СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2015 года по МПК C23C22/22 

Изобретение относится к обработке стали для получения электроизоляционных покрытий на ее поверхности, а именно к составам для получения электроизоляционных покрытий на анизотропной электротехнической стали, и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Известен состав для получения электроизоляционного покрытия на основе фосфата алюминия и водной дисперсии коллоидного диоксида кремния с добавками соединений хрома и борной кислоты (патент US №3856568, C09D 5/25; C21D 1/70,1974), содержащий, % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) 10,3 ионы алюминия (Al³⁺) 1,1 борная кислота (H₃BO₃) 0,9 ионы хрома (Cr⁶⁺) 1,8 двуокись кремния (SiO₂) 10,3 вода остальное

Недостатками данного состава являются низкие магнитные свойства, нестабильность состава и неудовлетворительный товарный вид получаемого покрытия, неудовлетворительные физико-механические и магнитные свойства.

Известен состав для получения электроизоляционного покрытия на основе фосфата алюминия, фосфата магния, кремнефтористо-водородной кислоты и водной дисперсии коллоидного диоксида кремния с добавками соединений хрома и борной кислоты (патент RU №2209255, C23C 22/33, 2003), содержащий, % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) 25,8-29,9

ионы алюминия (Al³⁺) 0,8-1,7 ионы магния (Mg²⁺) 1,3-1,7 ионы бора (в пересчете на B₂O₃) 0,11-0,17 ионы хрома (Cr⁶⁺) 0,2-0,5 кремнефтористо-водородная кислота 22,0-28,0 двуокись кремния (SiO₂) 0,2-1,0 вода остальное

Недостатком данного состава является нестабильность, недостаточная технологичность при нанесении (требует постоянного перемешивания, неоднороден). Также при нанесении данного состава и сушке покрытия возникает проблема с налипанием на валки, что ухудшает товарный вид покрытия и его физико-механические и магнитные свойства.

Известен состав, содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома, двуокиси кремния и воду (патент RU №2371518, C23C 22/33, 2009), % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) 6,6-14,6 ионы алюминия (Al³⁺) 0,3-0,71 ионы магния (Mg²⁺) 1,41-0,92 ионы хрома (Cr⁶⁺) 1,45-3,2 коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂) 9,0-20,0 вода остальное

Недостатком данного изобретения является низкая стабильность состава и большое содержание ионов хрома (VI).

Общим недостатком известных составов является наличие соединений хрома. Известно, что соединения хрома являются токсичными, особенно соединения хрома (VI). ПДК (Cr⁶⁺) - 0,05 мг/кг, ПДК (Cr³⁺) - 6,0 мг/кг (Постановление №1 от 23.01.06 Главного государственного санитарного врача Российской Федерации).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является состав (патент RU №2489518, C23C 22/33, 2013), содержащий, % мас.:

Ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) 6,6-14,6 ионы алюминия (Al³⁺) 0,3-0,71 ионы магния (Mg) 0,41-0,92 ионы хрома (Cr⁶⁺) 0,5-2,0 ионы хрома (Cr³⁺) 0,5-1,5 коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂) 9,0-20,2 Вода до 100

Недостатком данного изобретения также является наличие в составе токсичных соединений хрома (VI), что делает данный состав экологически небезопасным.

Задачей изобретения является повышение экологической безопасности состава при сохранении и улучшении физико-механических и магнитных свойств электроизоляционного покрытия.

Поставленная задача достигается составом, содержащим ионы фосфата, алюминия и магния, коллоидную двуокись кремния модифицированную окисью хрома (III), причем массовое отношение окиси хрома (III) к двуокиси кремния Cr₂O₃/SiO₂ равно 0,05-0,1, и воду при следующем соотношении компонентов, % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) 12,1-16,1 ионы алюминия (Al³⁺) 1,3-1,7 ионы магния (Mg²⁺) 0,3-0,5 Модифицированная коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂+Cr₂O₃) 13,1-15,2 Вода до 100

Технический результат изобретения заключается в том, что предлагаемый состав является экологически безопасным, так как в нем отсутствуют токсичные соединения хрома (VI), более стабильным, чем прототип, и электроизоляционное покрытие на его основе обладает повышенной влагостойкостью и прочностью при сохранении электромагнитных характеристик.

В предлагаемом составе полностью отсутствуют ионы хрома (VI), ионы хрома (III) находятся в связанном состоянии, количество ионов алюминия увеличено в среднем в 2,5 раза.

Состав для получения электроизоляционного покрытия получали путем смешения алюмомагнийфосфатной связки с модифицированной коллоидной двуокисью кремния. Стабильность полученного состава определяли по времени хранения полученного состава до начала гелирования.

Для определения физико-механических показателей электроизоляционного покрытия полученный состав наносили на образцы электрохимической стали и затем подвергали термообработке при температуре 800°C. Определяли следующие физико-механические показатели покрытия:

- прочность на изгиб (адгезия) - изгибом образцов на цилиндрической оправке диаметром 30 и 20 мм;

- коэффициент сопротивления - по ГОСТ 12119-80;

- влагостойкость - путем выдержки пластины в кипящей воде (М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия. 1998);

- магнитную активность - по ГОСТ 12119-80.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Во всех примерах использовали модифицированную окисью хрома коллоидную двуокись кремния ТУ 2145-008-61801487-2010 производства ООО «НТЦ «Компас» со следующими характеристиками:

pH ед. pH 2,8-4,0 массовая концентрация сухого остатка (SiO₂+Cr₂O₃), % мас. 19-21 отношение Cr₂O₃/SiO₂ 0,05-0,1 площадь удельной поверхности, м²/г 180-240 кинематическая вязкость, сСт, не более 5 Плотность, г/см³ 1,130-1,136

Пример 1. Готовили состав со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) 11,9 ионы алюминия (Al)³⁺ 1,8 ионы магния (Mg²⁺) 0.5 Модифицированная коллоидная двуокись кремния (мас. отношение Cr₂O₃/SiO₂=0,04) 15,2

Образцы анизотропной электротехнической стали обрабатывали составом в течение 5 секунд при температуре 20-40°C. Излишки раствора удаляли отжимом гуммированными валками. Образцы с покрытием подвергали термообработке при температуре 800°C в течение 60 секунд.

Полученное покрытие имеет следующие характеристики:

- покрытие не влагостойкое;

- прочность на изгиб - покрытие отслаивается на оправке 20 мм;

- коэффициент сопротивления - 350 Ом·см²;

- магнитная активность - 7%.

Примеры 2-8 аналогичны примеру 1.

Количественное содержание компонентов в составе и физико-механические свойства электроизоляционного покрытия приведены в таблице в сравнении с прототипом.

Примеры 1, 6 и 8 показывают, что при содержании компонентов ниже и выше заявленных концентраций покрытия обладают низкой влагостойкостью, низкой магнитной активностью, пониженной прочностью на изгиб, а составы - низкой стабильностью.

Таким образом, предлагаемый состав для получения электроизоляционного покрытия по сравнению с прототипом является экологически безопасным, более стабильным, а покрытие на его основе обладает повышенной влагостойкостью, прочностью при сохранении электромагнитных характеристик.

Изобретение относится к обработке анизотропной электротехнической стали для получения электроизоляционных покрытий и может быть использовано в электротехнической промышленности. Состав содержит, мас.%: ионы фосфата в пересчете на P₂O₅ - 12,1-16,1; ионы алюминия - 1,3-1,7; ионы магния - 0,3-0,5; модифицированную окисью хрома (Cr₂O₃) коллоидную двуокись кремния в пересчете на (SiO₂+Cr₂O₃) - 13,1-15,2 и воду до 100, причем массовое отношении Cr₂O₃/SiO₂ в составе равно 0,05-0,1. Изобретение обеспечивает повышение стабильности состава при отсутствии высокотоксичных ионов хрома (VI) и позволяет получить электроизоляционные покрытия, имеющие хороший товарный вид и обладающие повышенными физико-механическими и магнитными свойствами. 1 табл., 8 пр.

Состав для получения электроизоляционного покрытия на поверхности анизотропной электротехнической стали, содержащий ионы фосфата, алюминия и магния, коллоидную двуокись кремния и воду, отличающийся тем, что он содержит коллоидную двуокись кремния, модифицированную окисью хрома (III), причем массовое отношение окиси хрома (III) к двуокиси кремния Cr₂O₃/SiO₂ равно 0,05-0,1, количество ионов алюминия составляет 1,3-1,7 мас.% при следующем содержании компонентов в составе, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) 12,1-16,1 ионы алюминия (Al³⁺) 1,3-1,7 ионы магния (Mg²⁺) 0,3-0,5 модифицированная коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂+Cr₂O₃) 13,1-15,2 вода до 100