СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ
COMPOSITION FOR OBTAINING ELECTROINSULATING COATING

Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано для получения электроизоляционных покрытий на поверхности анизотропной электротехнической стали.
Известен состав для получения электроизоляционного покрытия (RU 2209255 C2, 20.09.2001), содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, бора, хрома и кремнефтористо-водородную кислоту, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
25,8-29,9
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,8-1,7
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
1,3-1,7
ионы бора (в пересчете на B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
0,11-0,17
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
0,2-0,5
кремнефтористо-водородная кислота
22,0-28,0
двуокись кремния (SiO<sub>2</sub>)
0,2-1,0
вода
до 100.
Недостатком данного состава является низкий коэффициент сопротивления, низкие физико-механические и магнитные свойства, а также то, что при нанесение состава на металл происходит налипание его на отжимные валки.
Известен состав (патент №3856568 США, 1972) для получения электроизоляционного покрытия содержащий фосфат алюминия, водную дисперсию диоксида кремния с добавками соединений хрома и борной кислоты, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
10,3
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
1,1
борная кислота (H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>)
0,9
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
1,8
двуокись кремния (SiO<sub>2</sub>)
10,3
вода
до 100.
Недостатком данного изобретения является неудовлетворительный товарный вид получаемого покрытия, низкие магнитные и физико-механические свойства.
Наиболее близко к заявляемому составу является состав (RU 2371518 C2, 02.07.2007) содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома, двуокиси кремния и воду, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
6,6-14,6
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,3-0,71
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,41-0,92
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
2,8-6,2
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
9,0-20,2
вода
до 100
при следующем соотношении компонентов:
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>/(Al<sup>3+</sup>+Mg<sup>2+</sup>)
8,5-11,5
SiO<sub>2</sub>/P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
1,1-1,5.
Недостатком данного изобретения является низкая стабильность состава и большое содержание ионов хрома (VI).
Задачей изобретения является повышение стабильности состава, понижение содержания ионов хрома (VI), при сохранении и улучшении удовлетворительного товарного вида, физико-механических и магнитных свойств электроизоляционного покрытия.
Поставленная задача достигается тем, что на электротехническую сталь наносят состав содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома (VI) и воду, который дополнительно содержит ионы хрома (III) и коллоидную двуокись кремния с диаметром мицелл 10-15 нм, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
6,6-14,6
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,3-0,71
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,41-0,92
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
0,5-2,0
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
0,5-1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sup>2</sup>)
9,0-20,2
вода
до 100,
Сущность изобретения подтверждается следующими примерами. Во всех примерах образцы электротехнической стали обрабатывались в течение 5 с при температуре 20-40°С. Излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергались термообработке при температуре 800°С в течение 60 с.
Физико-механические свойства покрытий определяют следующие показатели:
- адгезия - прочность при изгибе - изгибом образцов на цилиндрической оправке диаметром 3 мм,
- коэффициент сопротивления по ГОСТ 12119-80;
- метод определения влагостойкости изложен в М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1988;
- магнитная активность по ГОСТ 12119-80.
В таблице 1 представлены исследуемые составы и состав известного, а также приведены характеристики состава, физико-механические и магнитные свойства стали с электроизоляционным покрытием.
Примеры.
1. Характеризует свойства прототипа и покрытий, полученных в данном растворе.
2. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
6,2
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,2
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,3
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
0,4
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
0,4
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
8,5
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
9,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°С, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°С в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие не влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 140 Ом·см;
- магнитная активность 6%.
3. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
6,6
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,3
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,41
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
0,5
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
0,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
9,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
10,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытии подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 300 Ом·см;
- магнитная активность 8%.
4. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
7,0
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,6
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,6
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
1,9
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
1,4
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
10,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
14,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 280 Ом·см;
- магнитная активность 9%.
5 Берем образцы агизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
8,0
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,5
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,5
ионы хрома (Cr<sup>6</sup>)
0,7
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
1,3
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
18,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
12,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 350 Ом·см;
- магнитная активность 8%.
6. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
9,0
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,55
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,7
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
0,9
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
0,8
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
12,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
11,5
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 360 Ом·см;
- магнитная активность 9%.
7. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
10,0
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,4
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,9
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
1,5
ионы хрома (Mg<sup>2+</sup>)
1,0
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
19,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
15,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 230 Ом·см;
- магнитная активность 8%.
8. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
11,0
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,7
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,45
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
0,6
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
1,2
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
14,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
13,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 280 Ом·см;
- магнитная активность 8%.
9. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
12,0
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,35
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,8
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
1,7
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
0,7
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
11,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
11,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 300 Ом·см;
- магнитная активность 9%.
10. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
14,6
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,71
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
0,92
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
2,0
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
20,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
15,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 220 Ом·см;
- магнитная активность 8%.
11. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:
ионы фосфата (в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
16,0
ионы алюминия (Al<sup>3+</sup>)
0,8
ионы магния (Mg<sup>2+</sup>)
1,0
ионы хрома (Cr<sup>6+</sup>)
2,5
ионы хрома (Cr<sup>3+</sup>)
2,0
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO<sub>2</sub>)
22,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния
16,0
вода
до 100
в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:
- покрытие не влагостойкое;
- прочность на изгиб покрытие выдерживает;
2
- коэффициент сопротивления 1300 м·см;
- магнитная активность 6%.
Примеры 2 и 11 показывают, что при содержании компонентов состава ниже и выше заявленной концентрации, покрытия обладают низкой влагостойкостью, низкой магнитной активностью, низким коэффициентом сопротивления, а составы низкой стабильностью.
Из примеров 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 видно, что поставленная задача достигнута. Использование предложенного состава позволяет улучшить стабильность состава, улучшает физико-механические показатели покрытия, а также улучшает экологичность состава за счет снижения содержания хрома (VI).
Литература
1. Патент №2209255 по заявке №2001125771, 2003.
2. Патент №3856568 США, 1972, стр.4.
3. Патент №2371518 C2 RU, 2007.
4. ГОСТ 12119-80.
5. М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1988.