晶粒取向电磁薄带的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备涂上磷酸盐涂层的晶粒取向电磁薄带的方法，其中将磷酸盐溶液涂上该电磁薄带，该磷酸盐溶液包括胶体组分和至少一种作为添加剂的胶体稳定剂（Ａ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种涂敷有磷酸盐层的。本专利技术进一步 涉及涂敷有磷酸盐层的晶粒取向的电磁薄带，其可以通过本专利技术的方法制备，以及该电磁 薄带作为变压器铁芯材料的用途。
技术介绍
电磁薄带是钢铁工业中带有特殊磁特性的原料。该原料通常具有0. 2mm至0. 5mm 的厚度并通过成本高昂的制作过程制备，该过程由冷轧和热处理构成。该材料的冶金特性、 冷轧过程的变形度和热处理步骤的参数彼此协调，以目的性地实现重结晶过程。该重结晶 过程造成原料典型的“Goss织构”，其中最容易磁化方向位于成品薄带的轧制方向。电磁薄带的基本材料是硅钢板。可以区分为晶粒取向电磁薄带和无晶粒取向电磁 薄带。在无晶粒取向电磁薄带中磁场流没有确定方向，以至于在所有方向都形成同样好的 磁性特征(各向同性磁化)。各向异性电磁薄带相反具有强烈各向异性的磁性行为。这一点可以归因于单一的 晶粒取向(结晶织构)。在晶粒取向电磁薄带中通过昂贵的制造过程进行了有效的晶粒生 长筛选。它的晶粒具有几乎理想的织构一对于专利技术者已知的“Goss织构”，烧铸物质带有极 少取向错误。电磁薄带的表面通常涂有氧化物层和无机磷酸盐层。该层基本上是绝缘的。晶粒取向电磁薄带特别用于此用途，其中达到特别低的电磁损失和特别高的透过 性和极化，如用于功率变压器、分布变压器和更高价值的小变压器。晶粒取向电磁薄带的主 要用途是变压器铁芯材料。变压器的铁芯由堆起的电磁薄带板(页片)构成。电磁薄带板 如此堆砌，即最容易磁化的轧制方向一直朝向有效线圈磁场方向。由此关联所决定，变压器 的总的能量损失此外取决于在铁芯中使用的电磁薄带的质量。对于变压器而言，除了能量 损失以外噪音性能也很重要。这是基于称作磁致伸缩(Magnetostriktion)的物理性质并 且此外受到电磁薄带铁芯材料的特性的影响。为了满足这些要求，在晶粒取向电磁薄带表面通常设有两层涂层体系，该体系带 有设在电磁薄带之上的类陶瓷层(通常称作玻璃层)和设在玻璃层之上的磷酸盐层。该涂 层体系确保了对于作为堆使用所必要的页片的电绝缘性。除了该绝缘特性，通过涂层体系 还影响到铁芯材料的磁性。通过涂层体系传递至基础材料的拉应力，磁化损失通常得到降 低。此外，通过拉应力，降低了磁致伸缩并且因而降低了变压器噪音。为了利用该影响，涂层 体系通常由玻璃层和置于其上的磷酸盐层构成。该两层对金属铁芯材料施加永久拉应力。为生成永久拉应力，根据现有技术，磷酸盐溶液包括胶体组分。该拉应力通过胶体 组分生成，磷酸盐自身作为粘合剂发生作用。这样的磷酸盐溶液/胶体体系归于这样的规 律性，其通常归于上位概念溶胶/凝胶转化，并且在不同的涂层
是已知的。在前述 情况中这是有利的即溶胶/凝胶转化在把磷酸盐溶液涂上薄带表面后进行，即在干燥过 程期间进行。为确保这一点，磷酸盐和胶体组分的组合是不够的。该溶胶/凝胶转化因而 对溶液PH值敏感，取决于外来物，特别是杂质的污染，和使用温度。特别对于大技术应用，纯磷酸盐/胶体混合物就其稳定性而言太敏感。为了提供一个在实践中可稳定使用的方法，该磷酸盐/胶体混合物根据现有技术 通常与六价铬添加物相混合，其通常作为三氧化铬或铬酸带入溶液。在文献DE 22 47 269 中例如保护了一种基于单磷酸铝和石溶胶(胶体SiO2)的方法，其中掺入0.2%至4. 5%的 三氧化铬和铬酸盐，以实现实际应用。在文献EP 0 406 833中提及了由多种磷酸盐和不同 的胶体构成的混合物，其仍是结合三氧化铬。文献EP 0201 228描述了磷酸镁和磷酸铝连 同高分散SiO2粉组成的混合物。该混合物同样富含铬(VI)。在现有技术中，铬，特别是六价铬对电磁薄带的磷酸化具有特殊意义。在大技术尺 度涂上磷酸盐层时和在磷酸盐化时，其为优化拉应力具有胶体组分，铬起到重要作用。在现 有技术中，特别强调铬的使用，这是因为铬改善了薄板表面上磷酸盐溶液的涂渍性并实现 了成品薄带绝缘层的均质的制造。六价铬进而阻止了粘的成品薄带层的生成如此修饰磷酸 盐溶液与薄带材料的相互作用，以至于铁不会进入溶液。由此可以避免磷酸盐溶液中铁离 子的有害的污染。最终，六价铬如此影响胶体溶液组分的聚合，即该聚合在更高温度在干 燥该层时才发生。由此避免了在将磷酸盐溶液涂上薄带表面时不受控制的聚合或凝胶生 成一其不可避免地导致密集的生产停滞。六价铬在磷酸/胶体混合物中的作用实际上基于此，即如此控制溶胶至凝胶的转 化，以至于它在烧灼期间在干燥涂层时才发生。长时间以来一再引起重视的含铬溶液体系的缺点在于，六价铬是剧毒的，对环境 和水源有害。因此人们一直追求，从制备过程中消除铬化合物。如果铬不能得到替代，那么 就要在处理过程中广泛采用劳动保护和环境保护措施。除了设备安全和还要设想到特殊的 人员保护的保护设施，避免非预见的释放的保护设施，清除措施和过程应急预案。然而即使 有这些保护措施，对于人员和环境还是存在不可忽略的风险。至今并没有在实验室尺度尝 试，干脆将六价铬从磷酸盐溶液中去除。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种在晶粒取向电磁薄带上生成磷酸盐涂层的方法，其 实现了取消六价铬的使用，而不在生产中导致上述缺点。特别应当实现磷酸盐溶液的均质 涂渍和达到均质的成品涂层质量。通过一种用于制备涂敷有磷酸盐涂层的晶粒取向电磁薄带的方法实现了该目的， 其中将磷酸盐溶液涂上电磁薄带，该溶液包括胶体组分和至少一种作为添加剂的胶体稳定 剂㈧。“磷酸盐溶液含有胶体组分”这一表述根据本专利技术可以如此理解，即该磷酸盐溶液 一定份额由固体颗粒或大分子聚集体构成，该聚集体大小为数纳米至数微米。磷酸盐溶液 中的胶体组分的大小优选位于5nm至1 μ m，优选位于5nm至lOOnm，特别位于IOnm至lOOnm。胶体组分在磷酸盐溶液中的份额可以变化。胶体组分在磷酸盐溶液中的份额优选 位于5重量％至50重量％，特别是5重量％至30重量％。可以使用不同的物质作为胶体 组分。根据目的该组分应不溶于磷酸。首先以氧化物，优选以Cr2O3、&0、Sn02、V203、Al203、Si02，优选以水悬浊液得到了好 的结果。SiO2特别出色地适用。根据本专利技术特别适用的胶体组分因而是石溶胶。用石溶胶得到了出色的结果，其具有的SiO2在水中的份额为10至50重量％，优选20至40重量％。 对于SiO2特别适用的粒径为5至30nm，优选10至20nm。本专利技术的方法特征在于，磷酸盐溶液作为添加剂具有胶体稳定剂(A)。通过该过程 实施可以确保，溶胶至凝胶的转化在磷酸盐层干燥时才发生。此外胶体稳定剂的使用实现 了磷酸盐溶液的均质涂渍，其中可以达到均质的涂层质量。胶体稳定剂(A)的使用实现了， 在电磁板的磷酸盐化过程中放弃在磷酸盐溶液中使用六价铬，其中最大程度避免了那些问 题，其通常在使用含胶体磷酸盐溶液无铬制备时发生。A族的添加剂是胶体稳定剂。根据本专利技术胶体稳定剂是那些添加剂，其稳定胶体并 防止不受控的溶胶/凝胶转化或者固体凝结作用。另外，胶体稳定剂优选负责任于涂渍磷 酸盐溶液的温度敏感性，并使体系对外来物不敏感，特别是对杂质。根据本专利技术可以使用不同的胶体稳定剂，只要它对酸溶液耐受。进一步这是有利 的即胶体稳定剂不干扰胶体溶液的稳定性并不负面影响被涂渍的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备涂敷有磷酸盐涂层的晶粒取向电磁薄带的方法，其特征在于，将磷酸盐溶液涂上电磁薄带，所述磷酸盐溶液包括胶体组分和至少一种作为添加剂的胶体稳定剂（Ａ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫霍尔茨阿普费尔，卡斯滕舍佩尔斯，海纳施拉普尔斯，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯电工钢有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]