用于将电工钢带电绝缘的无铬无磷酸盐涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种通过使用无磷酸盐的含水分散体在电工钢带上提供电绝缘和抗腐蚀的涂层的方法。本发明专利技术还涉及这种含水分散体，所述含水分散体特别适用于在电工钢带上提供抗腐蚀和电绝缘的涂层。本发明专利技术的含水分散体基本上不含磷酸盐和有机化合物，包含溶解在水中的硅酸盐作为形成涂层的无机粘结剂，以及元素钛和铝的氧化物颜料的混合物。本发明专利技术还涉及层合的电工钢带，其由根据本发明专利技术制备的电工钢带制成，或由涂布有根据本发明专利技术的含水分散体的电工钢带制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将电工钢带电绝缘的无铬无磷酸盐涂层
本专利技术涉及通过使用无磷酸盐的含水分散体在电工钢带(electricalsteelstrip)上提供电绝缘和抗腐蚀的涂层的方法。此外，本专利技术涉及这样的含水分散体，其特别适合在电工钢带上提供电绝缘和抗腐蚀的涂层。本专利技术的含水分散体基本上不含磷酸盐和有机化合物，包含溶解在水中的硅酸盐作为形成涂层的无机粘结剂，以及元素钛和铝的氧化物颜料的混合物。本专利技术的主题还包括层合的电工钢带，其由根据本专利技术的方法生产的电工钢带制成或由涂布有根据本专利技术的含水分散体的电工钢带制成。
技术介绍
就数量和价值而言，电工钢板(electricalsteelsheet)在全球的年产量约为1000万吨，是最重要的软磁材料。根据其性能，可将其细分为非晶粒取向和晶粒取向材料。从狭义上讲，电工钢板和电工钢带是指由铁硅合金制成的冷轧带，以及由其切割或冲压而成的叠片(lamination)，其用于生产电机的磁路，即发电机的铁芯、电动机、变压器、继电器、接触器、扼流圈、点火线圈、电表和可控偏转磁铁。晶粒取向电工钢带是节能变压器生产中的重要材料。可以发现晶粒取向电工钢带以分层、缠绕或冲压的形式作为配电和电力变压器的核心材料。另一方面，在不需要各向异性的软磁性能和特别低的芯损失的情况下，使用非晶粒取向电工钢带。非晶粒取向钢带主要用于发电机、电动机、接触器、继电器和小型变压器。在现有技术中，例如在欧洲专利申请EP1752548A1中以多种方式描述了晶粒取向电工钢带的生产。通常，最终退火的冷轧带在存储和运输到客户之前通常具有腐蚀保护。现有技术中已知众多预处理方法，它们提供用于运输保护的合适的涂层。用于电绝缘晶粒取向电工钢带的涂料组合物在现有技术中是已知的，并且通常包含铬和任选存在的可选自磷酸盐、硅酸盐和/或树脂的另外的无机或有机粘结剂。含铬组合物在公开申请DE2247269中有描述，并且还适合于在将有机涂层施用于电工钢带以生产冲压层合铁芯之前进行预处理以提高涂层附着力，这从公开申请DE2146344中可以明显看出。出于环境卫生的原因而配制成完全不含铬的组合物也是可得的，例如在EP1967612A1中有描述，其中它们以具有有机树脂并且基于聚硅氧烷共聚物的组合物的形式存在，作为电工钢带上的涂层，既赋予耐腐蚀性又赋予高电阻。最近，也已经描述了不使用铬化合物或水溶性磷酸盐的用于将电绝缘和抗腐蚀的涂层施用于电工钢带的纯无机组合物。例如，EP2752503A1描述了完全无铬无磷酸盐的水基制剂，该制剂由硅烷的混合物组成，所述混合物包含至少一种具有至少一个不可水解的官能团的硅烷，且优选颗粒状二氧化硅。这样的组合物的优点是从环境卫生的观点来看在很大程度上没有问题，因为它们既不包含铬化合物也不包含磷酸盐、或有机溶剂、或在施用或烘烤期间释放到环境中的组分。因此，仍然需要廉价、替代的无铬无磷酸盐的涂料组合物，该涂料组合物尤其不使用有机粘结剂，因此可以完全不用溶剂进行配制。同样重要的是，作为电工钢带上的涂层，这些组合物具有高导电性、良好的可涂布性，以及特别是用于生产层合铁芯的良好的可焊接性。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人现已出人意料地发现，通过在水不溶性氧化物颜料的存在下包含溶解于水中的特定硅酸盐的含水分散体，可以满足所需的要求特性。因此，在第一方面，本专利技术涉及一种涂布电工钢带的方法，其中将无铬无磷酸盐的水基组合物的湿膜施用于所述电工钢带的至少部分表面，然后干燥，其中所述组合物包含：A.至少15重量％但优选不超过40重量％的溶解在水中的硅酸盐，以SiO2计算；B.至少4重量％但优选不超过15重量％的溶解在水中的钠离子和/或钾离子，以Na计算；和C.至少1％但优选不超过10重量％的至少一种水不溶性氧化物颜料。根据本专利技术，术语“电工钢带”包括带状形式的那些类型的钢，由于其硅和/或铝的合金组分及其特定的生产方法，其矫顽场强小于1000A/m，因此被认为是软磁的。在根据本专利技术的方法的优选实施方案中，电工钢带由钢制成，其中硅的比例在0.2-4.5重量％的范围内，碳的比例小于0.05重量％。在DINEN10106：2016-03标准的意义中，本专利技术的上下文中处理的电工钢带特别优选是非晶粒取向的。在本专利技术的上下文中，如果组合物的组分溶解或分散在水相中并且水含量为至少40重量％，则该组合物是“水基的”。在本专利技术的上下文中，如果组合物包含小于1g/kg，优选小于0.1g/kg，特别优选小于0.01g/kg的磷酸盐(以PO4计算)，则该组合物是“无磷酸盐的”。在本专利技术的上下文中，如果组合物包含小于1g/kg，优选小于0.1g/kg，特别优选小于0.01g/kg的铬化合物(以Cr计算)，则该组合物是“无铬的”。特别地，水玻璃和水玻璃溶液可以用作根据组分A)的硅酸盐的来源，其溶解在水中并且包含在根据本专利技术的方法的无铬无磷酸盐的含水组合物中，即，从熔体固化的玻璃状、即无定形的水溶性硅酸盐或其水溶液。因此，在根据本专利技术的方法的优选实施方案中，无铬无磷酸盐的含水组合物可通过将一种或多种水玻璃溶液与相应量的至少一种氧化物颜料混合获得，每种水玻璃溶液均包含经验通式为M2O·nSiO2的硅酸盐，其中n为至少为2.5、优选至少3.0、特别优选至少3.5、但不大于4.5、优选不大于4.0的自然数，M选自钠或钾。这确保了无机粘结剂基质的最佳交联和氧化物颗粒的最佳包埋，这产生了具有低表面电导率但易于焊接的均匀涂层。也可以包含一定量的锂水玻璃而对粘结剂基质没有负面影响，但是从经济角度考虑，它们的存在不是优选的，在优选的实施方案中，锂在无铬无磷酸盐的含水组合物中的比例小于1重量％，特别优选小于0.1重量％，非常特别优选小于0.01重量％。为此，如果氧化物颜料的D90值不大于500nm、优选不大于300nm、特别优选不大于200nm，则也是有利的。D90值表示作为氨缓冲溶液(pH＝10)中1重量％的含水分散体，90体积％的分散的氧化物颜料的粒径低于所述值。D90值由体积加权的累积粒度分布确定，其中粒度分布曲线可以使用静态光散射方法测量。根据本专利技术，术语“氧化物颜料”涵盖除了金属或半金属元素之外还基本上由氧组成的所有颜料，其中限定语“基本上”允许颜料包含至多10原子％但优选小于5原子％的其他非金属元素。在根据本专利技术的方法中，无铬无磷酸盐的含水组合物中包含的氧化物颜料是“水不溶性的”，即，在60℃的温度下，每千克去离子水(k<1μScm-1)可溶解少于1克颜料。氧化物颜料优选是水不溶性且耐碱的，即在60℃的温度下，其在氨水缓冲溶液(pH＝10)中的溶解度小于1克颜料/千克缓冲溶液。在根据本专利技术的方法中，优选的氧化物颜料是元素Mg、Ca、Al、Si、Mn、Zn、Ti和/或Zr的氧化物颜料，特别优选元素Al、Ti和/或Zr的氧化物颜料，非常特别优选元素Al和/或Ti的氧化物颜料，其选自例如由至少90重量％的Al2O3和/或TiO2组成的颜料。特别地，元素Ti和Al的氧化物颜料的混合物使根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.涂布电工钢带的方法，其中将无铬无磷酸盐的含水组合物的湿膜施用于所述电工钢带的至少部分表面，然后干燥，其中所述组合物包含：/nA)至少15重量％但优选不超过40重量％的溶解在水中的硅酸盐，以SiO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171207 EP 17205916.41.涂布电工钢带的方法，其中将无铬无磷酸盐的含水组合物的湿膜施用于所述电工钢带的至少部分表面，然后干燥，其中所述组合物包含：
A)至少15重量％但优选不超过40重量％的溶解在水中的硅酸盐，以SiO2计算；
B)至少4重量％但优选不超过15重量％的溶解在水中的钠离子和/或钾离子，以Na计算；和
C)至少1重量％但优选不超过10重量％的至少一种水不溶性氧化物颜料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无铬无磷酸盐的含水组合物仅包含钠离子或钾离子、或者包含钠离子和钾离子作为组分B)，Na:K质量比大于10:1或小于1:10。


3.根据前述权利要求中一项或两项所述的方法，其特征在于，所述无铬无磷酸盐的含水组合物可通过将一种或多种水玻璃溶液与相应量的所述至少一种氧化物颜料混合获得，每种水玻璃溶液均包含经验通式为M2O·nSiO2的硅酸盐，其中n为至少为2.5但不大于4.5的自然数，M选自钠或钾。


4.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于作为组分B)，所述水不溶性氧化物颜料选自元素Mg、Ca、Al、Si、Mn、Zn、Ti和/或Zr，优选选自元素Al、Ti和/或Zr，非常特别优选选自元素Al和/或Ti。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于作为组分B)，所述氧化物颜料选自元素Ti和元素Al，Ti：Al质量比优选在70:30至30:70的范围内，特别优选在60:40至40:60的范围内。


6.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，在所述无铬无磷酸盐的含水组合物中，在1大气压下沸点低于150℃的有机化合物的比例低于4重量％，优选低于1重量％，特别优选低于0.5重量％，非常特别优选低于0.1重量％。


7.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，以C...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·德泽尤，T·布赖登，A·阿诺尔德，R·赫希施特拉特，V·盖克，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE