[發明專利]涂覆的晶粒取向鋼

有效

• 申請號: 201280053463.3
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN104024443A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: S·泊姆;H·L·M·泊姆;S·薩馬
• 申請（專利權）人: 塔塔鋼鐵英國有限公司
• 主分類號: C21D8/12
• 分類號: C21D8/12;H01F1/147;C23C22/74;C04B28/34
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李躍龍

技術領域

本發明涉及提供涂覆的晶粒取向鋼帶材的方法、如此生產的涂覆的晶粒取向鋼和該涂覆的晶粒取向鋼帶材在電力變壓器中的用途。

背景技術

晶粒取向(GO)電工鋼是能量有效的變壓器的制造中的基本材料，這樣的變壓器的性能嚴重取決于所使用的GO鋼的磁性質。

通過將GO鋼置于張力下可改善磁性質。這通過在鋼帶材的表面上，通過脫碳退火形成鐵硅氧化物(Fayerlite)層實現。然后以漿料的形式施加氧化鎂粉末，且在干氫中加熱該卷材至約1200℃。氧化鎂和鐵硅氧化物反應以形成灰暗的晶態硅酸鎂(鎂橄欖石)涂層，其被稱為“玻璃膜”。在高溫分批退火之后，通過在連續加熱爐中以非常低的擴展進行退火，熱平整該卷材。在此過程期間，施加磷酸鹽基的涂層至該鋼以補充隔絕且進一步改善鋼的張力。

包含氧化硅和鉻化合物的磷酸鹽基涂層通常用于在退火期間和當在高電壓電力變壓器中施用該涂覆的鋼時向GO鋼提供張力。六價鉻的使用也改善了該磷酸鹽基涂層的抗腐蝕性，當(特別是在潮濕環境中)傳送和處置這樣的涂覆的GO鋼時這是重要的。不僅如此，已知鉻化合物是高毒的，且當處置和儲存這樣的化合物時其帶來了顯著的風險。

本發明的一個目的是提供用于電工鋼，優選地不含有鉻化合物的晶粒取向鋼的磷酸鹽基涂層。

本發明的另一個目的是提供無鉻化合物的磷酸鹽基涂層，當施加于晶粒取向鋼上時，就張力和磁性質來說，其提供了如果不是更好，也與其中存在鉻化合物的那些磷酸鹽基涂層相同的涂層性能。

發明內容

根據本發明的第一個方面，提供了生產涂覆的晶粒取向鋼基材的方法，包括以下步驟：

i.在晶粒取向鋼基材上形成隔絕層；

ii.提供包含金屬磷酸鹽、氧化硅顆粒和有機硅烷的無鉻涂覆混合物；

iii.在隔絕層上施加該混合物；

iv.固化該混合物以形成向晶粒取向鋼帶材提供張力的無鉻涂層。

有利地，該無鉻涂覆混合物不含有鉻化合物，且因此避免了與處置和儲存這樣的化合物相關的風險。而且，當優先于其他含有鉻化合物的涂層而使用該無鉻涂覆混合物時，向GO鋼基材提供的張力的量顯著上升。因此，采用鎂橄欖石和無鉻涂層涂覆的GO鋼的磁性質也得到顯著改善。

金屬磷酸鹽將無鉻涂層的熱穩定性提高至在高達至少800℃的溫度下該無鉻涂層是熱穩定的程度。該金屬磷酸鹽也對改善無鉻涂層的阻擋性質有貢獻，使得在傳送和/或處置期間該涂層并不劣化。在無鉻涂覆混合物中有機硅烷的存在改善了無鉻涂層對下面的鎂橄欖石(鎂橄欖石)基材的粘結性，且充當阻擋物以防止或至少降低水滲入。本發明人將磁性質的改善歸因于在無鉻涂覆混合物中有機硅烷、金屬磷酸鹽和氧化硅顆粒的組合。除了提高無鉻涂層的密度，該有機硅烷還充當氧化硅顆粒的支撐，其導致了在另外的非晶金屬磷酸鹽網絡中的孔隙的堆積的上升。通過提高無鉻涂層的堆積密度和整體密度，提高了提供給GO鋼基材的張力的量。

在本發明的優選的實施方案中，該無鉻涂覆混合物包含有機硅烷官能化的氧化硅顆粒。可將有機硅烷和氧化硅顆粒作為獨立的組分分散于金屬磷酸鹽網絡內，和/或可采用有機硅烷官能化該氧化硅顆粒。當無鉻涂覆混合物含有作為獨立組分的有機硅烷和氧化硅顆粒時，該有機硅烷和氧化硅顆粒變得分散于非晶金屬磷酸鹽網絡中。這導致在金屬磷酸鹽網絡中的孔隙的提高堆積和無鉻涂層密度的整體提高。但是，當將有機硅烷官能化的氧化硅顆粒納入無鉻涂覆混合物中時，獲得了進一步的改善，其一旦固化，在非晶磷酸鹽網絡內形成有機硅烷-氧化硅網絡。因為采用有機硅烷官能化該氧化硅顆粒，所以有機硅烷有效地將氧化硅顆粒封閉在適當位置，且獲得了堆積密度、張力且因此磁性質的進一步的改善。

在本發明優選的實施方案中，該有機硅烷包含烷氧基硅烷，優選地乙氧基和/或甲氧基硅烷。特別優選γ-環氧丙氧基丙基·三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷或其混合物。這些有機硅烷包含與氧化硅顆粒表面上的官能團反應以產生官能化的氧化硅顆粒的反應性官能團。特別優選包含用來官能化氧化硅顆粒的環氧基的γ-環氧丙氧基丙基·三甲氧基硅烷的使用。在水的存在下，也容易水解以上烷氧基硅烷，這允許將它們用作溶膠-凝膠處理中的前體。以上有機硅烷在酸性溶液，即具有低于pH7的pH的溶液中是穩定的，這意味著可避免在溶液處理時有害的凝膠效應或至少將其降低至還可能處理的程度。不僅如此，烷氧基的存在允許如果需要的話，將硅烷以非水解的形式使用。