一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法
【專利摘要】一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法，屬于硅鋼絕緣涂層制備【技術領域】。涂覆前先對高硅鋼表面進行預處理，然后配置高硅鋼用環保半有機絕緣涂層溶液，以涂層溶液的總質量計，其組分及相應的質量百分比為：苯丙乳液，10%~15%；磷酸二氫鋁溶液，20%~30%；甘油，2%~3%；余量為去離子水。最后講絕緣涂層溶液涂覆在經過預處理后的高硅鋼表面，涂覆量控制在0.8g/m2~1.2g/m2，經過固化燒結制得絕緣涂層，燒結溫度為200℃~300℃，燒結時間為0.5min~1min。本發明的半有機絕緣涂層適用于高硅鋼（含4.5%~6.7%Si的鐵硅合金），不含鉻等重金屬元素，安全環保，具有良好的附著性、絕緣性、耐蝕性、耐熱性及沖片性能，能夠滿足高硅鋼相關性能要求。
【專利說明】一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法，屬于硅鋼絕緣涂層制 備【技術領域】。 技術背景
[0002] 高硅鋼（含4. 5%?6. 7% Si的鐵硅合金）比3%普通硅鋼電阻率更高，磁致伸縮 系數更小，鐵損更低，在較高頻率下具有優異的軟磁性能，在節能降噪等領域具有廣泛的應 用前景。為了減少高硅鋼疊片間的渦流損耗，需要在鋼片表面涂一層絕緣膜。目前無取向硅 鋼表面絕緣涂層主要有無機涂層、有機涂層，半有機涂層三大類。對于硅含量高、硬度大、沖 片性低的高硅鋼來說，采用無機涂層沖片性能會更差，對沖剪模具磨損更大，表面加工性能 不佳。采用有機涂層表面絕緣系數偏低且耐熱性不好，而半有機涂層既有無機涂層良好的 焊接性和耐熱性，又具備有機涂層優良的耐水、沖片潤滑和粘附性，具有良好的綜合性能。 隨著歐盟Hors指令的實施，無鉻環保涂層的發展和應用已成為國際社會關注的焦點。
[0003] 盡管目前已有專利"一種無取向硅鋼用半無機環保絕緣涂料及其涂層制備方法 (CN103013195A) "、"無取向電工鋼的無機/半有機絕緣涂層（CN1227860A) "、"一種無取向 硅鋼用無鉻絕緣涂層涂料（CN102433055A) "和"一種有機-無機環保絕緣涂層溶液及其應 用（CN102101961A) "、"一種無取向電工鋼無鉻絕緣涂料（CN101255298A) "和文獻"無取向 硅鋼磷酸鹽環保絕緣涂層制備工藝"（北京科技大學學報，2007, 29 (S2) : 108.)涉及到以磷 酸鹽和有機樹脂為主要成分的的普通無取向硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備及應用，但 對于高硅鋼來說，國外日本JFE生產的高硅鋼仍采用含鉻絕緣涂層，國內外尚無高硅鋼用 環保絕緣涂層及該類涂層在高硅鋼表面上應用的報道，因此亟需開發一種高硅鋼用無鉻環 保半有機涂層。由于高硅鋼硅含量較普通硅鋼（含硅量3%)要高，因此在退火過程中表面 更容易被氧化，生成以SiO 2為主的內氧化層。氧化層過厚會造成表面絕緣涂層附著性差， 容易脫落。因此在涂覆絕緣膜之前，有必要先對高硅鋼退火板表面進行預處理，提高涂層的 附著性，這方面尚無文獻及專利提及。
[0004] 本專利在普通磷酸鹽環保半有機絕緣涂層的基礎上，提出一種高硅鋼用環保半有 機絕緣涂層制備及涂覆前高硅鋼表面預處理方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種高硅鋼用無鉻環保半有機絕緣涂層，解決了鉻元素造 成的環境污染問題，同時保證了該涂層具有良好的附著性、絕緣性、耐蝕性、耐熱性及沖片 性能，能夠滿足高硅鋼相關性能要求，并提出一種高硅鋼絕緣涂層涂覆前表面預處理方法， 處理后的高硅鋼再涂半有機絕緣涂層時，涂層附著性好。
[0006] -種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法，其特征在于制備步驟如下：
[0007] (1)涂覆前先對高硅鋼表面進行預處理；
[0008] (2)配置高硅鋼用環保半有機絕緣涂層溶液，以涂層溶液的總質量計，其組分及相 應的質量百分比為：苯丙乳液，10%?15%;磷酸二氫鋁溶液，20%?30%;甘油，2%?3%; 余量為去離子水；
[0009] (3)將絕緣涂層溶液涂覆在經過預處理后的高硅鋼表面，涂覆量控制在0. 8g/m2? I. 2g/m2,經過固化燒結制得絕緣涂層。
[0010] 上述步驟⑴所述的高硅鋼表面進行預處理的方法是先用5%?10%磷酸溶液酸 洗，再用尼龍刷研磨，去掉表面氧化物、元素富集層雜質，經過3%?5%氫氟酸溶液酸洗， 使SiO 2層疏松并露出金屬基體，清水洗凈烘干。
[0011] 步驟⑵所述苯丙乳液固含量為40%?45%，pH = 7?8,乳液中顆粒的平均粒 度在IOOnm?150nm之間，所述磷酸二氫鋁溶液，由磷酸和氫氧化鋁在去離子水中反應制 得，質量分數為45%?50%，pH = 0? 9?L 1。
[0012] 步驟（3)所述燒結溫度為200°C?300°C，燒結時間為0. 5min?lmin。
[0013] 本發明中苯丙乳液能夠改善涂層附著性及沖片性，若其含量低，則沖片性能變差， 若其含量高，則鋼板在去應力退火后，絕緣性和耐熱性惡化。
[0014] 磷酸二氫鋁作為涂層的無機部分，具有耐高溫、抗震、抗脫落和絕緣性能良好的特 點。
[0015] 甘油能與自由POt反應形成穩定的磷酸鹽，可抑制涂料燒結后的吸濕性。
[0016] 本發明適用于退火后表面有鐵氧化物及SiO2內氧化層的高娃鋼（含4. 5%? 6. 7% Si的鐵硅合金）。
[0017] 本發明的高硅鋼用無鉻環保半有機絕緣涂層，不但具有較高的層間電阻，同時無 鉻環保，解決了鉻元素造成的環境污染問題，在不添加鉻元素的條件下，仍具有良好的附著 性、耐蝕性和耐熱性。該涂層既具備無機涂層良好的焊接性和耐熱性，又具備有機涂層優良 的耐水、沖片潤滑和粘附性，具有良好的綜合性能，能夠滿足高硅鋼相關性能的要求。具有 環保絕緣涂層的商娃鋼片可應用于商速商頻電機、首頻和商頻變壓器中。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合具體實施例進一步闡述本發明，應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的保護范圍。
[0019] 對成品退火后的高娃鋼（娃含量6. 5% )表面先用5%?10%磷酸溶液酸洗，再用 尼龍刷研磨，去掉表面氧化物、元素富集層等雜質，經過3%?5%氫氟酸溶液酸洗，使SiO 2 層疏松并露出金屬基體，清水洗凈烘干，以上酸溶液濃度均為質量百分比，處理后的表面質 量如表1所示。
[0020] 表1預處理后高硅鋼的表面質量
[0021]
【權利要求】
1. 一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法，其特征在于制備步驟如下： (1) 涂覆前先對高硅鋼表面進行預處理； (2) 配置高硅鋼用環保半有機絕緣涂層溶液，以涂層溶液的總質量計，其組分及相應的 質量百分比為：苯丙乳液，109Γ15% ;磷酸二氫鋁溶液，209Γ30% ;甘油，29Γ3% ;余量為去離子 水； (3) 將絕緣涂層溶液涂覆在經過預處理后的高硅鋼表面，涂覆量控制在0. 8g/nTl. 2 g/m2,經過固化燒結制得絕緣涂層。
2. 如權利要求1所述一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法，其特征在于，步 驟（1)所述的高硅鋼表面進行預處理的方法是先用59Γ10%磷酸溶液酸洗，再用尼龍刷研 磨，去掉表面氧化物、元素富集層雜質，經過39Γ5%氫氟酸溶液酸洗，使Si0 2層疏松并露出 金屬基體，清水洗凈烘干。
3. 如權利要求1所述一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法，其特征在于， 所述苯丙乳液固含量為409Γ45%，pH=7?8,乳液中顆粒的平均粒度在100nnTl50nm之間， 所述磷酸二氫鋁溶液，由磷酸和氫氧化鋁在去離子水中反應制得，質量分數為459Γ50%， ρΗ=0. 9?1. 1。
4. 如權利要求1所述一種高硅鋼用環保半有機絕緣涂層的制備方法，其特征在于，步 驟（3)所述固化燒結溫度為200°C ~300°C，燒結時間為0. 5mirTlmin。
【文檔編號】B05D3/10GK104293008SQ201410529293
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】秦鏡, 楊平, 毛衛民 申請人:北京科技大學