一种无铬环保取向硅钢绝缘涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硅钢涂料，具体涉及一种无铬环保取向硅钢绝缘涂层及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 冷乳取向硅钢因具有高磁感、低铁损的优良性能，成为目前电力变压器最常用的 铁心软磁材料。影响取向硅钢铁心性能的因素除了钢板本身的成分、结构、厚度之外，表面 质量也是不可忽略的重要因素之一，这就要求钢板涂覆的绝缘涂层表面光滑、平整、厚度均 匀，在保证良好的耐蚀耐热性能和电绝缘性能外，尽可能提高电工钢板的冲片性、焊接性和 叠装系数。
[0003] 取向硅钢表面绝缘涂层主要包括有机涂层、半有机涂层和无机涂层三种。有机涂 层是国内较为传统的绝缘涂料，其冲片性高，但是耐热性和焊接性较差，高温极易挥发，产 生环境污染。无机涂层的耐热性和焊接性能良好，但冲片性较低，一般在8~10万次。半无机 涂层因其良好的冲片性和附着性，是当前国际电工钢厂商较为常用的涂层。但是含有铬酸 或铬酸盐的涂层配料时产生的烟和粉尘污染环境，废酸和废水都要经过无害化处理，烧结 温度较高，稳定性较差，且叠装系数较低，并且涂层外观不好。简单的使用磷酸盐代替铬酸 盐，常因存在自由的（P〇4) 3、导致涂层的耐蚀性差，烧结是树脂乳液容易凝集，冲片性能下 降，且不能长期保存，附着性也很差。
[0004] CN 101974279 A号中国专利公开了一种按质量百分比计的下述化学成分的无铬 环保半无机无取向硅钢绝缘涂层:聚氨酯-丙烯酸树脂酯-环氧乙烷树脂，5%~25% ;磷酸 二氢铝，5 %~40 % ;钼酸锌，5 %~15 % ;胶体二氧化硅，11 %~25% ;非离子表面活性剂， 1%~5%;余量为去离子水。虽然该绝缘涂层仅具有良好的绝缘性、附着性、耐蚀性、焊接性 等各项优良性能。但不足之处是其冲片性能和叠装系数较差。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述存在的问题，本发明提供一种无铬环保的取向硅钢绝缘涂层及其制 备方法，所得涂层无铬环保，外观均匀亮泽，有良好的附着性和冲片性，叠装系数高。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供了采用下述技术方案：
[0007] -种取向硅钢绝缘涂层，包括以质量百分比计的下列组份：
[0008] 金属磷酸二氢镁，5~35%;
[0009] 磷酸镍，2~15%;
[0010] 四硼酸钠，0.5~2 %;
[0011] 胶体5池，3~10%;
[0012] 纳米 Ti〇2,3~15%;
[0013] 有机树脂，15~35 %;
[0014] 有机酸，5~40 %;
[0015] 余量为去离子水。
[0016] 取向硅钢绝缘涂层的第一优选方案，金属磷酸二氢镁，15~25 % ;磷酸镍，5~ 10%;四硼酸钠，1~1.5%;胶体3丨02,5~8%;纳米110 2,7~12%;有机树脂，20~30%;有机 酸，15 ~25%。
[0017] 取向硅钢绝缘涂层的第二优选方案，胶体S i〇2的粒径5~30nm。
[0018] 取向硅钢绝缘涂层的第三优选方案，纳米Ti02的粒径为10~50nm。
[0019] 取向硅钢绝缘涂层的第四优选方案，有机树脂为丙烯树脂和苯乙烯树脂的混合树 月旨，其混合比例为1:2。
[0020] 取向硅钢绝缘涂层的第五优选方案，有机酸为含有？6工0、附、〇1、111、211、1(的有机 酸。
[0021 ] -种取向硅钢绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0022] 1)将氧化镁与磷酸混合，配置Mg(H2P04) 2溶液；
[0023] 2)搅拌下，向反应器中加入有机树脂与有机酸，后再加入去离子水调节溶液?田直〈 6；
[0024] 3)向步骤2)的溶液中依次加入胶体Si02细颗粒和纳米Ti02粉末，混合均匀；
[0025] 4)向步骤3)中的溶液中依次加入Mg (H2P〇4) 2、磷酸镍、四硼酸钠；
[0026] 5)步骤4)得到的均匀混合液，室温条件下静置1~2h。
[0027] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
[0028] 1)本发明提供的取向硅钢绝缘涂层使用磷酸二氢镁代替铬酸盐，无毒环保；
[0029] 2)本发明提供的取向硅钢绝缘涂层，在有机树脂中加入适量的有机酸，明显改善 了磷酸盐的耐吸湿性，提高了涂层附着性；
[0030] 3)本发明提供的取向硅钢绝缘涂层加入适量的四硼酸钠，提高了绝缘涂层的致密 性和表面光亮度；
[0031 ] 4)本发明提供的取向硅钢绝缘涂层加入适量的细颗粒Si02和纳米Ti0 2,提高了与 有机树脂的相溶性，提尚涂层的冲片性和置装系数。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合具体实施例作进一步详细说明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 涂层配比组成见表1，对比测试性能结果见表2。
[0034]表1涂料成分配比组成
[0035] 单位，质量百分比％ 「00361
[0037]注:质量百分比剩余量为去离子水。
[0038] 金属磷酸二氢镁Mg(H2P〇4)2,可通过摩尔比为0.2~0.5的MgO与H 3P〇4混合获得。
[0039]有机树脂为丙烯树脂和苯乙烯树脂，按照1:2比例混合。
[0040]有机酸为柠檬酸钾或乙酸锌中的一种或两种。
[0041 ] 实施例1
[0042]按下述比例和方法，配置本发明提供的绝缘涂料：
[0043] 磷酸二氢镁，35 %;
[0044]磷酸镍，15 %;
[0045]四硼酸钠，2%;
[0046] 胶体 Si〇2，10%;
[0047] 纳米 Ti〇2，15%;
[0048] 有机树脂，35 %;
[0049] 柠檬酸钾，40 %;
[0050]余量为去离子水。
[0051 ] 具体步骤为：
[0052] 1)将摩尔比为0.2的MgO与H3P〇4混合，搅拌使其充分反应完全，得到Mg(H 2P〇4)2溶 液，待用；
[0053] 2)搅拌条件下，向反应器中加入有机树脂与柠檬酸钾充分混合后，加入去离子水 调节溶液pH值为5.7;
[0054] 3)向步骤2)的溶液中加入粒径为5~30nm的胶体Si02细颗粒和10~50nm的Ti0 2粉 末，不断搅拌均匀；
[0055] 4)向步骤3)中的按照配比依次加入定量的Mg(H2P04) 2、磷酸镍、四硼酸钠；
[0056 ] 5)上述得到的均匀混合液，室温条件下静置2h。
[0057] 实施例2
[0058]按下述比例和方法，配置本发明提供的绝缘涂料：
[0059] 磷酸二氢镁，30 %;
[0060]磷酸镍，10 %;
[0061] 四硼酸钠，1.5%;
[0062] 胶体 Si02,8%;
[0063] 纳米 Ti〇2，12%;
[0064] 有机树脂，30 %;
[0065] 柠檬酸钾，25 %;
[0066]余量为去离子水。
[0067] 具体步骤为：
[0068] 1)将摩尔比为0.3的MgO与H3P〇4混合，搅拌使其充分反应完全，得到Mg(H 2P〇4)2溶 液，待用；
[0069] 2)搅拌条件下，向反应器中加入有机树脂与柠檬酸钾充分混合后，加入去离子水 调节溶液pH值为5;
[0070] 3)向步骤2)的溶液中加入粒径为5~30nm的胶体Si〇2细颗粒和10~50nm的Ti〇2粉 末，不断搅拌均匀；
[0071] 4)向步骤3)中的按照配比依次加入定量的Mg(H2P〇4)2、磷酸镍、四硼酸钠；
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