[发明专利]用于无取向电工钢板的涂布溶液、使用所述涂布溶液涂布无取向电工钢板的方法以及无取向电工钢板的涂膜

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于无取向电工钢板的涂布溶液、一种使用所述涂布溶液涂布无取向电工钢板的方法以及一种所述无取向电工钢板的涂膜，更具体地，涉及一种不含铬的用于无取向电工钢板的涂布溶液、一种使用所述涂布溶液涂布无取向电工钢板的方法以及一种所述无取向电工钢板的涂膜。

背景技术

无取向电工钢板为一种在各个方向上具有均匀磁性的轧制钢板，通常，其广泛用于发动机、发电机铁芯、电动机和小型变压器中。特别是，无取向电工钢板倾向于高的等级，以实现低铁损(冰箱或装置发动机)，从而降低电力损失；实现高磁通密度(真空吸尘器的发动机)，从而实现小型化和高效率；以及实现与频率增加对应的超薄度(OA仪器，电动车的发动机)，从而实现高输出。

在此类高级无取向电工钢板中，就能量利用效率而言，厚绝缘涂膜(厚膜)对于高绝缘性能而言是必须的。例如，用于中型和大型电动机、发电机和变压器的无取向电工钢板需要一种绝缘涂膜以获得高绝缘性能，从而当由钢制成的层板以冲压状态使用时，可使层间电流损失最小化。这种高绝缘性能甚至在热处理、如消除应力退火(SRA)之后也可能需要。

由于所述高级无取向电工钢板具有高硅含量，因此其基质硬度会增加，从而不利地引起有关加工性差的问题，进而使切刀和压机在割缝和冲压过程中处于高压下。因此，需要形成一种厚涂膜。预计所述高级无取向电工钢板会引领电气/电子工业的未来。

用于形成无取向电工钢板的绝缘涂膜的溶液通常包括三种类型，即无机涂布溶液、有机涂布溶液和有机-无机复合涂布溶液，其包括施用一种无机涂布溶液而后施用一种有机涂布溶液的涂布方法也处于研究之中。

无机涂布溶液主要由一种无机材料、如磷酸盐等组成，其能够形成一种具有高耐热性、可焊性和成层性能的涂膜，从而用于EI芯。然而，由于所述绝缘涂膜硬度高，因而与使用包含有机材料的涂膜相比，模具在冲压时会更快地损坏。因此，从冲压加工性的角度来讲，无机涂布溶液是不合意的。

有机涂布溶液主要由有机材料组成，且可冲压性极好。甚至当膜厚度增加时，附着性也良好，因此有机涂布溶液主要用于需要良好层间绝缘性能的大型铁芯中。有机涂膜的可焊性不好，因为在焊接时会产生分解树脂的气体。

因此，为了改进耐热性和绝缘性能，已开发了一种既使用有机材料又使用无机材料的有机-无机复合涂布溶液以弥补无机材料、如磷酸盐或铬酸盐的差冲压加工性。对于使用此类绝缘涂布溶液形成的涂膜而言，可同时实现作为无机材料特性的耐热性和有机材料的润滑效应，从而获得漂亮的表面外观。

另外，为改进无取向电工钢板的绝缘性能，可使用多种组合物的结合物。到目前为止，由主要制造商生产的用于无取向电工钢板的绝缘涂膜溶液主要基于磷酸盐和铬酸盐。磷酸盐和铬酸盐起到极大改进基质金属的耐热性、绝缘性能和抗腐蚀性的作用。

使用有机-无机涂布剂形成绝缘涂膜的方法是公知的，并公开于韩国专利25106和31208和美国专利4,316,751和4,498,936中。另外，日本审查专利公开文本Sho.50-15013公开了使用主要由二铬酸盐和一种由乙酸乙烯酯、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯酸树脂等组成的有机树脂乳液组成的处理溶液形成绝缘涂膜。在使用铬酸盐的情况下，在铬酸盐和基础层铁氧化物层之间形成氢键，从而得到出色的涂膜性能，包括附着性和可冲压性，此外，甚至在SRA后也可得到良好的涂膜性能。然而，由于此类常规涂布溶液的组成主要包含氧化铬，因此会对人体造成不利影响和带来环境问题。由于以上问题，重金属、包括六价铬的使用在目前严格的环境指令——如欧盟国家间的RoHS(有害物质使用指令)——的控制下受到限制。

因此，目前正在对用于电工钢板的无铬涂布剂进行详细的研究。为改进由于不存在铬引起的低耐腐蚀性和附着性，此类涂布剂的制备方法大体分为加入磷酸盐的方法和通过加入胶体二氧化硅引发屏蔽效应的方法。加入磷酸盐的方法使用金属磷酸盐，其中磷酸铝(Al(H₂PO₄)₃)、磷酸钙(Ca(H₂PO₄)₂)和磷酸锌(Zn(H₂PO₄)₂)以合适的比例混合，从而提高附着性和耐腐蚀性，如日本未经审查的专利公开文本2004-322079所公开。但在使用金属磷酸盐的情况下，磷酸盐中存在的游离磷酸可造成涂膜发粘。