一种无取向硅钢绝缘涂液及其制备方法与无取向硅钢板

摘要

本发明涉及一种无取向硅钢绝缘涂液及其制备方法与无取向硅钢板。所述绝缘涂液按照重量份包括：铬酸酐30‑100重量份、稳定剂溶液20‑40重量份、硼酸5‑15重量份、氧化镁或氢氧化镁10‑35重量份、丙烯酸乳液30‑80重量份、水100‑400重量份、乙二醇10‑30重量份；所述稳定剂溶液包括醋酸和丙酮中的一种或两种与水的复合。本发明的无取向硅钢绝缘涂液不仅消除了由于绝缘涂液有机组分和无机组分兼容性、不稳定性等问题造成的无取向硅钢去应力退火后表面条纹等缺陷，而且优化改善了无取向硅钢成品的表面质量。

说明书

技术领域

本发明涉及无取向硅钢涂层技术领域，特别涉及一种无取向硅钢绝缘涂液及其制备方法与无取向硅钢板。

背景技术

目前，无取向硅钢涂层是在带钢上下表面涂覆绝缘涂液，经过干燥烧结工艺，形成厚度为1微米左右的、均匀的绝缘涂层，其具有绝缘性、防锈性、附着性、耐热性、冲片性以及焊接性好等优点。绝缘涂液主要由无机铬酸盐、无机助熔剂、添加剂和有机丙烯酸乳液等组成。下游用户对硅钢片进行分条、冲片、叠片铁芯等机械加工后，一般要进行去应力退火，以消除由于加工变形造成的应力和应变等不利影响因素，恢复硅钢片原有的磁性。在正常的生产工艺下，经过去应力退火处理后(750℃-850℃，氮气等保护性气体环境，2小时)，无取向硅钢表面呈现为均匀的浅褐色或者浅黑色。但是，下游用户反馈生产过程中有质量问题：经过去应力退火工艺处理后，无取向硅钢表面时常会出现整个板面的、连续的、间隔不均匀的纵向白色条纹色差异常，如图1所示。其对后续生产效率产生不利影响，直接导致无取向硅钢的质量评级下降和铁芯生产线的质量异常停机，不能正常交货。因此，亟需对绝缘涂液进行改进，以消除该条纹色差异常。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种无取向硅钢绝缘涂液及其制备方法与无取向硅钢板。使用该绝缘涂液可以消除无取向硅钢去应力退火后的表面条纹缺陷，满足无取向硅钢产品的质量要求。

本发明的技术方案如下：

一种无取向硅钢绝缘涂液，所述绝缘涂液按照重量份包括：铬酸酐30-100重量份、稳定剂溶液20-40重量份、硼酸5-15重量份、氧化镁或氢氧化镁10-35重量份、丙烯酸乳液30-80重量份、水100-400重量份、乙二醇10-30重量份；所述稳定剂溶液包括醋酸和丙酮中的一种或两种与水的复合。

优选地，所述无取向硅钢绝缘涂液的粘度为5.5s～9.5s，以4#福特杯计。

优选地，当所述稳定剂溶液为醋酸和水的复合时，醋酸和水的质量比为1-3:20。

优选地，当所述稳定剂溶液为丙酮和水的复合时，丙酮和水的质量比为1-5:20。

优选地，当所述稳定剂溶液为丙酮、醋酸和水的复合时，丙酮、醋酸和水的质量比为0.5-2:0.5-3:20。

优选地，所述无取向硅钢绝缘涂液的固含量为15％～40％，比重为1.05g/ml～1.30g/ml。

所述的无取向硅钢绝缘涂液的制备方法，包括如下步骤：

加入硼酸和水，搅拌；

依次加入铬酸酐，搅拌；

加入氧化镁或氢氧化镁，调节pH为5.5～6.5，

加入丙烯酸乳液和乙二醇，搅拌；

将稳定剂溶液加入到绝缘涂液中，搅拌均匀，即得到本发明所述无取向硅钢绝缘涂液。

一种无取向硅钢板，其包括基板及形成于所述基板表面的无取向硅钢绝缘涂层，所述无取向硅钢绝缘涂层是通过将所述的无取向硅钢绝缘涂液涂覆在基板表面所得。

本发明通过对产生白色条纹色差缺陷的钢板进行分析，首先对去应力退火前的无取向硅钢成品进行分析，检测其涂层是否存在微观缺陷等状况。如图2和图3所示，去应力退火前的微观形貌显示无取向硅钢成品的涂层和基板表面状况正常，涂层均匀、一致，没有明显的质量缺陷。正常情况下，在绝缘涂液涂覆应用工序，绝缘涂液经由刻槽辊定量涂覆至钢板上下表面，绝缘涂液的均一体系能够完全润湿钢板表面，并通过干燥烧结工艺形成完整的表面绝缘涂层，得到无取向硅钢成品。然而，由于现场生产连续性的要求，绝缘涂液在长期循环过程中，受外界环境、钢板表面残留以及涂液本身稳定性等因素影响，绝缘涂液的物理和化学性质发生变化，有机组分和无机组分逐渐产生兼容性问题。在绝缘涂液开始产生变化的时期，绝缘涂液有机组分和无机组分逐步出现分离趋势，有机组分流动性好而可以正常润湿钢板表面，而无机组分流动性相对较弱，在钢板表面扩散相对滞后，未均匀铺展就干燥成膜。此时，虽然形成的表面绝缘涂层没有明显质量缺陷，但是经过去应力退火处理，绝缘涂层的有机物组分完全分解挥发后，无机物组分显现出由于未完全流平形成的条纹状缺陷。随着绝缘涂液兼容性问题的进一步积累，绝缘涂液出现分层、粘稠甚至产生絮状析出物等不利情况，进一步导致明显的钢板表面绝缘涂层的质量缺陷，造成批量的产品质量问题。故经过申请人的详细的试验和理论分析，有机组分和无机组分逐渐产生的兼容性问题是形成条纹缺陷的主要原因。

本发明正是针对这一本质原因，在无取向硅钢绝缘涂液体系中引入稳定剂溶液：主要由醋酸和/或丙酮的水溶液组成的稳定剂溶液。本发明提供的稳定剂溶液具有较低的粘度、水溶液兼容性好、润湿性好等特点。其中，醋酸溶液性质稳定，分散流动性好，不仅对绝缘涂液体系提供酸性支持，而且分子中的羧酸基团具有较好的金属离子络合能力，在绝缘涂液中的有机组分(丙烯酸乳液)和无机组分(铬酸盐)之间架起柔性连接，形成稳定均一的水性涂液体系；丙酮溶液的粘度很低，在水溶液中的分散性很好，在分散有机组分，减少其分子团聚的同时，也改善了无机组分的流动性，起到“润滑”作用，极大地优化了绝缘涂液的整体流平性和均匀性；同时，由于丙酮溶液沸点较低的特点，弥补了由于引入的醋酸溶液沸点稍高的不足，使得涂液在钢板表面的涂覆固化成膜过程中，可以在较低的加热环境下气化，快速带走涂液中的水、醋酸等溶剂分子，显著降低绝缘涂层的成膜温度，减少了缩孔和针孔等缺陷的产生，成膜更加均匀致密；经现场长期连续循环使用，绝缘涂液体系的粘度变化很小且始终保持在相对较低的数值状态，涂液的整体稳定性良好，不仅消除了由于绝缘涂液有机组分和无机组分兼容性、不稳定性等问题造成的无取向硅钢去应力退火后表面条纹等缺陷，而且优化改善了无取向硅钢成品的表面质量。

附图说明

图1为现存的无取向硅钢涂层，经过去应力退火后，其表面有明显的条纹缺陷示意图。

图2为图1中的无取向硅钢涂层的微观表面形貌图。

图3为图1中的无取向硅钢涂层的微观截面形貌图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的无取向硅钢绝缘涂液及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

本发明提供一种无取向硅钢绝缘涂液，所述绝缘涂液按照重量份包括：铬酸酐30-100重量份、稳定剂溶液20-40重量份、硼酸5-15重量份、氧化镁/氢氧化镁10-35重量份、丙烯酸乳液30-80重量份、水100-400重量份、乙二醇10-30重量份；所述稳定剂溶液包括醋酸和丙酮中的一种或两种与水的复合。

本发明还提供该无取向硅钢绝缘涂液的制备方法，包括如下步骤：

加入硼酸和水，搅拌；

依次加入铬酸酐，搅拌；

加入氢氧化镁，调节pH为5.5～6.5，

加入丙烯酸乳液和乙二醇，搅拌；

将稳定剂溶液加入到绝缘涂液中，搅拌均匀，即得到本发明所述无取向硅钢绝缘涂液。

本发明还提供一种无取向硅钢板，其包括基板及形成于所述基板表面的无取向硅钢绝缘涂层，所述无取向硅钢绝缘涂层是通过将该无取向硅钢绝缘涂液涂覆在基板表面所得。

下面以具体的实施例对本发明进行进一步说明，表1列举了不同配方的无取向硅钢绝缘涂液。

表1

其中，丙烯酸乳液为常规乳液合成方法：采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸等单体为起始反应用原料，选用阴离子型的十二烷基硫酸钠和非离子型的OP-10表面活性剂、过硫酸铵为引发剂，控温80℃反应，得到带蓝光的白色均匀丙烯酸乳液。丙烯酸乳液的具体指标如下：

对比例

对比例1与实施例1大致相同，不同之处在于将醋酸替换为酒石酸；对比例2与实施例1大致相同，不同之处在于将醋酸替换为柠檬酸；对比例3与实施例1大致相同，不同之处在于将丙酮替换为乙醇。对比例4与实施例1大致相同，不同之处在于不加入稳定剂溶液。

表2为表1中各实施例和对比例的性能参数：

上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。