一种用于取向硅钢的无铬绝缘涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于取向硅钢的绝缘涂料。尤其涉及一种用于取向硅钢的无铬绝缘涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]取向硅钢是用于制造工业中各种变压器、互感器等电磁定向转换产品的铁芯材料；在使用过程中，取向硅钢片通常需要冲片后叠装，加工成叠片铁芯，铁芯材料电阻的高低直接影响铁芯在使用过程中铁损的高低。虽然取向硅钢在高温退火后在其表面形成了一层硅酸镁底层，具有一定的绝缘性，但这层硅酸镁底层的电阻过小，不能满足大、中型变压器的使用；因此，为了保证叠片间的绝缘，取向硅钢表面需要涂覆一层具有优异性能的绝缘涂层。
[0003]如日本公开特许公报昭48-39338公开一种能给钢板施加应力的绝缘涂层，通过加入0.2-4.5%的铬酸而改善涂料的润湿性和使体系中磷酸更加的稳定。美国Armco也提出了称为Carlite-3的应力涂层，涂层主要包括:磷酸铝、磷酸二氢铝和铬酸酐。
[0004]但上述涂料所使用的铬酐及铬酸盐中六价铬会对人体和环境造成严重的危害，同时在回收处理废旧的硅钢制品时难以避免铬的二次污染，铬酸盐的使用受到越来越多的限制，许多国家已制定相关法令严格的限制铬酸盐的使用和排放，在金属表面最终被禁止使用已成必然趋势。
[0005]专利文献KR20010082119公开了一种无铬取向电工钢及绝缘涂料，绝缘涂层包括:磷酸镁；磷酸锌；0.5~12%硼酸或含有Na、Al、Ca、L1、Mg的硼酸盐中的一种，涂覆结果表明涂层耐蚀性差。日本专利号特开平2005068493中川崎制铁提出用无机盐和氧化物固体颗粒分别替代铬酸酐，涂覆结果表明涂层的耐蚀性虽较好，但附着力一般。
【发明内容】
[0006]本发的目的是提供一种用于取向硅钢的无铬绝缘涂料，该无铬绝缘涂料稳定性好，安全环保，具有优良的附着性、耐腐蚀性和绝缘性。
[0007]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是:所述用于取向硅钢的无铬绝缘涂料的化学组分及其百分含量是:
有机混合树脂15?35wt% ；
娃溶胶10?30wt% ；
磷酸二氢招0.2?2.5wt% ；
无机缓冲剂0.1?4.0wt% ；
硅烷偶联剂0.5?7.0wt% ；
助剂0.1?lwt% ；
烧基酸聚氧乙稀醚0.1?0.5wt% ；
余量为水。
[0008]所述无铬绝缘涂料的制备方法是:按上述化学组分及其百分含量，在搅拌条件下，先向有机混合树脂中依次加入硅烷偶联剂和助剂，搅拌I?2min，即得有机乳液；另向水中依次加入磷酸二氢铝、硅溶胶和烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌至磷酸二氢铝完全溶解，即得无机乳液；然后将所述有机乳液和所述无机乳液混合，搅拌2.5?3h，得到用于取向硅钢的无铬绝缘涂料。
[0009]所述有机混合树脂为水性丙烯酸改性环氧树脂与水性聚氨酯树脂的混合树脂，或为水性丙烯酸改性环氧树脂与水性氨基树脂的混合树脂，或为水性丙烯酸改性环氧树月旨、水性聚氨酯树脂和水性氨基树脂的混合树脂；其中:水性丙烯酸改性环氧树脂:水性聚氨酯树脂的质量比为1: (0.9~1.1)，水性丙烯酸改性环氧树脂:水性氨基树脂为1:(0.9-1.1)，水性丙烯酸改性环氧树脂:水性聚氨酯树脂:水性氨基树脂的质量比为1:(0.9-1.1): (0.9-1.1)。
[0010]所述硅溶胶中的S12含量为30?32wt%，pH值为9?10。
[0011 ] 所述磷酸二氢铝中的Al (H2PO4) 3含量为90?95wt%。
[0012]所述无机缓冲剂为四硼酸钠、硼酸锌和柠檬酸锌中的一种。
[0013]所述硅烷偶联剂为γ _(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或为乙烯基三乙氧基硅烷。
[0014]所述助剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯和水性涂料消泡剂的混合物。
[0015]所述搅拌条件的搅拌速度为100?150转/分。
[0016]本发明制备的用于取向硅钢的无铬绝缘涂料的使用方法是，在室温条件下，将清洗后的取向硅钢板置于制备的用于取向硅钢的无铬绝缘涂料中，浸渍50?70s，然后在400?500°C条件下烘烤10?20s，得到无铬绝缘涂层的取向硅钢。
[0017]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下的积极效果:
(I)本发明制备的无铬绝缘涂料用于取向硅钢的后处理工艺，按照GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行耐腐蚀性检测和按照GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》测定涂膜的硬度，结果显示:能够显著提高硅钢产品的耐腐蚀性，在5%NaCl水溶液和35 (±0.5) °C喷雾的条件下，测试12小时的腐蚀面积低于1% ;涂层硬度高于6H。
[0018](2)本发明采用有机混合树脂替代传统涂料中的铬酐或铬酸盐作为主要的成膜物质，加入硅烷偶联剂后，可与硅钢板表面发生化学反应，形成一种保护膜。按照GB/T2522-2007《电工钢片(带)表面绝缘电阻、涂层附着性测试方法》测试涂层附着力和按照GB/T13789-2008《用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》标准进行层间电阻测试，所获得膜层与硅钢板有良好的结合力，具有优良的绝缘性，由层间电阻仪测得表面绝缘电阻系数高于200 Ω.cm2。
[0019](3)本发明采用有机混合树脂替代传统涂料中的铬酐或铬酸盐作为主要原料，是一种真正意义上的环保绝缘涂料，解决了铬元素带来的危害。
[0020](4)本发明制备的用于取向硅钢的无铬绝缘涂料在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。
[0021](5)本发明采用的原料均是常见、价格低廉的原料，配置过程和操作简单。
[0022](6)本发明制备的用于取向硅钢的无铬绝缘涂料在硅钢板上应用时，无特殊要求，完全可以取代现有含铬涂料工艺。
[0023]因此，本发明制备的用于取向硅钢的无铬绝缘涂料不仅稳定性好和安全环保，且具有优良的附着性、耐腐蚀性及绝缘性特点，适用于取向硅钢。
【具体实施方式】
[0024]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
[0025]为避免重复，先将本【具体实施方式】中所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述:
所述水性丙烯酸改性环氧树脂和水性聚氨酯树脂的混合树脂中，水性丙烯酸改性环氧树脂.水性聚氣酷树脂的质量比为1.(0.9~1.1)。
[0026]所述水性丙烯酸改性环氧树脂和水性氨基树脂的混合树脂中，水性丙烯酸改性环氧树脂:水性氣基树脂为1: (0.9~1.1)。
[0027]所述水性丙烯酸改性环氧树脂、水性聚氨酯树脂和水性氨基树脂的混合树脂中，水性丙烯酸改性环氧树脂:水性聚氨酯树脂:水性氨基树脂的质量比为1: (0.9~1.1):(0.9-1.1)。
[0028]所述硅溶胶中的S12含量为30?32wt%，pH值为9?10。
[0029]所述磷酸二氢铝中的Al (H2PO4) 3含量为90?95wt%。
[0030]所述助剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯和水性涂料消泡剂的混合物。
[0031]实施例1
一种用于取向硅钢的无铬绝缘涂料及其制备方法。所述用于取向硅钢的无铬绝缘涂料的化学组分及其百分含量是:
水性丙烯酸改性环氧树脂和水性聚氨酯树脂的混合树脂15?20wt% ；
娃溶胶10?20wt% ；
磷酸二氢铝0.2?L 0wt% ；
四硼酸钠0.1?0.7wt% ；
γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基娃烧0.5?2.0wt% ;
助剂0.1 ?0.5wt% ；
烧基酸聚氧乙稀醚0.1?0.3wt% ；
余量为水。
[0032]所述用于取向硅钢的无铬绝缘涂料的制备方法是:按上述化学组分及其百分含量，在搅拌条件下，先向有机混合树脂中依次加入硅烷偶联剂和助剂，搅拌I?2min，即得有机乳液。另向水中依次加入磷酸二氢铝、硅溶胶和烷基酚