[发明专利]一种取向硅钢绝缘涂层溶液、其制备方法及应用

说明书

本发明属于硅钢绝缘涂层制备技术领域，具体涉及一种取向硅钢绝缘涂层溶液、其制备方法及应用。以涂层溶液的总质量为基础计，其组成及相应的质量百分比为：磷酸二氢铝20％～30％；磷酸二氢锌8％～12％；铬酸酐3％～5％；硅溶胶35％～50％；铪化合物0.1％～0.5％；稀土盐混合溶液0.5％～1％；余量为水。使用本发明取向硅钢绝缘涂层溶液对取向硅钢片进行涂覆，经过烘烤和高温烧结工序，形成的涂层不仅可以改善取向硅钢片的绝缘性能、磁性能，而且涂层外观好、耐腐蚀性能优异、具有优良的附着性、耐热性、表面力学性能和加工性能。

技术领域

本发明属于硅钢绝缘涂层制备技术领域，具体涉及一种取向硅钢用绝缘涂层溶液、其制备方法及应用。

背景技术

取向硅钢主要用于输变电行业中变压器、大电机及互感器的制造，是电力、电子和军工不可缺少的重要软磁材料。取向硅钢的生产工艺复杂，各工序的工艺参数都要求精确控制，且生产周期长，因此，取向硅钢生产工艺技术水平是衡量一个国家特殊钢制造技术水平的重要标志。在取向硅钢的生产过程中，为了获得理想的晶体取向，必须进行高温二次再结晶退火，高温退火后形成的玻璃膜(硅酸镁)底层具有一定的绝缘性和耐蚀性，并在钢中产生一定的拉应力，可满足卷铁芯配电变压器的需要。但是对于叠片铁芯的中大型变压器而言，涂层的绝缘电阻尚不够大。为使其具有良好的绝缘性、附着性、耐热性、耐腐蚀性和良好的表面质量，可在取向硅钢片表面涂敷一层低膨胀系数的绝缘涂层。

通常，冷轧电工钢板表面需涂覆一层厚度为0.5～5μm的绝缘膜后使用，以确保硅钢片之间具有较高的层间电阻率，降低硅钢片层间功率损失，防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，提高其磁性能。此外，绝缘薄膜还可使电工钢在储存、运输和使用过程中减缓各种腐蚀介质的侵蚀，有效防止锈蚀。

大多数取向硅钢绝缘涂层都是采用纯无机成份组成。无机涂层的优点是耐高温性、电绝缘性、附着性好。此外，热膨胀系数小和拉应力大使得铁损进一步降低。

目前已经得到广泛应用的取向硅钢表面无机涂层主要是磷酸盐涂料，典型的磷酸盐体系包括：含镁、铝等离子的磷酸盐、铬酐、硅溶胶以及硼酸等添加剂。随着应力涂层发展，各公司所采用的成分也不一样。高温退火形成的硅酸镁玻璃底层具有一定的绝缘性、耐蚀性，并可以在钢中产生一定的拉应力，被称为C-2涂层。C-2涂层存在的主要问题是绝缘电阻不够大，不能满足叠片铁芯的要求。1950年美国Armco公司发展了所谓Carlite的C-5涂层，新日铁称之为T-1涂层，它是一种磷酸镁涂层，各国生产的GO钢一般都涂有C-5涂层。1973年川崎提出在磷酸镁中加硝酸铝和铬酸来提高层间电阻和耐吸湿性，称为D-涂层。磷酸镁绝缘膜厚约3μm，在氢气气氛中退火时绝缘性被破坏。为此，Armco公司在该涂层中加入无机酸，来防止绝缘层被破坏。目前，C-5涂层主要成分为磷酸铝、磷酸镁、胶状二氧化硅、铬酸。为防止烧结后磷酸盐吸湿性(生锈和发粘)和提高消除应力退火时绝缘膜耐热性，应力涂层中一般都加铬化合物。Cr可捕捉自由P，而且Cr与Si、O和P形成化学键使绝缘膜更牢固，无缺陷，耐蚀性和磁性好。但这些铬化合物都含6价Cr，在涂料时污染环境和废液处理麻烦，再者烧结时含6价Cr还原为含3价Cr，虽然污染程度减少，但铁芯加工时易产生粉尘，仍会污染环境。

已知将无机磷酸盐绝缘涂层涂覆于取向硅钢表面，可以提供优良的表面电阻率和耐热性，但是涂层经高温烧结后易产生裂纹，尺寸在10～20μm之间，不但影响了外观，而且在储存、运输和使用过程中涂层易受各种腐蚀介质的侵蚀，耐腐蚀性能不甚理想。

发明内容

为了克服磷酸盐绝缘涂层高温烧结后易产生裂纹这一问题，本发明的目的在于提供一种取向硅钢绝缘涂层溶液的制备及应用。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种取向硅钢用绝缘涂层溶液，以涂层溶液的总质量计，其组成及相应的质量百分比为：

余量为水。