具有优良冲制性能的无取向电工钢薄板及其生产方法技术

一种有着良好冲制性能的无取向电工钢薄板，其具有作为最外表面层的或是在钢板表面的０．２－５ｇ／ｍ↑［２］的结晶磷酸锌镀层。优选地，所述无取向电工钢薄板的表面具有５ｇ／ｍ↑［２］或更少的Ｚｎ或Ｎｉ的电镀层，并且在该层上有结晶的磷酸锌镀层。一种生产上述具有良好冲制性能的无取向电工钢薄板的方法，包括在钢薄板的表面上镀覆０．２－５ｇ／ｍ↑［２］的结晶磷酸锌镀层。优选地，该方法还包括在形成所述的结晶磷酸锌镀层之前，在钢薄板的表面上电镀Ｚｎ或Ｎｉ，以形成一层Ｚｎ或Ｎｉ的电镀层。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有绝缘镀层的无取向电工钢薄板及其生产方法，所述的钢板通常用于制造通用电气设备的旋转电机铁芯和小型变压器的铁芯。除了电绝缘的基本性能之外，还要求无取向电工钢薄板的覆层具有以下各种与冲压和去应力退火相关的性能例如与钢薄板的粘附性、占空因数、耐腐蚀性、可剪切性(slittability)、冲压期间的压模磨损(冲制性)、钢板间的可滑移性、表示去应力退火期间钢板间的粘合程度的粘合抗力、去应力退火后的粘附性和耐腐蚀性等。虽然已经进行了多年的研究，但是还不能获得满足所有上述性能要求的覆层。例如，树脂基的涂层具有极好的冲制性能，但是在去应力退火期间会被烧掉，另一方面，无机涂层虽不会烧掉，但会因其磨损本质而使其冲制性能很差。因此，出乎意料，只有极少的涂层可市售得到。几乎所有目前在日本可得到的此类涂层，是在特公昭50-15013中所公开的那些涂层，这些涂层通过涂覆一种铬酸盐、一种镁或其它二价金属的氢氧化物以及一种树脂乳化剂的混合物，随后进行烘制得到。该复合无机-有机涂层满足几乎所有上述性能的要求，并且一般称为半有机涂层。然而，传统的复合无机-有机涂层，全无机涂层和全有机涂层，在采用辊涂机涂布时，需要在约100-600℃烘烤几秒到几十秒。这限制了在生产线上对钢板的高速加工。例如，300m/min或更高的移动速度实际上并不可行，因为这需要很长的烘炉，这就阻碍了生产率提高和成本降低。另外，在钢表面形成磷酸盐涂层的方法已有很长的历史，据认为该方法在1906年由Coslett提出，并从1915年起由Parker等人加以完善。磷酸盐涂层已用作汽车、电冰箱、洗衣机等使用的钢板的预处理涂层，而且人所皆知它具有下列优良的性能包括防锈性、可加工性、涂料的粘附性和可点焊性。然而，并未研究结晶的锌或其它磷酸盐涂层的绝缘性能、冲制性能、高温退火后的粘合性以及其它的无取向电工钢薄板所需的性能。从特开昭56-81681中得知了一种在电工钢薄板上形成的磷酸盐涂层。该涂层的形成过程如下向磷酸铝或其它溶液中添加胶态二氧化硅、胶态氧化铝、硼酸以及其它物质等，涂布所述的溶液，然后烘烤，但因其冲制性能很差而未得到实际应用。本专利技术人发现所述涂层的冲制性能很差是因为未获得结晶的涂层。本专利技术的目的是使一种无机镀层在短时间内形成并同时解决传统无机覆层冲制性能差的问题，并提供一种具有与传统的半有机涂层所达到的性能相当性能的无取向电工钢薄板。为了达到这个目的，本专利技术提供(1)一种具有优良冲制性能的无取向电工钢薄板，其特征在于其具有0.2～5g/m2的结晶磷酸锌镀层作为最外表面层；(2)一种具有优良冲制性能的无取向电工钢薄板，其特征在于其表面上有0.2～5g/m2结晶磷酸锌镀层；(3)一种具有优良冲制性能的无取向电工钢薄板，其特征在于其表面上有5g/m2或更少的一种电镀Zn或Ni层，并且在所述镀层上有一层0.2～5g/m2结晶磷酸锌镀层；(4)一种生产如(1)或(2)所述的具有优良冲制性能的无取向性电工钢薄板的方法，其特征在于包括在无取向电工钢薄板的表面上镀覆0.2～5g/m2的结晶磷酸锌镀层；(5)一种生产如(2)或(3)所述的具有优良冲制性能的无取向电工钢薄板的方法，其特征在于包括在无取向电工钢薄板的表面进行Zn或Ni的电镀，以形成Zn或Ni的电镀层，然后，在所述电镀层上镀覆0.2～5g/m2的结晶磷酸锌镀层；(6)一种根据(1)-(3)中任一项的具有优良冲制性能的无取向电工钢薄板，其特征在于具有如下化学组成，以重量计C≤0.01％,Si≤4.0％,Al≤4.0％,Mn≤3.5％,P≤0.3％,S≤0.03％,N≤0.01％,B≤0.01％,Nb≤0.01％,Ti≤0.01％,V≤0.01％,Mo≤0.5％,Cu≤2％,Cr≤15％,Ni≤3％,Sn≤0.5％,和余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术有三个重要特征。第一，本专利技术人发现结晶形态的无机覆层即使不含有机组分也具有显著改善了的冲制性能。第二，所述的无机覆层通过使用磷酸锌而可以大量制得，磷酸锌通常市场上有售并满足无取向电工钢薄板的所有必要性能。第三，本专利技术人还发现通过用Zn或Ni电镀无取向电工钢薄板，可在极短时间内以稳定态赋予所述钢薄板一种结晶镀层，然后电镀形成磷酸锌。对所声称的特征作如下具体说明。最外的表面层必须由结晶磷酸锌组成。磷酸锌晶体以薄片状形态存在，形成不平整的表面，使钢薄板表面与冲模之间为点接触，从而使钢板具有改善了的冲制性能。因此，重要的是Zn镀层是结晶的。相反，传统的无机覆层主要由磷酸镁构成，它是非晶态的或无定形的，不能在钢薄板表面形成晶体，而是形成平整的表面，因而使冲制性能显著恶化。而且还要避免在磷酸锌中引入胶态二氧化硅或其它添加剂，因为这会丧失结晶性。优选地，本专利技术的镀层在只含锌或含锌和镍的磷酸溶液中，以钢薄板作为阴极进行电解，通过化学转化快速形成。其它已知的转换方法例如喷涂、浸渍以及辊涂也可使用。结晶磷酸锌镀层的量限于0.2～5g/m2的范围内。如果所述的量少于0.2g/m2，则电绝缘性能不足，而如果所述的量高于5g/m2，镀层太厚因而不能提供良好的占空因数，这两种情况都会给电气部件的铁芯带来电磁性能上的问题。由结晶磷酸锌涂层组成的最外层决定了电工钢薄板的基本性能包括电绝缘性能和冲制性能，因此，重要的是最外层由磷酸锌形成，而不考虑是否存在电镀的底层或钢薄板的化学组成。在冲压前在钢板表面总是要涂一种油，这对镀层不产生有害影响。Zn或Ni的底层并不重要，但它们存在时，会在化学转化处理期间提供晶核，并有效地缩短所需的处理时间。采用所述钢薄板作为阴极，在含所述离子的酸溶液中电解，可很容易地形成均匀镀层。要指出的是在最终钢薄板产品中电镀的Zn或Ni的量限于5g/m2或更少。如果所述的量超过5g/m2，电镀的金属会粘在冲模上，导致粘合并恶化冲制性能。具体地说，冲制性能本质上受最终产品的电镀量的影响。当使用镀Zn的底层时，约0.5-1.0g/m2的Zn会因在化学转化处理液中的腐蚀而丧失掉。因此，即使电镀了5.5g/m2的Zn，最终产品沉积Zn的量为5.0g/m2或更少。因腐蚀而损失的量取决于例如pH值、时间和溶液的温度等参数，因而不能简单确定。另一方面，电镀Ni几乎不在溶液中溶解，因而可通过5g/m2或更少的电镀量控制有效的Ni量。也可以使Zn-Ni合金镀，尽管是不经济的。对本专利技术的无取向电工钢薄板的化学组成作以下说明。C含量限于0.01％或更低，而且希望尽可能低。当C含量超过0.01％时，会发生磁性退化问题，造成使用中的电气设备的磁性能劣化。Si含量应为4.0％或更低。Si能有效提高钢薄板的电阻率，以降低涡流损失，但Si含量必须避免超过4.0％，以防止在冷轧过程中发生断裂以及在冲压电气部件时出现裂纹。Al含量限于不超过4.0％。与Si相似，Al也能有效提高钢薄板的电阻率，以降低涡流损失，但它的量必须避免超过4.0％，以防止在冷轧过程中发生断裂和在冲压电气部件时出现裂纹。Mn含量应为3.5％或更低。Mn能有效地提高电阻率，同时改善钢薄板的织构，但应避免Mn含量超过3.5％，以防止在冷轧过程中出现断裂和在冲压电气部件时出现裂纹。P含量限于0.3％或更低。P能有效降低冲制过程中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有良好冲制性能的无取向电工钢薄板，其特征在于具有作为最外表层的０．２－５ｇ／ｍ↑［２］的结晶的磷酸锌镀层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：岛津高英，新头英俊，佐藤浩明，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]