0.15 µm. Un solvente orgánico soluble en agua, monobutileter dietilenglicol después se agregaron al látex acrílico. Este solvente se manufacturó por la Union Carbide Corporation , División de solventes y Materiales de Revestimiento, en Danbury, Connecticut y se vende bajo el nombre comercial de Butil Carbitol. La cantidad de solvente orgánico agregado fue de 0.073 partes por cada parte de resina acrílica- Sobre una base en peso seco, 41.0 partes de partículas de silicato de aluminio después se agregaron mientras se agita vigorosamente para obtener una buena dispersión de las partículas de silicato. El silicato de aluminio se manufacturó por Englehard Corporation, Grupo de Especialidades Minerales y Colorantes, y se vende bajo el nombre comercial de ASP 200. Este es un hidrato de silicato de aluminio derivado del caolín con un tamaño de partículas promedio de 0.4 µm, la perdida de ignición del 14%, y pH de 3.5-5.0. Sobre una base seca en peso, 37.5 partes de fosfato de aluminio se agregaron a la mezcla de partículas de silicato y látex acrílico. EL fosfato de aluminio se agregó en forma de una solución de fosfato de monoaluminio, la cual es disponible por la Interstate Chemical Company en Hermitage, Pennsylvania y se vende bajo el nombre comercial de Fosfato de Monoaluminio. La solución de fosfato de aluminio es una solución de 50% en peso de A1(H2P04)3 en agua con una gravedad especifica de 1.47. La gravedad específica de la suspención acida resultante se ajustó hasta aproximadamente 1.14 al agregar agua. Las láminas de acero no orientado de horno eléctrico procesado completamente tiene un espesor de 0.47 mm se revistió con el Revestimiento Y de la Invención utilizando rodillos ranurados de dosificación de goma y después se curaron en un grupo de hornos a 482 °C por 32 segundos originando una temperatura máxima del metal de la lámina de acero de 232 °C. El espesor de la película seca curada fue de aproximadamente µm por lado.

Para comparación con el Revestimiento I de la Invención, dos tipos de revestimientos aislantes de cromato inorgánico/orgánico se prepararon basados en las técnicas de la técnica anterior. Primero, un revestimiento de cromato inorgánico/orgánico con una superficie lisa, de aquí en adelante referido como Revestimiento de Cromato Liso, se preparó al mezclar los siguientes componentes, en una base de peso seco de 100 partes de sólidos totales: 47.8 partes de anhídrido crómico (Cr03) , 14.3 partes de óxido de magnesio (MgO) , 10.5 partes de ácido bórico (H3B03) , y 27.4 partes de resina acrílica (Union Carbide UC7?R 443 Vehículo) . También, 20 partes de glicerina se agregaron por cada 100 partes de anhídrido crómico para reducir el cromo hexavalente a cromo trivalente durante el curado. La gravedad especifica se ajustó hasta aproximadamente 1.14 al agregar agua. Las láminas de acero no orientado de horno eléctrico se revistieron con esta composición de la técnica anterior utilizando rodillos perforados de dosificación de goma y el revestimiento se curó a 482 °C por aproximadamente 46-48 segundos, originando una temperatura máxima de aproximadamente 292-300 °C.

El espesor del revestimiento curado fue de 2.2-2.5 µm. El segundo tipo de revestimiento de cromato inorgánico/orgánico preparado para comparación tubo una superficie áspera debido a la adición de partículas orgánicas grandes, y se refiere aquí como Revestimiento de Cromato Áspero. Sobre una base en peso seco este revestimiento contenía: 47.8 partes de ácido crómico, 14.3 partes de óxido de magnesio, 10.5 partes de ácido bórico, 19.2 partes de resina acrílica (UCAR 443 resina acrílica), y 8.1 partes de partículas de polietileno con tamaño de partícula promedio de 18 µm. Las partículas de polietileno se manufacturaron por Shamrock Technologies Inc. en Newark, New Jersey, y vendida comercialmente bajo el nombre comercial de Texture Ultra Fine. Las partículas orgánicas grandes se agregaron par incrementar la aspereza de- la superficie y disminuir la porosidad en la soldadura de acuerdo a las técnicas en las patentes Norteamericanas 3,793,073 y 4,618,377. Las láminas de acero no orientado de horno eléctrico revestidas se prepararon utilizando esta composición siguiendo el mismo procedimiento descrito previamente por el Revestimiento de Cromato Liso.

Para una comparación adicional, dos tipos de revestimientos aislantes de fosfato inorgánico/orgánico comercialmente disponible ampliamente usado, referido de aquí en adelante como Revestimientos de Fosfato I y II Comerciales, se utilizan para revestir acero no orientado de horno eléctrico totalmente procesado en el laboratorio. 7Ambos revestimientos patentados son componentes de fosfato inorgánico que contienen revestimiento soluble en agua, partículas de silicatos inorgánicos y resinas. Una diferencia entre los Revestimientos de Fosfato Comerciales I y II es que las partículas particulares inorgánicas en el Fosfato Comercial II son mayores que las del Fosfato Comercial I, originando una aspereza como película de revestimiento curada. Ambos revestimientos se diluyeron con agua a una gravedad especifica de 1.13-1.14, aplicados a las láminas de acero utilizando rodillos perforados de dosificación de goma, y curado por 24-26 segundos a 482 °C, originado una temperatura máxima del metal de aproximadamente 200-210 °C. El espesor de las películas de revestimiento curadas fue de 2.3-2.5 µm.

Los resultados de las pruebas realizadas sobre las láminas de acero revestido se muestran en la Tabla 1. La resistencia a la pulverización se evaluó basada en la cantidad de pulverización la cual ocurrió cuando dos muestras revestidas se plastificaron contra otra bajo presión constante por un número dado de ciclos utilizando un Probador de Rozamiento de Tinta Sutherland. La adhesión se evaluó al mezclar las muestras revestidas 180° alrededor de un mandril de 6. mm de diámetro y clasificación de la cantidad de revestimiento removido de la superficie exterior de la curva con una cinta transparente. La adhesión también se evaluó después del recocido para ayudar a la fatiga (SRA) las muestras revestidas a 816 °C por una hora en 95% de nitrógeno seco y 5% de hidrógeno al mezclar las muestras 180° alrededor de un mandril de 12.7 mm de diámetro y clasificación de la cantidad de revestimiento removido de la superficie exterior de la curva con una cinta transparente. Se probó la resistividad superficial en la condición revestida y después del recocido para ayudar a la fatiga a 816 °C utilizando un probador Franklin de acuerdo con ASTM A 717. Se evalúo la soldabilidad sobre grupos laminas de 7 c de muestras revestidas utilizando un arco de gas de tungsteno para soldar en posición plana con una presión de compresión de 1.2 Mpa, el electrodo de tungsteno con torio de diámetro de 2.4 mm, gas de soldadura de argón a una velocidad de flujo de 0.85 mVmin., voltaje de 14-15 V, corrientes de 100-250 A, y velocidades de soldadura de 25-152 cm/min. Se evaluaron la cantidad de porosidad en las soldaduras y continuamente de las soldaduras para cada revestimiento y condición de soldadura.

El revestimiento de esta invención y los cuatro revestimientos comparativos están en el rango del mejor al peor para cada propiedad evaluada en la Tabla 1. Además, los resultados están categorizados como aceptable o marginal/inaceptable basados en requerimientos conocidos para los revestimientos aislantes de acero de horno eléctrico. Ninguno de los revestimientos comparativos fueron completamente aceptables. El revestimiento I de la Invención se juzgó para ser aceptable en todas las categorías excepto para soldabilidad. Se observó excesiva porosidad de la soldadura bajo condiciones de soldamiento probablemente para usarse en la producción de laminaciones unidas en centros magnéticos. El Revestimiento I de la Invención tuvo menor tendencia a pulverizar cuando se engomó lo cual debe originar una menor acumulación del pulverizado durante operaciones de troquelado y corte. EL Revestimiento I de la Invención tuvo excelente adhesión a la lámina de acero antes y después del recocido y también proporcionó un nivel alto de resistividad superficial después del recocido.

A fin de determinar sí la porosidad de la soldadura podría ser reducido al incrementar la aspereza de la superficie, se adicionaron grandes partículas de silicato adicionales al Revestimiento I de la Invención. La siguiente composición, de aquí en adelante referida como el Revestimiento II de la Invención, se preparó, todos los componentes que son expresados en una base en peso seco con 100 partes de sólidos totales: 20.1 partes de una resina acrílica (Union Carbide UCAR 443 Vehículo descrito previamente en .el Ejemplo 1), 26.9 partes de un silicato de aluminio en particular (Englehard ASP 200 descrito en el Ejemplo 1), 3.9 partes de un silicato de potasio en particular, y 49.2 partes de fosfato de aluminio. El silicato de aluminio en particular se manufactura por Aspect Minerals Inc. en Spruce Pine, North Carolina, y se vendido bajo el nombre comercial Albaflex 200. El silicato de potasio aluminio en una mica moscovita bajo humedad de gran pureza con un tamaño de partícula promedio de 22-27 µm, perdida de ignición de 4.27%, y un pH de 7-8. Muestras de láminas de acero no orientado de horno eléctrico totalmente procesado se revistieron con el Revestimiento II de la Invención y sé curó de la misma manera como se describe previamente para el Revestimiento I de la Invención. El espesor de la película del revestimiento curado fue aproximadamente 2.0 µm. Se evaluó la soldabilidad del Revestimiento II de la Invención utilizando las mismas condiciones para el Revestimiento I de la invención descrito anteriormente. La presencia de porosidad en la soldadura fue reducida significativamente comparada con el Revestimiento I de la Invención.

Tabla 1 Prueba de Prueba de Prueba de Porosidad de Corriente de Corriente de Frotamiento Doblez doblez la soldadura prueba Franklm prueba Franklm Sutherland de adhesión - Adhesión - Soldabilidad (A) Resistividad (A) Resistividad Resistencia curado 8. mm después de GTAW superficial en el superficial a la SRA 12.7 mm curado después de SRA Pulverización Cromato sin Revestimiento Revestimiento Cromato Fosfato II Cromato sin protección I de la I de la áspero Comercial protección (0.16A) Revestimiento invención invención Fosfato II (0.002A) Revestimiento I de Me or I de la Fosfato I Cromato sin comercial Fosfato I la invención invención comercial protección Revestimiento comercial (0.04A) (0.26A) Cromato Cromato sin Cromato II de la Cromato sin Cromato sin áspero protección áspero invención protección protección (0.27A) Aceptable Fosfato I (0.05A) Fosfato II comercial Revestimiento Ide comercial (0.35A) la invención Fosfato I (0.08A) comercial (0.36A) Fosfato I Cromato Fosfato I cromato sin Cromato sin Marginal o comercial áspero comercial protección protección inaceptable Fosfato II Fosfato II Revestimiento (0.13A) comercial comercial I de la invención Peor *Soldab?l?dad en línea solo fue propiamente evaluada para el revestimiento II de la Invención -Prueba de frotamiento Sutherland; 950 ciclos, 85 ciclos por minuto, 2 Ib (9.08 Kg) carga, cantidad de viscosidad proporción pulverizada -Adherencia en el curado 180° de doblez al rededor de 6.4 mm (0.25 pulgadas) diámetro estándar, cinta transparente sobre la superficie de tensión -Adherencia después de SRA (Recocido para ayudar a la fatiga) 180° de doblez alrededor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) de diámetro de mandril, cinta transparente sobre la superficie de tensión. 10 -Condiciones SRA: 816 °C (1500 °F) infiltrándose, 1 hora, 95% N2-5% H2 seco -Condiciones GTAW: Primera posición, gas de argón a 0.085 mVmm.; voltaje 14-15 V; corriente 100-250 A; velocidad de soldado 25-152 cm/pan. ; presión de compresión 0.12 Kg/mm¿ -Condiciones de Prueba Franklm: 300 psi, 21 °C.

Ejemplo 2 Muestras de láminas de acero no orientado de horno eléctrico se revistieron en el laboratorio con el Revestimiento II de la Invención y Revestimiento I de Fosfato Comercial, descrito previamente en el ejemplo 1, y probadas para la absorción de agua en una atmósfera húmeda. Cada revestimiento se aplicó y se curó como se describe en el Ejemplo 1. Las muestras se pesaron antes del revestimiento y nuevamente después del curado para determinar el peso del revestimiento en g/m2 de la lámina. Las muestras después se colocaron en una cámara de humedad mantenida a una temperatura de 21*C y una humedad relativa del 99-100% (no condensada) por 48 horas. Después de la remoción de la cámara de humedad, las muestras pesaron nuevamente inmediatamente y el peso ganado, o cantidad de agua absorbida por cada revestimiento, se calculó como un porcentaje de el peso del revestimiento original. Los resultados so resumen abajo.

Absorción de Agua (% en peso del revestimiento) Revestimiento II de la Invención Revestimiento I de Fosfato Comercial 26 Muestras duplicadas del Revestimiento II de la Invención y Revestimiento I de Fosfato Comercial se mandaron a un fabricante de motores eléctricos en un lugar geográfico con un clima húmedo para la evaluación de la tendencia para que se vuelva pegajoso durante el clima húmedo. Este fabricante de motores había experimentado problemas con la acumulación del revestimiento en el equipo de troquelado causado por la adherencia del revestimiento en el pasado. Se evaluaron el espesor de las muestras durante un periodo de tiempo húmedo cuando el material de producción con un revestimiento inorgánico/orgánico de fosfato disponible comercialmente (Revestimiento I de Fosfato Comercial) en este lugar causó varios problemas con una aplicado sin revestimiento, las muestras con el Revestimiento I de Fosfato Comercial se juzgó que es muy pegajoso, similar al material de producción. Las muestras revestidas con el Revestimiento II de la invención no fueron pegajosos.

Estos resultados muestran que el Revestimiento II de la Invención tienen menor tendencia a absorber agua de la atmósfera húmeda y se vuelven pegajosos comparados a un revestimiento inorgánico/orgánico de fosfato comercial usado ampliamente.

Ejemplo 3 Una suspención acuosa acida que tiene la misma composición con el Revestimiento II de la Invención en el Ejemplo 1 se usó para bañar dos bobinas (aproximadamente 15 ton métricas) de acero no orientado de horno eléctrico tiene un espesor de 0.47 mm sobre una línea de revestimiento de producción. La gravedad especifica de las suspensión de revestimiento se ajustó a 1.125 al agregar agua. El revestimiento se aplicó en ambas superficies de la lámina de acero que se mueve a una velocidad de línea de 23 m/min. utilizando rodillos perforados de dosificación de goma. La velocidad de línea se limitó a 23 m/min. porque el grupo de láminas delgadas o revestimiento formado a velocidades más altas. Después del revestimiento, la lámina de acero se pasó a través de un horno de 12 m de largo con quemadores de gas con flama abierta para curar el revestimiento. El tiempo de residencia de la lámina en el horno fue aproximadamente 30 segundos y la temperatura máxima del metal fue de aproximadamente 329°C. Después de pasar a través del horno de curado, la lámina se enfrió hasta aproximadamente temperatura de cuarto y enrollado en la salida del extremo de la línea de revestimiento. El revestimiento curado tuvo una dirección libre, liso, apariencia uniforme de luz gris. Ocasionalmente, pequeñas zonas sin revestimiento fueron visibles en la película curada debida a la pobre humectación de la superficie de revestimiento. Los resultados de las pruebas dirigidas en las muestras obtenidas a partir de la producción de bobinas son resumidas en la Tabla 2.

Tabla 2 Espesor del Revestimiento 1.7 (µm) Corriente Franklin (A) : Curado 0.12 Después-SRA (816°C, 1 hr, 0.49 95% N2-5% H2 seco) después quemar completamente en aire 0.07 (482°C por 16 horas) Adhesión: Curado (12.7 mm mezcla) no formó esca as Después de SRA (prueba de No formó escamas cinta fija) Después de quemar No formó escamas completamente en aire (prueba de cinta fija) Resistencia Química: pH superficial (prueba de 5-6 papel tornasol) Prueba de frotamiento con alcohol Metílico No atacado El espesor del revestimiento fue más ligero que el deseado porque la suspensión de revestimiento tuvo que ser diluida con agua a una gravedad específica de 1.125 para evitar mayores problemas con la raspadura. Como un resultado, los valores de la corriente Franklin como se curo fueron ligeramente mayores que los deseados pero aun totalmente aceptables para aplicar en grandes maquinas rotatorias. La corriente Franklin también fue buena después de SRA a 816 °C en una atmósfera de H2-N2 y después un tratamiento simulador de laminado aislante del estrator del motor o quemado totalmente en aire a 482 °C por 16 horas. La adhesión del revestimiento de la lámina de acero fue excelente curada y después de SRA y tratamientos de quemado total. El revestimiento fue resistente al alcohol metílico y no mostró evidencia de acidez en la superficie residual como se midió por una prueba de papel tornasol húmedo. Las siguientes ventajas operacionales del Revestimiento II de la Invención comparado con revestimientos aislantes inorgánicos/orgánicos de fosfato usados ampliamente y disponibles comercialmente tales como el Revestimiento I de Fosfato en el ejemplo 1 se observaron durante la prueba: (1) el Revestimiento II de la invención es menos sensible a sobre calentamiento el cual ocurre durante el paro de la línea de revestimiento, originando color y apariencia más consistente, (2) el Revestimiento II de la Invención causa menos olor durante la aplicación y curado, (3) el Revestimiento II de la invención no empolva o se acumula en las orillas de la lámina sobre la línea de curado, y (4) las partículas de silicato en el Revestimiento de la Invención II no se asientan en la suspensión en la batea de revestimiento tan fácil como los Revestimientos de Fosfato Comercial, originando una fácil limpieza.

La lámina no orientada de acero revestido experimental de este experimento se mando a un fabricante de motores eléctricos y seguido a través del procesamiento para evaluar la facilidad de ensamble en estratores y rotores, especialmente la tendencia para acumular el revestimiento que ocurre en el equipo de troquelado durante gran humedad. Después de las laminaciones de troquelado del estrator y rotor de este acero bajo varias condiciones de temperatura ambiente y humedad, se concluyo que el Revestimiento II de la Invención no se volvió pegajoso y debido a la acumulación del revestimiento en el equipo de troquelado. La adherencia del revestimiento de las láminas de acero se juzgó como excelente ya curado, y el revestimiento no generó mucho polvo o pulverización durante el troquelado. EL Revestimiento II de la Invención se juzgó aceptable para el fundido de aluminio troquelado de los rotores caja de ardilla ya que no causo porosidad en el fundido de aluminio. Una prueba del centro de estrator se sujetó se sujetó a un proceso de impregnación a presión de vacío (VPI) en el cual éste se impregnó con una resina epóxica. Después de este proceso, el centro con el Revestido II de la Invención no mostró burbujas en la impregnación de resina epóxica curada y ningún otro problema. El Revestimiento I de Fosfato Comercial causó varias burbujas de la impregnación de resina epóxica en el mismo proceso VPI debido a la liberación de agua absorbida del revestimiento durante el ciclo de calentamiento utilizado para curar la resina epóxica. El único problema observado con el Revestimiento II de la Invención durante el proceso de fabricación del centro del motor tuvo ligera abrasión de la superficie posterior durante el troquelado causado por el engomado de 1 revestimiento sobre las placas de soporte, rodillos, etc. sobre la línea de troquelado.

Esta primer experimento de la producción mostró que los revestimientos de la presente invención: (1) eliminaron los problemas asociados con el troquelado de revestimientos inorgánicos/orgánicos de fosfato comercialmente disponibles durante periodos de gran humedad, (2) causo menor olor durante la aplicación y curado, (3) no se empolvó o se acumuló en los extremos de la lámina en la línea de revestimiento, y (4) fue más fácilmente aplicarlo y limpiarlo después el revestimiento fue más fácil debido a que las partículas de silicato se asentaron a la suspención tan fácil como los Revestimientos de Fosfato Comerciales. Este primer experimento de la producción además mostró que los revestimientos usados en centros magnéticos de grandes máquinas de rotación. También se identificaron las desventajas de esta invención incluyendo una tendencia de que ocurran defectos del tipo raspadura durante la aplicación del revestimiento con rodillos ranurados de dosificación, originando una pobre humectación en pequeñas zonas sin revestimiento en la película de revestimiento curado, y una ligera abrasión de la superficie del fondo durante el troquelado. Estos problemas se resuelven al adicionar una pequeña cantidad de solvente orgánico soluble en agua y al incrementar la cantidad de partículas de silicato en la formulación, como se muestra en los Ejemplos 4 y 5.

Ejemplo 4 Un experimento se realizó sobre una línea de producción de revestimiento utilizando la siguiente composición de revestimiento, sobre una base en peso seco: Resina acrílica 14.8 Silicato de Aluminio 22.8 Silicato de Potasio 22.8 Aluminio Fosfato de aluminio 39.6 Los ingredientes utilizados para preparar el revestimiento fueron los mismos como se describe en los ejemplos previos. Esta composición del revestimiento, de aquí en adelante como Revestimiento III de la Invención, difiere del Revestimiento II de la Invención en que el silicato de potasio aluminio es mayor. La suspensión del revestimiento ácido tuvo una gravedad especifica de 1.20 y se aplicó a la lámina de acero utilizando rodillos ranurados de dosificación de goma. Cuatro bobinas de 0.47 mm de espesor de acero no orientado de horno eléctrico se revistieron a una velocidad de línea de 40 m/min. La lámina de acero revestida se pasó a través de un horno de flama abierta de 12 m de largo para curar el revestimiento a una temperatura máxima del metal de 327 °C.

Los mismos problemas con las raspaduras de zonas expuestas o revestimiento delgado ocurrió cuando la línea se reinició después de parar, pero una vez que la velocidad de la línea alcanzó el estado estacionario a 40m/min. no existieron raspaduras. El revestimiento curado tuvo una apariencia gis-blanca, uniforme. Los resultados de las pruebas realizadas en muestras obtenidas durante la prueba están en la Tabla 3.

Tabla 3 Espesor del Revestimiento 2.5-3.0 (µm) Corriente Franklin (A) Como Curado 0.02 Después de SRA-816°C, 1 hr, 0.30 95%N2-5%H2 seco Después de quemar 0.03 completamente en aire (482°C, 16 hr) (%) Factor de apilamiento 97-98 Absorción de Agua- 100% RH, 5 48 hr (% en paso de revest) Resistencia Química (Prueba de rozamiento con estropajo de algodón Agua No se atacó Alcohol metílico No se atacó Epoxi VPI No se atacó Adherencia como curado (3.2 mm de No se formó escamado diámetro de doblez/prueba de la cinta) Después de SRA (6.4 mm de diámetro de doblez/prueba de la cinta) Pulverización Ninguna Doblez (Tensión No se formó escamado superficial) Después de quemar No se formó escamado completamente Porosidad de la soldadura Velocidad de Soldadura de Ninguno 38cm/min. Velocidad de Soldadura de Ninguno-Ligero 76cm/min. Velocidad de Soldadura de Mediano-gravoso 152cm/min.

Estos resultados muestran que el Revestimiento III de la Invención proporcionan excelente resistividad superficial, factor de apilamiento, y adherencia. Además, el revestimiento absorbe mucho menos agua cuando se expone a una gran humedad comparado a los revestimientos inorgánico/orgánico de fosfato comercialmente disponibles, lo cual origina baja adhesión y reducida tendencia de acumulación del revestimiento en el equipo de troquelado y corte. La soldabilidad TIG de la lámina de acero de horno eléctrico revestida con el Revestimiento III de la Invención se mejora comparada con el Revestimiento II de la Invención debido al incremento en el contenido de silicato de potasio aluminio. Al menos se observó ligera porosidad en las soldaduras a velocidad de propagación de la soldadura hasta de 76 cm/min., la cual debería proporcionar una productividad aceptable para más aplicaciones. Este nivel de soldabilidad es similar a los logrados con el Revestimiento I de Fosfato Comercial descrito previamente.

Después de cortar las bobinas de acero revestido con el Revestimiento III de la Invención solo pequeñas marcas de rozamiento y rayado se observaron sobre las superficies en contacto con los bloques de tensión, lo cual indica que la resistencia a la abrasión del revestimiento se mejoró comparado con el Revestimiento II de la Invención. El material de acero no orientado de horno eléctrico revestido con el Revestimiento III de la Invención se ensambló en motores sin problemas de procesamiento tales como acumulación del revestimiento sobre el equipo de troquelado.

Estos experimentos muestran que aumentando la cantidad de silicato de aluminio potasio al Revestimiento III de la Invención comparado al Revestimiento II de la Invención originan mejor soldabilidad y resistencia a la abrasión. Ambas propiedades se mejoraron a niveles aceptables. La única deficiencia del Revestimiento III de la Invención fue una tendencia de formar raspaduras en zonas sin revestimiento o un revestimiento delgado durante la aplicación con rodillos ranurados de dosificación a bajas velocidades en línea del revestimiento.

Ejemplo 5 Un experimento se realizó en el cual acero no orientado de horno eléctrico de 0.47 mm de espesor se revistió con la misma composición de Revestimiento III de la Invención excepto que 0.20 partes de etilenglicol monobutiléter y 0.20 partes de alcohol isopropílico se agregaron por cada parte de resina acrílica. Ambos solventes son solventes orgánicos solubles en agua con menor tensión superficial de los revestimiento mantenidos con agua. El trabajo de laboratorio muestra que la adición de uno o más solventes solubles en agua reducen la tendencia de adherencia durante la aplicación con rodillos ranurados de dosificación significativamente en el laboratorio. El etilen glicol monobutiléter se fabrica por la Unión Carbide Corporation, Solvents and Coatings Materials División, Danbury, CT y se vende bajo la marca comercial de Butyl Cellosolve. Después de la adición de Butyl Cellosolve y el alcohol isopropílico al revestimiento, se ejregó agua para alcanzar una gravedad especifica de 1.20. El Revestimiento, de aquí en adelante referido como Revestimiento IV de la Invención, se aplicó a la lámina de acero de horno eléctrico a una velocidad de línea de 40 m/min. utilizando rodillos ranurados de dosificación de goma como se describe previamente y se curó en un horno de 12 m de largo a una temperatura máxima del metal de 327 °C.

No existieron raspaduras durante la aplicación del revestimiento después de que se detuvo la línea ni en a la velocidad de estado estacionario. La humectación de la superficie de acero también se mejoró comparada con experimentos previos en los cuales no se adicionaron solventes orgánicos al revestimiento, originando algunas veces la presencia de pequeñas zonas de raspaduras. El revestimiento así curado tuvo una apariencia uniforme, mate, gris-blanco. El espesor del revestimiento tuvo un rango de 1.8 a 2.9 µm por cada lado y la corriente Franklin del curado fue de 0-0.01 A. La adherencia del revestimiento fue aceptable en base a la prueba de doblez de 12.7 mm de diámetro. El acero no orientado de horno eléctrico revestido se suministró a un fabricante de motores y se procesó en centros magnéticos sin problemas tales como acumulación de revestimiento o pulverización durante el troquelado.

Estos experimentos muestran que la adición de uno o más solventes orgánicos solubles en agua a los revestimientos de la presente invención eli -nan problemas con la pegajosidad del revestimiento durante la aplicación con rodillos perforados de dosificación de goma y también mejora la humectación de la superficie del acero por el revestimiento, originando más protección uniforme. Ninguna propiedad del revestimiento curado se afectó adversamente con la adición de solventes orgánicos.

Se entenderá que varias modificaciones podrían hacerse a la invención se alejarse de la perspectiva y alcance de esta. Por lo tanto, los límites de la invención deberían ser determinados a partir de las reivindicaciones adjuntas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes.

Claims (20)

RE I INDICACIONES

1. Una lámina de acero no orientado de horno eléctrico revestido en ambas superficies con un revestimiento aislante para proporcionar un nivel alto de resistividad superficial para minimizar las perdidas de energía interlaminar, caracterizado porque el revestimiento consiste esencialmente de: un revestimiento inorgánico/orgánico curado contiene 20-60 partes de fosfato de aluminio, 20-70 partes de al menos partículas de silicato inorgánico y 10-25 partes de una resina acrílica, basada en 100 partes en peso seco, el revestimiento formado a partir de una suspensión acuosa acida que contiene una solución de fosfato de monoaluminio, las partículas de silicato y un látex acrílico, la suspensión incluye hasta 1 parte en peso de un solvente orgánico soluble en agua por cada parte de la resina acrílica.

2. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina revestida aislante tiene una corriente Franklin no mayor de aproximadamente 0.2 A.

3. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un espesor sobre cada superficie de al menos 0.5 µm.

4. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un espesor sobre cada superficie de 2-8 µm .

5. El revestimiento, de la reivindicación 1, caracterizado porque contiene 30-50 partes de fosfato de aluminio.

6. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque contiene 25-65 partes de partículas de silicato.

7. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque contiene 15-20 partes de resina acrílica.

8. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque el silicato tiene un tamaño de partícula de 0.3-60 µm.

9. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la resina acrílica tiene un tamaño de partícula de 1 µm .

10. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la relación del fosfato de aluminio con resina acrílica es al menos 1.5:1.

11. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión tiene una viscosidad de 15-3000 cP .

12. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión tiene un pH de 2.0-2.5 y una gravedad específica de 1.0-1.3.

13. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque el silicato es del grupo que consiste de silicato de aluminio, silicato de potasio aluminio y silicato de magnesio.

14. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la resina acrílica es del grupo que consiste de copolímeros de ácido acrílico, ácido metacrílico, esteres de estos ácidos, acrilonitrilo y estireno.

15. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque se cura a una temperatura de 220-350 °C .

16. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión acuosa acida contiene menos de aproximadamente 0.2% en peso de ácido fosfórico sin reaccionar.

17. El revestimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la relación de fosfato de aluminio con resina acrílica en el revestimiento curado es > 1.5.

18. Una lámina de acero no orientado de horno eléctrico revestido en ambas superficies con un revestimiento aislante para proporcionar •? un nivel alto de resistividad superficial para minimizar las perdidas de energía interlaminar, caracterizada porque el revestimiento consiste esencialmente de: 5 un revestimiento inorgánico/orgánico curado contiene 20-60 partes de fosfato de aluminio, 20-70 partes de un silicato que tiene un tamaño de partícula de 0.3-60 µm y 10-25 partes de una resina acrílica, todas las partes basada en 100 10 partes en peso seco del revestimiento, el espesor del revestimiento curado en cada superficie es de al menos 0.5 µm donde la lámina revestida aislante tiene una corriente Franklin no mayor de aproximadamente 0.2 A. 15

19. Una lámina de acero no orientado de horno eléctrico revestido en ambas superficies con un revestimiento aislante para proporcionar un nivel alto de resistividad superficial para 20 minimizar las perdidas de energía interlaminar, caracterizada porque el revestimiento consiste esencialmente de: un revestimiento inorgánico/orgánico curado contiene 30-50 partes de fosfato de aluminio, 25-65 partes de un silicato que tiene un tamaño de partícula de 0.4-40 µm y 15-25 partes de una resina acrílica que tiene un tamaño de partícula de 1 µm, todas las partes basada en 100 partes en peso seco del revestimiento, el espesor del revestimiento curado en cada superficie es de 0.5-8 µm donde la lámina revestida aislante tiene una corriente Franklin no mayor de aproximadamente 0.2 A.

20. Una lámina de acero no orientado de horno eléctrico revestido en ambas superficies con un revestimiento aislante para proporcionar un nivel alto de resistividad superficial para minimizar las perdidas de energía interlaminar, caracterizada porque el revestimiento consiste esencialmente de: un revestimiento inorgánico/orgánico curado contiene 30-50 partes de fosfato de aluminio, 25-65 partes de un silicato que tiene un tamaño de partícula de 0.4-40 µm y 15-25 partes de una resina acrílica que tiene un tamaño de partícula menos de 1 µm, todas las partes basada en 100 partes en peso seco del revestimiento, ** el revestimiento formado a partir de una suspensión acuosa que contiene una solución de fosfato de monoaluminio, las partículas de silicato y un látex acrílico, la suspensión acuosa acida que contiene menos de aproximadamente 0.2% en peso de ácido fosfórico sin reaccionar y 0.2-1 partes en peso de un solvente orgánico soluble en agua por cada parte de la resina acrílica, 10 el espesor del revestimiento curado en cada superficie es de 0.5-8 µm donde la lámina revestida aislante tiene una corriente Franklin no mayor de aproximadamente 0.2 A. 15