ЛИСТ ТЕКСТУРИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ, ОБЛАДАЮЩЕЙ ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ НА РАСТЯЖЕНИЕ, ИЗОЛЯЦИОННАЯ ПЛЕНКА И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТАКОЙ ИЗОЛЯЦИОННОЙ ПЛЕНКИ Российский патент 2010 года по МПК C22C38/02 C21D9/46 C23C22/00 H01F1/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к листу текстурированной электротехнической стали, имеющей не содержащую хрома и обладающую высокой прочностью на растяжение изоляционную пленку, и к способу обработки изоляционной пленки с образованием не содержащей хрома обладающей высокой прочностью на растяжение изоляционной пленки.

Уровень техники

На поверхности листа текстурированной электротехнической стали образуется изоляционная пленка, состоящая из двух слоев форстеритовой пленки, называемой «первичной пленкой», образующейся после холодной прокатки и декарбюризационного отжига во время высокотемпературного завершающего отжига, и фосфатной пленки, образующейся путем нанесения и прокаливания раствора для обработки, состоящего в основном из фосфата и т.д., после завершающего отжига одновременно с правкой.

Форстеритовая пленка играет важную роль в улучшении адгезии между стальным листом и фосфатной пленкой.

Фосфатная пленка представляет собой пленку, которая необходима для придания листу текстурированной электротехнической стали высокой электроизоляционной способности и уменьшения потерь на вихревые токи с целью снижения потерь мощности. В дополнение к изоляционной способности от указанной пленки требуется также обеспечение различных свойств, таких как адгезия, термостойкость, скольжение и стойкость к коррозии.

При обработке листа текстурированной электротехнической стали с целью изготовления сердечника трансформатора и т.п., если пленка утратила адгезию, термостойкость или скольжение, то она будет отслаиваться во время снимающего напряжение отжига, в результате чего свойственные пленке характеристики не смогут проявиться или же не будет возможности плотно штабелировать стальной лист, что приведет к ухудшению эффективности обработки.

Если использовать изоляционную пленку для придания поверхности листа электротехнической стали прочности на растяжение, перемещение стенок магнитных доменов облегчится, и вследствие этого снизятся потери мощности и улучшатся магнитные свойства. Придание прочности на растяжение влечет за собой также уменьшение магнитострикции, которая является одной из главных причин трансформаторного шума.

В японской патентной публикации (В2) №53-28375 раскрыт способ нанесения форстеритовой пленки, образуемой на поверхности стального листа после заключительного отжига с раствором для обработки изоляционной пленки, состоящим в основном из фосфата, хромата и коллоидного кремнезема, и прокаливания его с образованием обладающей высокой прочностью на растяжение изоляционной пленки, что позволяет снизить потери мощности и уменьшить магнитострикцию.

Далее, в японской патентной публикации (A) №61-41778 раскрыт способ нанесения раствора для обработки, содержащего ультрадисперсные частицы коллоидного кремнезема размером 8 мкм или меньше, первичный фосфат и хромат в заданных соотношениях, и прокаливания его с целью поддержания прочности на растяжение изоляционной пленки на высоком уровне и улучшения смазочной способности пленки.

Кроме того, в японской патентной публикации (А) №11-71683 раскрыта технология, относящаяся к листу текстурированной электротехнической стали, имеющему изоляционную пленку с высокой прочностью на растяжение, состоящую в основном из фосфата, хромата и коллоидного кремнезема и имеющую температуру стеклования от 950 до 1200°С.

Согласно раскрытой в названных выше публикациях технологии, существенно улучшены различные типы свойств пленки и, кроме того, улучшена также прочность на растяжение пленки, но при этом изоляционная пленка содержит соединение хрома в виде хромата.

В последние годы на ведущее место вышли экологические соображения. Применение соединений свинца, хрома, кадмия и т.д. запрещено или ограничено. Таким образом, идут поиски технологии, в которой не используется хром.

Примером такого направления является японская патентная публикация (В2) №57-9631, где раскрыт способ прокаливания раствора для обработки, содержащего коллоидный кремнезем (SiO₂) в количестве 20 вес. частей, фосфат алюминия в количестве от 10 до 120 вес. частей, борную кислоту в количестве от 2 до 10 вес. частей и один или более сульфатов Mg, Al, Fe, Co, Ni и Zn в количестве от 4 до 40 вес. частей, при температуре 300°С или выше, в результате чего образуется изоляционная пленка.

Далее, в японской патентной публикации (А) №2000-178760 раскрыта технология, относящаяся к агенту для обработки поверхности листа текстурированной электротехнической стали, содержащему соль органической кислоты, выбранную из солей Са, Mn, Fe, Zn, Co, Ni, Cu, В и А1, одну или более солей органических кислот, выбранных из формиатов, ацетатов, оксалатов, тартратов, лактатов, цитратов, сукцинатов и салицилатов.

Однако способ, раскрытый в японской патентной публикации (В2) №57-9631, осложнен проблемой, связанной с падением стойкости к коррозии, обусловленным сульфат-ионами в сульфатах. Кроме того, технология, раскрытая в японской патентной публикации (А) №2000-178760, имеет проблему, связанную со стабилизацией раствора, т.е. обесцвечивание, обусловленное органическими кислотами в солях органических кислот. Необходимо дальнейшее усовершенствование этого способа.

Далее, в японской патентной публикации (А) №1-147074 раскрыт лист текстурированной кремнистой стали, получаемый с изоляционной пленкой, состоящей в основном из фосфата и коллоидного кремнезема, в которой образованы локальные области с высокими степенями кристалличности.

Изоляционная пленка листа текстурированной кремнистой стали, раскрытая в японской патентной публикации (А) №1-147074, имеет образованные в пленке области с высокими степенями кристалличности, что придает стальному листу значительную прочность на растяжение, и в результате этого достигается снижение потерь мощности.

Однако в указанных выше публикациях не оценена адгезия изоляционной пленки. Предполагается, что адгезия изоляционной пленки имеет традиционный уровень. В этом отношении раскрытая в указанной выше публикации изоляционная пленка оставляет поле для усовершенствования.

В японском патенте №348237 раскрыто облегчение освобождения фосфорной кислоты от кислых фосфатов путем добавления свободной фосфорной кислоты к указанному выше первому слою и, при добавлении избытка свободной фосфорной кислоты, когда количество фосфорной кислоты в первом слое оказывается в избытке, одновременного применения оксида хрома, благодаря чему не только повышается стойкость к коррозии, но при этом также благодаря избытку фосфорной кислоты предотвращается липкость во время снимающего напряжение отжига.

Однако раскрытая в указанной публикации технология требует второго слоя, в основном состоящего из бората алюминия, и основана на химическом сродстве между фосфорной кислотой и вторым слоем. В этом случае необходима слоистая структура, состоящая из нескольких слоев (первого слоя и второго слоя), в результате чего возникает проблема повышения производственных расходов.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является улучшение свойств изоляционной пленки, образуемой на поверхности листа текстурированной электротехнической стали на заключительной стадии производства этого листа.

Иными словами, целью настоящего изобретения является получение листа текстурированной электротехнической стали, имеющей изоляционную пленку с высокой прочностью на растяжение, обладающую существенно более высокой адгезией и различными другими свойствами пленки, несмотря на отсутствие в ней соединения хрома.

Суть настоящего изобретения состоит в следующем:

(1) Лист текстурированной электротехнической стали, имеющий не содержащую хрома и обладающую высокой прочностью на растяжение изоляционную пленку, отличающийся тем, что на поверхности стального листа образована изоляционная пленка, содержащая в качестве главных ингредиентов фосфат и коллоидный кремнезем и содержащая кристаллический фосфат магния, равномерно диспергированный по всей поверхности.

(2) Лист текстурированной электротехнической стали, имеющий не содержащую хрома и обладающую высокой прочностью на растяжение изоляционную пленку, как изложено в (1), отличающийся тем, что указанный кристаллический фосфат магния содержит моноклинный фосфат магния и/или орторомбический фосфат магния, и тем, что количество нанесенного материала составляет от 2 до 7 г/м².

(3) Лист текстурированной электротехнической стали, имеющий не содержащую хрома и обладающую высокой прочностью на растяжение изоляционную пленку, как изложено в (1) или (2), отличающийся тем, что указанный фосфат состоит из одного или более фосфатов Ni, Со, Mn, Zn, Fe, Al и Ва.

(4) Лист текстурированной электротехнической стали, имеющий не содержащую хрома и обладающую высокой прочностью на растяжение изоляционную пленку, как изложено в любом из (1)-(3), отличающийся тем, что указанный стальной лист является листом текстурированной электротехнической стали, содержащей С: 0,005% или менее и Si; от 2,5 до 7,0%, имеющий средний размер зерен кристаллов от 1 до 10 мм и отклонение ориентации кристаллов от идеальной ориентации (110)[001] в направлении прокатки, равное в среднем 8° или менее.

(5) Способ обработки изоляционной пленки листа текстурированной электротехнической стали, отличающийся нанесением, сушкой и последующим прокаливанием на поверхности листа текстурированной электротехнической стали агента для обработки, содержащего на 100 вес. частей фосфата от 40 до 67 вес. частей коллоидного кремнезема и от 2 до 50 вес. частей фосфорной кислоты и имеющего суммарное содержание твердого материала от 15 до 35%.

(6) Способ обработки изоляционной пленки листа текстурированной электротехнической стали, как изложено в (5), отличающийся тем, что указанный фосфат содержит один или более фосфатов Ni, Со, Mn, Zn, Fe, Al и Ва

(7) Способ обработки изоляционной пленки листа текстурированной электротехнической стали, как изложено в (5) или (6), отличающийся тем, что указанный стальной лист является листом текстурированной электротехнической стали, содержащей С: 0,005% или менее и Si: от 2,5 до 7,0%, имеющий средний размер зерен кристаллов от 1 до 10 мм и отклонение ориентации кристаллов от идеальной ориентации (110)[001] в направлении прокатки, равное в среднем 8° или менее.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - спектр дифракции рентгеновских лучей изоляционной пленки, образованной в примере 1.

Фиг.2 - спектр дифракции рентгеновских лучей изоляционной пленки, образованной в примере 2.

Фиг.3 - спектр дифракции рентгеновских лучей изоляционной пленки, образованной в примере 3.

Фиг.4 - спектр дифракции рентгеновских лучей изоляционной пленки, образованной в сравнительном примере 1.

Осуществление изобретения

Далее изобретение описывается более детально.

В настоящем изобретении в качестве листа текстурированной электротехнической стали после заключительного отжига используется лист текстурированной электротехнической стали с обычной форстеритовой пленкой.

Лист текстурированной электротехнической стали после заключительного отжига ополаскивают, удаляют избыток отжигового сепаратора, после чего протравливают в сернокислотной ванне и т.д., вновь ополаскивают начисто, активируют поверхность, покрывают раствором для обработки настоящего изобретения, после чего сушат и прокаливают с образованием изоляционной пленки.

Изоляционная пленка настоящего изобретения содержит кристаллический фосфат магния, равномерно распределенный по всей поверхности пленки. Этот пункт является отличительным признаком настоящего изобретения.

Кристаллический фосфат магния представляет собой фосфат магния и кислый фосфат магния, присутствующий в орторомбической, моноклинной или какой-либо другой кристаллической форме. Он имеет химическую формулу Mg₂P₂O₇ или Mg₂P₂O₇·H₂O и может быть легко определен с помощью спектрального анализа с использованием рентгеновских лучей.

Магний в фосфате магния, содержащемся в изоляционной пленке настоящего изобретения, поступает не из агента для обработки, а поступает из форстеритовой пленки, называемой «первичной пленкой», образующейся на поверхности листа текстурированной электротехнической стали. Этот пункт также является отличительным признаком настоящего изобретения.

Форстеритовая пленка представляет собой пленку, базовый состав которой состоит в основном из неорганического вещества, имеющего форму Mg₂SiO₄, образующегося на поверхности стального листа в виде мелких кристаллов, объединенных в кластеры.

В настоящем изобретении улучшение свойств пленки достигается благодаря равномерному диспергированию и образованию кристаллического фосфата магния между этой форстеритовой пленкой и изоляционной пленкой, состоящей из фосфата и коллоидного кремнезема.

Фосфат магния может быть получен в разных кристаллических формах, но в настоящем изобретении предпочтительны моноклинная форма, орторомбическая форма и гексагональная форма. Особенно предпочтительна из них моноклинная форма.

Причина этого не ясна, но полагают, что она состоит в следующем:

Образующийся на поверхности листа текстурированной электротехнической стали форстерит имеет главным образом орторомбическую форму. Когда на поверхности форстерита образуют фосфат магния, так называемый «эффект литья» приводит к легкому образованию той же самой кристаллической формы, но когда изоляционная пленка образуется за относительно короткое время, фосфат магния легко принимает форму моноклинной системы с низкой симметрией.

Фосфат, используемый для изоляционной пленки настоящего изобретения, является преимущественно ортофосфатом, метафосфатом или пирофосфатом. Возможны также ультрафосфат, трифосфат или триполифосфат, но другие фосфаты обладают низкими водоотталкивающими свойствами, из-за чего стойкость к коррозии изоляционной пленки ухудшается. Таким образом, необходимо проявлять осторожность.

Тип металла фосфата выбирают из одного или более металлов из Ni, Co, Mn, Zn, Fe, Ва и Al. Соединением, добавляемым к агенту для обработки изоляционной пленки, является преимущественно кислый фосфат, карбонат, оксид или гидроксид указанных выше металлов. В частности, в случае оксида растворимость является низкой - поэтому полное растворение не обязательно. Возможно даже использование дисперсии или суспензии, например эмульсии или коллоида.

В настоящем изобретении в изоляционную пленку в дополнение к указанному выше фосфату могут быть включены предотвращающий ржавчину агент, консервант, добавка для придания глянца и другие добавки для пленки, а также, дополнительно, такие добавки как силикаты и литиевые соли. В качестве таких добавок могут быть использованы фосфаты, а в качестве фосфатов может добавляться фосфат магния.

Однако существенным фактором в настоящем изобретении является образование кристаллического фосфата магния. При простом добавлении фосфата магния результат настоящего изобретения не может быть получен.

Образование кристаллического фосфата магния может быть подтверждено с помощью анализа изоляционной пленки в устройстве для дифракции рентгеновских лучей Изоляционная пленка представляет собой тонкую пленку толщиной несколько микрон. По этой причине при использовании устройства для дифракции рентгеновских лучей простого типа иногда не удается детектировать кристаллический фосфат магния, но обычное устройство для дифракции рентгеновских лучей, например RINTT-2000, изготовленное фирмой Rigaku, способно его детектировать Для этого устройства не требуется мощного источника рентгеновских лучей.

Используемый в настоящем изобретении агент для обработки изоляционной пленки характеризуется содержанием не только фосфата и коллоидного кремнезема, но также и фосфорной кислоты в предусмотренном количестве.

Тип или сорт используемой в настоящем изобретении фосфорной кислоты особо не ограничены, но предпочтение отдается ортофосфорной кислоте, метафосфорной кислоте или полифосфорной кислоте В зависимости от комбинации с фосфатом может быть использован фосфонат или кислый фосфат.

Упоминаемый в настоящем изобретении «кислый фосфат» состоит из фосфорной кислоты и каустической соды или какого-либо другого щелочного вещества. При этом реакция раствора является кислой. В результате нагрева во время прокаливания температура щелочного вещества повышается или стабилизируется и выделяется только фосфорная кислота. Это может быть использовано для замены используемой в настоящем изобретении фосфорной кислоты.

Более конкретно, могут использоваться обладающие кислотностью однозамещенный фосфат натрия и т.п. В зависимости от комбинации с используемым фосфатом иногда может использоваться двухзамещенный фосфат натрия, обладающий по существу нейтральной реакций, но трехзамещенный фосфат натрия, растворимый в воде и имеющий щелочную реакцию и т.д., использован быть не может.

Количество добавляемой фосфорной кислоты ограничивается 2-50 вес. частями на 100 вес. частей фосфата. Причина этого состоит в том, что, если количество добавки меньше 2 вес. частей, преимущества настоящего изобретения не достаточно выражены и стойкость к коррозии имеет тенденцию к ухудшению, в то время как, если количество добавки превышает 50 вес. частей, ухудшится стабильность обработочного раствора.

Используемый в настоящем изобретении агент для обработки изоляционной пленки имеет pH в пределах от 1 до 4. Причина этого состоит в том, что, если pH ниже 1, кислотность слишком высока и стальной лист будет проявлять тенденцию к коррозии и его коррозионная стойкость ухудшится, в то время как, если pH выше 4, реакционная способность форстерита становится слишком низкой и ухудшается стойкость к влагопоглощению. Более предпочтителен диапазон pH от 1 до 2.

pH можно регулировать одной лишь поправкой и количеством добавления фосфорной кислоты, но можно также осуществлять регулирование и с использованием серной кислоты или какой-либо другой неорганической кислоты, лимонной кислоты или какой-либо другой органической кислоты, винной кислоты, буферным раствором тартрата натрия и т.д.

Используемый в настоящем изобретении коллоидный кремнезем не ограничен в какой-либо степени в отношении размера частиц, но предпочтителен размер частиц от 5 до 50 нм и еще более предпочтителен размер от 10 до 30 нм.

Поскольку агент для обработки имеет pH в кислой области 1-4, добавляемый коллоидный кремнезем относится преимущественно к кислотному типу и, более конкретно, это преимущественно коллоидный кремнезем, поверхностно обработанный алюминием.

Количество образованной изоляционной пленки лежит в пределах от 2 до 7 г/м². Если образовавшееся количество меньше 2 г/м², получить высокую прочность на растяжение трудно и, кроме того, ухудшаются также изолирующая способность, стойкость к коррозии и т.д. С другой стороны, если это количество превышает 7 г/м², ухудшается степень укрывистости.

Далее дается объяснение причин ограничений, существующих в способе обработки изоляционной пленки.

Коэффициент смешения коллоидного кремнезема и фосфата в используемом в настоящем изобретении агенте для обработки составляет (в пересчете на содержание твердого материала) от 40 до 67 вес. частей коллоидного кремнезема на 100 вес. частей фосфата.

Если взятое для получения смеси количество меньше 40 вес. частей, доля коллоидного кремнезема слишком мала и эффект прочности на растяжение более низок, в то время как, если это количество превышает 67 вес. частей, эффект фосфата в качестве связующего невелик и ухудшена способность образования пленки.

Доля в смеси фосфорной кислоты ограничена 2-50 вес. частями на 100 вес. частей фосфата. Если эта доля меньше 2 вес. частей, преимущества настоящего изобретения не достигаются и ухудшаются адгезия и формуемость, в то время как, если эта доля превышает 50 вес. частей, фосфорной кислоты становится слишком много и ухудшается гигроскопичность.

При нанесении и прокаливании агента для обработки в настоящем изобретении добавленная фосфорная кислота должна вступать в химическую реакцию с форстеритом с образованием фосфата магния, вследствие чего содержание твердого материала в агенте для обработки ограничивается пределами от 15 до 35%.

Если содержание твердого материала меньше 15%, ухудшается взаимная химическая активность фосфорной кислоты и форстерита, в то время как, если это содержание превышает 35%, концентрация фосфорной кислоты становится слишком высокой, стальной лист коррелирует и стойкость к коррозии ухудшается. Предпочтительно содержание от 20 до 25%.

Если указанную выше обработку изоляционной пленки проводят на листе текстурированной электротехнической стали, содержащей С: 0,005% или менее и Si: от 2,5 до 7,0%, характеризующейся средним размером зерна кристаллов от 1 до 10 мм и отклонением ориентации кристаллов от идеальной ориентации (110)[001] в направлении прокатки, равным в среднем 8° или менее, изготовленным с использованием технологии, раскрытой в японской патентной публикации (А) №7-268567, то получают эффект дополнительного снижения потерь мощности.

Предполагается, что результаты и преимущества настоящего изобретения являются следующими, хотя детали их не ясны.

В общем случае фосфорная кислота и хромовая кислота химически взаимодействуют одна с другой с образованием связи и дают нерастворимое соединение, в результате чего в изоляционной пленке листа текстурированной электротехнической стали, состоящей из фосфата, хромата и коллоидного кремнезема, хроматное соединение реагирует с фосфорной кислотой с образованием нерастворимого соединения, которое делает изоляционную пленку нерастворимой и улучшает ее водостойкость.

Авторы изобретения выполнили многочисленные исследования и в результате установили, что даже без хромовой кислоты, если дополнительно добавить избыток фосфорной кислоты отдельно от фосфата, то появляется возможность улучшить водостойкость и пленкообразующую способность изоляционной пленки.

Иными словами, если ограничить в смеси количество фосфорной кислоты и концентрации твердого содержимого до определенных пределов, фосфорная кислота и форстерит прореагируют с образованием фосфата магния и образованием изоляционной пленки с высокой водостойкостью.

Фосфат магния образуется при реакции магния, происходящего из форстерита, с фосфорной кислотой, происходящей из агента для обработки, благодаря чему фосфат магния присутствует между форстеритом и агентом для обработки и улучшает адгезию между образующейся изоляционной пленкой и форстеритом.

Согласно настоящему изобретению, имеется возможность получения листа текстурированной электротехнической стали с прекрасными магнитными свойствами, имеющего не содержащую хрома и обладающую высокой прочностью на растяжение изоляционную пленку, нанесенную на поверхность листа и характеризующуюся прекрасными адгезией и стойкостью к коррозии.

ПРИМЕРЫ

Далее настоящее изобретение описывается более детально на основе примеров.

(1) Примеры 1-3 и сравнительный пример 1

Из рулона текстурированной электротехнической стали толщиной 0,23 мм после последнего заключительного отжига нарезают образцы шириной 7 см и длиной 30 см. Их ополаскивают водой и слегка протравливают с целью удаления оставшегося на поверхности сепаратора отжига и оставляют стеклянную пленку, после чего образцы отжигают с применением снимающего напряжение отжига.

Далее, образцы покрывают фосфорнокислотными растворами, составы которых указаны в таблице 1 (агентами для обработки изоляционной пленки), до получения количеств покрытия 4 г/м², прокаливают и затем контролируют на образование кристаллического фосфата магния с помощью дифракции рентгеновских лучей

В таблице 2 показаны результаты оценок свойств пленки и магнитных свойств. В сравнительном примере 1 кристаллический фосфат магния не наблюдается, а адгезия и стойкость к коррозии являются более низкими.

На фиг.1 приведен спектр дифракции рентгеновских лучей примера 1, на фиг 2 - спектр дифракции рентгеновских лучей примера 2, на фиг.3 - спектр дифракции рентгеновских лучей примера 3 и на фиг.4 - спектр дифракции рентгеновских лучей сравнительного примера 1.

Агенты для обработки изоляционной пленки, использованные в примерах 1, 2 и 3, не содержат фосфата магния. Тем не менее в спектрах дифракции рентгеновских лучей появляются пики фосфата магния, что подтверждает факт образования кристаллического фосфата магния.

Далее, в сравнительном примере 1, несмотря на содержание фосфата магния, в спектре дифракции рентгеновских лучей пик фосфата магния не появляется, что указывает на то, что кристаллический фосфат магния не образуется.

Таблица 1   фосфат Коллоидный кремнезем Фосфорная кислота pH Суммарное содержание
твердого материала 100 вес. частей вес. частей Тип: вес частей   (%) Пр.1 Фосфат Ni 52 о-фосфорная кислота: 10 2,0 21 Пр.2 Фосфат Ni 47 о-фосфорная кислота: 26 1,8 21 Пр.3 Al: Ni фосфат = 40:60 47 о-фосфорная кислота: 5 2,1 26 Ср. Пр.1 Al: Mg фосфат = 50:50 52   4,2 21

Таблица 2   Свойства пленки Магнитные свойства Примечания Адгезия (мм) Стойкость к коррозии (баллы) Прочность на растяжение (гс/мм²) Магнитная индукция (Тл) W17/50 (вт/кг) Кристаллическая форма фосфата магния Пр.1 0 10 0,88 1,94 0,72 Орторомбическая форма Пр.2 0 10 0,84 1,93 0,74 Не ясна кристаллическая форма Пр.3 0 10 0.87 1,93 0,76 Моноклинная форма Ср. пр.1 20 •7 0,74 1,92 0,81 -

(2) Примеры 4-6 и сравнительные примеры 2-8.

Из рулона текстурированной электротехнической стали толщиной 0,23 мм после последнего заключительного отжига нарезают образцы шириной 7 см и длиной 30 см. Их ополаскивают водой и слегка протравливают с целью удаления оставшегося на поверхности сепаратора отжига и оставляют стеклянную пленку, после чего образцы отжигают с применением снимающего напряжение отжига.

Далее, образцы покрывают фосфорнокислыми растворами, составы которых указаны в таблице 3 (агентами для обработки изоляционной пленки), до получения количеств покрытия 4 г/м², прокаливают и оценивают после этого свойства пленки и магнитные свойства.

Для проверки присутствия кристаллического фосфата магния используют те же методы, что и в примерах 1-3. Результаты показаны в таблице 4.

В сравнительном примере 2 количество коллоидного кремнезема в смеси слишком мало, вследствие чего прочность на растяжение понижена, в то время как в сравнительном примере 3, наоборот, количество коллоидного кремнезема в смеси слишком велико, вследствие чего пониженной оказывается адгезия.

В сравнительном примере 4 количество фосфорной кислоты в смеси слишком мало, вследствие чего преимущества настоящего изобретения не проявляются и стойкость к коррозии ухудшена, в то время как в сравнительном примере 5 количество фосфорной кислоты в смеси слишком велико, что является причиной маслянистости и стойкость к коррозии становится чрезвычайно низкой.

В сравнительном примере 6 фосфорная кислота не добавляется и pH раствора для обработки слишком высок, вследствие чего преимущества настоящего изобретения не проявляются и адгезия ухудшена, в то время как в сравнительном примере 7 содержание твердого материала в растворе для обработки слишком мало и в этом случае преимущества настоящего изобретения также не проявляются и адгезия является низкой.

В сравнительном примере 8, наоборот, содержание твердого материала в растворе для обработки слишком велико, имеет место коррозия стали, возникает неровность и стойкость к коррозии снижается.

Таблица 3   Фосфат Коллоидный кремнезем Фосфорная кислота pH Суммарное содержание
твердого материала 100 вес. частей вес. частей Тип: вес. частей - (%) Пр.4 фосфат Al 52 о-фосфорная кислота: 3 1,5 30 Пр.5 Фосфат Со 62 о-фосфорная кислота: 25 1,1 25 Пр.6 Фосфат Ni 52 о-фосфорная кислота: 40 1,2 26 Пр.7 Al:Ni фосфат = 50:50 52 о-фосфорная кислота: 15 1,8 21 Пр.8 Al:Со фосфат = 50:50 45 пирофосфорная кислота: 15 2,3 18 Пр.9 фосфат Al 47 о-фосфорная кислота: 5 2,5 21 Пр.10 Al:Ва фосфат = 80:20 42 о-фосфорная кислота: 12 1,9 20 Ср. пр.2 фосфат Ni 35 о-фосфорная кислота: 20 1,2 24 Ср. пр.3 Al:Ni фосфат = 50:50 78 о-фосфорная кислота: 30 1,3 24 Ср. пр.4 Mn:Ni фосфат = 75:25 52 о-фосфорная кислота: 1 2,2 24 Ср. пр.5 Al:Zn фосфат = 85:15 47 о-фосфорная кислота: 55 0,74 18 Ср. пр.6 Фосфат А1 52 Не добавлена 4,1 18 Ср. пр.7 Al:Ba фосфат=50:50 47 о-фосфорная кислота: 25 3,2 8 Ср. пр.8 Al: Fe фосфат = 70:30 47 о-фосфорная кислота 15 2,1 43

Таблица 4   Свойства пленки Магнитные свойства Примечания Фосфат магния Адгезия (мм) Стойкость к коррозии (баллы) Прочность на растяжение (гс/мм²) Магнитная индукция (Тл) W17/50 (вт/кг) Внешний вид поверхности и т.д. Кристаллическая форма Пр.4 0 10 0,86 1,93 0,77 Гладкая, красивая Орторомбическая форма Пр.5 0 10 0,98 1,93 0,76 Слегка пурпурная, красивая Орторомбическая форма Пр. 6 0 9 0,83 1,92 0,78 Гладкая однородного тона Орторомбическая форма Пр.7 0 10 0,89 1,93 0,77 Черноватая блестящая Моноклинная форма Пр.8 0 10 0,86 1,93 0,79 Багрянисто-черно-серого цвета Орторомбическая форма Пр.9 0 10 0,91 1,91 0,79 Светло-серо-белого цвета красивый Моноклинная форма Пр.10 0 9 0,83 1,91 0,80 Однородного тона Моноклинная форма Ср. пр.2 10 10 0,36 1,91 0,91 Черная неровная - Ср. пр.3 30 8 0,76 1,92 0,84 Серо-белого цвета без блеска - Ср. пр.4 10 4 0,78 1,92 0,85 Черноватая - Ср. пр.5 0 4 0,71 1,91 0,92 Маслянистая - Ср. пр.6 20 7 0,81 1,91 0,82 Без блеска выделяемый порошок - Ср. пр.7 30 5 0,74 1,93 0,83 Без проблем с внешним видом - Ср. пр.8 10 3 0,46 1,90 0,89 Неровная без блеска -

(3) Примеры 11-15и сравнительные примеры 9-12.

При использовании технологии, раскрытой в японской патентной публикации (А) №7-268567, расплавленную сталь, содержащую 3,25% Si, отливают, полученный сляб нагревают и затем подвергают горячей прокатке, горячекатаную сталь отжигают при 1100°C в течение 5 мин, после чего лист подвергают холодной прокатке, получая лист толщиной 0,22 мм.

Этот стальной лист нагревают со скоростью нагрева 400°С/сек до 850°С, затем подвергают декарбюризационному отжигу, покрывают отжиговым сепаратором и подвергают заключительному отжигу при 1200°С в течение 20 час.

Из полученного таким образом рулона листа текстурированной электротехнической стали со средним размером частиц 7,5 мм и ориентацией кристаллов, отклоненной в среднем на 6,5° от идеальной ориентации (110)[001), изготовляют испытательные образцы тем же способом, как и в примерах 1-3.

Далее, испытательные образцы покрывают фосфатными растворами, состав которых указан в таблице 5 (агентами для обработки изоляционной пленки), до получения количеств покрытия 4 г/м², после чего прокаливают, исследуют на присутствие кристаллического фосфата магния тем же методом, как в примерах 1-3, и оценивают свойства пленки и магнитные свойства. Результаты показаны в таблице б.

В сравнительном примере 9 pH обработочного раствора слишком низок, стальной лист коррелирует и стойкость к коррозии ухудшена, в сравнительном примере 10 коллоидный кремнезем добавлен в слишком большом количестве и, наконец, в сравнительном примере 11 фосфорная кислота не добавлена, в результате чего преимущества настоящего изобретения не проявляются и во всех случаях адгезия понижена.

В сравнительном примере 12 фосфорная кислота выделяется во время прокаливания, в результате чего соединение фосфорной кислоты оказывается вне кислой области и преимущества настоящего изобретения не достигаются, а адгезия оказывается пониженной.

Таблица 5   Фосфат Коллоидный кремнезем Фосфорная кислота pH Суммарное содержание
твердого материала 100 вес.частей вес. частей Тип: вес. частей   (%) Пр. 11 Mn:Zn фосфат = 50:50 52 Однозамещенный фосфат натрия:5 3,4 18 Пр. 12 Co:Zn фосфат = 75:25 47 полифосфорная кислота: 25 1,2 25 Пр. 13 Co:Ni фосфат = 50:50 52 Кислый метафосфат натрия: 3 3,2 21 Пр. 14 Al:Ni фосфат = 57:43 52 о-фосфорная кислота: 20 2,4 21 Пр. 15 Ba:Ni фосфат = 5:95 47 Пирофосфорная кислота: 15 1,7 30 Ср. пр.9 Ni:Ba фосфат = 65:35 47 Дифосфорная кислота: 72 0,7 40 Ср пр.10 Ca:Mg фосфат = 50:50 70 о-фосфорная кислота: 20 3,2 20 Ср пр.11 Ca:Ni фосфат = 30:70 52 Без добавок 5,6 12 Ср пр.12 Al:Ni фосфат = 50:50 47 Двухзамещенный фосфат натрия: 15 5,1 21

Таблица 6   Свойства пленки Магнитные свойства Примечания Фосфат магния Адгезия (мм) Стойкость к коррозии (баллы) Прочность на растяжение (гс/мм²) Магнитная индукция (Тл) W17/50 (вт/кг) Внешний вид поверхности и т д. Кристаллическая форма Пр. 11 0 10 0,85 1,94 0,69 Однородного тона красивая Моноклинная форма Пр.12 0 10 0,93 1,95 0,70 Блестящая гладкая Орторомбическая форма Пр.13 0 9 0,91 1,94 0,70 Однородного тона Орторомбическая форма Пр. 14 0 10 0,97 1,95 0,67 Однородная блестящая Моноклинная форма Пр. 15 0 10 0,90 1,93 0,73 Однородная красивая Орторомбическая форма Ср.пр.9 10 3 0,67 1,92 0,81 Корродированная стальная плита - Ср.пр.10 20 9 0,74 1,94 0,76 Мутно-белая без блеска - Cp.пр.11 20 5 0,80 1,93 0,77 Грубая поверхность - Ср.пр.12 20 9 0,45 1,94 0,80 Без блеска беловатая -

Методы оценки адгезии, стойкости к коррозии и прочности на растяжение пленки в приведенных выше примерах и сравнительных примерах были следующими:

(1) Адгезия

К поверхности стальных листов приклеивают Cellotape®, листы накручивают вокруг трубок с диаметрами 10, 20 и 30 мм, после чего Cellotape® удаляют. Наименьший диаметр (в мм), при котором пленка не оказалась приклеенной, используют в качестве оценки

(2) Стойкость к коррозии

Распыляют 5%-ный водный солевой раствор при 35°С. По истечении 5 час поверхность визуально оценивают по десятибалльной системе. Семь или более баллов считаются проходными

(3) Прочность на растяжение пленки

Стальной лист покрывают с одной стороны липкой лентой для маскирования, после чего пленку удаляют с помощью щелочной обработки Прочность на растяжение пленки рассчитывают по степени изгиба стального листа.

В результате проведенных испытаний было выяснено, что изоляционные пленки, содержащие кристаллический фосфат магния, образующийся при использовании агента для обработки изоляционной пленки, получаемого добавлением от 40 до 67 вес. частей коллоидного кремнезема и от 2 до 50 вес. частей фосфорной кислоты к 100 вес. частям фосфата до получения суммарного содержания твердого материала от 15 до 30%, обладают более высокими прочностью на растяжение и стойкостью к коррозии по сравнению с изоляционными пленками сравнительных примеров и являются превосходными в отношении эффекта улучшения магнитных свойств.

Как показано выше, согласно настоящему изобретению, возможно получать лист текстурированной электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами, имеющий не содержащую хрома изоляционную пленку, обладающую высокой прочностью на растяжение и повышенными адгезией, и стойкостью к коррозии.

Соответственным образом, настоящее изобретение распространяется на применение листа текстурированной электротехнической стали и может найти широкое применение в промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа текстурированной электротехнической стали, имеющей не содержащую хрома изоляционную пленку. На поверхность листа наносят агент для обработки, содержащий на 100 вес частей одного или более фосфатов никеля, кобальта, марганца, цинка, железа, алюминия и бария от 40 до 67 вес. частей коллоидного кремнезема и от 2 до 50 вес. частей фосфорной кислоты. Агент имеет pH от 1 до 4 и суммарное содержание твердой фазы от 15 до 35. Осуществляют сушку агента и последующее прокаливание до образования на поверхности не содержащей хрома изоляционной пленки, содержащей в качестве основных ингредиентов коллоидный кремнезем и один или более фосфатов никеля, кобальта, марганца, цинка, железа, алюминия и бария и равномерно диспергированный по всей поверхности кристаллический фосфат магния. Сталь обладает улучшенными магнитными свойствами, а образуемая изоляционная пленка имеет высокую прочность на растяжение, высокую адгезию и стойкостью к коррозии. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.

1. Лист текстурированной электротехнической стали, содержащий образованную на поверхности не содержащую хрома и обладающую высокой прочностью на растяжение изоляционную пленку, отличающийся тем, что на поверхности листа образована изоляционная пленка, содержащая в качестве основных ингредиентов коллоидный кремнезем и один или более фосфатов никеля, кобальта, марганца, цинка, железа, алюминия и бария, и равномерно диспергированный по всей поверхности кристаллический фосфат магния.

2. Лист по п.1, отличающийся тем, что указанный кристаллический фосфат магния представляет собой моноклинный фосфат магния и/или орторомбический фосфат магния, и количество образованной изоляционной пленки составляет от 2 до 7 г/м².

3. Лист по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что он выполнен из стали, содержащей 0,005% или менее углерода и от 2,5 до 7,0% кремния и имеющей средний размер зерен кристаллов от 1 до 10 мм и отклонение ориентации кристаллов от идеальной ориентации (110)[001] в направлении прокатки, равное в среднем 8° или менее.

4. Способ формирования изоляционной пленки на поверхности листа текстурированной электротехнической стали, включающий нанесение на поверхность листа агента для обработки, его сушку и последующее прокаливание до образования на поверхности изоляционной пленки, отличающийся тем, что на поверхность листа наносят агент, содержащий на 100 вес.ч. одного или более фосфатов никеля, кобальта, марганца, цинка, железа, алюминия и бария от 40 до 67 вес.ч. коллоидного кремнезема и от 2 до 50 вес.ч. фосфорной кислоты, и имеющий pH от 1 до 4 и суммарное содержание твердой фазы от 15 до 35% и прокаливание осуществляют до образования на поверхности не содержащей хрома изоляционной пленки, содержащей в качестве основных ингредиентов коллоидный кремнезем и один или более фосфатов никеля, кобальта, марганца, цинка, железа, алюминия и бария и равномерно диспергированный по всей поверхности кристаллический фосфат магния.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что агент для обработки наносят на лист, выполненный из стали, содержащей 0,005% или менее углерода и от 2,5 до 7,0% кремния и имеющей средний размер зерен кристаллов от 1 до 10 мм и отклонение ориентации кристаллов от идеальной ориентации (110)[001] в направлении прокатки, равное в среднем 8° или менее.