專利名稱：帶絕緣涂層的無取向電工鋼板的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種帶絕緣涂層的無取向電工鋼板的制造方法。
背景技術：
通常電工鋼軋硬卷經過連續退火機組，再經過后清洗段水沖洗并干燥后直接進入涂層機組，然后按照以往的半有機絕緣涂層成膜方法在電工鋼基板上進行涂敷烘烤，得到成品電工鋼板。
如下
圖1所示，現有技術中生產電工鋼的工藝流程為軋硬卷→前清洗→連續退火→后清洗→涂層→干燥烘烤→成品卷。
上述工藝步驟每一步的工藝條件如下第一步，軋硬卷。經過冷連軋機冷軋過的軋硬卷厚度規格在0.35mm～0.65mm，含硅量在0.3～2.0％。
第二步，前清洗。對帶鋼在軋制過程中留下如軋制油、防銹油、粉塵及氧化膜層等進行清洗，否則表面殘留的各種油類在退火過程中將形成碳質污斑，污染爐內氣氛，影響脫碳效率。一般用1～5％NaOH堿液，溫度控制在80℃左右，加之熱水80±10℃噴洗、烘干等程序。
第三步，連續退火。電工鋼帶經過連續退火以用于改善電工鋼帶的機械性能和消除殘余應力，并通過改善晶粒和脫碳來改善磁性。退火段爐溫可達900～950℃的溫度，帶鋼表面溫度達到800～850℃左右。在此溫度，帶鋼進入均熱段保溫一定時間，完成再結晶過程，再經過慢冷，快冷、空氣冷卻以及后清洗段水冷等幾個過程，退火時間在80-150秒，最終達到退火目的。
第四步，后清洗。后清洗段一方面可以清洗掉退火爐內粘附于帶鋼表面的浮塵和其它污物；另一方面也起到冷卻作用使出口側的帶鋼溫度維持在20-25℃溫度范圍內。整個后清洗段使用介質為純水，水溫控制在18℃左右。
第五步，涂層。利用涂層機將預先準備的涂液均勻涂敷在帶鋼表面，控制濕膜厚度在20～40μm。
第六步，干燥烘烤。將涂敷涂液的帶鋼干燥烘烤，控制爐溫在300～600℃，使其表面成為具有絕緣性和其他性能的涂層。
第七步，成品卷。成品分卷，運送至用戶。
上述步驟五中有關絕緣涂層的形成方法主要是1)把以鉻酸鹽為主要成分的無機涂液涂敷在經連續退火后經后清洗段清洗的電工鋼鋼帶上，然后再進行干燥烘烤形成絕緣涂層的方法；2)以鉻酸鹽為主要成分的無機成分同時添加有機樹脂而形成半有機涂液后，進行干燥烘烤的方法，等等。
然而，用上述1)的方法形成的涂層沖片性太差，對沖壓模具損傷嚴重，在用戶中不常使用。用2)方法，在生產的牌號較高需要將涂層厚度提高時，在使用加工過程中出現了涂層容易剝離，即附著性差的問題。
但問題時，隨著電工鋼牌號的升高，用戶制作的電機對絕緣性的要求也愈來愈高，意味著涂層的厚度要相應增加。在電工鋼成品進行分條和高速沖片的過程中，由于要對鋼帶實施張力，而張力夾的夾緊摩擦作用和卷曲時的張力作用，使得涂層脫落現象時有發生，造成模具受損和鐵心(無取向電工鋼板是制作電機鐵心的功能材料)的性能下降，并導致電機的生產成本增加等等一系列問題的發生。
因此，已有致力于改善涂層質量的發明出現，如日本專利特開平4-110476(發明名稱消除應力退火后附著性和絕緣性優良的電工鋼板制造方法，申請人株式會社神戶制鐵所，公布時間1992年4月10日)和特開平2-38582(發明名稱形成絕緣涂層的電工鋼板，申請人株式會社神戶制鐵所，公布時間1990年2月7日)。其中，在特開平4-110476中提出在半有機涂液中一種鈦的螯和物，涂敷在電工鋼基板表面并形成絕緣膜后，可有效提高在消除應力退火后的附著性和絕緣性。但該種方法需改變原有涂層的性質，對提高成品附著性無根本性的改善。在特開平2-38582中提出，在電工鋼表面先涂敷一種硅酸鹽，進行干燥固化后形成硅酸鹽底層膜，然后再涂敷含有鉻酸或者磷酸鹽，再次干燥固化形成上層涂層，并且要在二層涂層液中至少一層中加有機樹脂和硅烷偶合劑，從而形成涂層附著性優良的電工鋼板。然而，該種方法需要涂敷烘烤二次，制作成本高，生產效率低。
因此，迫切需要有一種新的方法能夠克服上述問題，提高電工鋼板絕緣涂層的附著性等質量指標。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種帶有絕緣涂層的無取向電工鋼板的制造方法，，使其絕緣涂層附著性優良。
本發明的上述目的是通過以下工藝步驟來實現的軋硬卷→前清洗→連續退火→弱酸酸洗→后清洗→涂層→干燥烘烤→成品卷。
其中，上述每一工藝步驟的具體情況如下第一步，軋硬卷。經過冷連軋機冷軋過的軋硬卷厚度規格在0.35mm～0.65mm，其含硅量為0.3～2.0％。
第二步，前清洗。清潔帶鋼在軋制過程中留下的如軋制油、防銹油、運輸機油、粉塵及氧化膜層等，否則表面殘留的各種油類在退火過程中將形成碳質污斑，污染爐內氣氛，影響脫碳效率。一般用1～5％NaOH堿液，溫度控制在80℃左右，加之熱水80±10℃噴洗、烘干等程序。
第三步，連續退火。電工鋼帶經過連續退火以用于改善電工鋼帶的機械性能和消除殘余應力，并通過改善晶粒和脫碳來改善磁性。退火段爐溫可達900～950溫度，帶鋼表面溫度達到800～850℃左右。在此溫度，帶鋼進入均熱段保溫一定時間，完成再結晶過程，再經過慢冷，快冷、空氣冷卻以及后清洗段水冷等幾個過程，退火時間在80-150秒，最終達到退火目的。
第四步，弱酸酸洗。從連退機組出來的帶鋼在該段用1％～15％H3PO4溶液、稀硫酸溶液、草酸溶液、醋酸溶液等溶液中的一種，酸的加入量控制在溶液總量的1％～15％，經過刷洗→浸泡→擠干的過程，把帶鋼上的溶液擠掉。既清洗掉了黏附與帶鋼表面的碳紛、浮塵，也使表面的浮繡去除、同時也活化了帶鋼的表面，使與后序的涂液的結合更加緊密，提高結合力。
酸的含量控制在1％～15％之間，小于1％時，由于酸的量少，不足與基板表面的浮銹等物進行充分的反應，起不到清洗和活化表面的作用，若大于15％，則使運行成本增加。最佳的使用范圍最好是控制在5％～12％之間。
第五步，后清洗。后清洗段一方面可以進一步清洗殘留在帶鋼表面的弱酸，保持出口側的帶鋼溫度在20-25℃范圍內。整個后清洗段使用介質為純水，水溫控制在18℃左右。
第六步，涂層。利用涂層機將預先準備的涂液均勻涂敷在帶鋼表面，控制濕膜厚度在20～40μm。采用半有機厚涂層的方式配制處理液，即涂液(其中的基液為水)，并在刻槽式輥涂機上實施涂敷。
上述涂液(涂層處理液)中有鉻酸或者它的Zn、Mg、Ca、K等的鹽類以及磷酸或者它的Al、Mg、Na、Ca、K等的鹽類。為了提高沖片性，還加入了含有一種以上的有機樹脂乳膠液，主要有丙烯酸樹脂、醋酸乙烯樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂等等，其加入的量占處理液的重量百分比為10％～50％。另外為了提高耐熱性等整體性能，在處理液中還加有適量的硼酸及還原劑等等。使用輥涂機將上述混合后的處理液涂敷在經過表面處理的電工鋼基板表面，第七步，干燥烘烤。將涂敷涂液的帶鋼進入爐溫在300～600℃的干燥烘烤爐內烘烤，控制烘烤的鋼板溫度150～450℃，最好是150～360℃干燥烘烤，烘烤時間20～60秒，形成絕緣性、附著性、耐蝕性、焊接性、耐熱性和沖片性良好的電工鋼板。
在本步驟中，最后干膜的涂敷量控制在0.5～4g/m2的范圍，最好控制在1.5～2.8g/m2的范圍內，涂敷量太小，達不到涂層應有的性能，涂敷量太大，則使涂層的附著性大大下降和生產成本的增加。
第八步，成品卷。成品分卷，運送至用戶。
實施本發明后可生產出具有優良附著性的厚涂層電工鋼產品。本發明可應用于對表面膜附著性要求較高的生產機組上，可顯著提高表面膜與基板的結合力，提升產品的整體質量，形成絕緣性、附著性、耐蝕性、焊接性、耐熱性和沖片性良好的電工鋼板。
具體實施例方式
以下是本發明生產帶附著性優良的絕緣涂層的無取向電工鋼板的實例說明。
實例1-6將厚度0.5mm經過退火的電工鋼板浸入常溫下按以下1％、5％、7％、10％、12％、15％等含有不同濃度的H3PO4的溶液中數秒，進行后清洗后，并按以下涂層配方配制處理液a.鉻酸或含有Mg、Ca、Zn等二價以上金屬的鉻酸鹽，其重量百分比為2～20％；b.有機樹脂，其重量百分比為1～10％；c.還原劑，其重量百分比為0.5～5％；d.硼酸，其重量百分比為0.5～5％；余量為水。
并在刻槽式輥涂機上實施涂敷，然后進入烘烤爐中干燥烘烤，鋼板的烘烤溫度控制在150～360℃，烘烤時間20～60秒，干膜厚度控制在1.8～2.8g/m2，結果見表1。
表1 絕緣涂層的質量指標實績 實例7-12將0.5mm厚電工鋼板浸入常溫下含有1％、5％、8％、10％、12％、15％等不同含量H2SO4的溶液中數秒，干燥后，按實施例1-6相同的半有機厚涂層配方配制處理液，并在刻槽式輥涂機上實施涂敷，然后進入烘烤爐中干燥烘烤，烘烤的鋼板溫度控制在150～360℃，烘烤時間20～60秒，膜厚控制在1.8～2.8g/m2，實施例7-12，結果見表2。
表2 絕緣涂層的質量指標實績 實例13-17將0.5mm厚電工鋼板浸入常溫下含有1％、5％、8％、12％、15％等不同含量H2C2O4的溶液中數秒，干燥后，按實施例1、2、3相同的半有機厚涂層配方配制處理液，并在刻槽式輥涂機上實施涂敷，然后進入烘烤爐中干燥烘烤，烘烤溫度控制在150～360℃，烘烤時間20～60秒，干膜厚度控制在1.8～2.8g/m2，實施例13-17，結果見表3。
表3 絕緣涂層的質量指標實績 以上的涂層性能根據以下方法測定
絕緣性按JIS C 2550關于層間電阻的測定方法進行。
附著性在貼有透明膠帶的試驗用電工鋼板上，用10mm棒彎曲180°，把試樣展平，再將膠帶剝離，判定粘附在膠帶上絕緣膜的剝落面積。◎無剝離；○極少量剝離；△少量剝離；×大量剝離。
SRA后附著性將試樣在750℃×2h、N2氣氛下進行消除應力退火，然后用膠帶剝離法判定。◎無剝離；○極少量剝離；△少量剝離。
耐蝕性進行鹽水噴霧7小時試驗，根據生繡的程度來判定絕緣膜的耐蝕性。◎無銹蝕；○30％以下銹蝕；△70％以下；×大量銹蝕。
恒溫恒濕在50℃和80％RH相對濕度下，進行為期14天的試驗，觀察其表面銹蝕程度。◎無銹蝕；○5％以下銹蝕；△30％以下銹蝕。
權利要求
1.一種帶有絕緣涂層的無取向電工鋼板的制造方法，其特征在于，該方法的工藝流程為軋硬卷→前清洗→連續退火→弱酸酸洗→后清洗→涂層→干燥烘烤→成品卷。
2.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述弱酸酸洗的步驟中采用稀硫酸溶液，其加入量控制在溶液總量的1％～15％，該步驟包括刷洗→浸泡→擠干的步驟。
3.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述弱酸酸洗的步驟中采用草酸溶液，其加入量控制在溶液總量的1％～15％，該步驟包括刷洗→浸泡→擠干的步驟。
4.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述弱酸酸洗的步驟中采用醋酸溶液，其加入量控制在溶液總量的1％～15％，該步驟包括刷洗→浸泡→擠干的步驟。
5.如權利要求2-4任一項所述的制造方法，其特征在于，所述弱酸溶液的加入量控制在溶液總量的5％～12％。
6.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述涂層步驟中，采用半有機厚涂層配方配制處理液，并在刻槽式輥涂機上實施涂敷，然后進入300～600℃爐溫的烘烤爐中干燥烘烤，烘烤的鋼板溫度控制在150～360℃，烘烤時間20～60秒，干膜厚度控制在1.5～2.8g/m2。
全文摘要
本發明提供一種帶有絕緣涂層的無取向電工鋼板的制造方法，其工藝流程為軋硬卷→前清洗→連續退火→弱酸酸洗→后清洗→涂層→干燥烘烤→成品卷。實施本發明后可生產出具有優良絕緣性、附著性、耐蝕性、焊接性、耐熱性和沖片性良好的電工鋼板。
文檔編號B05D7/14GK1903498SQ20051002826
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月28日 優先權日2005年7月28日
發明者路林林, 張仁彪 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司