一種無毒環(huán)保取向電工鋼絕緣涂層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種取向電工鋼涂料，具體涉及一種無毒環(huán)保取向電工鋼絕緣涂層的 配方。
【背景技術(shù)】
[0002] 取向電工鋼作為一種重要的磁性材料，因其具有高磁感、低鐵損的性能，常廣泛用 于電力變壓器的鐵心材料。當(dāng)今世界工業(yè)面臨的重大任務(wù)就是降低電能耗，而鋼板的表面 涂層，涂層的種類、工藝和質(zhì)量將對電工鋼的絕緣、附著、沖片性及耐蝕耐銹性都有很大影 響，進(jìn)而影響電工鋼本身的比總損耗及其他磁性能，這就迫切需要研發(fā)性能優(yōu)異的絕緣涂 料，不僅具有良好的附著性和電絕緣性，也要有較好的沖剪加工性和焊接性能，同時(shí)提高材 料的疊裝系數(shù)。
[0003] 取向硅鋼表面絕緣涂層主要包括有機(jī)涂層、半有機(jī)涂層和無機(jī)涂層三種。半無機(jī) 涂層因其良好的沖片性和附著性，是當(dāng)前國際電工鋼廠商較為常用的涂層。但是電工鋼表 面絕緣涂層大多含有鉻酸鹽成分，對人體有很強(qiáng)的毒害作用，六價(jià)的鉻甚至還有致癌風(fēng)險(xiǎn)， 是歐盟環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限制的有害物質(zhì)。國內(nèi)外很多研究學(xué)者主張使用磷酸鹽代替鉻酸鹽， 但磷酸鹽體系在潮濕環(huán)境下容易吸水，造成鋼板表面發(fā)粘等問題，影響了硅鋼片的沖片加 工性。
[0004] CN 101981228 A號中國專利公開了一種具有不含鉻的張力覆蓋膜的方向性電磁 鋼板，發(fā)明披露了一種以磷酸鹽和二氧化硅為主要構(gòu)成成分的涂料，其中同時(shí)添加了含錳 化合物及鉀化合物，但這兩種物質(zhì)的存在并不利于鋼板的加工性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述存在的問題，本發(fā)明提供一種無毒環(huán)保的取向電工鋼絕緣涂層，所 得涂層不含有害的六價(jià)鉻元素，絕緣涂層表面致密光亮，同時(shí)具有良好的絕緣性、附著性、 沖片性和焊接性，而且保證了涂層均勻、耐熱耐蝕性好，疊片系數(shù)高。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種取向電工鋼絕緣涂層，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述絕緣涂層組份由下列組份制得：
[0008] 金屬磷酸二氫鎂，15~40%;
[0009]磷酸鋅，25 ~45 %;
[0010] 四硼酸鈉，0.1~1.0%;
[0011] 膠體二氧化硅，5~10%;
[0012] 納米二氧化鈦，5~12%;
[0013] 有機(jī)樹脂，15~35 %;
[0014] 非離子表面活性劑，0.2~3.0%;
[0015]余量為去離子水。
[0016] 取向電工鋼絕緣涂層的第一優(yōu)選方案，金屬磷酸二氫鎂，20~30% ;磷酸鋅，30~ 40 % ;四硼酸鈉，0.3~0.7 % ;膠體二氧化硅，6~8 % ;納米二氧化鈦，7~10 % ;有機(jī)樹脂，20 ~27%;非離子表面活性劑，1.0~2.0%。
[0017] 取向電工鋼絕緣涂層的第二優(yōu)選方案，細(xì)顆粒膠體二氧化硅的粒徑小于10nm。
[0018] 取向電工鋼絕緣涂層的第三優(yōu)選方案，納米二氧化鈦的粒徑為10~30nm。
[0019] 取向電工鋼絕緣涂層的第四優(yōu)選方案，有機(jī)樹脂為苯乙烯-丙烯酸樹脂酯或酚醛 樹脂中的一種或兩種。
[0020] 取向電工鋼絕緣涂層的第五優(yōu)選方案，非離子表面活性劑為嵌段聚醚非離子型表 面活性劑:丙二醇聚環(huán)氧乙烷聚環(huán)氧丙烷醚，分子量為800~1600,其中環(huán)氧乙烷含量在10 ~90%〇
[0021] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：
[0022] 1)本發(fā)明提供的取向電工鋼絕緣涂層使用磷酸二氫鎂代替鉻酸鹽，無毒環(huán)保；
[0023] 2)本發(fā)明提供的取向電工鋼絕緣涂層加入適量的磷酸鋅，改善了表面絕緣涂層與 玻璃膜底層之間的附著性。但其含量不宜過高，否則會影響涂層的電絕緣性；
[0024] 3)本發(fā)明提供的取向電工鋼絕緣涂層加入適量的四硼酸鈉，提高了絕緣涂層的致 密性和表面光亮度，增強(qiáng)焊接性；
[0025] 4)本發(fā)明提供的取向電工鋼絕緣涂層加入適量的細(xì)顆粒Si02和納米Ti0 2,提高了 與有機(jī)樹脂的相溶性，提尚涂層的沖片性和置裝系數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地 描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明 中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 涂層配比組成見表1，對比測試性能結(jié)果見表2。
[0028]表1涂料成分配比組成
[0029] 單位，質(zhì)量百分比％
[0030]
[0031] 注:質(zhì)量百分比剩余量為去離子水。
[0032] 金屬磷酸二氫鎂Mg(H2P〇4)2,可通過摩爾比為0.4~0.6的MgO或Mg(OH)2與H 3P〇4混 合獲得。
[0033]有機(jī)樹脂為苯乙烯-丙烯酸樹脂共聚或酚醛樹脂中的一種或兩種。
[0034]按照以下方法制備上述各實(shí)施例及對比例的產(chǎn)品：
[0035] 1)以適當(dāng)?shù)哪柋葘㈡V的氧化物或氫氧化物與磷酸混合，攪拌使其充分反應(yīng)完 全，配置Mg (H2P〇4) 2溶液，待用；
[0036] 2)將有機(jī)樹脂與去離子水加入到反應(yīng)器中，攪拌后加入納米Ti02粉末，混合攪拌 均勻；
[0037] 3)向步驟2)中的溶液中依次加入適量的Mg(H2P〇4)2、磷酸鋅、四硼酸鈉、膠體二氧 化硅，混合成膠體；
[0038] 4)最后加入少量的非離子表面活性劑，混合均勻，靜置1~2h。
[0039] 對上述各實(shí)施例和對比例所得絕緣涂層進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果見表2。
[0040] 表2涂層性能結(jié)果測試對比
[0041]
[0042] 注："廠表示性能很好；
[0043] 表示性能一般；
[0044] "X"表示性能較差。
[0045] 從表2可以看出，在實(shí)施例1~5條件下，取向硅鋼涂層具有良好的表面質(zhì)量，其涂 層附著性、焊接性、耐蝕耐熱性均較好，同時(shí)沖片性能、表面絕緣電阻和疊裝系數(shù)也都能滿 足國標(biāo)要求?？梢姡鶕?jù)本發(fā)明提供的合適的成分配比，能夠得到性能優(yōu)良的絕緣涂層。通 過對比例1和2可明顯看出，四硼酸鈉的含量能夠顯著的影響涂層的表面質(zhì)量和焊接性能， 過高的磷酸鋅含量，反而對涂層電絕緣性產(chǎn)生不利的影響。由于細(xì)顆粒膠體二氧化硅和納 米二氧化鈦的含量過少，能顯著影響涂層附著性和硅鋼的沖片性能，也會降低材料的疊裝 系數(shù)。
[0046] 以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進(jìn)行限制，所屬領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換， 這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種取向電工鋼絕緣涂層，其特征在于，所述絕緣涂層包括以質(zhì)量百分比計(jì)的下列 組份： 金屬磷酸二氫鎂，15~40 %; 磷酸鋅，25~45 %; 四硼酸鈉，0.1~1.0%; 膠體二氧化娃，5~10 % ; 納米二氧化鈦，5~12 % ; 有機(jī)樹脂，15~35 %; 非離子表面活性劑，0.2~3.0 % ; 余量為去尚子水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的取向電工鋼絕緣涂層，其特征在于，所述金屬磷酸二氫鎂，20 ~30%;磷酸鋅，30~40%;四硼酸鈉，0.3~0.7%;膠體二氧化硅，6~8%;納米二氧化鈦，7 ~10% ;有機(jī)樹脂，20~27% ;非離子表面活性劑，1.0~2.0%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的取向電工鋼絕緣涂層，其特征在于，所述膠體二氧化硅的粒徑 小于10nm〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的取向電工鋼絕緣涂層，其特征在于，所述納米二氧化鈦的粒徑 為10~30nm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的取向電工鋼絕緣涂層，其特征在于，所述有機(jī)樹脂為苯乙烯-丙烯酸樹脂酯或酚醛樹脂中的一種或兩種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的取向電工鋼絕緣涂層，其特征在于，所述非離子表面活性劑為 嵌段聚醚非離子型表面活性劑:丙二醇聚環(huán)氧乙烷聚環(huán)氧丙烷醚，分子量為800~1600，其 中環(huán)氧乙烷含量在10~90%。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無毒環(huán)保取向電工鋼絕緣涂層，該涂層由以質(zhì)量百分比計(jì)的下列組份制得：金屬磷酸二氫鎂，15～40％；磷酸鋅，25～45％；四硼酸鈉，0.1～1％；膠體二氧化硅，3～10％；納米TiO2，5～12％；有機(jī)樹脂，15～35％；非離子表面活性劑，0.2～3％；其余為去離子水。本發(fā)明提供的絕緣涂層表面致密光亮，不含有害鉻元素，同時(shí)具有良好的絕緣性、附著性、沖片性和焊接性，而且保證了涂層均勻、耐熱耐蝕性好，疊片系數(shù)高于98.6％。
【IPC分類】C09D161/06, C09D7/12, C09D125/14, C09D5/25
【公開號】CN105567022
【申請?zhí)枴緾N201510996155
【發(fā)明人】吳雪, 馬光, 楊富堯, 程靈, 高潔, 劉洋, 劉昕, 陳新, 韓鈺, 孔曉峰, 胡卓超
【申請人】國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司, 寶山鋼鐵股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月25日