非芳香電工鋼板的絕緣覆膜組合物、其制造方法及施用絕緣覆膜組合物的非芳香電工鋼板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了非芳香電工鋼板的絕緣覆膜組合物。本發(fā)明的非芳香電工鋼板的絕緣覆膜組合物包括：混合金屬磷酸鹽，由鋁磷酸鹽(Al(H3PO4)x＝1～3)和鈷磷酸鹽(Co(H3PO4)3)構(gòu)成；和環(huán)氧樹脂；和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料，由取代于所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上的二氧化硅(SiO2)納米顆粒構(gòu)成。
【專利說明】非芳香電工鋼板的絕緣覆膜組合物、其制造方法及施用絕緣覆膜組合物的非芳香電工鋼板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)取向電工鋼板，更具體地，涉及形成有絕緣特性優(yōu)秀的絕緣覆膜組合物的無(wú)取向電工鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)取向電工鋼板作為在軋制板的所有方向上磁性質(zhì)均勻的鋼板，廣泛用于電機(jī)、發(fā)電機(jī)的鐵芯、電動(dòng)機(jī)、小型變壓器等。無(wú)取向電工鋼板有兩種形式，即為了提高沖壓加工后的磁特性而實(shí)施去應(yīng)力退火(SRA)的形式及當(dāng)熱處理導(dǎo)致的經(jīng)費(fèi)損失大于去應(yīng)力退火的磁特性效果時(shí)省略去應(yīng)力退火的形式。需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)、家電、大型電機(jī)的部門將這兩種形式區(qū)分使用。
[0003]形成絕緣覆膜作為相當(dāng)于產(chǎn)品的最終制造工序的過程，除了常規(guī)的抑制渦流的特性之外，還需要連續(xù)沖壓加工性、耐粘合性(sticking)及表面貼緊性等，該連續(xù)沖壓加工性為當(dāng)以規(guī)定的形狀進(jìn)行沖壓加工后層壓多個(gè)而制成鐵芯時(shí)抑制模具磨損的性質(zhì)，該耐粘合性為通過除去鋼板的加工應(yīng)力來恢復(fù)磁特性的去應(yīng)力退火過程之后，鐵芯鋼板之間不會(huì)貼緊的性質(zhì)。除了這種基本特性之外，還需要涂覆溶液的優(yōu)秀的涂覆操作性和配料后能夠長(zhǎng)時(shí)間使用的溶液穩(wěn)定性等。
[0004]另一方面，無(wú)取向絕緣覆膜的主要目的在于實(shí)現(xiàn)所層壓的鐵板之間的層間絕緣。然而，隨著小型電動(dòng)設(shè)備的使用范圍的擴(kuò)大，作為主要的物性，不僅對(duì)絕緣性，而且對(duì)有助于加工性、焊接性、耐蝕性的覆膜性能也進(jìn)行評(píng)估。最近，鋼板表面的品質(zhì)對(duì)使用特性也產(chǎn)生影響，因此，要求電工鋼板的優(yōu)秀的表面品質(zhì)。
[0005]此外，與現(xiàn)政府的低碳政策協(xié)調(diào)步伐并乘著高效率電機(jī)開發(fā)的高檔化浪潮，無(wú)取向電工鋼板越走向高檔化，就越對(duì)電工鋼板的表面要求高性能(高絕緣性、高耐熱性、高耐蝕性)。
[0006]尤其,通過潤(rùn)流損失(Eddy Current Loss)最小化來能夠使電機(jī)的性能極大化的無(wú)取向電工鋼板的層間優(yōu)秀絕緣性是必不可少的部分。
[0007]為確保無(wú)取向電工鋼板的優(yōu)秀的絕緣性，增加涂覆厚度是最常見的一種方法。然而，增加涂覆厚度，存在的缺點(diǎn)為無(wú)取向電工鋼板所要求的焊接性、耐熱性、SRA前/后粘合性及占空因素(StackingFactor)等特性會(huì)劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為解決上述問題而作的，其目的在于提供一種無(wú)取向電工鋼板，盡管將基本組成鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽的混合金屬磷酸鹽、氧化促進(jìn)劑過硼酸鈉(NaBO3.4Η20)及環(huán)氧樹脂類的乳狀液樹脂與通過化學(xué)反應(yīng)將SiO2納米顆粒改性的酸性類有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料混合制成的絕緣涂覆溶液，在無(wú)取向電工鋼板上涂覆成薄膜厚度，通過涂覆層中的納米顆粒大小、注入量及納米顆粒的均勻分布，該無(wú)取向電工鋼板的去應(yīng)力退火(SRA)前/后的絕緣特性顯著優(yōu)于已往的薄膜產(chǎn)品。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜的組合物包括:混合金屬磷酸鹽，由鋁磷酸鹽(Al(H3PO4)x = H)和鈷磷酸鹽Co (H3PO4)3構(gòu)成；和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite),由環(huán)氧樹脂和取代到所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)的二氧化娃(SiO2)納米顆粒構(gòu)成。
[0010]所述絕緣覆膜組合物可包括所述混合金屬磷酸鹽30?70wt%和所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料30?70wt%。
[0011]所述絕緣覆膜組合物可進(jìn)一步包括氧化促進(jìn)劑，所包含的所述氧化促進(jìn)劑的含量可為 0.1 ?1.0wt %。
[0012]所述二氧化硅納米顆粒的大小可為5?50nm。
[0013]所述混合金屬磷酸鹽中所混有的所述鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽的混合比率(鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽)可為0.05?0.2。
[0014]所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的固體含量可為30?70wt%,所述固體含量中的二氧化硅(SiO2)與樹脂之比率可為0.3?0.6。
[0015]所述氧化促進(jìn)劑可為過硼酸鈉(NaBO3.4H20)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，包括:提供由鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽構(gòu)成的混合金屬磷酸鹽30?70wt% ;提供在環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上取代有二氧化娃納米顆粒的有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite) 30?70wt% ;及混合所提供的所述混合金屬磷酸鹽和所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料后，進(jìn)行攪拌。
[0017]在所述混合金屬磷酸鹽及有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的混合物中，可進(jìn)一步包括氧化促進(jìn)劑0.1?1.0wt%。
[0018]所述招磷酸鹽可通過以由水(H2O) 15wt %和磷酸(H3PO4)85wt %構(gòu)成的水溶液IOOg為基準(zhǔn)，加入氫氧化鋁(Al (OH) 3) 5?40g，并在80?90°C的溫度范圍下進(jìn)行反應(yīng)6?10小時(shí)來制造。
[0019]在制造所述鋁磷酸鹽時(shí)，通過氫氧化鋁和磷酸的化學(xué)結(jié)合，鋁和磷形成單鍵(Al-P)、雙鍵(Al = P)及三鍵(Al E P)，自由磷酸(H3PO4)的量可低于40%.[0020]所述鈷磷酸鹽可通過以由水(H2O) 15wt %和磷酸(H3PO4) 85wt %構(gòu)成的水溶液IOOg為基準(zhǔn)，加入氫氧化鈷(Co (OH)2) 2?5g，并在80?90°C的溫度范圍下進(jìn)行反應(yīng)6?10小時(shí)來制造。
[0021]所述鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽的混合比率(鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽)可為0.05?0.2。
[0022]所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的固體含量可為30?70wt%,所述固體含量中的二氧化硅(SiO2)與樹脂之比率可為0.3?0.6。
[0023]所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料可為在酸性環(huán)氧樹脂中將粒徑為10?50nm的二氧化硅(SiO2)顆粒改性而成的。
[0024]本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的特征在于形成有絕緣涂覆層，所述絕緣涂覆層通過在所述電工鋼板的表面上涂覆包括混合金屬磷酸鹽和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的絕緣覆膜組合物后進(jìn)行干燥來形成，所述混合金屬磷酸鹽由鋁磷酸鹽(Al (H3PO4) x =卜3)和鈷磷酸鹽(Co(H3PO4)3)構(gòu)成；所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料由環(huán)氧樹脂和取代在所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上的二氧化硅(SiO2)納米顆粒構(gòu)成。[0025]所述絕緣覆膜組合物可包括所述混合金屬磷酸鹽30?70wt %和所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite) 30 ?70wt%。
[0026]所述絕緣覆膜組合物可進(jìn)一步包括氧化促進(jìn)劑，在所述絕緣覆膜組合物中可包含0.1?1.0wt%的所述氧化促進(jìn)劑。
[0027]在所述無(wú)取向電工鋼板中，所述二氧化硅納米顆粒的大小可為5?50nm。
[0028]在所述無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物中，在所述混合金屬磷酸鹽中所混有的所述鋁磷酸鹽與鈷磷酸鹽之混合比率(鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽)可為0.05?0.2。
[0029]所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的固體含量可為30?70wt%,所述固體含量中的二氧化硅(SiO2)與樹脂之比可為0.3?0.6。
[0030]在所述無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物中，所述氧化促進(jìn)劑可為過硼酸鈉(NaBO3.4H20)。
[0031]在所述絕緣涂覆層中無(wú)機(jī)質(zhì)的比率可為0.55?0.95。
[0032]在所述絕緣涂覆層中所分布的二氧化硅(SiO2)的分布面積可占5?30%。
[0033]在由所述絕緣覆膜組合物形成有涂覆層的電工鋼板中，在涂覆層的厚度等于或小于1.Ομπι時(shí)，絕緣電阻特性可等于或大于10.0 Ω cm2。
[0034]涂覆所述絕緣覆膜組合物后，在溫度范圍700?850°C，100%氮(N2)氣氛下進(jìn)行去應(yīng)力退火(SRA)工藝后，幾乎沒有涂覆層的燒失，并在涂覆層的厚度等于或小于1.Ομπι時(shí)，絕緣電阻特性可等于或大于10.0 Ω cm2。
[0035]在由所述絕緣覆膜組合物形成有涂覆層的電工鋼板中，在涂覆層中均勻分布有二氧化娃(SiO2)顆粒。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，將二氧化硅(SiO2)納米復(fù)合材料(composite)施用于無(wú)取向電工鋼板用覆膜組合物的制造中，從而能夠提供一種具有優(yōu)秀的絕緣覆膜的無(wú)取向電工鋼板。
[0037]而且，本發(fā)明在電工鋼板的絕緣涂覆層中均勻分布納米顆粒，并控制納米顆粒的大小及注入量，從而能夠提供一種在去應(yīng)力退火前后具有優(yōu)秀的絕緣特性的無(wú)取向電工鋼板。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜的制造方法的工藝順序圖。
[0039]圖2為顯示構(gòu)成本發(fā)明的電工鋼板的絕緣覆膜組合物的混合金屬磷酸鹽中的鋁磷酸鹽與磷酸形成單鍵及多鍵的圖。
[0040]圖3為顯示構(gòu)成本發(fā)明的電工鋼板的絕緣覆膜組合物的有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的鈉陽(yáng)離子促進(jìn)自由磷酸與氧化鐵之間的反應(yīng)的圖。
[0041]圖4為顯示將本發(fā)明的絕緣覆膜組合物涂覆于表面后進(jìn)行干燥的電工鋼板的去應(yīng)力退火前的涂覆層剖面的圖。
[0042]圖5為顯示將本發(fā)明的絕緣覆膜組合物涂覆于表面后進(jìn)行干燥的電工鋼板的去應(yīng)力退火后的涂覆層剖面的圖。
[0043]圖6為顯示本發(fā)明電工鋼板中涂覆絕緣覆膜組合物而成的涂覆層(絕緣覆膜)的剖面的圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0044]參照附圖和詳細(xì)描述的下列實(shí)施例，就可以清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)的方法。然而，本發(fā)明能夠以各種不同方式實(shí)施，并不局限于下列實(shí)施例。提供下列實(shí)施例的目的在于，充分公開本發(fā)明以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)
【發(fā)明內(nèi)容】
有整體和充分的了解，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。在通篇說明書中，對(duì)相同構(gòu)件采用了相同的附圖標(biāo)記。
[0045]以下，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板進(jìn)行描述。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，包括:混合金屬磷酸鹽，由鋁磷酸鹽(Al (H3PO4)x =卜3)和鈷磷酸鹽(Co(H3PO4)3)構(gòu)成；和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite),由環(huán)氧樹脂和取代在所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上的二氧化娃(SiO2)納米顆粒構(gòu)成。
[0047]所述絕緣覆膜組合物包括混合金屬磷酸鹽30?70wt%和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite) 30?70wt%,所述混合金屬磷酸鹽由招磷酸鹽(Al (H3PO4) x = i?3)和鈷磷酸鹽(Co (H3PO4)3)構(gòu)成。
[0048]所述絕緣覆膜組合物還包括氧化促進(jìn)劑0.1?1.0wt%。
[0049]本發(fā)明的特征在于，所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)包括環(huán)氧樹脂和取代在所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上的二氧化硅(SiO2)納米顆粒，所述二氧化硅納米顆粒的大小為5 ?50nmo
[0050]本發(fā)明的特征在于，在所述混合金屬磷酸鹽中所混有的所述鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽的混合比率(鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽)為0.05?0.2。
[0051]本發(fā)明的特征在于，所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的固體含量為30?70wt%，所述固體含量中的二氧化硅(SiO2)與樹脂之比率為0.3?0.6。
[0052]本發(fā)明的特征在于，所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料是將粒徑為10?50nm的二氧化硅(SiO2)顆粒在酸性環(huán)氧樹脂中改性而成的。
[0053]本發(fā)明的特征在于，所述氧化促進(jìn)劑為過硼酸鈉(NaBO3.4H20)。
[0054]圖1為顯示本發(fā)明的絕緣覆膜組合物的制造工藝的工藝順序圖。
[0055]本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，包括:提供由鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽構(gòu)成的混合金屬磷酸鹽30?70wt%;提供在環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上取代有二氧化娃納米顆粒的有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite) 30?70wt% ;及混合所提供的所述混合金屬磷酸鹽和所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料后進(jìn)行攪拌。
[0056]若施用本發(fā)明的絕緣覆膜組合物，則能夠解決鋼板的去應(yīng)力退火前/后的絕緣特性和因使用磷酸鹽而產(chǎn)生的吸濕性(tacky)問題。
[0057]首先，在本發(fā)明中使用的金屬磷酸鹽可通過混合高濃度的鋁磷酸鹽(Al(H3PO4)x =卜3)和鈷磷酸鹽(Co (H3PO4) 3)來制造。
[0058]鋁磷酸鹽(Al (H3PO4) X = 1?3)可通過以由水(H2O) 15被％和自由磷酸(H3P04)85wt%構(gòu)成的水溶液IOOg為基準(zhǔn)，加入10?40g的氫氧化鋁(Al (OH)3)，并在80?90°C的溫度范圍下進(jìn)行反應(yīng)6?10小時(shí)來制造，鈷磷酸鹽可通過以由水(H20)15wt%和磷酸(H3PO4) 85wt%構(gòu)成的水溶液IOOg為基準(zhǔn)，加入氫氧化鈷(Co (OH)2) 2?5g，并在80?90°C的溫度范圍下進(jìn)行反應(yīng)6?10小時(shí)來制造。
[0059]一般來說，將包括大量金屬磷酸鹽的絕緣覆膜組合物涂覆在無(wú)取向電工鋼板的表面，并經(jīng)過一段時(shí)間后，會(huì)析出未反應(yīng)的自由磷酸，并因?yàn)樽杂闪姿岫赡軙?huì)發(fā)生吸濕性或者表面發(fā)粉現(xiàn)象。因此，為了減少自由磷酸所致的表面缺陷，不僅應(yīng)適當(dāng)控制磷酸和金屬氫化物的比率，而且涂覆溶液中磷酸所占的成分比也非常重要。
[0060]更具體地，材料表面與磷酸鹽在一定溫度以上進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，以自由磷酸的形式析出未參加反應(yīng)的磷酸鹽。至于鋁磷酸鹽(Al (Η3Ρ04)χ = 1?3)，當(dāng)自由磷酸(H3PO4)和高濃度氫氧化鋁(Al(OH)3)在高溫下進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，鋁(Al)和磷酸(H3PO4)根據(jù)氫氧化鋁(Al(OH)3)的注入量形成20?70%的單鍵(Al = P)、雙鍵(Al = P)及三鍵(Al = P)。
[0061]圖2顯示當(dāng)自由磷酸(H3PO4)與氫氧化鋁(Al(OH)3)在高溫下進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，鋁(Al)和磷⑵形成單鍵(Al-P)、雙鍵(Al = P)及三鍵(Al = P)。
[0062]為了進(jìn)行反應(yīng)，以包括水(H2O) 15wt%和磷酸(H3PO4) 85被％的水溶液IOOg為基準(zhǔn)，將氫氧化鋁(Al (OH) 3)的注入量控制為5?40g。若氫氧化鋁(Al (OH) 3)的注入量為IOg以下，覆膜組合物中的高含量的自由磷酸會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生吸濕性和發(fā)粉現(xiàn)象，若注入量為40g以上，則會(huì)引起金屬磷酸鹽的再結(jié)晶，溶液穩(wěn)定性會(huì)劣化。
[0063]而且，至于鈷磷酸鹽(Co (H3PO4)3),將氫氧化鈷(Co (OH)2) 2?5g注入自由磷酸(H3PO4)后，在高溫下進(jìn)行反應(yīng)，氫氧化鈷(Co(OH)2)以溶解于自由磷酸的形式存在，而不與自由磷酸進(jìn)行反應(yīng)。
[0064]因此，為了提高絕緣覆膜組合物的涂覆操作性，鈷磷酸鹽/鋁磷酸鹽之比率控制為 0.05 ?0.2。
[0065]若鈷磷酸鹽/鋁磷酸鹽之比率低于0.05，涂覆操作性就會(huì)劣化，若鈷磷酸鹽/鋁磷酸鹽之比率大于0.2，可發(fā)生表面的吸濕性和發(fā)粉現(xiàn)象。
[0066]而且，若以水(H2O) 15wt %和自由磷酸(H3PO4) 85wt %的溶液IOOg為基準(zhǔn)，如果所注入的氫氧化鈷(Co(OH)2)的量為2g以下，就無(wú)法期待涂覆操作性即濕潤(rùn)性(waterability)的提高,如果注入量超過5g,可產(chǎn)生問題為氫氧化鈷(Co(OH)2)不易溶解于磷酸，金屬磷酸鹽易于再結(jié)晶的穩(wěn)定性劣化問題。
[0067]所述混合金屬磷酸鹽可改善絕緣覆膜(涂覆層)和材料(鋼板)的緊貼性劣化、導(dǎo)入磷酸鹽所致的自由磷酸的吸濕性(sticky)和析出現(xiàn)象以及去應(yīng)力退火(SRA)前/后的絕緣特性。
[0068]因此，所混合的鈷磷酸鹽(Co (H3P04) 3) /鋁磷酸鹽(Al (H3PO4) x =卜3)的混合比率為 0.05 ?0.2。
[0069]與自由磷酸進(jìn)行取代的氫氧化鋁(Al(OH)3)的量越多，就越能夠使鋁磷酸鹽(Al(H3PO4)x = H)中自由磷酸(H3PO4)的量最小化，因此能夠解決自由磷酸所導(dǎo)致的表面吸濕性(sticky)及析出現(xiàn)象。
[0070]而且，取代后的鋁磷酸鹽(Al(H3PO4)x = H)的量越多，就越能提高與有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的相容性,進(jìn)而能夠提高在覆膜組合物中的混合金屬磷酸鹽的比率。因此，通過覆膜組合物中的高無(wú)機(jī)物比率，絕緣特性變優(yōu)秀，而且，在去應(yīng)力退火(SRA)后也沒有覆膜層的損傷或者破裂(Crack)現(xiàn)象，因此絕緣特性和耐熱性可變優(yōu)秀。
[0071]此外，為了在絕緣覆膜組合物中均勻分散納米顆粒，本發(fā)明采用通過化學(xué)反應(yīng)將納米顆粒取代于樹脂中而形成的有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)，而非采用已往的溶膠(colloidal sol)形式。
[0072]所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料為通過化學(xué)方法將納米顆粒取代于樹脂的官能團(tuán)上的復(fù)合體形態(tài)，即使取代為大量的納米顆粒，也根本不會(huì)發(fā)生顆粒之間的凝聚或者沉積現(xiàn)象。
[0073]通過所述化學(xué)反應(yīng)改性的有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的SiO2顆粒的平均粒徑為5?50nm,有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料中SiO2納米顆粒的固體含量占10?50%。其中，如果取代于SiO2納米復(fù)合材料中的SiO2顆粒的平均大小為5nm以下，就會(huì)增加顆粒的整個(gè)表面積，使屏障效應(yīng)(barrier effect)極大化,因此,雖然提高絕緣特性,但缺點(diǎn)為覆膜組合物的價(jià)格會(huì)上漲。
[0074]另一方面，如果顆粒平均大小為50nm以上，則SiO2的整體表面積減少，進(jìn)而絕緣特性會(huì)劣化。而且，如果所注入的并被取代于環(huán)氧樹脂中的SiO2納米顆粒的固體含量為10%以下，SiO2納米顆粒對(duì)提高絕緣特性影響不大，如果固體含量為50%以上時(shí)，由于涂覆層中的高無(wú)機(jī)物比率，可能會(huì)發(fā)生沖壓性劣化問題。
[0075]另一方面，本發(fā)明的特征在于，除了水之外，在絕緣覆膜組合物中由混合金屬磷酸鹽和二氧化硅(SiO2)納米顆粒構(gòu)成的無(wú)機(jī)物的比率為0.55?0.95。如果無(wú)機(jī)物比率低于
0.55，絕緣特性提高不大，會(huì)發(fā)生SRA后緊貼性劣化的問題。另一方面，如果無(wú)機(jī)物比率大于0.95，會(huì)發(fā)生耐蝕性和沖壓性劣化的問題。
[0076]本發(fā)明為了給無(wú)取向電工鋼板表面賦予優(yōu)秀的絕緣特性，施用通過化學(xué)反應(yīng)在環(huán)氧樹脂中使二氧化硅(SiO2)納米顆粒改性的有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料。通過所述化學(xué)反應(yīng)改性的有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的二氧化硅(SiO2)的平均粒徑為5?50nm，有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料中納米顆粒的固體含量為10?50%。
[0077]而且，有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料中所含有的環(huán)氧樹脂的分子量為1000?4000，Tg (玻璃轉(zhuǎn)移溫度)為40?60°C，固體含量的比率為20?40%，粘度為50?200cp。
[0078]所述無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法的特征在于，在所述混合金屬磷酸鹽和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的混合物中進(jìn)一步混合氧化促進(jìn)劑0.1?
1.0wt % ο
[0079]由于導(dǎo)入磷酸鹽，可能會(huì)產(chǎn)生因殘留在絕緣覆膜中的微量自由磷酸引起的吸濕性或者退火時(shí)的附著性問題。為了解決該問題，本發(fā)明從鈉(Na)陽(yáng)離子促進(jìn)鐵(Fe)類氧化物和殘留于涂覆溶液中的自由磷酸的反應(yīng)出發(fā)，施用了過硼酸鈉(NaBO3.4H20)。所述氧化促進(jìn)劑，除了過硼酸鈉之外可使用包括碳酸鈉等的鈉系物質(zhì)。
[0080]過硼酸鈉(NaBO3.4H20)在水溶液中容易解離，當(dāng)添加于絕緣覆膜組合物時(shí)，不僅對(duì)溶液穩(wěn)定性沒有負(fù)面影響，而且也不損害包括耐蝕性在內(nèi)的表面特性。
[0081]圖3為顯示用作氧化促進(jìn)劑的過硼酸鈉在水溶液中解離出的鈉陽(yáng)離子促進(jìn)自由磷酸和氧化鐵的反應(yīng)的圖。
[0082]在水溶液中解離的鈉(Na)陽(yáng)離子，如圖3所示，起到引導(dǎo)殘留在覆膜層中的部分自由磷酸與氧化鐵在高溫下(250°C以上)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的氧化促進(jìn)劑的作用。
[0083]以絕緣覆膜組合物IOOg為基準(zhǔn)，如果過硼酸鈉(NaBO3.4Η20)的注入量為0.1g以下時(shí)，盡管干燥溫度高，在表面也會(huì)產(chǎn)生吸濕性和發(fā)粉現(xiàn)象，如果為l.0g以上，耐蝕性和耐氣候性劣化。[0084]所述鋁磷酸鹽通過在由水(H2O) 15被％和磷酸(H3PO4)85Wt^構(gòu)成的水溶液100g中加入5~40g的氫氧化鋁(Al (OH)3)，并在80~90°C溫度范圍下反應(yīng)6~10小時(shí)來制造。
[0085]本發(fā)明的特征在于，在所述制造鋁磷酸鹽步驟，通過氫氧化鋁和磷酸的化學(xué)結(jié)合，鋁和磷形成單鍵(Al-P)，雙鍵(Al = P)及三鍵(Al E P)，自由磷酸(H3PO4)的量低于40%。
[0086]另一方面，所述鈷磷酸鹽通過在由水(H2O) 15wt%和磷酸(H3PO4)85?丨％構(gòu)成的水溶液100g中加入2~5g的氫氧化鈷(Co (OH)2)，并在80~90°C溫度范圍下反應(yīng)6~10小時(shí)來制造。
[0087]本發(fā)明的特征在于，所述鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽的混合比率(鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽)為 0.05 ~0.2。
[0088]本發(fā)明的特征在于,所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)的固體含量為30~70wt%，所述固體含量中二氧化硅(SiO2)/樹脂的比率為0.3~0.6。
[0089]本發(fā)明的特征在于，所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料是將粒徑為10~50nm的二氧化硅(SiO2)顆粒在酸性環(huán)氧樹脂中改性而成的。
[0090]本發(fā)明另一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的特征在于，形成有絕緣涂覆層，所述絕緣涂覆層通過在所述電工鋼板的表面上涂覆包括混合金屬磷酸鹽和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的絕緣覆膜組合物后進(jìn)行干燥來形成，所述混合金屬磷酸鹽由鋁磷酸鹽(Al(H3PO4)x = H)和鈷磷酸鹽(Co(H3PO4)3)構(gòu)成；所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料(composite)由環(huán)氧樹脂和取代于所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上的二氧化硅(SiO2)納米顆粒構(gòu)成。
[0091]本發(fā)明的特征在于，所述無(wú)取向電工鋼板在絕緣涂覆層中的無(wú)機(jī)質(zhì)的比率為
0.55 ~0.95。
[0092]本發(fā)明的特征在于，在所述絕緣涂覆層中分布的二氧化硅(SiO2)的分布面積為5 ~30%。
[0093]本發(fā)明將含有納米顆粒的涂覆溶液組合物在試樣的各面涂覆成0.5~1.0 μ π!厚度后，在300~750°C的溫度范圍下加熱處理10~30秒鐘，由此能夠提供一種不僅基本特性耐蝕性、耐氣候性、耐熱性及SRA前/后緊貼性優(yōu)秀，而且絕緣性優(yōu)秀的無(wú)取向電工鋼板。
[0094]以下，通過實(shí)施例，詳細(xì)說明本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的制造方法。但，下列實(shí)施例只是例示性的，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于下列實(shí)施例。
[0095]實(shí)施例1
[0096]將以重量比計(jì)含有硅(Si)3.15wt%，板厚為0.35mm的高檔無(wú)取向電工鋼板(150X50mm)作為試樣，并將如表1制造的溶液使用刮棒涂布機(jī)(bar coater)及棍涂機(jī)(roll coater)在所準(zhǔn)備的各試樣上涂覆成規(guī)定的厚度(0.6~0.8 μ m)后，在300~750°C溫度范圍的干燥爐中維持10~30秒鐘后慢慢在空氣中進(jìn)行冷卻。
[0097]表1顯示在包括水(H2O) 15界七％和自由磷酸(H3PO4) 85界七％的水溶液100g中的氫氧化鋁(Al(OH)3)的不同注入量下的溶液穩(wěn)定性、反應(yīng)后所剩的自由磷酸的量和鋁(Al)和磷⑵的形態(tài)(單鍵(Al-P)、雙鍵(Al = P)及三鍵(Al = P))結(jié)合量。
[0098][表 I]
[0099] 在不同的金屬磷酸鹽種類下的溶液穩(wěn)定性及SRA后的緊貼性
[0100]
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，包括: 混合金屬磷酸鹽，由鋁磷酸鹽(Al (H3PO4)x =卜3)和鈷磷酸鹽(Co(H3PO4)3)構(gòu)成；和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料，由環(huán)氧樹脂和取代于所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上的二氧化硅(SiO2)納米顆粒構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，包括: 30~70wt%的所述混合金屬磷酸鹽和30~70wt%的所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，其中， 還包括氧化促進(jìn)劑， 所述氧化促進(jìn)劑的含量為0.1~1.0wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，其中， 所述二氧化娃納米顆粒的大小為5~50nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，其中， 所述混合金屬磷酸鹽中所混有的所述鋁磷酸鹽和所述鈷磷酸鹽的混合比率(鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽)為0.05~0.2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，其中， 所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的固體含量為30~70wt%，所述固體含量中的二氧化硅(SiO2)與樹脂之比率為0.3~0.6。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物，其中， 所述氧化促進(jìn)劑為過硼酸鈉(NaBO3.4H20)。
8.一種無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，包括: 提供由鋁磷酸鹽和鈷磷酸鹽構(gòu)成的混合金屬磷酸鹽30~70wt% ； 提供有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料30~70wt%，所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料為通過將二氧化硅納米顆粒取代于環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上而形成的；及 混合所提供的所述混合金屬磷酸鹽和所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料后，進(jìn)行攪拌。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，其中， 在所述混合金屬磷酸鹽和所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的混合物中，進(jìn)一步混合氧化促進(jìn)劑 0.1 ~1.0wt % O
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，其中， 所述鋁磷酸鹽通過以由15wt%的水(H2O)和85wt%的磷酸(H3PO4)構(gòu)成的水溶液100g為基準(zhǔn)，加入5~40g的氫氧化鋁(Al (OH)3)，并在80~90°C的溫度范圍下進(jìn)行反應(yīng)6~10小時(shí)來制造。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，其中， 在所述制造鋁磷酸鹽步驟，通過氫氧化鋁和磷酸的化學(xué)結(jié)合，鋁和磷形成單鍵(Al-P)，雙鍵(Al = P)及三鍵(Al = P)，自由磷酸(H3PO4)的量低于40%。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，其中， 所述鈷磷酸鹽通過以由15wt%的水(H2O)和85wt%的磷酸(H3PO4)構(gòu)成的水溶液100g為基準(zhǔn)，加入2~5g的氫氧化鈷(Co (OH) 2)，并在80~90°C的溫度范圍下進(jìn)行反應(yīng)6~10小時(shí)來制造。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，其中，所述鋁磷酸鹽和所述鈷磷酸鹽的混合比率即鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽為0.05~0.2。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，其中， 所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的固體含量為30~70wt%，所述固體含量中的二氧化硅(SiO2)與樹脂之比率為0.3~0.6。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)取向電工鋼板的絕緣覆膜組合物的制造方法，其中， 所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料為將粒徑為10~50nm的二氧化硅SiO2顆粒在酸性環(huán)氧樹脂中改性而成的。
16.一種無(wú)取向電工鋼板，形成有絕緣涂覆層，其中， 所述絕緣涂覆層通過在所述電工鋼板的表面上涂覆包括混合金屬磷酸鹽和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的絕緣覆膜組合物后進(jìn)行干燥來形成， 所述混合金屬磷酸鹽由鋁磷酸鹽(Al (H3PO4)x =卜3)和鈷磷酸鹽(Co(H3PO4)3)構(gòu)成； 所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料由環(huán)氧樹脂和取代于所述環(huán)氧樹脂的官能團(tuán)上的二氧化硅(SiO2)納米顆 粒構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 所述絕緣覆膜組合物包括所述混合金屬磷酸鹽30~70wt%和所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料 30 ~70wt%。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 所述絕緣覆膜組合物還包括氧化促進(jìn)劑， 所述氧化促進(jìn)劑在所述絕緣覆膜組合物中的含量為0.1~1.0wt%。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 所述二氧化娃納米顆粒的大小為5~50nm。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 在所述混合金屬磷酸鹽中所混有的所述鋁磷酸鹽與所述鈷磷酸鹽之混合比率(鋁磷酸鹽/鈷磷酸鹽)為0.05~0.2。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 所述有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料的固體含量為30~70wt%，所述固體含量中的二氧化硅(SiO2)與樹脂之比率為0.3~0.6。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 所述氧化促進(jìn)劑為過硼酸鈉(NaBO3.4H20)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 所述絕緣涂覆層中無(wú)機(jī)質(zhì)的比率為0.55~0.95。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 在所述絕緣涂覆層中所分布的二氧化硅(SiO2)的分布面積占5~30%。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中 在由所述絕緣覆膜組合物形成有涂覆層的電工鋼板中，在涂覆層的厚度等于或小于1.ΟμL?時(shí)，絕緣電阻特性等于或大于10.0 Ω Cm2。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 在涂覆所述絕緣覆膜組合物后，在溫度范圍700~850°C，100%氮(N2)氣氛下進(jìn)行去應(yīng)力退火(SRA)工藝后，幾乎沒有涂覆層的燒失，并在涂覆層的厚度等于或小于1.0 μ m時(shí)，絕緣電阻特性等于或大于10.0 Ω Cm2。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)取向電工鋼板，其中， 在由所述絕緣覆膜組合物形成有涂覆層的電工鋼板中，在涂覆層中均勻分布有二氧化娃(SiO2)顆粒。
【文檔編號(hào)】H01B3/02GK104025207SQ201280065218
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】金正雨, 權(quán)玟錫, 崔攇曺 申請(qǐng)人:Posco公司