RU2765555C1 - Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома и обладающее высокими потребительскими характеристиками - Google Patents
Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома и обладающее высокими потребительскими характеристиками Download PDFInfo
- Publication number
- RU2765555C1 RU2765555C1 RU2021115671A RU2021115671A RU2765555C1 RU 2765555 C1 RU2765555 C1 RU 2765555C1 RU 2021115671 A RU2021115671 A RU 2021115671A RU 2021115671 A RU2021115671 A RU 2021115671A RU 2765555 C1 RU2765555 C1 RU 2765555C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrical
- insulating coating
- electrical insulating
- modifying
- modifying additive
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 title abstract 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 title description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 10
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 235000010210 aluminium Nutrition 0.000 claims abstract 2
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical class [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract 2
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 claims abstract 2
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 24
- -1 vanadyl hydrogen phosphate Chemical compound 0.000 claims description 13
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N chromium(3+) Chemical compound [Cr+3] BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract 1
- 125000005287 vanadyl group Chemical group 0.000 abstract 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 8
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical class O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- DIMMBYOINZRKMD-UHFFFAOYSA-N vanadium(5+) Chemical class [V+5] DIMMBYOINZRKMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/40—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing molybdates, tungstates or vanadates
- C23C22/42—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing molybdates, tungstates or vanadates containing also phosphates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/14766—Fe-Si based alloys
- H01F1/14775—Fe-Si based alloys in the form of sheets
- H01F1/14783—Fe-Si based alloys in the form of sheets with insulating coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
Abstract
Изобретение относится к составу электроизоляционного покрытия на основе фосфатов алюминия и магния и золя кремниевой кислоты для анизотропной электротехнической стали. Указанный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: фосфаты Al и Mg - 20-40, золь кремниевой кислоты - 20-45 и модифицирующие добавки в виде силиката циркония ZrSiO4 - 0,01-2, ортованадата калия K3O4V - 0,1-3, гидрофосфата ванадила VOHPO4 - 0,1-3 и метагидроксида марганца MnO(ОН) - 0,1-2, вода - до 100. Обеспечивается электроизоляционное покрытие без содержания в составе соединений хрома (Cr(III) и Cr(VI)), имеющее высокие показатели коррозионной и влагостойкости, адгезии к металлу, товарный вид и коэффициент электросопротивления. 1 табл.
Description
Изобретение относится черной металлургии, конкретно - к электроизоляционному покрытию на анизотропной электротехнической стали, используемой для изготовления магнитопроводов силовых и распределительных трансформаторов.
Основное назначение электроизоляционного покрытия электротехнической анизотропной стали (ЭАС) - создание изоляционного слоя между пластинами магнитопроводов трансформаторов. Для обеспечения хорошего качества электротехнических изделий покрытие должно обладать высокими техническими характеристиками - прочностью сцепления с металлом (адгезией), коррозионной стойкостью, диэлектрическими (электроизоляционными) свойствами.
Электроизоляционное покрытие в технологическом цикле производства электротехнической анизотропной стали формируется в два этапа и представляет собой композит. Первоначально в процессе высокотемпературного отжига происходит формирование грунтового слоя, близкого по составу к форстериту. Затем на линии агрегата выпрямляющего отжига на поверхность стальной полосы с грунтовым слоем производится нанесение раствора магнитоактивного покрытия (МАП) на основе ортофосфорной кислоты, золя кремниевой кислоты и модифицирующих добавок на основе оксидов металлов с последующей термообработкой при температуре 800-850°С. В процессе термообработки компоненты раствора МАП и грунтового слоя образуют композит, свойства которого определяются физическими характеристиками грунтового слоя и состава раствора МАП.
На данный момент большинство мировых производителей электротехнической анизотропной стали применяют рецептуру МАП на основе ортофосфорной кислоты и золя кремниевой кислоты, содержащую в качестве модифицирующих добавок соединения CrVI или в различных соотношениях сочетание CrVI с CrIII (United States Patent 3.985.583 (1), United States Patent 3.562.011 (2), United States Patent 2.753.282 (3)). Технический эффект от применения модифицирующих добавок на основе CrVI и/или CrIII в составе электроизоляционного покрытия состоит в высокой коррозионной и влагостойкости фосфатного покрытия (что особенно важно при транспортировке и дальнейшей обработке электротехнической стали в условиях с высокой влажности) Отрицательный эффект от применения CrVI и CrIII в качестве модифицирующих добавок в составе МАП обусловлен:
- рисками при применении и хранении раствора вследствие токсичности этих компонентов;
- ухудшением адгезии покрытия к металлу готовой ЭАС вследствие высокой химической активности раствора;
- ухудшением товарного вида готовой ЭАС вследствие наличия в составе сильных окислителей и отсутствия матирующего эффекта (подчеркивается разнотонность грунтового слоя).
Целью большинства работ, направленных на улучшение рецептуры электроизоляционного покрытия, является отказ от использования в качестве модифицирующих добавок токсичных CrVI и CrIII, а также получение покрытия с требуемым уровнем адгезии к металлу, влагостойкости, матирующими свойствами, улучшающими товарный вид стали. Немаловажным фактором для оценки результатов работ по улучшению рецептуры электроизоляционного покрытия является требование по уровню себестоимости.
Существует ряд аналогов - вариантов рецептуры, близких к (1-3), основанных на применении композиции на основе фосфатов и золя кремниевой кислоты с использованием в качестве модифицирующих добавок соединений ванадия (V) - US 20140245926 А1, ЕР 2 180082 В1 (4,5), соединений бора (В) - US 6.461.741 В1 (7), соединений титана (Ti) - ЕР 3 135 793 А1, ЕР 3 101 157 А1 (9,10), соединений циркония (Zr) RU 2706082 (11). Однако применение данных материалов, решая проблему токсичности раствора, не позволяет, получить покрытие с требуемым уровнем, влагостойкости (особенно в условиях длительной транспортировки готовой продукции в контейнерах морским путем), адгезии к металлу и товарного вида.
Авторы данного изобретения в качестве прототипа использовали рецептуру на основе RU 2706082 (11), продолжили поиск решений в данном направлении и предложили следующее решение: для получения бесхроматного (экологически безопасного) покрытия с требуемым уровнем адгезии, влагостойкости и товарного вида в состав раствора МАП в качестве модифицирующих добавок дополнительно к модифицирующей добавке силиката циркония ZrSiO4, вводятся ортованадат калия K3O4V, гидрофосфат ванадила VOHPO4, метагидроксид марганца MnO(ОН) при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| Фосфаты Al и Mg | 20-40% |
| Золь кремниевой кислоты (с концентрацией SiO2 10% - 30%) | 20-45% |
| Модифицирующая добавка силикат циркония ZrSiO4 | 0,01-2% |
| Модифицирующая добавка Ортованадат калия K3O4V | 0,1-3% |
| Модифицирующая добавка Гидрофосфат ванадила VOHPO4 | 0,1-3% |
| Модифицирующая добавка метагидроксид марганца MnO(ОН) | 0,1-2% |
| Вода | до 100% |
Граничные условия содержания модифицирующей добавки на основе силиката циркония установлены на основании проведенных лабораторных и промышленных опытов. Нижний предел содержания модифицирующей добавки на основе силиката циркония обусловлен следующей причиной: снижение содержания ниже 0,01 мас.% приводит к отсутствию значимого эффекта от применения модифицирующей добавки для получения требуемых технических товарных характеристик анизотропной электротехнической стали (товарный вид, адгезия коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия, коррозионная стойкость).
Верхний предел содержания модифицирующей добавки на основе силиката циркония обусловлен следующей причинами:
- увеличение содержания модифицирующей добавки силиката циркония более 2 мас.% приводит к техническим трудностям при приготовлении, транспортировке и хранении раствора МАП из-за седиментации частиц модифицирующей добавки;
- увеличение содержания модифицирующей добавки силиката циркония более 2 мас.% экономически не оправдано, т.к. принципиального улучшения технических и товарных характеристик при использовании модифицирующей добавки в количестве более 2 мас.% не происходит.
Граничные условия содержания модифицирующей добавки метагидроксида марганца MnO(ОН) установлены на основании проведенных лабораторных и промышленных опытов. Нижний предел содержания модифицирующей добавки метагидроксида марганца MnO(ОН) обусловлен следующей причиной: снижение содержания ниже 0,1 мас.% приводит к отсутствию значимого эффекта от применения модифицирующей добавки для получения требуемых технических товарных характеристик анизотропной электротехнической стали (товарный вид, адгезия коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия, коррозионная стойкость).
Верхний предел содержания модифицирующей добавки метагидроксида марганца MnO(ОН) обусловлен следующими причинами:
- увеличение содержания модифицирующей добавки метагидроксида марганца MnO(ОН) более 2 мас.% экономически не оправдано, т.к. принципиального улучшения технических характеристик при использовании модифицирующей добавки в количестве более 2 мас.% не происходит,
- в ходе лабораторных и промышленных испытаний при использовании модифицирующей добавки в количестве более 2 мас.% отмечена негативная динамика по товарным характеристикам - по внешнему виду готовой продукции.
Граничные условия содержания модифицирующих добавок на основе соединений ванадия - Гидрофосфат ванадила VOHPO4 и Ортованадат калия K3O4V установлены на основании проведенных лабораторных и промышленных опытов.
Нижний предел содержания модифицирующей добавки Гидрофосфат ванадила VOHPO4 и Ортованадат калия K3O4V обусловлен следующей причиной: снижение содержания ниже 0,1 мас.% каждого соединения приводит к отсутствию значимого эффекта от применения модифицирующей добавки для получения требуемых технических товарных характеристик анизотропной электротехнической стали (товарный вид, коррозионная стойкость).
Верхний предел содержания модифицирующих добавок на основе соединений ванадия - Гидрофосфат ванадила VOHPO4 и Ортованадат калия K3O4V обусловлен следующей причинами:
- увеличение содержания модифицирующей добавок на основе соединений ванадия - Гидрофосфат ванадила VOHPO4 и Ортованадат калия K3O4V более 3 массовых % каждого соединяя, нецелесообразно т.к. принципиального улучшения технических характеристик (товарный вид, коррозионная стойкость) не происходит, а также экономически не оправдано.
Отличительной особенностью предлагаемой рецептуры от прототипа (11) является сбалансированность по уровню «несвязанной» (свободной) кислоты, обеспечившей высокую коррозионную стойкость и влагостойкость готового электроизоляционного покрытия на электротехнической анизотропной стали.
Свободная кислота появляется при определенных значениях рН среды. Ее появление может быть описано следующими уравнениями реакций гидролиза фосфатов магния и алюминия:
Наличие в предлагаемой рецептуре модифицирующих добавок на основе соединений V в степени окисления +4 (VOHPO4) - Гидрофосфат ванадила и в степени окисления +5 (K3VO4) - Ортованадат калия позволяют предотвратить появление в растворе ионов «несвязанной» фосфорной кислоты, т.к. при появлении лишних количеств ортофосфат ионов ортованадат переходит в ванадил катион и связывает их, предотвращая образование свободной ортофосфорной кислоты.
Уравнения реакции при снижении рН и необходимости связать лишнюю ортофосфорную кислоту выглядит следующим образом:
И, таким образом, ванадил катион связывает лишнюю ортофосфорную кислоту в гидрофосфат ванадила.
При увеличении значения рН протекает реакция, которая способствует сохранению кислотности в нужном диапазоне значений рН и предотвратить потерю стабильности состава:
Таким образом, происходит связывание лишних количеств гидроксид ионов и предотвращение роста значения рН. В итоге совместное использование в растворе соединений, содержащих ортованадат ион и ванадил катион, придают раствору МАП свойство сохранять стабильность состава в нужном диапазоне рН.
Наличие в предлагаемой авторами рецептуре модифицирующих добавок на основе силиката циркония ZrSiO4 и метагидроксида марганца MnO(ОН) позволяет получить на поверхности электротехнической анизотропной стали готовое электроизоляционное покрытие с высокими товарными характеристиками за счет получения равномерного однотонного покрытия, обладающего матирующим эффектом.
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявленного способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Применение изобретения позволяет получить ЭАС с электроизоляционным покрытием, произведенным без использования экологически вредных модифицирующих добавок (на основе Cr(III) и Cr(VI)), одновременно с этим получить требуемые высокие технические и товарные характеристики покрытия на готовой анизотропной электротехнической стали, превосходящие аналоги по уровню адгезии электроизоляционного покрытия, внешнему виду, коэффициенту электроизоляционного покрытия готовой ЭАС с требуемым уровнем коррозионной и влагостойкости.
Ниже приведены варианты осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в пределах формулы изобретения, подтверждающие эффективность использования электроизоляционного покрытия с предлагаемого состава.
Пример. Серию плавок выплавляли в 150-тонных конвертерах (состав, мас.%: 3,10-3,14% Si, 0,032-0,-034% С, 0,003-0,004% S, 0,50-0,51% Cu, 0,015-0,017% Al, 0,010-0,011% N) разливали на УНРС на слябы, которые нагревались в нагревательных печах до температуры 1240-1260°С и затем прокатывались на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки на полосы толщиной 2,5 мм. Горячекатаные полосы проходили травление. Травленые полосы подвергали двукратной холодной прокатке (на стане 1300 на толщину 0,70 мм и реверсивном стане на толщину 0,27 мм. На холоднокатаные полосы после 2-ой холодной прокатки наносили термостойкое покрытие. Затем полосы с нанесенным термостойким покрытием проходили высокотемпературный отжиг для проведения вторичной рекристаллизации. После высокотемпературного отжига в линии агрегата электроизоляционного покрытия на полосы наносили электроизоляционное покрытие предлагаемого состава и проводили выпрямляющий отжиг. После завершающей обработки производили измерения адгезии, коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия, а также производили оценку коррозионной и влагостойкости покрытия, качества электроизоляционного покрытия готовой стали - товарного внешнего вида.
Результаты оценки адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия электротехнической анизотропной стали, коррозионной стойкости, оценки качества покрытия и товарного вида, произведенной по известной рецептуре (прототип (11)) и заявляемой рецептуре приведены в таблице 1.
Из данных (таблица 1) следует, что использование электроизоляционного покрытия заявленной рецептуры по сравнению с прототипом, использующим модифицирующие добавки на основе ZrSiO4, а так же с составами, использующими другие модифицирующие добавки (4,5,8,9,10), позволяет получить готовый металл с более качественным электроизоляционным покрытием, обеспечивающим высокие потребительские характеристики по уровню дефектов и внешнему виду с более высокими показателями адгезии (класс адгезии увеличен с показателя А, В, С до О), требуемым уровнем коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия, высоким уровнем коррозионной стойкости и влагостойкости без использования экологически небезопасных материалов в своем составе.
Источники информации
1. United States Patent 3.985.583, Oct. 12, 1976.
2. United States Patent 3.562.011, Feb. 9, 1971.
3. United States Patent 2.753.282, July. 3, 1956.
4. US 20140245926 A1, Sep. 4.2014.
5. EP 2 180082 B1 02.04.2014.
6. US 2009/0208764 A1. Aug 20.2009.
7. US 2011/0067786 A1. Mar. 24.2011.
8. US 6.461.741 B1 Oct. 8, 2002.
9. EP 3 135 793 A1 01.03.2017.
10. EP 3 101 157 A1 07.12.2016.
11. RU 2706082 17.01.2019.
Claims (2)
- Состав электроизоляционного покрытия на основе фосфатов алюминия и магния и золя кремниевой кислоты для анизотропной электротехнической стали, содержащий в качестве модифицирующих добавок силикат циркония ZrSiO4, ортованадат калия K3O4V, гидрофосфат ванадила VOHPO4 и метагидроксид марганца MnO(ОН) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
Фосфаты Al и Mg 20-40 Золь кремниевой кислоты 20-45 Модифицирующая добавка силикат циркония ZrSiO4 0,01-2 Модифицирующая добавка ортованадат калия K3O4V 0,1-3 Модифицирующая добавка гидрофосфат ванадила VOHPO4 0,1-3 Модифицирующая добавка метагидроксид марганца MnO(ОН) 0,1-2 Вода до 100
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021115671A RU2765555C1 (ru) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома и обладающее высокими потребительскими характеристиками |
| EP22816536.1A EP4350034A1 (en) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | Electrically insulating coating for anisotropic electrical steel |
| PCT/RU2022/050175 WO2022255910A1 (ru) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали |
| US18/565,137 US20240200197A1 (en) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | Electrically insulating coating for anisotropic electrical steel |
| CA3219539A CA3219539A1 (en) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | Electrically insulating coating for anisotropic electrical steel |
| MX2023014252A MX2023014252A (es) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | Composicion de recubrimiento electricamente aislante para acero electrico de grano orientado. |
| JP2023574607A JP2024526046A (ja) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | 方向性電磁鋼板用電気絶縁コーティング |
| KR1020237045024A KR20240014499A (ko) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | 방향성 전기 강판용 전기 절연 코팅 |
| CN202280038993.4A CN117413088A (zh) | 2021-05-31 | 2022-05-31 | 晶粒取向电工钢的电绝缘涂层 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021115671A RU2765555C1 (ru) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома и обладающее высокими потребительскими характеристиками |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2765555C1 true RU2765555C1 (ru) | 2022-02-01 |
Family
ID=80214546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021115671A RU2765555C1 (ru) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома и обладающее высокими потребительскими характеристиками |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240200197A1 (ru) |
| EP (1) | EP4350034A1 (ru) |
| JP (1) | JP2024526046A (ru) |
| KR (1) | KR20240014499A (ru) |
| CN (1) | CN117413088A (ru) |
| CA (1) | CA3219539A1 (ru) |
| MX (1) | MX2023014252A (ru) |
| RU (1) | RU2765555C1 (ru) |
| WO (1) | WO2022255910A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803614C1 (ru) * | 2023-05-26 | 2023-09-18 | Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Электроизоляционное покрытие для электротехнической стали |
| WO2024248675A1 (en) | 2023-05-26 | 2024-12-05 | Public Joint-stock Company "Novolipetsk Steel" | Electrical insulating coating for electrical steel |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7593531B2 (ja) | 2022-12-02 | 2024-12-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 絶縁被膜付き電磁鋼板 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2607185A1 (de) * | 1975-02-25 | 1976-09-02 | Nippon Steel Corp | Lichthaertender isolierueberzug |
| DE2014544C3 (de) * | 1969-03-28 | 1978-11-23 | Armco Steel Corp., Middletown, Ohio (V.St.A.) | Verfahren zum Aufbringen eines isolierenden Glasüberzugs auf die Oberfläche eines Siliciumstahlmaterials |
| RU2556184C1 (ru) * | 2014-04-22 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Компас" (ООО "НТЦ "Компас") | Состав для получения электроизоляционного покрытия |
| RU2706082C1 (ru) * | 2019-01-17 | 2019-11-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома |
| RU2727387C1 (ru) * | 2019-12-23 | 2020-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали с высокими техническими и товарными характеристиками |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2753282A (en) | 1953-07-27 | 1956-07-03 | Allegheny Ludlum Steel | Method of forming insulating coat on steel and composition therefor |
| US3562011A (en) | 1968-04-26 | 1971-02-09 | Gen Electric | Insulating coating comprising an aqueous mixture of the reaction product of chromium nitrate and sodium chromate,phosphoric acid and colloidal silica and method of making the same |
| JPS5652117B2 (ru) | 1973-11-17 | 1981-12-10 | ||
| JP3482374B2 (ja) | 1999-09-14 | 2003-12-22 | 新日本製鐵株式会社 | 被膜特性に優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| EP1903125B1 (en) | 2005-07-14 | 2015-07-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Grain-oriented electromagnetic steel sheet having chromium-free insulation coating and insulation coating agent therefor |
| JP5181571B2 (ja) | 2007-08-09 | 2013-04-10 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板用クロムフリー絶縁被膜処理液および絶縁被膜付方向性電磁鋼板の製造方法 |
| US9011585B2 (en) | 2007-08-09 | 2015-04-21 | Jfe Steel Corporation | Treatment solution for insulation coating for grain-oriented electrical steel sheets |
| JP5194641B2 (ja) | 2007-08-23 | 2013-05-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板用絶縁被膜処理液および絶縁被膜付方向性電磁鋼板の製造方法 |
| RU2649608C2 (ru) | 2014-01-31 | 2018-04-04 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Рабочий раствор для создающего напряжение бесхромового покрытия, способ формирования создающего напряжение бесхромового покрытия и лист текстурованной электротехнической стали с создающим напряжение бесхромовым покрытием |
| KR20160134781A (ko) | 2014-04-24 | 2016-11-23 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 방향성 전기 강판용의 크롬 프리 절연 피막 처리액 및 크롬 프리 절연 피막 형성 방향성 전기 강판 |
-
2021
- 2021-05-31 RU RU2021115671A patent/RU2765555C1/ru active
-
2022
- 2022-05-31 CA CA3219539A patent/CA3219539A1/en active Pending
- 2022-05-31 EP EP22816536.1A patent/EP4350034A1/en active Pending
- 2022-05-31 US US18/565,137 patent/US20240200197A1/en active Pending
- 2022-05-31 CN CN202280038993.4A patent/CN117413088A/zh active Pending
- 2022-05-31 JP JP2023574607A patent/JP2024526046A/ja active Pending
- 2022-05-31 KR KR1020237045024A patent/KR20240014499A/ko active Pending
- 2022-05-31 MX MX2023014252A patent/MX2023014252A/es unknown
- 2022-05-31 WO PCT/RU2022/050175 patent/WO2022255910A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2014544C3 (de) * | 1969-03-28 | 1978-11-23 | Armco Steel Corp., Middletown, Ohio (V.St.A.) | Verfahren zum Aufbringen eines isolierenden Glasüberzugs auf die Oberfläche eines Siliciumstahlmaterials |
| DE2607185A1 (de) * | 1975-02-25 | 1976-09-02 | Nippon Steel Corp | Lichthaertender isolierueberzug |
| RU2556184C1 (ru) * | 2014-04-22 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Компас" (ООО "НТЦ "Компас") | Состав для получения электроизоляционного покрытия |
| RU2706082C1 (ru) * | 2019-01-17 | 2019-11-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома |
| RU2727387C1 (ru) * | 2019-12-23 | 2020-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали с высокими техническими и товарными характеристиками |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803614C1 (ru) * | 2023-05-26 | 2023-09-18 | Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Электроизоляционное покрытие для электротехнической стали |
| WO2024248675A1 (en) | 2023-05-26 | 2024-12-05 | Public Joint-stock Company "Novolipetsk Steel" | Electrical insulating coating for electrical steel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4350034A1 (en) | 2024-04-10 |
| JP2024526046A (ja) | 2024-07-17 |
| KR20240014499A (ko) | 2024-02-01 |
| CA3219539A1 (en) | 2022-12-08 |
| US20240200197A1 (en) | 2024-06-20 |
| WO2022255910A1 (ru) | 2022-12-08 |
| MX2023014252A (es) | 2024-01-18 |
| CN117413088A (zh) | 2024-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101774187B1 (ko) | 크롬 프리 장력 피막용 처리액, 크롬 프리 장력 피막의 형성 방법, 및 크롬 프리 장력 피막 형성 방향성 전기 강판 | |
| EP2186924B1 (en) | Solution for treatment of insulating coating film for oriented electromagnetic steel sheet, and method for production of oriented electromagnetic steel sheet having insulating coating film thereon | |
| KR101169236B1 (ko) | 방향성 전기 강판용 절연 피막 처리액 및 절연 피막을 갖는 방향성 전기 강판의 제조 방법 | |
| US8771795B2 (en) | Treatment solution for insulation coating for grain-oriented electrical steel sheets and method for producing grain-oriented electrical steel sheet having insulation coating | |
| JP3604306B2 (ja) | 絶縁皮膜付き電磁鋼板 | |
| RU2765555C1 (ru) | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома и обладающее высокими потребительскими характеристиками | |
| RU2706082C1 (ru) | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали, не содержащее в составе соединений хрома | |
| JPWO2015162837A1 (ja) | 方向性電磁鋼板用のクロムフリー絶縁被膜処理液およびクロムフリー絶縁被膜付き方向性電磁鋼板 | |
| US9011585B2 (en) | Treatment solution for insulation coating for grain-oriented electrical steel sheets | |
| JP2017137540A (ja) | 方向性電磁鋼板の絶縁被膜用処理剤、方向性電磁鋼板、及び、方向性電磁鋼板の絶縁被膜処理方法 | |
| RU2727387C1 (ru) | Электроизоляционное покрытие для электротехнической анизотропной стали с высокими техническими и товарными характеристиками | |
| JP4983334B2 (ja) | 方向性電磁鋼板用絶縁被膜処理液および方向性電磁鋼板の製造方法 | |
| CA1230542A (en) | Insulative coating composition for electrical steels | |
| JP5633401B2 (ja) | クロムレス張力被膜用処理液およびクロムレス張力被膜の形成方法 | |
| RU2803614C1 (ru) | Электроизоляционное покрытие для электротехнической стали | |
| KR20210046756A (ko) | 크롬프리 절연 피막 형성용 처리제, 절연 피막이 형성된 방향성 전기 강판 및 그 제조 방법 | |
| WO2024248675A1 (en) | Electrical insulating coating for electrical steel | |
| KR20240158268A (ko) | 전처리액 및 절연 피막이 형성된 전기 강판의 제조 방법 | |
| JPS62218582A (ja) | けい素鋼焼鈍用分離被膜としての酸化マグネシウムとジルコニウム化合物の混合物 | |
| JPS6260468B2 (ru) | ||
| JPS6250438A (ja) | 絞り性およびリン酸塩処理性の優れた冷延鋼板 |