[发明专利]一种无取向硅钢用半有机绝缘涂层涂料

说明书

技术领域

本发明涉及用于无取向硅钢的绝缘涂料，尤其涉及一种无取向硅钢用无铬半有机绝缘涂层涂料，其不含铬元素，可制备出具有良好耐腐蚀性、附着性和耐热性的无取向硅钢表面涂层，满足电动机、变压器、压缩机等领域对于涂层绝缘性能的要求。

背景技术

为降低铁心的涡流损耗，无取向硅钢片表面需要涂敷一层绝缘涂层。由于铁心加工过程中，需要经历分条、冲压、铆接、退火、发蓝等一系列的过程，故该绝缘涂层除了具有优良的绝缘性能外，还应该具有优良的附着性，使得在加工过程中涂层不脱落；优良的耐腐蚀性，使得硅钢表面不易锈蚀；优良的冲压性，以保护冲压模具，延长模具使用寿命；优良的焊接性，允许叠片铁心以合理的速度进行焊接而不产生过多的气孔。

涂敷在无取向硅钢表面的绝缘涂层可分为有机涂层、无机涂层和有机无机复合涂层，有机涂层的附着性、冲压性优秀，但是耐热性、焊接性差；无机涂层性能大致相反；故有机无机复合涂层由于综合了各种性能的要求，故而得到了广泛的应用。

例如美国专利4844753披露了一种用于在电工钢上形成绝缘涂层的溶液，它包括一种无机铬酸盐成膜组分和一种树脂组分。树脂组分为一种丙烯酸或丙烯酸-苯乙烯共聚乳液和粒度为0.2-1μm的三聚氰胺树脂的混合物。美国专利4618377披露了一种用在电工钢表面形成绝缘涂层的无机/有机涂料组合物，它包含一种有机树脂，一种用助分散剂改进了的树脂颗粒和一种含有至少一种无机磷酸盐或铬酸盐组分的溶液。韩国专利25106，31208，31219以及美国专利4316751和4498936以及日本发明特公-昭50-15013披露了含铬有机-无机绝缘涂层的制造方法。无取向硅钢含铬涂层，使用历史悠久，综合性能优秀，在下游用户中起到了深刻的影响，甚至在国内用户中，以无铬涂层的某些外观特征，例如退火后涂层是否乌黑光亮，来作为检验涂层性能的直观标准。

然而，由于这些配方中均使用到了铬的氧化物或铬酸盐，而铬酸盐由于其致癌性，在环保要求日益苛刻的今天，其使用也正在受到越来越严格的限制。例如欧洲在2003年颁布Rohs指令规定将于2006年7月1日全面禁止含有六价铬的电子电气设备在欧洲市场流通。由于此原因，无取向硅钢用无铬绝缘涂层配方得以快速的发展。

一般无铬半有机涂层引入磷酸盐代替重铬酸盐。磷酸盐涂层可以提供优良的绝缘性能和耐热性，但是容易在冲压叠片时对模具造成过分磨损，而且由于铬酸盐的缺失，使涂层耐蚀性和附着性下降。例如美国专利2，743，203披露了可从含有7-50%游离磷酸的溶液或溶有氧化镁的磷酸组成的溶液获得良好的绝缘膜。美国专利4496399涉及到一种无机/有机磷酸盐绝缘涂层。其成分的无机部分为磷酸铝镁、胶体二氧化硅和铬酐，或一种硅酸铝微粒，有机部分为丙烯酸或醋酸乙烯酯乳液。这种涂层的缺点是其无机部分含有游离磷酸，在高温下会与钢表面发生反应，并且磷酸镁化合物必须在高温下固化，以预防粘片的发生，而高温下树脂分解，导致涂层变成褐色。同时铬酐的使用使其不具备环保的属性。

日本发明特公-昭2004-322079披露了通过采用特定比例的磷酸铝、磷酸镁、磷酸钙复合磷酸盐的方法提高了涂层的耐蚀性。这种涂层由于采用了磷酸盐，其中过量的残余磷酸很容易产生粘片的现象。故日本发明特公-昭11-131250和韩国专利1999-26912披露了采用硅烷偶联剂防止残余磷酸导致的粘片的现象发生。韩国专利1999-26911和日本发明特公-昭3370235披露了采用氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆微粒等来获得耐蚀性、附着性优良的无取向硅钢绝缘涂层。这类以磷酸盐和无机溶胶作为主剂的配方，由于磷酸盐的存在使粘片性问题仍然突出，而胶体氧化硅的存在则导致了耐蚀性的降低。