Состав для получения электроизоляционного покрытия

 

Изобретение относится к обработке стали для получения электроизоляционных покрытий на ее поверхности и может быть использовано в электротехнической промышленности. Предложен состав для получения электроизоляционного покрытия, содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, бора, воду и ионы хрома, вводимые в виде отработанных растворов ванн хромирования, и дополнительно содержащий кремнефтористо-водородную кислоту, а также двуокись кремния, при следующем соотношении компонентов, мас. %: фосфат-ионы (в пересчете на Р₂О₅) 25,8-29,9; ионы алюминия (Al⁺³ ) 0,8-1,7; ионы магния (Mg⁺²) 1,3-1,7; ионы бора (в пересчете на В₂О₃) 0,11-0,17; ионы хрома (Cr⁺⁶) 0,2-0,5; кремнефтористо-водородная кислота 22,0-28,0; двуокись кремния (SiO₂) 0,2-1,0; вода - до 100. Изобретение позволяет повысить влагостойкость и магнитную активность при сохранении физико-механических и магнитных свойств электроизоляционного покрытия. 1 табл.

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

Известен состав для получения электроизоляционного покрытия на основе фосфата алюминия, коллоидного кремнезема с добавлением соединений хрома и борной кислоты [1].

Недостатками данного состава являются токсичность хромовых соединений и нестабильность при хранении и эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому составу является состав [2], мас.%: Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 22,8-25,9 Ионы магния (Mg⁺²) - 1,73-2,4 Ионы алюминия (Аl⁺³) - 0,84-1,34 Ионы бора (в пересчете на В₂O₃) - 0,11-0,17 Кремнефтористо-водородная кислота - 8,12-13,72 Полиоксиэтилированный эфир или Оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе Тримеров пропилена - 0,01-0,18 Вода - До 100 Недостатками данного состава являются недостаточная влагостойкость и низкая магнитная активность электроизоляционного покрытия анизотропной электротехнической стали.

Задачей изобретения является повышение влагостойкости и магнитной активности при сохранении физико-механических и магнитных свойств электроизоляционного покрытия.

Это достигается тем, что на листовую анизотропную электротехническую сталь наносят состав, содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, ионы бора, кремрефтористо-водородную кислоту и воду, дополнительно содержащий ионы хрома, вводимые в виде обработанных растворов ванн хромирования, и двуокись кремния, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 25,8-29,9
Ионы магния (Mg⁺²) - 1,3-1,7
Ионы алюминия (Аl⁺³) - 0,8-1,7
Ионы бора (в пересчете на В₂О₃) - 0,11-0,17
Кремнефтористо-водородная кислота - 22,0-28,0
Ионы хрома (Сr⁺⁶) - 0,2-0,5
Двуокись кремния (SiО₂) - 0,2-1,0
Вода - До 100
Отработанный раствор ванн хромирования имеет следующий состав компонентов, г/дм³:
Хромовый ангидрид - 125-300
Серная кислота - 1,5-2,5
Ионы железа - 10-20
Ионы фтора - 0,5-2,0
Ионы Сr⁺³ - 1-6
Вода - Остальное
Заявленное техническое решение имеет следующие отличия от прототипа:
1. Состав дополнительно содержит двуокись кремния.

2. Состав дополнительно содержит ионы хрома.

3. Состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 25,8-29,9
Ионы магния (Mg⁺²) - 1,3-1,7
Ионы алюминия (Аl⁺³) - 0,8-1,7
Ионы бора (в пересчете на В₂О₃) - 0,11-0,17
Кремнефтористо-водородная кислота - 22,0-28,0
Ионы хрома (Сr⁺⁶) - 0,2-0,5
Двуокись кремния (SiO₂) - 0,2-1,0
Вода - До 100
Использование состава по изобретению позволит повысить влагостойкость и магнитную активность при сохранении физико-механических и магнитных свойств покрытия анизотропной электротехнической стали.

Состав готовят следующим образом:
в водную суспензию оксида магния, гидроксида алюминия, двуокиси кремния и борной кислоты вводят небольшими порциями фосфорную кислоту. Раствор нагревают до температуры 90-110^oС до полного растворения всех компонентов. После охлаждения до 20-40^oС вводят раствор отработанных ванн хромирования и кремнефтористо-водородную кислоту.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

Во всех примерах образцы листовой анизотропной электротехнической стали обрабатывались в течение 5 с при температуре 20-40^oС. Излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергались термообработке при температуре 800^oС в течение 60 с.

Физико-механические свойства покрытий определяют следующими показателями:
- прочность при изгибе - изгибом образцов на цилиндрической оправке диаметром 3 мм;
- коэффициент сопротивления по ГОСТ 12119-80.

- метод определения влагостойкости изложен в [3].

Магнитную активность определяют по ГОСТ 12119-80.

В таблице приведены характеристики раствора, физико-механические и магнитные свойства стали с электроизоляционными покрытиями, полученными в предлагаемых растворах и по прототипу.

При анализе полученных экспериментальных данных видно, что при содержании ионов P₂O₅, Mg⁺², Аl⁺³, SiO₂, ионов хрома, В₂O₃, кремнефтористо-водородной кислоты, выше и ниже заявленной концентрации (см. примеры 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23, 24, 28, 29, 33, 34, 38), состав обладает плохой влагостойкостью и низкой магнитной активностью.

Примеры.

1. Берем образец листовой анизотропной электротехнической стали, обрабатываем его составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
Фосфат-ионы (в пересчете на Р₂O₅) - 25,8
Ионы магния (Mg²⁺) - 1,3
Ионы алюминия (Аl³⁺) - 0,8
Ионы бора (в пересчете на В₂O₃) - 0,11
Кремнефтористо-водородная кислота - 22,0
Ионы хрома (Cr⁺⁶) - 0,2
Двуокись кремния (SiO₂) - 0,2
Вода - До 100
в течение 5 с при температуре 20-40^oС излишки раствора удаляем отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800^oС в течение 60 с. Обработка экспериментальных данных дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
- коэффициент сопротивления 125 Ом•см²;
- магнитная активность 8%.

2. Берем образец листовой анизотропной электротехнической стали, обрабатываем его составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
Фосфат-ионы (в пересчете на Р₂O₅) - 27,8
Ионы магния (Mg²⁺) - 1,5
Ионы алюминия (Аl³⁺) - 1,2
Ионы бора (в пересчете на В₂О₃) - 0,14
Кремнефтористо-водородная кислота - 25,0
Ионы хрома (Сr⁺⁶) - 0,35
Двуокись кремния (SiO₂) - 0,6
Вода - До 100
в течение 5 с при температуре 20-40^oС излишки раствора удаляем отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800^oС в течение 60 с. Обработка экспериментальных данных дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
- коэффициент сопротивления 125 Ом•см²;
- магнитная активность 7%.

3. Берем образец листовой анизотропной электротехнической стали, обрабатываем его составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 29,9
Ионы магния (Mg²⁺) - 1,7
Ионы алюминия (Аl³⁺) - 1,7
Ионы бора (в пересчете на В₂О₃) - 0,17
Кремнефтористо-водородная кислота - 28,0
Ионы хрома (Cr⁺⁶) - 0,5
Двуокись кремния (SiO₂) - 1,0
Вода - До 100
в течение 5 с при температуре 20-40^oС излишки раствора удаляем отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800^oС в течение 60 с. Обработка экспериментальных данных дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
- коэффициент сопротивления 125 Ом•см²;
- магнитная активность 8%.

Пример 39 (см. таблицу) характеризует свойства прототипа и покрытий, полученных в этом растворе.

Таким образом, поставленная задача достигается совокупностью всех признаков, заявляемых в решении.

Использование предложенного состава позволяет улучшить качество покрытия, повысить влагостостойкость покрытий, что является важным при эксплуатации изделий из листовой электротехнической анизотропной стали и обеспечивает хорошие электромагнитные характеристики, улучшающие необходимые параметры магнитных цепей электротехнических машин, трансформаторов и приборов.

Источники информации
1. Патент 5328375 (Япония), 1979, с.35.

2. Положительное решение по заявке 2000101220/02(000844) от 28 июня 2001 года.

3. М. И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1988.

Формула изобретения

Состав для получения электроизоляционного покрытия, содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, бора, воду и ионы хрома, вводимые в виде отработанных растворов ванн хромирования, отличающийся тем, что дополнительно содержит кремнефтористо-водородную кислоту и двуокись кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 25,8 - 29,9
Ионы алюминия (Аl⁺³) - 0,8 - 1,7
Ионы магния (Mg⁺²) - 1,3 - 1,7
Ионы бора (в пересчете на В₂О₃) - 0,11 - 0,17
Ионы хрома (Cr⁺⁶) - 0,2 - 0,5
Кремнефтористо-водородная кислота - 22,0 - 28,0
Двуокись кремния (SiO₂) - 0,2 - 1,0
Вода - До 100ч

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2