一种无取向电工钢无铬绝缘环保涂料及其涂层的制备方法技术

一种无取向电工钢无铬绝缘环保涂料及其涂层的制备方法，属于电工钢涂料技术领域。各组分按物质的干重计算：０％～７０％的磷酸二氢铝，０％～７０％的磷酸二氢钾，０％～７０％的磷酸二氢锌，０％～７０％的磷酸二氢钙以及０％～７０％的磷酸二氢镁，５％～３０％的丙烯酸酯乳液，１％～２０％的硼酸和０．５％～６％的硅溶胶；均为重量百分比。本发明专利技术的涂料是一种不含铬的环保涂料，制备的涂层表面光亮均匀、具有很好的绝缘性、附着性、耐热性；该涂层还具有吸湿性小，防锈能力强的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电工钢涂料
，尤其是涉及一种无取向电工钢无铬绝缘环保涂 料及其涂层的制备方法。
技术介绍
电工钢片是一种重要的磁性材料，无取向电工钢被广泛应用于电动发动机、发电 机、小型变压器等电机的铁芯。在制造铁芯时，需要连续地将电工钢板冲剪成铁芯形 状的坯料，通过焊接将叠好的一定数量的芯片边缘固定。为了减少涡流损失，需在钢 板表面涂覆绝缘涂层，以便使各层片之间彼此绝缘。涂层是电工钢生产的最后一道工序，涂层的种类、工艺和质量将对电工钢片间相 互绝缘性、附着性、冲片性、焊接性及耐蚀性等产生重大影响，从而进一步影响电工 钢本身的铁损水平乃至产品的性能。冷轧无取向电工钢表面涂层主要包括无机涂层、有机涂层、半有机涂层三大类。 现在生产上广泛使用的铬酸盐+有机树脂为主要成分的半有机涂层，如日本专利特公昭50-15013、美国专利US3909313等专利中所提及的铬酸锌或铬酸镁+丙烯酸树脂乳液或 苯乙烯、醋酸乙烯乳液，该种涂层有较高的层间电阻，良好的附着性及防锈性，并具 有优良的冲片性能和耐热性能，因此从上个世纪七十年代以来一直到今天，仍然在国 内外各大电工钢生产厂商中大量使用。但因其含有铬酸盐，会对环境造成污染，越来 越多的国家和地区已经对铬酸盐作为涂层的电工钢进行了严格的限制。开发无铬环保涂层已经成为了当今电工钢涂层发展的重大课题，美国专利 US5945212中提到了一种用磷酸二氢铝、硅溶胶和有机乳液组成的涂液，用磷酸二氢 铝替代铬酸盐，有效的解决了环保问题。这种以磷酸铝盐或者磷酸镁盐代替铬酸盐的 方法会导致涂层表面发白，影响到钢板表面外观。而且由于烘烤后的硅钢试样表面游 离磷含量较高，导致钢板发粘，在工业生产中会产生粘连等不利影响。因此，需要在 原有配方上进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无取向电工钢无铬绝缘环保涂料及其涂层的制备方 法，该涂料不含对人体和环境有害的铬酸盐，并且在保证较好的层间电阻率的情况下， 降低了游离磷酸根的含量，并通过其与乳液的相互作用解决了表面吸湿发粘的问题。为实现上述目的，本专利技术的涂料由以下几部分组成各组分按物质的干重(去除 水分后的质量)计算磷酸二氢铝溶液 0~70%,磷酸二氢钙溶液 0~70%，磷酸二氢锌溶液 0~70%，磷酸二氢钾溶液: 磷酸二氢镁溶液: 丙烯酸酯乳液 硼酸-5~30%，1~20%，0~70%，0~70%，硅溶胶:0.5~6%，以上均为重量百分比本专利技术的绝缘涂料中含有磷酸二氢铝溶液、磷酸二氢镁溶液、磷酸二氢锌溶液、 磷酸二氢钾溶液、磷酸二氢钙溶液的一种或者几种的混合。磷酸二氢盐溶液浓度为 30%~50% (重量百分比)，且基本不含游离磷酸，磷酸二氢盐的用量以干重来计算，占 全部组合物重量的20%~70%;本专利技术的另一个基本特征是绝缘涂层中含有丙烯酸酯乳液，该乳液为水溶性的丙烯酸及其酯的共聚物，各组分按重量配比为甲基丙烯酸甲酯 20~30% 丙烯酸乙酯 20~25% 丙烯酰胺 0.5~3°/。乳液添加量以树脂固体含量计算，占全部组合物的5~30%，乳液的添加能大幅度 的提高钢板的冲片性能，但添加量不宜超过30%，否则会导致钢板的焊接性能变差。 乳液应为中性或弱碱性，固含量应在40 %~50 %之间，粘度为400 3000cps，与上述 磷酸盐溶液完全互溶，不产生沉淀。本专利技术的涂料还含有硼酸，硼酸能增加薄膜的致密性和表面光泽，还可以增加薄 膜在低温时的形成能力以及消除应力退火时的耐热性，硼酸的添加量为全部组合物重 量的1%~20%。本专利技术的涂料中还含有硅溶胶，硅溶胶是胶体二氧化硅的简称，它是一种良好的 无机粘结剂，具有无毒、耐高温、隔热、绝缘性能好、比表面积大、吸附力强、热膨 胀系数低等优点。 一般要求其固含量在30%~31 %， PH值为9.5 10.5,粒径10 20nm， 粘度50c.p，比重1.14~1.24，并有较好的稳定性。添加到涂液中可以改善涂层的外观及 附着性，添加量以干重计，占整个涂层重量的0.5%~6%。本专利技术中，向上述涂料组合物中添加水，最终处理液的密度控制在1.00-1.20g/cm3。 将涂液均匀地涂布到无取向电工钢板表面，在250 500'C的干燥炉中30~60秒烘干， 即可得到性能优异的绝缘膜。固化后膜的涂覆量应为0.5~10g/m2。本专利技术的优点在于，该涂层为不含铬酸盐的环保涂层。该涂层表面光亮均匀、具 有很好的绝缘性、附着性、耐热性；该涂层还由于有较低的游离磷含量，很好的解决 了涂层吸湿发粘的问题，因此具有很好的防锈性能。 具体实施例方式本专利技术的实施例以及相应的对比例的各组分及其含量如表1所示，按表1配制本余量为水专利技术的涂料。表l:涂料组成(以下所有组分的含量均按照物质干重来计算，单位g)<table>table see original document page 5</column></row><table>按本专利技术的实施例以及相应的对比例制得的涂料涂覆在0.5mm厚的无取向电工钢 板表面，在45(TC的马弗炉中进行lmin烧结，取出冷却后即在钢板表面形成均匀的绝 缘膜。测得该涂层的性能指标如表2所示表2:涂层性能测试<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>注1. 涂液性质为将各组分混合均匀后的外观状态。2. 涂敷后外观为450'C烘烤1分钟后的外观状态。3. 附着性测试方法参照GB2522-2007，将试样绕铜棒弯曲180°后扳直，观察 涂层的开裂与剥落情况，性能级别从高到低分为A、 B、 C、 D四个级别。4. 游离磷测试方法使用首钢专利200810222009.1,生产上一般要求控制游离磷的 含量〈200yg/Ep。从以上的性能测试结果可以看出，本专利技术的涂料实例6、 10、 12中游离磷的含量 均能控制在〈200y g/Ep，解决了钢板表面发粘的问题；同时具有光滑均匀的表面外观， 良好的绝缘性和附着性；并且润湿性好，便于涂敷。是一种优良的无取向电工钢用无 铬环保涂层。权利要求1.一种无取向电工钢无铬绝缘环保涂料，其特征在于，各组分按物质的干重计算磷酸二氢铝 0～70％，磷酸二氢镁 0～70％，磷酸二氢钾 0～70％，磷酸二氢锌 0～70％，磷酸二氢钙 0～70％，丙烯酸酯乳液 5～30％，硼酸 1～20％，硅溶胶 0.5～6％，均为重量百分比，所述的干重是指去除水分后的质量。2. 如权利要求1所述的涂料，其特征在于含有磷酸二氢铝、磷酸二氢镁、磷酸二 氢钾、磷酸二氢锌、磷酸二氢钙溶液中的一种或几种；磷酸二氢盐溶液浓度为30重量 % 50重量％，不含游离磷酸；磷酸二氢盐的用量以干重来计算，占全部组合物重量的 20%~70%。3. 如权利要求1所述的涂料，其特征在于丙烯酸酯乳液为水溶性的丙烯酸及其酯 的共聚物，各组分按重量配比为甲基丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无取向电工钢无铬绝缘环保涂料，其特征在于，各组分按物质的干重计算：　磷酸二氢铝：　０～７０％，　磷酸二氢镁：　０～７０％，　磷酸二氢钾：　０～７０％，　磷酸二氢锌：　０～７０％，　磷酸二氢钙：　０ ～７０％，　丙烯酸酯乳液：　５～３０％，　硼酸：　１～２０％，　硅溶胶：　０．５～６％，　均为重量百分比，所述的干重是指去除水分后的质量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王崇学，耿立，王全礼，罗文彬，夏兆所，刘杰，潘丽梅，张莉霞，周谊军，刘东旭，倪献娟，杜守志，郭亚东，解清阁，彭凯，许学勇，姚志强，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]