ЛИСТ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С ИЗОЛЯЦИОННЫМ ПОКРЫТИЕМ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2010 года по МПК C23C26/00 C21D9/46 B05D7/24 B32B15/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к листу электротехнической стали с изоляционным покрытием и способу его производства и, более конкретно, относится к листу электротехнической стали с изоляционным покрытием, которое по существу не содержит хрома, и к способу его производства.

Уровень техники

Изоляционное покрытие на листе электротехнической стали, используемой для моторов, трансформаторов и т.п., должно обладать не только межслойным сопротивлением, но также и рядом характеристик, таких как удобство при обработке и формовке, стойкость при хранении и применении. Кроме того, поскольку листы электротехнической стали используют в различных областях, разработаны различные виды изоляционного покрытия, отвечающие требованиям каждого из этих применений.

Например, когда лист электротехнической стали обрабатывают с использованием штамповки, сдвигового деформирования, гнутья и т.п., остаточное напряжение ухудшает магнитные характеристики. Для того чтобы восстановить ухудшенные магнитные характеристики, обработанный таким образом лист электротехнической стали часто подвергают снимающему напряжение отжигу в температурном диапазоне приблизительно от 750 до 850°С. При применении снимающего напряжение отжига изоляционное покрытие должно выдерживать отжиговую обработку.

Изоляционное покрытие грубо подразделяется на три типа:

(а) неорганическое покрытие, которое усиливает свариваемость и термостойкость и выдерживает снимающий напряжение отжиг (в принципе исключающее органическую смолу); (b) полуорганическое покрытие, содержащее в качестве основы какое-либо неорганическое соединение и содержащее органическую смолу, задачей которого является обеспечить как штамповку, так и свариваемость, и которое при этом выдерживает снимающий напряжение отжиг; и (с) органическое покрытие для особого применения, которое не может обрабатываться с использованием снимающего напряжение отжига. Что касается этих покрытий, покрытиями для обычного применения, которые выдерживают снимающий напряжение отжиг, являются (а) и (b) покрытия, содержащие неорганическое соединение, и которые оба содержат соединение хрома. В частности, изоляционное покрытие типа (b), содержащее органическую смолу, широко применяется благодаря значительно улучшенной штамповке по сравнению с изоляционным покрытием на неорганической основе.

Например, в прошедшей экспертизу японской патентной публикации №60-36476 описан лист электротехнической стали с изоляционным покрытием, который производят путем нанесения покрывающей жидкости на поверхность стального листа с последующим прокаливанием известным способом. Покрывающую жидкость готовят смешением водного раствора на основе бихромата, содержащего, по меньшей мере, один тип двухвалентного металла с 5-120 вес. частями (на сухой вес) эмульсии смолы (винилацетат и VeoVa (TM) при соотношении от 90/10 до 40/60) и от 10 до 60 вес. частей органического восстанавливающего агента на 100 вес. частей CrO₃ в водном растворе.

Большая часть покрытий этого типа на основе хромата для листа электротехнической стали содержит трехвалентный хром, как продукт листовой стали, не создавая проблем с токсичностью. Если же, однако, на стадии покрытия жидкостью необходимо использование токсичного шестивалентного хрома, то в этом случае необходимо строгое соблюдение соответствующих рабочих инструкций, а также наличие удовлетворительного устройства, обеспечивающего хорошие условия на рабочем месте.

С учетом условий сегодняшнего дня и повышенных в последнее время экологических требований, производство листовой электротехнической стали сталкивается с требованиями потребителя поставлять продукцию с изоляционным покрытием, не содержащим хрома.

Для технологий, использующих главный компонент, который отличен от хромовой кислоты, были раскрыты многие типы полуорганических изоляционных покрытий, содержащих в качестве главного компонента неорганический коллоид, например кремнезем. Благодаря отсутствию необходимости работать с токсичным раствором шестивалентного хрома такие полуорганические изоляционные покрытия, содержащие в качестве главного компонента неорганический коллоид, применяются с большим успехом, который обусловлен их экологичностью. Например, в японской выложенной заявке №10-34812 раскрыт способ улучшения коррозионной стойкости неорганических коллоидов с помощью регулирования количества Cl и S в покрытии смола/кремнезем до заданного уровня или ниже. Способ повышает коррозионную стойкость произведенного листа в условиях теста во влажной камере. Однако коррозионная стойкость покрытия в жестких условиях, таких как солевое опрыскивание, не может достичь уровня коррозионной стойкости, достигаемой в случае применения Cr-содержащего изоляционного покрытия. Кроме того, при добавлении кремнезема как штампуемость, так и коррозионная стойкость не могут достичь хорошего уровня, которого достигают в случае применения Cr-содержащего изоляционного покрытия.

Раскрытие изобретения

С учетом приведенных выше фактов целью настоящего изобретения является создание листа электротехнической стали с изоляционным покрытием, обладающим характеристиками, эквивалентными или более высокими по сравнению с характеристиками Cr-содержащего изоляционного покрытия, даже для изоляционного покрытия, содержащего какое-либо неорганическое соединение без Cr в качестве главного компонента, обладающего при этом прекрасными коррозионной стойкостью и штампуемостью, а также создание способа производства такого листа.

Для решения названной выше проблемы авторы настоящего изобретения провели детальные исследования и пришли к следующим выводам.

Коррозионная стойкость произведенных листов с не содержащим хромата покрытием на основе кремнезема не может быть радикально улучшена даже путем предлагаемого в настоящее время пониженного количества таких примесей как Cl^- и SO₄ ^-, вследствие чего стойкость к коррозии этих листов становится непостоянной при разных условиях производства.

Исследование авторов настоящего изобретения подтвердило то, что во многих случаях ухудшение коррозионной стойкости сопровождается трещинами в покрытии. Иными словами, поскольку коллоидный кремнезем не дает возможности кремнезему образовывать трехмерную сетку (сетчатую структуру) при температуре прокаливания в пределах от примерно 200 до примерно 300°С, то это означает, что кремнезем сам по себе не обладает формуемостью в пленке, что вероятно и является причиной образования трещин в покрытии и непостоянства стойкости к коррозии при разных условиях производства.

На основании изложенных выше фактов было установлено, что образование трехмерной сетки -Si-O- является существенным для образования покрытия, обладающего высокой коррозионной стойкостью, и что проблема решается созданием в смоле полисилоксановой структуры и поперечным сшиванием полисилоксана органическим веществом, что еще более улучшает преимущества изобретения.

Настоящее изобретение было создано на основе установленных выше фактов и сущность настоящего изобретения состоит в следующем:

(1) Лист электротехнической стали с изоляционным покрытием, которое содержит композиционную смолу, образованную полисилоксаном и полимером, содержащим углеродный элемент.

(2) Лист электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно (1), в котором смесевое отношение полисилоксана (в пересчете на SiO₂) к содержанию твердого материала изоляционного покрытия составляет от 10 мас.% или более до 90 мас.% или менее.

(3) Лист электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно (1) или (2), в котором содержащий углеродный элемент полимер представляет собой один или более полимеров, выбираемых из группы, состоящей из полимера на виниловой основе, полимера на полиэфирной основе, полимера на алкидной основе, полимера на полиуретановой основе, полимера на акриловой основе, полимера на стирольной основе, полимера на полиэтиленовой основе, полимера на полипропиленовой основе, полимера на полиамидной основе, полимера на поликарбонатной основе, полимера на фенольной основе и полимера на эпоксидной основе.

(4) Лист электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно любому из (1)-(3), в котором изоляционное покрытие дополнительно содержит одно или больше неорганическое соединение, выбираемое из группы, состоящей из кремнезема, силиката, оксида алюминия, оксида титана, оксида олова, оксида церия, оксида сурьмы, оксида вольфрама и оксида молибдена.

(5) Лист электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно любому из (1)-(4), у которого вес изоляционного покрытия составляет от 0,05 г/м² или более до 10 г/м² или менее.

(6) Способ производства листа электротехнической стали с изоляционным покрытием, включающий стадии: нанесение покрывающей жидкости, содержащей полисилоксан, и содержащий углеродный элемент полимер, на поверхность листа электротехнической стали; и прокаливание листа электротехнической стали с покрывающей жидкостью, нанесенной на лист электротехнической стали.

(7) Способ производства листа электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно (6), в котором содержащий углеродный элемент полимер представляет собой один или более полимеров, выбираемых из группы, состоящей из полимера на виниловой основе, полимера на полиэфирной основе, полимера на алкидной основе, полимера на полиуретановой основе, полимера на акриловой основе, полимера на стирольной основе, полимера на полиэтиленовой основе, полимера на полипропиленовой основе, полимера на полиамидной основе, полимера на поликарбонатной основе, полимера на фенольной основе и полимера на эпоксидной основе.

(8) Способ производства листа электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно любому из (6) или (7), в котором покрывающая жидкость дополнительно содержит в качестве неорганического соединения одно или больше соединений, выбираемых из группы, состоящей из кремнезема, силиката, оксида алюминия, оксида титана, оксида олова, оксида церия, оксида сурьмы, оксида вольфрама и оксида молибдена.

(9) Способ производства листа электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно любому из (6)-(8), в котором смесевое отношение полисилоксана (в пересчете на SiO₂) к содержанию всего твердого материала в покрывающей жидкости составляет от 10 мас.% или более до 90 мас.% или менее.

(10) Способ производства листа электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно любому из (6)-(9), в котором покрывающую жидкость наносят на поверхность листа электротехнической стали и прокаливают таким образом, чтобы вес изоляционного покрытия составлял от 0,05 г/м² или более до 10 г/м² или менее.

Осуществления изобретения

Далее настоящее изобретение описывается более детально.

Лист электротехнической стали согласно настоящему изобретению является стальным листом, имеющим изоляционное покрытие. Изоляционное покрытие содержит композиционную смолу, образованную полисилоксаном и полимером, содержащим углеродный элемент. Химический состав является наиболее важным требованием настоящего изобретения. Это изоляционное покрытие обеспечивает стойкость к коррозии и штампуемость, которые эквивалентны или более высоки, чем у листа электротехнической стали, имеющего Cr-содержащее изоляционное покрытие.

ЛИСТ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Вначале будет описан лист электротехнической стали, который используется в настоящем изобретении.

Лист электротехнической стали (называемый также «листом электротехнического железа») перед образованием покрытия, которое может быть использовано в настоящем изобретении, может быть листом любого состава, который особым образом не ограничен при условии, что это стальной лист (железный лист), который получен таким образом, чтобы он, по крайней мере, имел такое удельное сопротивление, которое бы обеспечивало желаемые магнитные характеристики (например, низкие потери железа). Особо предпочтительным листом является лист из числа высококачественных стальных листов, содержащих либо только Si, либо (Si+Al) в пределах от примерно 0,1 до примерно 10 мас.% и обеспечивающих W_15/50≤5,0 Вт/кг.

Поверхность листа электротехнической стали, на которой должно быть образовано изоляционное покрытие, может быть подвергнуто произвольной предварительной обработке, такой как обезжиривание щелочью и т.п., травление соляной кислотой, серной кислотой, фосфорной кислотой и т.п., интенсификация и очистка магнитных доменов, но может оставаться и такой как после производства (необработанной).

Хотя образование третьего слоя между изоляционным покрытием и поверхностью стального листа не является обязательным, при необходимости может быть образован и третий слой. Например, в обычном производственном процессе между изоляционным покрытием и поверхностью стального листа может быть образована оксидная пленка металла стального листа. Операция удаления оксидной пленки может не проводиться. Хотя, в зависимости от способа производства, может образоваться и форстеритная пленка, операция удаления пленки может не проводиться.

ИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ

Далее следует описание покрытия настоящего изобретения, нанесенного на поверхность описанного выше стального листа.

Изоляционное покрытие согласно настоящему изобретению получают, нанося на поверхность листа электротехнической стали покрывающую жидкость, содержащую полисилоксан и содержащий углеродный элемент полимер, которые являются незаменимыми компонентами, которые описаны ниже, после чего следует прокаливание.

- Полисилоксан

Полисилоксан представляет собой полимер, имеющей в главной цепи силоксановую связь (-Si-O-). Преимущественно полисилоксан является содержащим углеродный элемент полимером, предпочтительно поперечно сшитым через связь -C-Si-O- или связь -C-O-Si-O-. Приводимое здесь выражение «поперечная сшивка» означает образование того, что называют «гибридной структурой», с помощью геометрической или химической связи, или чего-либо подобного. С помощью поперечной сшивки неорганический компонент и органический компонент образуют улучшенную трехмерную структуру. Соответственно, может стабильно образовываться не содержащее трещин гомогенное покрытие и, следовательно, может быть образовано покрытие с высокой стойкостью к коррозии.

Если в полисилоксан дополнительно вводится функциональная группа, такая как гидроксильная группа или алкоксигруппа, возможно создание дополнительной связи с фрагментом содержащего углеродный элемент полимера и обусловленное этим усиление трехмерной сетки.

Смесевое отношение полисилоксана (в пересчете на SiO₂) к суммарному содержанию твердого материала в изоляционном покрытии (или суммарному количеству покрытия после прокаливания) преимущественно регулируют так, чтобы оно было в пределах от 10 мас.% или выше до 90 мас.% или ниже. Если смесевое отношение полисилоксана меньше 10 мас.%, содержание оставшегося покрытия после снимающего напряжение отжига становится небольшим, из-за чего в некоторых случаях ухудшается характеристика преодоления трения. Если смесевое отношение полисилоксана увеличивается, покрытие становится прочным. Если, однако, его смесевое отношение превышает 90 мас.%, становится недостаточной гибкость и, в зависимости от условий производства, может ухудшаться стойкость к коррозии. Смесевое отношение полисилоксана к суммарному количеству покрытия после снимающего напряжение отжига повышается вследствие разложения органического компонента (до 50% или выше) и, таким образом, его смесевое отношение после снимающего напряжение отжига не обязательно должно быть в предпочтительных пределах, которые указаны выше.

При определении количества полисилоксана выражение «в пересчете на SiO₂» означает, что содержание SiO₂ рассчитывается, исходя из предположения, что весь содержащийся Si образует SiO₂. Например, если измеряют только количество Si, это количество пересчитывают на количество SiO₂ и определяют отношение пересчитанного количества к суммарному содержанию твердого материала в покрытии.

Для того чтобы при применения полисилоксана не возникло проблем, степень его полимеризации может быть любой при условии, что она обеспечивает жидкое состояние покрытия. Предпочтительно, степень полимеризации полисилоксана составляет в среднем 10 или выше.

- Содержащий углеродный элемент полимер

В качестве содержащего углеродный элемент полимера пригодны разнообразные полимеры. Примерами пригодных полимеров являются полимеры на виниловой основе, полимеры на полиэфирной основе, полимеры на алкидной основе, полимеры на полиуретановой основе, полимеры на акриловой основе, полимеры на стирольной основе, полимеры на полиэтиленовой основе, полимеры на полипропиленовой основе, полимеры на полиамидной основе, полимеры на поликарбонатной основе, полимеры на фенольной основе и полимеры на эпоксидной основе. Предпочтительно присутствие одного или более из перечисленных выше полимеров. Эти полимеры могут применяться и в виде сополимеров.

Что касается указанных полимеров, предпочтительно также, чтобы полимер имел функциональную группу, способную связываться с боковой цепью молекулы полимера, с целью образования поперечной сшивки с полисилоксаном через связь -C-Si-O- и/или связь -C-O-Si-O- и образования, таким образом, трехмерной сетки. Хотя степень полимеризации особым образом не ограничена, благодаря чему в случае применения не возникает никаких проблем при условии, что будет обеспечено жидкое состояние покрытия, предпочтительно, чтобы степень полимеризации составляла в среднем 2 или более и, еще более предпочтительно, 5 или более.

Смесевое отношение содержащего углеродный элемент полимера к суммарному содержанию твердого материала в изоляционном покрытии преимущественно регулируют так, чтобы оно составляло 0,1 или более от смесевого отношения полисилоксана (как указано выше, в пересчете на SiO₂).

Описанные выше условия обеспечивают характеристики, которые являются целью настоящего изобретения. В дополнение к указанным выше компонентам для достижения описанной ниже цели могут добавляться указанные ниже добавки и другие неорганические и органические соединения в пределах, не ухудшающих качества покрытия и результата настоящего изобретения. При добавлении указанных ниже добавок и других неорганических и органических соединений добавление их в избыточном количестве ухудшает качество покрытия, в результате чего предпочтительно регулировать общее количество добавок и других неорганических и органических соединений так, чтобы оно составляло примерно 70 мас.% или меньше от суммарного количества изоляционного покрытия настоящего изобретения и, более предпочтительно, 50 мас.% или меньше. Суммарное количество добавок может составлять 30 мас.% или меньше.

- Добавка

Пригодные для применения добавки включают в себя известные сшивающие агенты, поверхностно-активные агенты, антикоррозионные агенты и смазочные вещества. Добавляемое количество добавок регулируют так, чтобы оно составляло примерно 30 мас.% или меньше от суммарного содержания твердого материала в покрытии.

- Другие неорганические и органические соединения

Изоляционное покрытие согласно настоящему изобретению может содержать и какое-либо другое неорганическое и/или органическое соединение в количестве, не ухудшающем результат настоящего изобретения.

Например, может быть добавлен другой оксид (золь), если при этом обеспечивается стабильность жидкости. Пригодные для применения оксиды (золи) включают в себя кремнезем (золь) (далее будет использоваться название кремнезем или силиказоль), силикат, оксид алюминия (золь), оксид титана (золь), оксид олова (золь), оксид церия (золь), оксид сурьмы (золь), оксид вольфрама (золь) и оксид молибдена (золь).

В случае особо низкого смесевого отношения полисилоксана добавление неорганического соединения предпочтительно для улучшения адгезионных характеристик, коррозионной стойкости и характеристики преодоления трения отожженного листа.

Неорганическое соединение добавляют преимущественно в количестве 70 мас.% или меньше, более предпочтительно 50 мас.% или меньше от суммарного содержания твердого материала в покрытии. Можно добавлять его в количестве 60 мас.% или меньше, или 40 мас.% или меньше. Предпочтительно добавление его в количестве 5 мас.% или больше и, более предпочтительно, 10 мас.% или больше.

Целью настоящего изобретения является получение хороших характеристик покрытия без добавления соединения хрома. Таким образом, с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды, вызываемого производственным процессом и продуктами, изоляционное покрытие настоящего изобретения преимущественно практически не содержит хрома. Допустимое количество хрома (в пересчете на CrO₃) в качестве примеси предпочтительно регулируется до 0,1 мас.% или ниже от суммарного содержания твердого материала (суммарного количества покрытия) в изоляционном покрытии.

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА

Далее следует описание, касающееся способа производства листа электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно настоящему изобретению.

Предварительная обработка листа электротехнической стали в качестве исходного материала настоящего изобретения особым образом не ограничена. Допустимо как отсутствие предварительной обработки, так и применение предварительной обработки. Предпочтительная предварительная обработка включает обезжиривание щелочью или т.п. и травление соляной кислотой, серной кислотой, фосфорной кислотой и т.п.

На стальной лист наносят покрывающую жидкость, которая содержит описанные выше полисилоксан и содержащий углеродный элемент полимер. После этого лист электротехнической стали с нанесенной поверх него покрывающей жидкостью подвергают обработке прокаливанием, в результате чего на поверхности листа электротехнической стали образуется изоляционное покрытие.

На этой стадии покрывающая жидкость обладает преимущественно смесевым отношением полисилоксана (в пересчете на SiO₂) в пределах от 10 до 90 мас.% от суммарного содержания твердого материала. Как описано выше, смесевое отношение меньше 10 мас.% приводит к пониженному содержанию оставшегося покрытия после снимающего напряжение отжига, что может ухудшить характеристику преодоления трения. Если смесевое отношение полисилоксана увеличивается, покрытие становится прочным. Если, однако, смесевое отношение превышает 90 мас.%, становится недостаточной гибкость и, в зависимости от условий производства, может ухудшаться стойкость к коррозии.

Трехмерное сетчатое строение покрытия, которое является целью настоящего изобретения, может быть получено с помощью описанной выше обработки. Однако чтобы получить еще более плотную сетчатую структуру и чтобы в дальнейшем надежно получать сетчатую структуру, предпочтительно, чтобы полисилоксан и содержащий углеродный элемент полимер были предварительно поперечно сшиты один с другим в покрывающей жидкости. При этом трехмерная сетчатая структура может быть усилена дополнительным добавлением сшивающего агента. Целесообразно также использовать полисилоксан, содержащий функциональную группу, такую как гидроксильная группа или алкоксигруппа.

Исходный материал для нанесения покрытия является преимущественно водным или масляным материалом пастообразного или жидкого типа. Однако чтобы не увеличивать без необходимости толщину покрытия (вес покрытия), применяют преимущественно исходный материал жидкого типа на основе воды или органического растворителя. В приведенном ниже описании выражение «покрывающая жидкость» в принципе включает также и пастообразный тип.

Пригодный для нанесения изоляционного. покрытия способ допускает использование различных устройств, обычно применяемых в промышленности, таких как валковое устройство для нанесения покрытий, устройство для нанесения покрытий струйного типа, распылитель, устройство с ракельным ножом и планочное устройство.

Для операции прокаливания также могут использоваться обычно применяемые устройства, такие как устройства с применением горячего воздуха, инфракрасные нагреватели и нагреватели индукционного типа. Температура прокаливания может иметь обычный уровень. Однако чтобы избежать термического разложения смолы, температуру прокаливания предпочтительно выбирают равной 350°С или ниже и, более предпочтительно, в пределах от 150°С или выше до 300°С или ниже.

ВЕС ИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ

Хотя вес изоляционного покрытия особым образом не ограничен, предпочтительно регулировать его пределы для одной стороны от 0,05 г/м² или больше до 10 г/м² или меньше, более предпочтительно от 0,1 г/м² или больше, до 10 г/м² или меньше. Если вес изоляционного покрытия ниже 0,05 г/м², достичь равномерного нанесения с помощью промышленных средств затруднительно и в некоторых случаях невозможно получить стабильную штампуемость и коррозионную стойкость. Если вес изоляционного покрытия превышает 10 г/м², получить дополнительного улучшения характеристики покрытия невозможно, что приводит к экономическим потерям. Измерение веса производится на стальном листе, который был подвергнут операции прокаливания, но не был подвергнут снимающему напряжение отжигу, и при этом измерение может включать в себя весовой метод, в котором производится растворение только покрытия в горячей щелочи и т.п. и определяется изменение веса листа до и после растворения покрытия.

Предпочтительные пределы веса покрытия после снимающего напряжение отжига составляют от примерно 0,01 г/м² или больше до примерно 9,0 г/м² или меньше.

Изоляционное покрытие согласно настоящему изобретению образуют преимущественно на обеих сторонах стального листа. Однако в некоторых случаях, в зависимости от поставленной цели, изоляционное покрытие может быть образовано только на одной стороне листа. Иными словами, в зависимости от поставленной цели изоляционное покрытие согласно настоящему изобретению образуют только на одной стороне стального листа, в то время как другую сторону либо покрывают другим изоляционным покрытием, либо оставляют непокрытой.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Области применения листа электротехнической стали с изоляционным покрытием согласно настоящему изобретению особым образом не ограничены. Однако с целью использования термостойкости покрытия наиболее подходящим направлением применения является применение листа электротехнической стали, подвергнутого снимающему напряжение отжигу в температурном диапазоне приблизительно от 750 до 850°С. Например, особо подходящим применением является производство ламинированного железного сердечника с помощью штамповки листов электротехнической стали с последующим их ламинированием.

ПРИМЕР 1

Результат настоящего изобретения детально описывается с помощью примеров. Однако настоящее изобретение этими примерами не ограничено.

В качестве листа электротехнической стали берут полностью обработанный лист электротехнической стали, которая содержит: 0,45 мас.% Si, 0,25 мас.% Mn и 0,48 мас.% Al. Лист был подвергнут заключительному отжигу и его толщина составляет 0,5 мм. С помощью валкого устройства для нанесения покрытий на лист электротехнической стали наносят соответствующие композиционные смолы, предварительно полученные поперечным сшиванием полисилоксана с соответствующими смолами в соответствующих условиях, которые приведены, соответственно, в таблицах 1, 3 и 5. Листы стали с покрытием прокаливают в печи с горячим воздухом при температуре прокаливания 230°С в качестве максимальной температуры металла, получая в результате этого соответствующие образцы. В качестве компонента, отличного от композиционной смолы, в некоторых примерах и сравнительных примерах добавляют химические вещества, приведенные в таблицах 1, 3 и 5.

У приготовленных таким образом образцов (листов электротехнической стали с изоляционным покрытием) покрытие растворяют в кипящем 50%-ном водном растворе NaOH и определяют вес изоляционного покрытия с помощью описанного выше весового метода.

Для полученных таким образом листов электротехнической стали с изоляционным покрытием были определены и оценены следующие описанные ниже характеристики.

СТОЙКОСТЬ К КОРРОЗИИ - ПРОИЗВЕДЕННЫЙ ЛИСТ 1

Для образцов, помещенных во влажный шкаф (50°С, относительная влажность выше 98%), оценивают скорость образования красной ржавчины в процентах площади после 48 час с помощью визуального наблюдения.

ОЦЕНОЧНЫЕ КРИТЕРИИ

А: доля площади с красной ржавчиной: от 0 до менее 20%

В: доля площади с красной ржавчиной: от 20 до менее 40%

С: доля площади с красной ржавчиной: от 40 до менее 60%

D: доля площади с красной ржавчиной: от 60 до 100%

СТОЙКОСТЬ К КОРРОЗИИ - ПРОИЗВЕДЕННЫЙ ЛИСТ 2

Для образцов, подвергнутых тесту с опрыскиванием (35°С) в соответствии со стандартом JIS, оценивают скорость образования красной ржавчины в процентах площади после 5 час с помощью визуального наблюдения.

ОЦЕНОЧНЫЕ КРИТЕРИИ

А: доля площади с красной ржавчиной: от 0 до менее 25%

В: доля площади с красной ржавчиной: от 25 до менее 50%

С: доля площади с красной ржавчиной: от 50 до менее 75%

D: доля площади с красной ржавчиной: от 75 до 100%

СТОЙКОСТЬ К КОРРОЗИИ ПОСЛЕ СНИМАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЕ ОТЖИГА (СТОЙКОСТЬ К КОРРОЗИИ - ОТОЖЖЕННЫЙ ЛИСТ)

Образцы подвергают в течение 2 час отжигу в атмосфере азота при 750°С. Полученные в результате этого отожженные листы тестируют при постоянных температуре и влажности (50°С и относительной влажности 80%) с целью оценки скорости образования красной ржавчины в процентах площади через 14 суток с помощью визуального наблюдения.

ОЦЕНОЧНЫЕ КРИТЕРИИ

А: доля площади с красной ржавчиной: от 0 до менее 20%

В: доля площади с красной ржавчиной: от 20 до менее 40%

С: доля площади с красной ржавчиной: от 40 до менее 60%

D: доля площади с красной ржавчиной: от 60 до 100%

ХАРАКТЕРИСТИКИ АДГЕЗИИ

Образцы (i) и отожженные листы (ii), подвергнутые в течение 2 час операции отжига в атмосфере азота при 750°С, тестируют на сгиб-разгиб при сгибании до диаметра 20 мм при 180°С и оценивают, таким образом, характеристики адгезии в виде степени отслоения покрытия с помощью визуального наблюдения.

ОЦЕНОЧНЫЕ КРИТЕРИИ

А: отсутствие отслаивания

В: степень отслоения менее 20%

С: степень отслоения от 20% или более до менее 40%

D: степень отслоения от 40% или более до отслоения по всей поверхности

СТОЙКОСТЬ К РАСТВОРИТЕЛЯМ

Впитывающую хлопчатобумажную ткань пропитывают различными типами растворителей (гексан, ксилол, метанол и этанол). Каждой пропитанной тканью проводят пять раз взад-вперед по поверхности каждого образца. После этого визуально наблюдают изменение внешнего вида.

ОЦЕНОЧНЫЕ КРИТЕРИИ

А: отсутствие изменений

В: очень небольшое изменение

С: легкое обесцвечивание

D: значительное изменение.

ШТАМПУЕМОСТЬ

Образец многократно ударяют стальным штампом диаметром 15 мм до тех пор, пока глубина лунки заготовки не достигнет 50 мкм.

ОЦЕНОЧНЫЕ КРИТЕРИИ

А: один миллион циклов или более

В: от 500 тысяч циклов или более до менее одного миллиона циклов

С: от 100 тысяч циклов или более до менее 500 тысяч циклов

D: менее 100 тысяч циклов.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕОДОЛЕНИЯ ТРЕНИЯ

Устанавливают один на другой десять листов образцов, каждый из которых имеет размер 50 мм². Штабелированные образцы подвергают отжигу в течение 2 час, прилагая нагрузку (200 г/см²) в атмосфере азота при 750°С. Вслед за этим на образцы (стальные листы) бросают сверху вес, равный 500 г, и определяют высоту, при которой происходит распад образцов на пять кусков.

ОЦЕНОЧНЫЕ КРИТЕРИИ

А: 10 см или меньше

В: от более 10 см до не более 15 см

С: от более 15 см до не более 30 см

D: более 30 см.

Результаты тестов приведены в таблицах 2, 4 и 6.

Как следует из таблиц 1-6, примеры настоящего изобретения показывают прекрасные стойкость к коррозии, адгезионные характеристики, стойкость к растворителям, штампуемость и характеристики преодоления трения. В частности, в примерах настоящего изобретения, в которых использованы предпочтительные диапазон смесевого отношения полисилоксана и вес изоляционного покрытия, названные характеристики улучшены в еще большей степени. В случае низкого смесевого отношения полисилоксана добавление неорганического соединения улучшает разные характеристики.

Напротив, в сравнительных примерах оказывается ухудшенным одно или более таких свойств, как стойкость к коррозии, адгезионные характеристики, стойкость к растворителям, штампуемость и характеристика преодоления трения.

Настоящее изобретение предлагает лист электротехнической стали с изоляционным покрытием, обладающий прекрасными стойкостью к коррозии и штампуемостью, которые эквиваленты или лучше этих свойств у хромсодержащего изоляционного покрытия. Вследствие этого настоящее изобретение экологически приемлемо не только в части конечных продуктов, но также и в части процесса производства, делая возможным широкое применение, включая моторы и трансформаторы, благодаря чему настоящее изобретение является полезным с промышленной точки зрения.

Изобретение относится к листу из электротехнической стали с изоляционным покрытием и способу его производства. Лист имеет изоляционное покрытие, содержащее композиционную смолу, состоящую из полисилоксана и содержащего углеродный элемент полимера. Способ включает нанесение композиционной смолы и прокаливание при температуре от 150 до 350°С до образования покрытия весом от 0,05 г/м² до 10 г/м². Получается лист с изоляционным покрытием, обеспечивающим высокие коррозионную стойкость и штампуемость, которые эквивалентны или лучше этих свойств у хромсодержащего изоляционного покрытия. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Лист из электротехнической стали с изоляционным покрытием, которое содержит композиционную смолу, состоящую из полисилоксана и содержащего углеродный элемент полимера, при этом вес изоляционного покрытия составляет от 0,05 до 10 г/м².

2. Лист по п.1, в котором композиционная смола состоит из полисилоксана, поперечно сшитого с содержащим углеродный элемент полимером.

3. Лист по п.1 или 2, в котором смесевое отношение полисилоксана в пересчете на SiO₂ в изоляционном покрытии составляет от 10 до 90 мас.%.

4. Лист по п.3, в котором смесевое отношение полисилоксана в пересчете на SiO₂ в изоляционном покрытии составляет от 25 до 90 мас.%.

5. Лист п.1 или 2, в котором содержащий улеродный элемент полимер представляет собой один или более полимеров, выбранных из группы, состоящей из полимера на основе винила, полимера на основе полиэфира, полимера на основе алкида, полимера на основе полиуретана, полимера на основе акрила, полимера на основе стирола, полимера на основе полиэтилена, полимера на основе полипропилена, полимера на основе полиамида, полимера на основе поликарбоната, полимера на основе фенола и полимера на основе эпоксида.

6. Лист по п.1 или 2, у которого изоляционное покрытие дополнительно содержит в качестве неорганического соединения одно или больше неорганических соединений, выбранных из группы, состоящей из кремнезема, силиката, оксида алюминия, оксида титана, оксида олова, оксида церия, оксида сурьмы, оксида вольфрама и оксида молибдена.

7. Лист по п.6, у которого содержание неорганического соединения в покрытии составляет не более 30 мас.%.

8. Лист по п.5, у которого изоляционное покрытие дополнительно содержит одно или больше неорганических соединений, выбранных из группы, состоящей из кремнезема, силиката, оксида алюминия, оксида титана, оксида олова, оксида церия, оксида сурьмы, оксида вольфрама и оксида молибдена.

9. Способ производства изоляционного покрытия на листе из электротехнической стали, включающий нанесение композиционной смолы, предварительно полученной из полисилоксана и содержащего углеродный элемент полимера и прокаливание при температуре от 150 до 350°С до образования покрытия весом от 0,05 до 10 г/м².

10. Способ по п.9, в котором применяют полисилоксан поперечно сшитый с полимером.

11. Способ по п.10, в котором содержащий углеродный элемент полимер представляет собой один или более полимеров, выбранных из группы, состоящей из полимера на основе винила, полимера на основе полиэфира, полимера на основе алкида, полимера на основе полиуретана, полимера на основе акрила, полимера на основе стирола, полимера на основе полиэтилена, полимера на основе полипропилена, полимера на основе полиамида, полимера на основе поликарбоната, полимера на основе фенола и полимера на основе эпоксида.

12. Способ по п.9 или 10, в котором покрывающая композиционная смола дополнительно содержит одно или больше неорганических соединений, выбранных из группы, состоящей из кремнезема, силиката, оксида алюминия, оксида титана, оксида олова, оксида церия, оксида сурьмы, оксида вольфрама и оксида молибдена.

13. Способ по п.12, в котором смесевое отношение неорганических соединений к общему содержанию твердых материалов в покрывающей жидкости составляет не более 30 мас.%.

14. Способ по п.9 или 10, в котором смесевое отношение полисилоксана (в пересчете на SiO₂) к общему содержанию твердых материалов в покрывающей жидкости составляет от 10 до 90 мас.%.

15. Способ по п.14, в котором смесевое отношение полисилоксана (в пересчете на SiO₂) к общему содержанию твердых материалов в покрывающей жидкости составляет от 25 до 90 мас.%.

16. Способ по п.12, в котором смесевое отношение полисилоксана (в пересчете на SiO₂) к общему содержанию твердых материалов в покрывающей жидкости составляет от 10 до 90 мас.%.