钨酸钠对取向硅钢绝缘涂层性能的影响
来源：本站作者：admin 日期：2018/8/25 10:51:44
采用扫描电镜、爱波斯坦方圈、绝缘电阻测试仪、红外光谱仪和热分析仪等手段研究取向硅钢绝缘涂液中钨酸钠对制备的磷酸盐绝缘涂层微结构和性能的影响。结果表明：随着钨酸钠含量的逐渐增加，涂液与取向硅钢基底的润湿角先减小后增大；取向硅钢的层间电阻、叠装系数和磁感应强度均先增大后减小，铁损先减小后增大。当钨酸钠含量为2.0%（质量分数）时，涂液与硅钢基底的润湿性能最好，润湿角为39.3°；涂层致密、平整，绝缘涂层与硅酸镁底层之间存在0.8μm左右的过渡层，而且涂层的耐吸湿性能并不产生显著变化；取向硅钢的层间电阻、叠装系数、磁感应强度和铁损均达到最佳值，分别为14073Ω·mm2，97.0%，1.893T和1.051W·kg-1。
取向硅钢是一种铁硅软磁合金，具有(110)[001]高斯织构，主要用于制造发电机、电动机和变压器等的铁芯[1-2]。在生产过程中，为了防止高温退火过程中取向硅钢片间发生黏结，需要在硅钢表面涂覆MgO涂层。在温度达到1000℃时，MgO会与钢带表面在脱碳退火过程中生成的SiO2膜发生反应，生成硅酸镁底层[3]。为了进一步提高硅钢片绝缘性能和耐腐蚀性能，需要在硅酸镁底层上再涂覆一层绝缘涂层。由于取向硅钢在使用前需要在780℃进行去应力退火以降低其铁损值，所以取向硅钢一般采用无机绝缘涂层[4]。无机绝缘涂层的种类主要有磷酸盐[5-6]、铬酸盐[7]、TiN[7-8]、CrN[7]和TiC[7]涂层，其中工业上应用较多的是磷酸盐无机涂层。磷酸盐涂层所用的涂液主要是以磷酸二氢铝、硅溶胶和去离子水为主要成分，为了提高涂液的润湿性、涂层的附着性、耐吸湿性及其他性能，人们往往在磷酸盐涂液中加入铬酸酐作为添加剂[5-6]。而铬酸酐有剧毒，会对人体和环境造成危害。随着人们环保意识的提高，迫切需要开发可用于取向硅钢的新型无铬或低铬磷酸盐绝缘涂层[9]。目前，国内外对于取向硅钢环保磷酸盐绝缘涂层的研究相对较少，而且主要以专利的方式进行保护[10-12]。川崎制铁公司[11]提出用硫酸铝、硫酸锰、硼酸铝以及氧化铝和氧化锆固体颗粒分别来替代铬酸酐，从而制备出无铬的绝缘涂层，涂覆的结果表明该涂层的外观、改善磁性能的能力和耐蚀性能较好，但是涂层的附着性一般，并且固体颗粒的加入影响了涂液的稳定性，容易产生沉淀和团聚。而TiN，CrN和TiC等陶瓷涂层作为取向硅钢的绝缘涂层需要使用磁控溅射设备和技术，目前尚未实现大规模的产业化应用[13]。
本工作采用水溶性的钨酸钠逐步替代铬酸酐，通过扫描电镜、绝缘电阻测试仪、红外光谱仪和爱波斯坦方圈等研究磷酸盐涂液中钨酸钠含量对绝缘涂层微结构、绝缘性能、耐吸湿性能和磁性能的影响。
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