本發(fā)明涉及一種絕緣涂液及使用方法，具體屬于一種用于取向硅鋼表面的絕緣涂液及使用方法，確切地為能提高取向硅鋼表面電阻的絕緣涂液及使用方法。
背景技術(shù)：
取向硅鋼大量用于作為磁性鐵芯材料，為了減少能量損失，要求鐵損小。為了降低鐵損，向鋼板賦予張力是一個(gè)有效的辦法。因此，通過(guò)在高溫下形成由熱膨脹系數(shù)比鋼板小的材質(zhì)構(gòu)成的皮膜來(lái)向鋼板賦予張力，達(dá)到降低鐵損的目的。
目前，取向硅鋼板的皮膜的形成，是在經(jīng)成品退火工序中生成鎂橄欖石系皮膜后，再形成以磷酸鹽為主體的絕緣皮膜。這種以磷酸鹽為主體的絕緣皮膜主要成分是膠狀sio2，磷酸二氫鋁和鉻酐。
在現(xiàn)有生產(chǎn)取向硅鋼的技術(shù)中，取向硅鋼在涂布絕緣涂液后需要進(jìn)行去應(yīng)力退火，溫度高達(dá)900℃以上。由于涂層與鋼板之間的張力，以及涂層與鋼板各自的熱應(yīng)力作用，在去應(yīng)力退火過(guò)程中，鋼板表面的涂層容易產(chǎn)生微觀裂紋，導(dǎo)致表面質(zhì)量差，并影響了鋼板的絕緣性能和耐腐蝕性。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員為了解決這個(gè)問(wèn)題，從不同角度采取措施予以解決，如，經(jīng)檢索的文獻(xiàn)：
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n201210001296.x的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種取向硅鋼帶表面所涂的絕緣涂料，其配方包括：鉻酸酐1份，水5.5~6.5份，磷酸二氫鋁11.5~12.5份和硅溶膠13.5~14.5份。該文獻(xiàn)取向硅鋼的層間電阻增大到35~50ω?cm2之間，具有良好的耐腐蝕作用。然而其層間電阻盡在35~50ω?cm2之間，其已不能滿足更高性能變壓器鐵芯的使用需求。高性能變壓器是主要用于主變線路上的，電壓等級(jí)220kv，鐵芯要求絕緣電阻大于70ω?cm2，鐵損低，變壓器使用壽命更長(zhǎng)。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n200910046440.x.的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種抗粘片的取向硅鋼用絕緣涂液及其涂敷工藝。該文獻(xiàn)的涂液含有：100重量份磷酸二氫鹽、1.4–4重量份可溶性鉬酸鹽和/或鎢酸鹽、15-30重量份鉻酸酐、50-120重量份硅溶膠或鋁溶膠。該文獻(xiàn)的絕緣涂層雖然可給取向硅鋼板施加合適的張力、提供高絕緣性、并減少在600–950℃退火1–3h條件下發(fā)生粘結(jié)的現(xiàn)象，但其主要是提高了鋼板的抗粘片性，而對(duì)鋼板絕緣性改善非常有限，電阻僅能達(dá)到30-50ω?cm2。
中國(guó)專利公告號(hào)為cn1039915c.的文獻(xiàn)，其公開(kāi)了一種取向硅鋼用的絕緣皮膜成形涂敷劑，其組成包括：在100重量份的膠狀物質(zhì)混合物中，添加130–250重量份一種或二種以上選自無(wú)水鉻酸、鉻酸鹽或重鉻酸鹽組，所說(shuō)的膠狀物質(zhì)混合物由50–98%（重量）粒徑為50nm以下以固態(tài)重量表示的膠體狀二氧化硅，和2-50%一種或二種以上選自由在fe、ca、ba、zn、al、ni、sn、cu、cr、cd、nd、mn、mo、si、ti、w、bi、sr、v的組中選擇的元素的氧化物、碳化物、氯化物、硫化物、硼化物、氫氧化物、硅酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物且其粒徑為80–3000nm的膠狀物質(zhì)組成。該絕緣皮膜有利于提高鋼板的表面光潔度，進(jìn)而有利于鋼板在變壓器制造時(shí)的鐵芯加工性能，對(duì)鋼板的絕緣性及耐腐蝕性沒(méi)有明顯改善，電阻僅能達(dá)到30-50ω?cm2。
中國(guó)專利公告號(hào)為cn1198963c的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種粘合性與耐蝕性等覆膜特性良好，占空因數(shù)良好，并保持賦予張力大的絕緣覆膜的取向電工鋼板。該文獻(xiàn)的鋼板表面具有二價(jià)或三價(jià)金屬的磷酸氫鹽和二氧化硅為主要成分的第一層和硼酸鋁為主要成分的第二層構(gòu)成的絕緣覆膜。涂敷第一層涂液后，在200~600℃干燥烘烤，然后涂敷第二層涂液，在800~1200℃干燥烘烤。該文獻(xiàn)存在涂敷工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高的不足，也不利于在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝線上的實(shí)現(xiàn)。電阻僅能達(dá)到50ω?cm2。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述文獻(xiàn)中存在的不足，提供一種不僅使鋼板的表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，耐腐蝕性能良好，而且可是鋼板表面的電阻提高到不低于80ω?cm2的能提高取向硅鋼表面電阻的絕緣涂液及使用方法。
實(shí)現(xiàn)上述目的的措施：
一種能提高取向硅鋼表面電阻的絕緣涂液，其組分及重量百分比含量為：磷酸鹽：25~45%，硅溶膠：25~45%，鉻酸鹽：6~20%，硼酸鹽：2~10%，氫氧化物：1~5%，另按照上述組分總重量的5~40%加入純水。
進(jìn)一步地：所述磷酸鹽為mg、al、ni、mn的無(wú)機(jī)化合物中的一種或二種以上的以任意比例混合的混合物。
進(jìn)一步地：所述硅溶膠為粒度5-20nm的膠狀sio2。
進(jìn)一步地：所述硼酸鹽為mg、al、li、fe的無(wú)機(jī)化合物中的一種或二種以上的以任意比例混合的混合物。
進(jìn)一步地：所述氫氧化物為粒度6~15nm的fe、mg、ni、na無(wú)機(jī)氫氧化合物中的一種或二種以上的以任意比例混合的混合物。
一種能提高取向硅鋼表面電阻的絕緣涂液的使用方法，其步驟：
1）將磷酸鹽：25~45%，硅溶膠：25~45%，鉻酸鹽：6~20%，硼酸鹽：2~10%，氫氧化物：1~5%與5~40%純水進(jìn)行攪拌至涂液狀，控制攪拌時(shí)間在2~4個(gè)小時(shí)；
2）進(jìn)行涂布，控制涂液溫度在30~45℃；控制涂敷量在5.5-10g/m2；
3）對(duì)經(jīng)涂敷后的鋼帶進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度不低于900℃，退火時(shí)間在1.5-3分鐘。
進(jìn)一步地：涂液溫度通過(guò)蒸汽加熱保持。
進(jìn)一步地：步驟1）中攪拌速度在100-300r/min。
本發(fā)明中各組分及主要工藝的機(jī)理及作用
磷酸鹽：在本發(fā)明中，由于磷酸鹽中的自由磷酸更穩(wěn)定，且加熱時(shí)溶液中的晶體體積膨脹較小，因此形成致密的絕緣膜且不會(huì)產(chǎn)生微觀裂紋。但如果其含量如低于25%，則易產(chǎn)生微觀裂紋；如高于45%，則涂層張力小，不利于鋼板磁性能改善。
需要說(shuō)明的使在本發(fā)明中不可選用ca的磷酸鹽，因?yàn)樗菀仔纬汕驙罹w，升溫時(shí)體積變化大，薄膜易產(chǎn)生微裂紋等缺陷，使絕緣性和耐腐蝕性降低。
硅溶膠：在本發(fā)明中之所以選擇粒度為5-20nm的小顆粒膠狀sio2，是由于其有利于形成致密的絕緣膜，是的耐腐蝕性好，并可控制磷酸鹽的結(jié)晶化程度，以防止形成多孔疏松狀結(jié)構(gòu)的絕緣膜。如果其粒度小于5nm，則涂液易發(fā)生凝膠現(xiàn)象；如果其粒度大于20nm，則涂層表面粗糙，易產(chǎn)生微觀裂紋；其含量如低于25%，則涂層光亮度低，表面粗糙；如高于45%，則不利于為鋼板提供張力，不能改善鋼板磁性。
調(diào)節(jié)膠狀sio2的硅氧烷結(jié)構(gòu)，使溶液更穩(wěn)定并且有效地充填磷酸鹽疏松結(jié)構(gòu)和與自由磷結(jié)合，使磷酸鹽溶液也更穩(wěn)定。有利于提高絕緣膜的絕緣性和耐腐蝕性。
鉻酸鹽：由于cr可捕捉自由p，而且cr與si、o和p形成化合鍵使絕緣膜更牢固，無(wú)缺陷，耐腐蝕性好。適當(dāng)提高鉻酸鹽在涂液中的比例有利于提高絕緣膜的絕緣性和耐腐蝕性。但當(dāng)其低于低于6%，則涂層耐腐蝕性差；如高于20%，則會(huì)涂料腐蝕性強(qiáng)，給涂料廢液處理帶來(lái)麻煩，環(huán)境污染大。
硼酸鹽：為mg、al、li、fe的無(wú)機(jī)化合物中的1種或2種以上。涂液燒結(jié)時(shí)分解出來(lái)的b等金屬元素與自由磷酸形成穩(wěn)定的磷酸化合物，使絕緣膜更牢固，絕緣性和耐腐蝕性好。但當(dāng)其低于低于2%，則涂層絕緣性降低；如高于10%，則會(huì)涂層表面易產(chǎn)生微觀裂紋。
氫氧化物：在本發(fā)明中，之所以選擇其粒度為6-15nm超細(xì)顆粒的fe、mg、ni、na無(wú)機(jī)氫氧化合物中的1種或2種以上，是由于氫氧化物和硼酸鹽結(jié)合后，可防止涂液凝膠，并有利于提高涂層的耐腐蝕性。但當(dāng)其低于1%，則其改善涂液凝膠的作用減弱，不利于涂液涂敷；如高于5%，則涂層表面易產(chǎn)生微觀裂紋。
本發(fā)明之所以控制上述涂液在涂布過(guò)程中，需對(duì)涂液采用蒸汽進(jìn)行加熱，并控制涂液溫度在30~-45℃，是由于，其涂布溫度低于30℃，則不利于涂液的擴(kuò)散性，如溫度高于45℃，則涂液易產(chǎn)生氣泡，影響涂液的涂敷效果。
本發(fā)明之所以將步驟1）中的攪拌速度限定在200~600r/min，是由于如攪拌速度少于200r/min，不利于涂液的擴(kuò)散性，不能保證涂布的均勻性；如攪拌速度高于600r/min，則會(huì)使涂液易產(chǎn)生氣泡，從而影響涂液的涂敷效果；所以控制攪拌轉(zhuǎn)速在200~600r/min。以使涂敷量在5.5-10g/m2。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用的涂液的組分及其使用方法不同于現(xiàn)有技術(shù)，故生產(chǎn)的取向硅鋼產(chǎn)品，不僅使鋼板的表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，耐腐蝕性能良好，而且可是鋼板表面的電阻提高到不低于80ω?cm2，甚至高達(dá)接近260ω?cm2，完全滿足了更高性能變壓器鐵芯的使用需求。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述：
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的組分取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例性能檢測(cè)情況列表
本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟使用：
1）將磷酸鹽：25~45%，硅溶膠：25~45%，鉻酸鹽：6~20%，硼酸鹽：2~10%，氫氧化物：1~5%與5~40%純水進(jìn)行攪拌至涂液狀，控制攪拌時(shí)間在2~4個(gè)小時(shí)；
2）進(jìn)行涂布，控制涂液溫度在30~45℃；控制涂敷量在5.5-10g/m2；
3）對(duì)經(jīng)涂敷后的鋼帶進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度不低于900℃，退火時(shí)間在1.5-3分鐘。
提示：
表1本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例化學(xué)成分取值列表（wt%）
注：需要說(shuō)明的是硅溶膠及氫氧化物的粒度在各自所限定的范圍內(nèi)即可。
表2本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例主要工藝參數(shù)列表
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例力學(xué)性能檢測(cè)情況列表
耐腐蝕試驗(yàn)條件：中性鹽霧中經(jīng)8小時(shí)后，其紅銹腐蝕所占面積%）。
從表3可以看出，按本發(fā)明所配制的涂液涂布在鋼板上后，鋼板表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，層間電阻普遍大于80ω?cm2，耐腐蝕性優(yōu)良，經(jīng)8小時(shí)鹽霧實(shí)驗(yàn)后，表面腐蝕面積低于2%。
上述實(shí)施例僅為最佳例舉，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。