[发明专利]一种改善取向硅钢磁性的绝缘涂液及其制备方法与应用方法

说明书

本发明涉及改善取向硅钢磁性的绝缘涂液，各成分的质量比为:磷酸二氢镁:10～30、磷酸二氢铝：60～100、硅溶胶：100、去离子水：10～70、铬酐：4～8、纳米级氧化锆：1～5、六偏磷酸钠：0.1～2、硼酸镁：0.1～0.3。制备方法，依次将硅溶胶、磷酸二氢镁、磷酸二氢铝加入反应容器中，进行搅拌；加入铬酐、去离子水，进行搅拌；依次加入六偏磷酸钠、硼酸镁，进行搅拌；加入纳米级氧化锆，超声搅拌，静置待用。既可以减少涂层的内应力集中，又可以进一步降低涂层综合热膨胀系数，从而增大涂层对硅钢基板施加的张应力，达到进一步改善硅钢磁性的效果。

技术领域

本发明涉及冷轧取向硅钢领域，具体涉及一种改善取向硅钢磁性的绝缘涂液及其制备方法与应用方法。

背景技术

冷轧取向硅钢是一种重要的硅铁合金，主要用于制作变压器的铁心，是广泛应用于电力、能源等领域的软磁功能材料。变压器在交变电磁场中实现电能远程传送、电压升降等功能。在此过程中，不可避免有部分电能变换成热能而损失。随着国家节能降耗政策的收紧，变压器必须追求更高的能效等级，尽可能降低硅钢片铁心能耗损失。

取向硅钢完成高温二次再结晶退火后，需在拉升平整机组经过高温热处理消除钢卷残存的热应力，提高带钢平坦度和改善磁性；同时在硅酸镁底层上涂覆一层绝缘涂层，其主要成分是由磷酸盐、硅溶胶等几种化工原料配制成的涂液，经两辊带刻槽涂层机涂敷在带钢表面上，经过高温热处理烧结而成。

该绝缘涂层除了要求涂覆均匀性，具有较高的层间电阻和叠装系数，良好的附着性、耐热性、耐腐蚀性、冲片加工性，同时还必须具有较低的热膨胀系数。在大生产过程中，当涂层经高温热处理烧结在硅钢硅酸镁底层表面上，特别是沿钢板轧制方向施加一定的拉力，会导致张力涂层与硅钢片基体同时冷却过程中由于两者之间的热膨胀系数差异而对钢板沿轧制方向产生一定的张应力，从而使硅钢片沿轧向的磁畴变细，能够帮助降低取向硅钢铁损和改善磁致伸缩。因此，该绝缘涂层也被称为张力涂层。

目前取向硅钢表面涂层广泛使用的仍是铬酸盐-磷酸盐涂层，其制备工艺简单，成本低，在保证绝缘防锈等功能基础上，可实现改善铁损达到1-3％。当前，各大钢厂在提高取向硅钢晶粒取向度、纯净钢技术、织构优化、极薄带研制等降低硅钢片损耗先进制造技术已达到极致，并且将技术潜力发挥到了极致。而通过对张力绝缘涂层的优化，在保证绝缘防锈等功能基础上进一步降低铁损，在工业生产中具有制作简便，能够显著提升可观的经济价值，已成为各大钢厂争相竞争的领域。

中国发明专利申请(申请公布号CN104530782A，申请公布日2015.04.22)公开了一种应用于硅钢上的绝缘涂层及其制备方法。在本发明中，磷酸分别与氧化镁、氢氧化铝通过化学反应生成磷酸盐基液，得到高温粘接剂磷酸二氢镁、磷酸二氢铝，并且在涂液中添加了聚醚改性硅油，该涂层高温热处理烧结条件为800℃×60S。该配方主要存在容易产生游离磷、高温烧结过程中表面活性剂高温分解成残碳、涂层涂膜太厚会大幅降低硅钢基材磁感、不能兼顾取向钢在拉伸退火过程中改善板形耐受850℃以上等缺陷。

中国发明专利申请(申请公布号CN101443479A，申请公布日2009.05.27)公开了一种具有不含铬的高张力绝缘覆膜的方向性电磁钢板，其特征在于，在钢板表面形成有绝缘覆膜，该绝缘覆膜含有磷酸盐和胶态二氧化硅为主要成分，并且在整面均匀分散的含有结晶性的磷酸镁。本发明中，磷酸镁主要通过磷酸与硅酸镁底层进行化学反应生成，而硅酸镁底层是一种电工钢基体表面SiO2氧化膜与活性氧化镁在高温作用下缓慢生成类似陶瓷微晶组织并且非常致密的物质，化学稳定性非常好。因此，在大工业生产中，很难在短时间内生成均匀分散的结晶磷酸镁，并且结晶化的磷酸镁尽管有利于改善涂层致密性，提高涂层绝缘性能和耐腐蚀性能，但会导致涂层内应力局部集中，从而影响涂层对基板施加张应力的效果，以及对磁性的改善效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善取向硅钢磁性的绝缘涂液及其制备方法与应用方法，以克服现有技术中存在的不足。