無鉻絕緣涂層電工鋼帶及其生產方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶，包括表面凹凸不平的鋼帶基體，在鋼帶基體的表面氧化形成一層硅氧化物膜，該硅氧化物膜滲入鋼帶基體表面的凹陷中，在硅氧化物膜的表面覆蓋有一層SiO2和Fe的混合物膜，在所述SiO2和Fe的混合物膜外涂覆有一層含硅無鉻絕緣涂層。以及一種上述無鉻絕緣涂層電工鋼帶的生產方法，取表面粗糙度控制工序前的鋼帶用毛化輥冷軋、然后用含硅脫脂液電解脫脂，再退火處理，最后輥涂含硅無鉻絕緣涂層。從而提供了一種無毒害、無鉻絕緣層附著牢固、不易脫落的無鉻絕緣涂層電工鋼帶，及其生產方法，具有生產容易、生產成本低等特點。
【專利說明】無鉻絕緣涂層電工鋼帶及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電工鋼【技術領域】，具體地講，特別涉及一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶及其生產方法。
【背景技術】
[0002]目前，無取向電工鋼帶是電機使用的主要電磁材料，其表面須涂敷涂層以達到絕緣的作用。長期以來，電工鋼帶表面所用的涂層都是含有鉻酸鹽成分的。主要是因為六價鉻酸鹽可以被還原成三價鉻酸鹽，在這一反應過程中發(fā)生聚合作用，分子之間相互吸引，形成不溶于水的絕緣涂膜，不僅能滿足電工鋼涂層的附著性等各種需求，而且產品的耐蝕性好。
[0003]但是，鉻是歐盟環(huán)保標準嚴格限制的元素，鉻對人體有嚴重的毒害作用，對皮膚、呼吸道、眼睛、胃腸道均有傷害，六價鉻還有致癌作用。使用含鉻的涂層液，無論是在生產過程中，還是在使用過程中，甚至是廢棄物處理過程中對人體、對環(huán)境都會帶來影響。為了克服含鉻涂層對環(huán)境和人們健康帶來的影響，國內外的從業(yè)人員做了大量的研究工作，紛紛研制成了各種無鉻成分的涂層，但由于無鉻涂層缺少了含鉻成分所具有的聚合作用，成膜性能不好，與鋼帶基體的附著力不好，在產品進行沖裁時，沖片的邊緣部分會產生涂層脫落現(xiàn)象，使疊裝后的層間電阻下降，進而使得鐵損上升，節(jié)能性變差。因而未得到實質性的大面積使用，大多停留在實驗或小批量試制階段。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題之一在于提供一種無鉻絕緣層不易脫落的無鉻絕緣涂層電工鋼帶。
[0005]本發(fā)明解決技術問題之一的技術方案如下:一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶，包括鋼帶基體(1)，所述鋼帶基體(I)的表面凹凸不平，在所述鋼帶基體(I)的表面覆蓋一層硅氧化物膜(2)，所述硅氧化物膜(2)滲入鋼帶基體(I)表面的凹陷中，在所述硅氧化物膜(2)的表面覆蓋有一層SiO2和Fe的混合物膜(3)，在所述SiO2和Fe的混合物膜(3)外涂覆有一層含硅無鉻絕緣涂層(4)。
[0006]所述鋼帶基體(I)的表面粗糙度為Re=0.4-0.8um。
[0007]所述硅氧化物膜(2)的重量為8_12mg/m2，所述SiO2和Fe的混合物膜(3)的重量為10-20mg/m2,所述含娃無鉻絕緣涂層(4)的重量為0.8-1.2g/m2。
[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題之二在于提供一種絕緣層不易脫落的無鉻絕緣涂層電工鋼帶的生產方法。
[0009]本發(fā)明解決技術問題之二的技術方案如下:
[0010]一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶的生產方法，取表面粗糙度控制工序前的鋼帶進行以下步驟，
[0011]步驟一、用毛化輥對鋼帶進行冷軋，使其表面凹凸不平，所用毛化輥的粗糙度為
0.8-1.5um ；[0012]步驟二、將鋼帶浸入含硅脫脂液內，并在鋼帶上下設置電極，通直流電，其中含硅脫脂液由溶質和溶劑按重量1:30配制而成，其中溶劑為蒸餾水，所述溶質各組分的重量份如下:40-50份碳酸鈉、30-35份娃酸鈉、20-25份氫氧化鈉、2_3份檸檬酸鈉、1-1.5份木質素磺酸鈉、1-1.5份Cltl脂肪醇乙氧基化合物、0.8-1.2份乙二醇；
[0013]步驟三、將鋼帶放入退火爐內退火，退火包含以下四個階段，
[0014]第一階段，微氧化加熱階段，空氣和天然氣混合后直噴到鋼帶表面燃燒，爐內溫度由常溫上升到650°C _680°C，并且爐氣中O2的體積百分量為3%-8% ；
[0015]第二階段，濕氣氛加熱階段，采用間接加熱法，天然氣和空氣混合后在輻射管內燃燒，通過輻射管使爐內溫度上升到850°C _880°C，并且爐氣組成為體積18%-48%的H2、48%-80% 的 N2 和 2%-4% 的 H2O ；
[0016]第三階段，干氣氛保溫階段，采用間接加熱保溫法，天然氣和空氣混合后在輻射管內燃燒，通過輻射管使爐內溫度保持在850°C _880°C，并且爐氣組成為體積20%-50%的H2、50%-80% 的 N2 ；
[0017]第四階段，冷卻到常溫，爐氣組成為體積0-5%的H2、85%-100%的N2 ；
[0018]步驟四:在鋼帶表面輥涂含硅無鉻絕緣涂層液，并燒結冷卻，所述含硅無鉻絕緣涂層液由溶質和溶劑按重量1:5配制而成，其中溶劑為蒸餾水，所述溶質各組分的重量份如下:20-40 份 Al (H2PO4) 3、5-15 份 H3BO3^2-7 份 ZnO,20-30 份 Na20.Si02、15-25 份 MgTi03、5-10份C2H6O2和15-25份水溶性環(huán)氧樹脂。
[0019]本發(fā)明通過控制鋼帶的表面粗糙度，使鋼帶基體表面凹凸不平，并調整脫脂液的成分為一種含硅酸鈉的脫脂液，從而在充分將凹凸不平的凹陷中的油污完全脫脂的同時取而代之的是在凹凸不平的鋼帶基體表面覆蓋一層硅氧化物膜，該層硅氧化物膜滲入鋼帶基體表面的顯微凹陷中，使該`層硅氧化物膜與鋼帶基體之間既有機械鉚合作用，又有極性鍵的相互吸引作用，從而使該層硅氧化物膜與鋼帶基體緊密地結合在一起。然后將鋼帶放入退火爐中退火，在退火的微氧化加熱階段，氧氣使鋼帶表層、尤其是顯微凸起中的鐵元素和硅元素氧化，形成含有鐵氧化物和硅氧化物的混合物；在退火的濕氣氛加熱階段，爐氣中的水使鋼帶基體中的硅元素繼續(xù)氧化，使硅氧化物在極性鍵的作用下聚集，將鋼帶基體表面的鐵氧化物與鋼帶基體隔離；在干氣氛保溫階段，爐氣中的氫氣將外層的鐵氧化物還原成鐵，從而在硅氧化物膜的表面形成SiO2和Fe的混合物膜，該SiO2和Fe的混合物膜內沒有疏松的氧化鐵，并且經過高溫該SiO2和Fe的混合物膜與緊挨鋼帶基體的硅氧化物膜融合，不僅組織致密、而且具有良好的韌性，能夠產生彈性和塑性變形。最后在SiO2和Fe的混合物膜外輥涂含硅無鉻絕緣涂層，該含硅無鉻絕緣涂層中的硅膠體能將涂抹的固態(tài)成分絡合成韌性好的涂膜，并且該硅膠體與SiO2和Fe的混合物膜和硅氧化物膜靠極性鍵相互吸引，使其有機地附著于鋼帶基體上，在沖裁或者彎折時都不會脫落，該含硅無鉻絕緣涂層的附著性達A級。并且，所述含硅無鉻絕緣涂層中不含有鉻，使最終產品中Cr6+的含量< lOOOppm。
[0020]有益效果:本發(fā)明提供了一種無毒害、無鉻絕緣層附著牢固、不易脫落的無鉻絕緣涂層電工鋼帶，以及一種該無鉻絕緣涂層電工鋼帶的生產方法，具有生產容易、生產成本低等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】[0021]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:[0023]實施例1:
[0024]如圖1所示，一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶，包括鋼帶基體1，硅氧化物膜2、SiO2和Fe的混合物膜3和含硅無鉻絕緣涂層4，其中，鋼帶基體I的表面凹凸不平，并且鋼帶基體I的表面粗糙度為Re=0.4-0.8um，本實施例選所述鋼帶基體I表面的粗糙度為0.4um。在所述鋼帶基體I的表面覆蓋一層硅氧化物膜2，雙面所述硅氧化物膜2的重量為8-12mg/m2，本實施例中雙面所述硅氧化物膜2的重量為8mg/m2，所述硅氧化物膜2滲入鋼帶基體I表面的凹陷中。在所述硅氧化物膜2的表面覆蓋有一層SiO2和Fe的混合物膜3，雙面所述SiO2和Fe的混合物膜3的重量為10-20mg/m2，本實施例中雙面所述SiO2和Fe的混合物膜3的重量為10mg/m2。在所述SiO2和Fe的混合物膜3外涂覆有一層含硅無鉻絕緣涂層4，雙面所述含硅無鉻絕緣涂層4的重量為0.8-1.2g/m2，本實施例中雙面所述含硅無鉻絕緣涂層4的重量為0.8g/m2。并且，該含硅無鉻絕緣涂層4的附著性達A級，該無鉻絕緣涂層電工鋼帶在中性鹽霧試驗5小時后，銹蝕≤5%、層間電阻≥200 Ω.mm2。
[0025]實施例2:
[0026]如圖1所示，一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶，包括鋼帶基體1，硅氧化物膜2、SiO2和Fe的混合物膜3和含硅無鉻絕緣涂層4，其中，鋼帶基體I的表面凹凸不平，并且鋼帶基體I的表面粗糙度為Re=0.4-0.8um，本實施例選所述鋼帶基體I表面的粗糙度為0.8um。在所述鋼帶基體I的表面覆蓋一層硅氧化物膜2，雙面所述硅氧化物膜2的重量為8-12mg/m2，本實施例中雙面所述硅氧化物膜2的重量為12mg/m2，所述硅氧化物膜2滲入鋼帶基體I表面的凹陷中。在所述硅氧化物膜2的表面覆蓋有一層SiO2和Fe的混合物膜3，雙面所述SiO2和Fe的混合物膜3的重量為10-20mg/m2，本實施例中雙面所述SiO2和Fe的混合物膜3的重量為20mg/m2。在所述SiO2和Fe的混合物膜3外涂覆有一層含硅無鉻絕緣涂層4，雙面所述含硅無鉻絕緣涂層4的重量為0.8-1.2g/m2，本實施例中雙面所述含硅無鉻絕緣涂層4的重量為1.2g/m2。并且，該含硅無鉻絕緣涂層4的附著性達A級，該無鉻絕緣涂層電工鋼帶在中性鹽霧試驗5小時后，銹蝕≤5%、層間電阻≥200 Ω.mm2。
[0027]實施例3:
[0028]如圖1所示，一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶，包括鋼帶基體1，硅氧化物膜2、SiO2和Fe的混合物膜3和含硅無鉻絕緣涂層4，其中，鋼帶基體I的表面凹凸不平，并且鋼帶基體I的表面粗糙度為Re=0.4-0.8um，本實施例選所述鋼帶基體I表面的粗糙度為0.6um。在所述鋼帶基體I的表面覆蓋一層硅氧化物膜2，雙面所述硅氧化物膜2的重量為8-12mg/m2，本實施例中雙面所述硅氧化物膜2的重量為llmg/m2，所述硅氧化物膜2滲入鋼帶基體I表面的凹陷中。在所述硅氧化物膜2的表面覆蓋有一層SiO2和Fe的混合物膜3，雙面所述SiO2和Fe的混合物膜3的重量為10-20mg/m2，本實施例中雙面所述SiO2和Fe的混合物膜3的重量為18mg/m2。在所述SiO2和Fe的混合物膜3外涂覆有一層含硅無鉻絕緣涂層4，雙面所述含硅無鉻絕緣涂層4的重量為0.8-1.2g/m2，本實施例中雙面所述含硅無鉻絕緣涂層4的重量為1.0g/m2。并且，該含硅無鉻絕緣涂層4的附著性達A級，該無鉻絕緣涂層電工鋼帶在中性鹽霧試驗5小時后，銹蝕≤5%、層間電阻≥200 Ω.mm2。
[0029]實施例4:
[0030]一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶的生產方法，取經過熱軋、冷軋之后，表面粗糙度控制工序之前的鋼帶進行以下步驟:
[0031]步驟一、用毛化輥對鋼帶進行冷軋，使其表面凹凸不平，所用毛化輥的粗糙度為
0.8-1.5um，本實施例中毛化輥的粗糙度為0.8um。
[0032]步驟二、將鋼帶浸入含硅脫脂液內，并在鋼帶上下設置電極，通直流電。
[0033]其中，含硅脫脂液由溶質和溶劑按重量1:30配制而成，其中溶劑為蒸餾水，所述溶質各組分的重量份如下:
[0034]
【權利要求】
1.一種無鉻絕緣涂層電工鋼帶，包括鋼帶基體(1)，其特征在于:所述鋼帶基體(1)的表面凹凸不平，在所述鋼帶基體(1)的表面覆蓋一層硅氧化物膜(2)，所述硅氧化物膜(2)滲入鋼帶基體(1)表面的凹陷中，在所述硅氧化物膜(2)的表面覆蓋有一層SiO2和Fe的混合物膜(3)，在所述SiO2和Fe的混合物膜(3)外涂覆有一層含硅無鉻絕緣涂層(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的無鉻絕緣涂層電工鋼帶，其特征在于:所述鋼帶基體(1)的表面粗糙度為Re=0.4-0.8um。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無鉻絕緣涂層電工鋼帶，其特征在于:所述硅氧化物膜(2)的重量為8-12mg/m2，所述SiO2和Fe的混合物膜(3)的重量為10_20mg/m2，所述含硅無鉻絕緣涂層(4)的重量為0.8-1.2g/m2。
4.一種如權利要求1-3任一所述無鉻絕緣涂層電工鋼帶的生產方法，其特征在于:取表面粗糙度控制工序前的鋼帶進行以下步驟， 步驟一、用毛化輥對鋼帶進行冷軋，使其表面凹凸不平，所用毛化輥的粗糙度為.0.8-1.5um ； 步驟二、將鋼帶浸入含硅脫脂液內，并在鋼帶上下設置電極，通直流電，其中含硅脫脂液由溶質和溶劑按重量1:30配制而成，其中溶劑為蒸餾水，所述溶質各組分的重量份如下:40-50份碳酸鈉、30-35份娃酸鈉、20-25份氫氧化鈉、2_3份檸檬酸鈉、1-1.5份木質素磺酸鈉、1-1.5份Cltl脂肪醇乙氧基化合物、0.8-1.2份乙二醇； 步驟三、將鋼帶放入退火爐內退火，退火包含以下四個階段， 第一階段，微氧化加熱階段，空氣和天然氣混合后直噴到鋼帶表面，爐內溫度由常溫上升到650-680°C，并且爐氣中O2的體積百分量為3-8% ； 第二階段，濕氣氛加熱階段，采用間接加熱法，天然氣和空氣混合后在輻射管內燃燒，通過輻射管使爐內溫度上升到850°C _880°C，并且爐氣組成為體積18%-48%的H2、48%_80%的 N2 和 2%-4% 的 H2O ； 第三階段，干氣氛保溫階段，采用間接加熱保溫法，天然氣和空氣混合后在輻射管內燃燒，通過輻射管使爐內溫度保持在850°C _880°C，并且爐氣組成為體積20%-50%的H2、.50%-80% 的 N2 ； 第四階段，冷卻到常溫，爐氣組成為體積0-5%的H2、85%-100%的N2 ； 步驟四:在鋼帶表面輥涂含硅無鉻絕緣涂層液，并燒結冷卻，所述含硅無鉻絕緣涂層液由溶質和溶劑按重量1:5配制而成，其中溶劑為蒸餾水，所述溶質各組分的重量份如下:.20-40 份 Al (H2PO4) 3、5-15 份 H3BO3^2-7 份 ZnO,20-30 份 Na20.Si02、15-25 份 MgTi03、5_10份C2H6O2和15-25份水溶性環(huán)氧樹脂。
【文檔編號】B32B15/092GK103692726SQ201310703346
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權日:2013年12月19日
【發(fā)明者】許秀飛, 黃偉九 申請人:重慶萬達薄板有限公司