用于形成絕緣涂層的溶液及晶粒取向電工鋼片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于形成晶粒取向電工鋼片的絕緣涂層的溶液，以
[0002] 及具有使用該溶液所形成的絕緣涂層的晶粒取向電工鋼片。
【背景技術(shù)】
[0003] 晶粒取向電工鋼片是一種條狀的鐵磁性鐵材料，通常其厚度為0. 15至0. 50mm。在 晶粒取向電工鋼片表面形成有絕緣涂層。所述晶粒取向電工鋼片作為鐵芯（core)材料用 在諸如變壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)之類(lèi)的電氣設(shè)備中。
[0004] 晶粒取向電工鋼片的磁性能是通過(guò)形成特殊織構(gòu)（稱(chēng)為高斯織構(gòu)）達(dá)到的，因此 容易磁化的方向大體上是乳制方向。通過(guò)冷乳和退火步驟獲得所述織構(gòu)。
[0005] 除了所述織構(gòu)，磁疇結(jié)構(gòu)對(duì)磁性能也有影響。也就是說(shuō)，以如下方式通過(guò)物理效應(yīng) 來(lái)改善所述磁性能，所述方式為：使得磁化逆轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的能量損耗（鐵芯損耗）最小化。因 此，在磁疇控制法中，用聚焦激光束基本上沿著晶粒取向電工鋼片的寬度方向掃描絕緣涂 層，以改善磁疇結(jié)構(gòu)。
[0006] 此外，如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的那樣，例如，賦予晶粒取向電工鋼片基底材料的高張 力會(huì)引起改善的鐵芯損耗和磁致伸縮。通過(guò)在高的溫度下，在基底材料表面使用熱膨脹系 數(shù)比鋼片小的材料來(lái)形成絕緣涂層，使得所述絕緣涂層賦予基底材料（鋼片）張力，從而改 善鐵芯損耗。
[0007] 所形成的絕緣膜具有以下三個(gè)功能：（1)鋼片的電絕緣性，（2)賦予鋼片張應(yīng)力 (張力），并且（3)導(dǎo)致耐化學(xué)性和耐熱性。
[0008] 例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種溶液，包括：磷酸鹽、膠體二氧化娃、水和三氧化絡(luò) 或鉻酸，作為形成所述絕緣涂層的溶液。將所述溶液施加到鋼片表面且將所述溶液在例如 840°C至920°C的溫度范圍內(nèi)烘烤，由此在鋼片表面形成了絕緣涂層（磷酸鹽/二氧化硅 層）。
[0009] 就所形成的絕緣涂層來(lái)說(shuō)，諸如三氧化鉻和鉻酸之類(lèi)的Cr(VI)化合物具有如下 優(yōu)點(diǎn)：（i)抗腐蝕性改善，（ii)化學(xué)耐水性提高；并且（iii)在絕緣涂層形成過(guò)程中避免有 氣泡。因此，Cr(VI)化合物改善了所述絕緣涂層的性質(zhì)。
[0010] 然而，因?yàn)镃r(VI)化合物有毒且致癌，所以近來(lái)對(duì)Cr(VI)化合物的使用限制得更 加嚴(yán)格。另一方面，如果簡(jiǎn)單地在溶液中省去Cr(VI)化合物，那么在形成絕緣涂層時(shí)會(huì)形 成很多孔隙，因此不能獲得具有足夠性能的絕緣涂層。
[0011] 文獻(xiàn)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0013]【專(zhuān)利文獻(xiàn)1】美國(guó)專(zhuān)利No. 3856568
[0014] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0015]【非專(zhuān)利文獻(xiàn)1】P.Anderson，"Measurementofthestresssensitivityof magnetostrictioninelectricalsteelsunderdistortedwaveformconditions(在失 真波形條件下，鋼片磁致伸縮的應(yīng)力敏感性測(cè)量）"，JournalofMagnetismandMagnetic Materials(磁學(xué)與磁性材料雜志），320 (2008)，第583-588頁(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0017] 因此，需要一種不用向溶液中添加Cr(VI)化合物就能形成致密的絕緣涂層的溶 液。
[0018] 解決上述問(wèn)題的方法
[0019] 基于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，結(jié)果本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：通過(guò)使用包括經(jīng)鋁酸鹽表面改性的 二氧化硅顆粒的膠體二氧化硅或加入了鋁酸鹽的膠體二氧化硅代替常規(guī)的膠體二氧化硅， 獲得了致密的絕緣涂層。本發(fā)明基于這一發(fā)現(xiàn)。
[0020] (1)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于形成晶粒取向電工鋼片的絕緣涂層的溶液包括 通過(guò)將磷酸鹽溶液和膠體二氧化硅混合而制備的水溶液，其中所述膠體二氧化硅的二氧化 硅顆粒經(jīng)鋁酸鹽進(jìn)行了表面改性或者所述膠體二氧化硅的溶液包含鋁酸鹽，并且所述水溶 液不含鉻。
[0021] (2)在根據(jù)（1)所述的用于形成絕緣涂層的溶液中，所述磷酸鹽溶液可包括選自 磷酸鋁、磷酸鎂、磷酸鎳和磷酸錳中的一種或多種。
[0022] (3)在根據(jù)（1)或（2)所述的用于形成絕緣涂層的溶液中，當(dāng)以無(wú)水物形式計(jì)算磷 酸鹽溶液和膠體二氧化硅的量時(shí)，所述磷酸鹽溶液的量可為總固體質(zhì)量的25質(zhì)量％至75 質(zhì)量％，且膠體二氧化硅的量可為總固體質(zhì)量的75質(zhì)量％至25質(zhì)量％。
[0023] (4)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，晶粒取向電工鋼片包括絕緣涂層，所述絕緣涂層是通 過(guò)使用根據(jù)（1)至（3)中的任何一項(xiàng)所述的用于形成絕緣涂層的溶液而形成的。
[0024] (5)在根據(jù)（4)所述的晶粒取向電工鋼片中，在所述絕緣涂層的橫截面中，孔隙所 占的面積分?jǐn)?shù)可小于10%。
[0025] (6)在根據(jù)（4)所述的晶粒取向電工鋼片中，所述絕緣涂層可包括磷的化學(xué)結(jié)構(gòu)， 使得所述絕緣涂層的 31P核磁共振譜圖顯示出在_35ppm左右的31P化學(xué)位移，其中31P化學(xué) 位移是以85質(zhì)量％的H3P04溶液為參照。
[0026] (7)在根據(jù)（6)所述的晶粒取向電工鋼片中，在將峰位置定在0到_60ppm的范圍 內(nèi)使用高斯擬合計(jì)算總的峰面積以及所述在_35ppm左右的31P化學(xué)位移的峰面積時(shí)，所述 在-35ppm左右的31P化學(xué)位移的峰面積可大于所述總的峰面積的30%。
[0027] 本發(fā)明的效果
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面所述的用于形成絕緣涂層的溶液，即使該溶液中未添加 Cr(VI)化合物，也能夠形成致密的絕緣涂層，這是因?yàn)樗鋈芤喊ê薪?jīng)鋁酸鹽表面改 性的二氧化硅顆粒的膠體二氧化硅或加入了鋁酸鹽的膠體二氧化硅。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面所述的晶粒取向電工鋼片具有優(yōu)越的磁性（由于賦予了 鋼片高的張力所致），以及優(yōu)越的電絕緣性、耐熱性、耐化學(xué)性和化學(xué)安全性，這是因?yàn)樵摼?粒取向電工鋼片具有致密的絕緣涂層，其中所述絕緣涂層是通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明上述方面 所述的用于形成絕緣涂層的溶液而形成的。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為常規(guī)膠體二氧化硅的示意圖。
[0031] 圖2是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于形成絕緣涂層的溶液中的膠體二氧化硅的 示意圖。
[0032] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的晶粒取向電工鋼片的橫截面示圖。
[0033] 圖4是用于制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的晶粒取向電工鋼片的方法流程圖。
[0034] 圖5是示出了用于形成絕緣涂層的溶液的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
[0035] 圖6為示出孔隙率評(píng)價(jià)程序的流程圖。
[0036]圖7為例22(比較例）的絕緣涂層的橫截面圖像。
[0037]圖8為實(shí)施例42(發(fā)明實(shí)施例）的絕緣涂層的橫截面圖像。
[0038] 圖9為晶粒取向電工鋼片的絕緣涂層的31P魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下文中，將參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于形成絕緣涂層的溶液包括膠體二氧化硅、磷酸鹽 (諸如金屬磷酸鹽）和水的混合物。在所述溶液中沒(méi)有加入鉻。此外，使用包括經(jīng)鋁酸鹽表 面改性的二氧化硅（二氧化硅顆粒）的膠體二氧化硅或加入了鋁酸鹽的膠體二氧化硅作為 膠體二氧化硅。
[0041] 圖1示出了常規(guī)普通的膠體二氧化硅的示意