[发明专利]一种无取向硅钢用涂层溶液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种无取向硅钢用涂层溶液及其制备方法和应用，以所述无取向硅钢用涂层溶液的总质量为基础计，所述无取向硅钢用涂层溶液包括如下质量百分含量的原料组分：磷酸盐溶液55％～60％；树脂溶液20％～25％；二乙二醇丁醚2％～4％；改性剂3％～5％；余量为水。由本发明所述无取向硅钢用涂层溶液形成的绝缘涂层厚度均匀，表面光滑，具有优良的绝缘性、耐腐蚀性、附着性，而且硅钢片的冲片性能好、叠片系数高。

技术领域

本发明属于硅钢绝缘涂层制备技术领域，特别是涉及一种无取向硅钢用涂层溶液及其制备和应用。

背景技术

随着国民经济高速发展，硅钢的生产与电器行业有着密切关系，无论是大型发电机组，还是各种电动机，变压器，包括所有的家用电器都需要大量地使用硅钢片，我国已成为全球硅钢最大消费国。无取向硅钢因其厚度均匀、尺寸精度高、表面光滑平整以及较高的填充系数和材料磁性能而被广泛用作电机和变压器的铁芯材料。为减少无取向硅钢涡流损失，保证无取向硅钢有较高的表面电阻率，使层间功率损失降为最小，同时保护硅钢免受各种腐蚀介质的侵蚀和锈蚀，需要在硅钢表面进行绝缘层涂覆处理。由于在制造电机、家用电器和变压器铁芯时，需要将硅钢板冲制成铁芯形状的胚料，还要将叠好的芯片边缘焊接固定，因此硅钢片应具有良好的冲片性，较高的叠片系数。

用户使用电工钢板时冲剪工作量很大。一台小电机铁芯需要上千个0.5mm厚冲片叠成。一台600MV汽轮发电机定子铁芯是用几十万个0.5mm厚扇形冲片叠成，需要约400t高牌号无取向硅钢。一台360MV·A电力变压器铁芯是用约10万个0.35mm或0.3mm厚条片叠成，需要300t以上取向硅钢。因此电工钢板应具有良好的冲片性，这对微、小型电机尤为重要。冲片性好可以提高冲模和剪刀寿命，保证冲剪片尺寸精确以及减小冲剪片毛刺。毛刺大使叠片间产生短路和降低叠片系数(即铁芯有效利用空间)。

叠片系数是衡量铁芯实际紧密程度的一个量度。叠片系数高意味着铁芯体积不变时电工钢板用量增多而有更多的磁通密度通过，有效利用空间增大，空气隙减少，这使激磁电流减小。对微型、小型和中型电机来说，减小10％～15％空气隙可使激磁电流减小40％～60％，这比改善无取向电工钢本身的磁性更重要。电工钢板的叠片系数每降低1％相当于铁损增高2％，磁感降低1％，因此电工钢应具有较高的叠片系数，通常电工钢的叠片系数在96％～98％之间。

无取向硅钢绝缘涂层是涂覆在无取向硅钢表面的一层由多种化学成分组成的绝缘涂层。它能保证无取向硅钢有较高的表面电阻率，使层间功率损失降为最小；同时保护无取向硅钢免受各种腐蚀介质的侵蚀和锈蚀。无取向硅钢表面绝缘涂层主要包括有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类，总的发展趋势是有机涂层已被逐渐淘汰，无机涂层将逐渐代替半无机涂层。但是，由于受到各方面条件的限制和无机涂层本身的属性，目前应用较多的仍为半无机涂层。

美国专利4496399涉及到一种涂覆无取向电工钢片的无机磷酸盐-有机绝缘涂层，组合物的无机部分是磷酸铝镁及或者是胶体二氧化硅和铬酸酐，或者一种硅酸铝微粒。组合物的有机部分含一种水悬浮液，悬浮液含有40-60％的一种丙烯酸或醋酸乙烯酯树脂固体。这种涂层的一个缺点是其无机部分含有游离的磷酸，在高温下必定会与钢片发生反应，并且还含有磷酸镁化合物，这种化合物必须在高温下使其固化，以预防因未反应的磷酸或吸湿性的磷酸盐化合物的存在而引起的粘性。然而在这样高的固化温度下，树脂会发生降解，使得涂层和钢片的附着性变差，降低了硅钢片的冲片性能。另一个缺点是由于出现薄涂层条纹，用槽轧橡皮剂量辊难以在钢片的整个宽度上进行均匀的涂覆，从而降低硅钢片的叠片系数。

专利US 484753提出了一种在无取向硅钢片上形成一层绝缘涂层的方法。配方中主要包括丙烯酸树脂、三聚氰二胺树脂、铬酸盐、乳化剂及分散剂，形成抗爆孔性较好的绝缘涂层。专利US 483087提出的无取向硅钢片上绝缘涂层的涂料配方主要包括含有不饱和羧酸的(甲基)丙烯酸树脂乳液，并采用粉末状甲基丙烯酸甲酯以改善涂层的焊接性能。另外专利US 5624749利用乳液聚合方法制备核壳型乳液，核为交联的疏水性环氧树脂，壳为亲水性丙烯酸树脂，制得的绝缘膜有很好的综合性能。