Термостойкое клеящее изоляционное покрытие и лист электротехнической стали с таким покрытием, магнитный сердечник, где используется лист электротехнической стали, и способ его получения

Термостойкое клеящее изоляционное покрытие и лист электротехнической стали с таким покрытием, магнитный сердечник, где используется лист электротехнической стали, и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к композиции термостойкого клеящего покрытия, способного к склеиванию при сборке в пакет, прессовании и нагреве (в настоящем изобретении, если не указано иное, "нагрев" обозначает нагрев при температурах от комнатной температуры до 300°С) и дальнейшем сохранении адгезионной способности после отжига, такого как отжиг для снятия напряжения (в настоящем изобретении, если не указано иное, "отжиг" обозначает нагрев при температурах выше 300°С), и листу электротехнической стали с таким покрытием.

Уровень техники

Лист электротехнической стали используют, главным образом, в качестве магнитного сердечника для моторов, трансформаторов и подобных устройств. Как правило, на поверхность листа электротехнической стали наносят изоляционное покрытие. Лист последовательно штампуют в предварительно установленные формы, складывают в пакет и для формирования магнитного сердечника соединяют сваркой способом, известным как "блокировка" (interlocking), когда углубления и выступы пригоняют одни к другим, или другими способами.

Таким образом собранный из пластин магнитный сердечник используют в электротехническом оборудовании или в состоянии непосредственно после штамповки или отжигают при температуре примерно 700°С-800°С и затем монтируют в электротехническое оборудование. Последний отжиг называют "отжигом для снятия напряжений" и применяют к магнитным сердечникам, используемым в электротехническом оборудовании, где требуется высокий кпд, для целей снятия напряжений в листовой стали, возникших во время штамповки или резки, термической деформации на торцах из-за сварки, пластической деформации сцепленных деталей и т.п., с тем чтобы улучшить электротехнические свойства магнитного сердечника.

Способ сварки или блокировки для соединения сложенных в пакет листов электротехнической стали имеет недостаток, заключающийся в коротком замыкании на краях пакета пластин и снижении поверхностного удельного сопротивления или ухудшения электротехнических свойств из-за сгибания при переработке. Как способ избежать дефектов, вызванных сваркой или блокировкой, предложен способ нанесения изоляционного покрытия, которое проявляет клейкость при горячем прессовании электротехнической стали с предварительно нанесенным покрытием, штамповке или резке листа, сборке в пакет и горячем прессовании пакета пластин.

Например, патент Японии №2613725 относится к способу получения листа электротехнической стали с предварительно нанесенным на ее поверхность покрытием из смешанного раствора, состоящего, главным образом, из эмульсии эпоксидной смолы, модифицированной акриловой смолой, содержащей латентный отвердитель, с последующим неполным отверждением покрытия. В публикации заявки на патент Японии (А) №2002-260910 раскрывается лист электротехнической стали с предварительно нанесенным изоляционным покрытием из клеящей смолы, включающей вспениватель. Также определенные способы предложены в публикации патента Японии (В) №55-9815 и публикации патента Японии (А) №2-208034. Такие так называемые способы с клеящим покрытием могут облегчить решение проблем, вызванных блокировкой или сваркой, но так как в указанных способах используются только органические композиции для покрытия поверхностей стальных листов, большинство композиций разрушается при температуре 300°С или выше, если применяют отжиг для снятия напряжений, что нарушает адгезионную прочность. По этой причине существует проблема, что листовую электротехническую сталь с клеящими покрытиями можно использовать для магнитных сердечников, которые не подвергают отжигу для снятия напряжений, и нельзя использовать для магнитных сердечников, которые подвергают отжигу для снятия напряжений с целью уменьшения потерь в сердечнике.

С другой стороны, можно рассматривать способ, при котором лист электротехнической стали сначала перерабатывают штамповкой или подобным образом в предварительно установленные детали, осуществляют отжиг для снятия напряжений и соединяют адгезивом для скрепления, но при этом потребуется нанесение адгезива на каждую мелкую штампованную деталь, так что технологичность может быть неудовлетворительной.

Кроме того, в публикации патента Японии (В) №42-24519, публикации патента Японии (А) №58-128715 и в публикации патента Японии №47-47499 раскрываются покрытия, не содержащие композиций смол, называемые "неорганическими покрытиями". Покрытия по публикации патента Японии №42-24519 обладают функцией склеивания стальных листов друг с другом, так что для получения магнитного сердечника следует использовать блокировку или сварку или другие способы скрепления. Покрытия, раскрытые в публикации патента Японии № (А) №58-128715 и в публикации патента Японии (В) №47-47499, являются неорганическими покрытиями, состоящими только из легкоплавких стекол, что приводит к твердым покрытиям и истиранию штампа, и поэтому существует проблема образования большого количества порошка.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к термостойкому клеящему изоляционному покрытию с улучшенной термостойкостью, которое сохраняет адгезионную способность и изоляционные свойства даже после отжига для снятия напряжения, к листу электротехнической стали с таким покрытием, магнитному сердечнику, в котором используется такой лист электротехнической стали, и способу его получения.

Для того чтобы решить указанную проблему, в настоящем изобретении используются следующие средства.

(1) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, содержащее смолу с температурой размягчения от комнатной температуры до 300°С и легкоплавкую неорганическую композицию с температурой размягчения не выше 1000°С.

(2) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (1), характеризующееся тем, что адгезионная прочность при 250°С составляет 10 кг/см² или более и адгезионная прочность при 750°С составляет 1 кг/см² или более.

(3) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (1), характеризующееся тем, что коэффициент линейного теплового расширения от 30°С до 300°С составляет от 10×10^-7 (°С^-1) до 150×10^-7 (°С^-1).

(4) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (1), характеризующееся тем, что легкоплавкая неорганическая композиция представляет собой легкоплавкую стеклообразную фритту, растворимое стекло или указанные материалы, с которыми смешан коллоидный диоксид кремния.

(5) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (4), характеризующееся тем, что легкоплавкая неорганическая композиция содержит частицы среднего размера, 20 мкм или менее.

(6) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (4), характеризующееся тем, что отношение концентраций смолы и легкоплавкой неорганической композиции составляет от 20 до 500 мас.%.

(7) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (4), характеризующееся тем, что легкоплавкая неорганическая композиция представляет собой легкоплавкое стекло на основе SiO₂-B₂O₃-R₂O (R представляет собой щелочной металл).

(8) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (4), характеризующееся тем, что указанное растворимое стекло представляет собой силикат натрия.

(9) Термостойкое клеящее изоляционное покрытие, указанное в (1), характеризующееся тем, что указанная смола включает один или несколько типов смол, выбранных из эпоксидной смолы, акриловой смолы, фенольной смолы, не полностью отвержденной смолы, состоящей, главным образом, из эмульсии эпоксидной смолы, содержащей латентный отвердитель, модифицированной акриловой смолой или полисилоксана.

(10) Лист электротехнической стали с термостойким клеящим изоляционным покрытием, состоящий из стального листа с покрытием, указанным в (1), по меньшей мере, на одной поверхности.

(11) Лист электротехнической стали с термостойким клеящим изоляционным покрытием, указанный в (10), характеризующийся тем, что термостойкое клеящее изоляционное покрытие имеет толщину от 0, 5 мкм до 20 мкм.

(12) Магнитный сердечник, в котором применяют лист электротехнической стали с термостойким клеящим изоляционным покрытием, указанный в (10).

(13) Способ получения магнитного сердечника с использованием листа электротехнической стали с термостойким клеящим изоляционным покрытием, включающий сборку в пакет и прессование листов электротехнической стали, указанной в (10), для формирования пакета пластин из электротехнической стали с последующим их отжигом при температуре от 600 до 900°С с получением пластинчатого магнитного сердечника.

(14) Способ получения магнитного сердечника с использованием листа электротехнической стали с термостойким клейким изоляционным покрытием, указанный в (13), дополнительно включающий, по меньшей мере, на стадии прессования соединение листов нагревом для склеивания или соединения их блокировкой или зажимными приспособлениями или тем и другим способом.

Изоляционное покрытие листа электротехнической стали по настоящему изобретению представляет собой композит, проявляющий два типа адгезионной способности. В качестве особого средства для этого покрытие включает смолу с температурой размягчения от комнатной до 300°С и легкоплавкую неорганическую композицию с температурой размягчения, определяемой методом дифференциального термического анализа, равной 1000°С или менее. Смола покрытия размягчается при горячем прессовании, действуя как клей для соединения деталей магнитного сердечника, в то время как легкоплавкая неорганическая композиция сохраняет сцепление магнитного сердечника при отжиге для снятия напряжений.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематический вид общей кривой дифференциального термического анализа стекла.

Фиг.2 представляет собой схематический вид лестничного полисилоксана.

Осуществление изобретения

Для того чтобы снять напряжения в листе стали, как правило, требуется отжиг при температуре от примерно 700°С до 800°С. При такой температуре отжига органическая композиция разрушается и не может сохранить свою структуру, и таким образом не может сохраниться адгезионная способность. Авторы изобретения предположили, что неорганические соединения могли бы способствовать сохранению таких структур и могли бы вызывать адгезию между пластинами сердечника даже при высоких температурах от 700°С до 800°С, и исследовали различные типы неорганических соединений. В результате обнаружено, что группа легкоплавких неорганических композиций, называемых "легкоплавкой стеклообразной фриттой", и растворимое стекло, коллоидный диоксид кремния и другие легкоплавкие композиции создают хорошее сцепление стальных листов при температуре отжига вблизи 750°С. Однако так как эти легкоплавкие неорганические композиции не создают адгезии до завершения отжига, они не могут удерживать вместе детали магнитного сердечника. Поэтому авторы обнаружили, что путем объединения смолы с такими композициями можно получить магнитный сердечник, соединенный за счет адгезии, до и после отжига для снятия напряжений.

Сначала будет дано пояснение относительно легкоплавких неорганических композиций. Авторы изобретения обнаружили, что фактором, управляющим качеством адгезии при температуре, близкой к температуре отжига для снятия напряжений, является температура размягчения легкоплавкой неорганической композиции.

В дальнейшем описании будут подробно описаны эксперименты для пояснения настоящего изобретения.

Авторы изобретения подтвердили значение вышеуказанной температуры размягчения с использованием образцов в описанных далее условиях и оценивая их адгезионную прочность. Получают несколько листов нетекстурованной электротехнической стали толщиной 0,5 мм без изоляционных покрытий и с помощью валков наносят покрытия из смесей, из легкоплавких неорганических композиций, состоящих из легкоплавкой стеклообразной фритты с частицами среднего размера 5 мкм и различными температурами размягчения, и водных эмульсий смол с содержанием твердых веществ 20%, представляющих сочетание эпоксидная смола:акриловая смола:фенольная смола = 15:3:3 (по массе). Отношение смолы к стеклообразной фритте доводят до 100% по отношению содержания твердых веществ, т.е. до одинаковой массы. Количество слоя покрытия равно 8 г/м² на сторону. Листы сушат при 160°С. Из образцов вырезают образцы для испытаний и оценивают адгезионную прочность при 250°С и 750°С.

В данном описании "температура размягчения" представляет собой температуру в точке, соответствующей четвертому перегибу, после начала измерения на кривой, полученной методом дифференциального термического анализа, показанной на фиг.1, или температуру по JIS-R3103-1 "Glass Softening Point Test Method" (ISO 7884-6: 1987, ASTM C338), которая ниже. Если оценка обоими указанными способами затруднена, также можно использовать взамен температуру размягчения, определенную другими способами.

"Адгезионная прочность при 250°С" представляет собой прочность сцепления между двумя образцами для испытаний размером 10 см (длина в направлении прокатки) × 3 см (длина перпендикулярно направлению прокатки), перекрывающихся по коротким сторонам на 1 см на площади 3 см², склеенных под давлением 10 кг/3 см² при 250°С в течение 60 секунд. Прочность получают по показаниям пружинных весов (кг) в момент разъединения, когда образцы разрывают при комнатной температуре в направлении прокатки, деленным на площадь 3 см². Следует отметить, что в настоящем изобретении давление и адгезионную прочность показывают как измерения на пружинных весах (кг), деленные на площадь, кг/см², единица соответствует 9,8×10⁴ Па.

"Адгезионная прочность при 750°С" представляет собой прочность, полученную путем деления результатов измерений, когда образцы также нагревают без давления при 750°С в течение 2 часов и разрывают при комнатной температуре в направлении прокатки, на площадь 3 см². Результаты испытаний показаны в табл.1.

Таблица 1
№ партии	Состав (мас.%)	Темп. размягч.	Адгез. прочн., кг/см2
В2О3	SiO2	ZnO	Al2O3	BaO	MgO	K2O	Bi2O3	P2O5	SnO	PbO	250°С	750°С
1	50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	50	300°С	30	3
2	-	-	-	-	-	-	-	-	50	50	-	350°С	40	5
3	15	5	-	-	-	-	-	80	-	-	-	400°С	30	8
4	25	15	15	5	30	10	-	-	-	-	-	525°С	20	7
5	20	20	-	5	55	-	-	-	-	-	-	675°С	30	6
6	20	70	-	-	-	-	10	-	-	-	-	760°С	40	7
7	50	-	10	15	15	10	-	-	-	-	-	880°С	20	3
8	-	50	-	35	-	15	-	-	-	-	-	1000°С	10	1
9		45		40		15						1050°С	10	Нет адгезии

Из табл.1 видно, что в партиях №1-8 с использованием стеклообразной фритты с температурой размягчения 1000°С или менее адгезионная прочность при 250°С составляет 10 кг/см² или более и адгезионная прочность при 750°С составляет 1 кг/см², причем оба показателя являются хорошими. С другой стороны, в партии №9 с использованием стеклообразной фритты с температурой размягчения 1050°С, хотя адгезионная прочность при 250°С, равная 10 кг/см², является хорошей, адгезионная прочность при 750°С слишком низкая для измерения, поскольку поверхности с покрытием легко разъединяются.

Из результатов, описанных выше, следует, что при использовании стеклообразной фритты с температурой размягчения 1000°С или ниже адгезионная прочность при 250°С составляет 10 кг/см² или более и адгезионная прочность при 750°С составляет 1 кг/см², причем оба показателя являются хорошими.

Что касается причины, по которой адгезионная прочность при 750°С зависит от температуры размягчения легкоплавкой неорганической композиции, то авторы изобретения предполагают следующий механизм. Во время прессования и нагрева до температуры около 250°С смола размягчается и плавится. В случае наличия покрытия на обеих сторонах граница поверхности раздела исчезает, и достигается адгезия между покрытиями. Однако в этот момент легкоплавкая неорганическая композиция с большей термостойкостью остается практически нереакционноспособной. Затем при нагреве при 750°С легкоплавкая неорганическая композиция размягчается и, в зависимости от типа легкоплавкой неорганической композиции, плавится, в результате чего легкоплавкие неорганические композиции, контактируя друг с другом, склеиваются. В результате наружные покрытия образуют слой, и адгезия между стальными листами становится полной. Следовательно, легкоплавкая неорганическая композиция, размягчающаяся или плавящаяся на стадии нагрева около 750°С, является важным фактором.

Так как легкоплавкая неорганическая композиция с высокой температурой размягчения, такая как в партии №9, табл.1, не размягчается или не плавится при примерно 750°С, нельзя получить достаточную площадь контакта между такими композициями, даже если они контактируют друг с другом, так что связь между ними образуется недостаточная. В результате нельзя получить достаточную адгезионную прочность.

С другой стороны, так как легкоплавкие неорганические композиции с низкой температурой размягчения, такие как в партиях №1-8, табл.1., размягчаются при примерно 750°С, между ними можно получить определенную площадь контакта, если они контактируют друг с другом, так что между ними образуется достаточная связь. В результате можно получить достаточную адгезионную прочность.

Причина, по которой получают определенную степень адгезионной прочности при 750°С даже в случае легкоплавких неорганических композиций с температурами размягчения 880°С и 1000°С, которые выше температуры нагрева 750°С, не выяснены, но авторы изобретения полагают, что при примерно 750°С даже в таких композициях происходит реакция, подобная размягчению, в результате чего покрытие становится единым целым и склеивает стальные листы.

Адгезионная прочность при 250°С, равная 10 кг/см² или более, нужна для того, чтобы иметь возможность работать с сердечником без его расслоения после стадии установления временной адгезии при низкой температуре до тех пор, пока сердечник не будет окончательно склеен при более высокой температуре. Далее, адгезионная прочность при 750°С, равная 1 кг/см² или более, нужна для того, чтобы иметь возможность предотвращения разделения листов сердечника после монтажа в электротехническое оборудование.

Для легкоплавкой неорганической композиции по настоящему изобретению можно использовать, например, легкоплавкую стеклообразную фритту, растворимое стекло и смесь указанных материалов с коллоидным диоксидом кремния.

Когда легкоплавкая неорганическая композиция представляет собой неорганический порошок, также имеет значение размер частиц. Если частицы имеют слишком большой размер, образуется покрытие с грубыми выступами на поверхности, препятствующими контакту между покрытиями. Для того чтобы получить достаточный контакт между покрытиями или между порошками, частицы используемой легкоплавкой неорганической композиции должны иметь размер предпочтительно 20 мкм или менее, предпочтительнее 4 мкм или менее, в частности 3 мкм или менее.

Далее, авторы изобретения исследовали отношение между легкоплавкой неорганической композицией и смолой.

Авторы получили несколько образцов нетекстурованной электротехнической листовой стали толщиной 0,35 мм с изоляционными покрытиями, состоящими, главным образом, из хромата магния. На них с использованием валков наносили покрытия из смеси, содержащей легкоплавкую неорганическую композицию, состоящую из легкоплавкой стеклоообразной фритты с частицами, имеющими средний размер 3 мкм, и температурой размягчения 550°С (В₂O₃=30%, SiO₂=20%, BaO=30%, Na₂O=10%, ZnO=10%), и водной эмульсии смолы с содержанием твердых веществ 20%, состоящей из смеси эпоксидная смола:акриловая смола:фенольная смола = 20:5:3 (мас.%). Отношение смолы и стеклоообразной фритты изменяли различным образом. Количество покрытия составляло 5 г/м² на сторону. Листы сушили при температуре 150°С. Из полученных образцов вырезали образцы для испытаний. Затем оценивали адгезионную прочность при 250°С и 750°С. Результаты испытаний показаны в табл.2.

Таблица 2
Партия №	Отношение смола/стеклообр. фритта (мас.%) в смеси	Адгезионная прочность, кг/см2
250°С	750°С
1	10	5	0,5
2	20	10	2
3	50	20	5
4	100	40	6
5	300	50	4
6	500	40	1
7	700	40	0,5

Как видно из табл.2, партии №2-6, т.е. с отношениями смола/стеклообразная фритта 20%-500%, имеют превосходную адгезионную прочность как при 250°С, равную 10 кг/см² или более, так и при 750°С 1 кг/см². С другой стороны, партия №1 с отношением концентраций 10% имеет меньшую адгезионную прочность, равную 5 кг/см² при 250°С и 0,5 кг/см² при 750°С. Партия №7 с отношением смола/стеклообразная фритта 700% имеет хорошую адгезионную прочность, при 250°С, равную 40 кг/см², но плохую адгезионную прочность при 750°С, равную 0,5 кг/см². Такие результаты показывают, что как при 250°С, так и при 750°С адгезионная прочность является удовлетворительной, когда отношения смола/стеклообразная фритта составляют от 20% до 500%.

Что касается причины, по которой адгезионная прочность зависит от соотношения смолы и легкоплавкой неорганической композиции, то авторы считают, что имеет место следующий механизм. Смола реализует свой вклад в адгезию при нагреве при 250°С, в то время как легкоплавкая неорганическая композиция реализует свой вклад в адгезию при нагреве при 750°С. Учитывая проявление функции каждой композиции при каждой температуре нагрева, можно установить механизм зависимости адгезионной прочности от соотношения обеих композиций. Механизм заключается в степени заполнения поверхности органической смолой при нагреве при 250°С и легкоплавкой неорганической композицией при нагреве при 750°С.

Когда отношение смолы к легкоплавкой неорганической композиции невелико, например, как в случае партии №1, табл.2., большая часть поверхности покрыта неорганической композицией, причем в результате смола на поверхности покрытия почти не появляется. Если такие покрытия привести в соприкосновение, спрессовать и нагреть при 250°С, смола не может в достаточной степени функционировать как связующее между покрытиями из-за недостаточной площади контакта между ними, что приводит к малой прочности адгезии при 250°С, такой как 5 кг/см² для №1. При таких условиях недостаточный контакт и адгезию между легкоплавкими неорганическими композициями получают, даже если такие покрытия греют при 750°С, когда легкоплавкая неорганическая композиция размягчается и плавится. В результате адгезионная прочность при 750°С также является низкой, как, например, 0,5 кг/см² в случае партии №1. В силу вышеуказанного механизма, если отношение смолы к легкоплавкой неорганической композиции слишком мало, адгезионная прочность как при 250°С, так и при 750°С является низкой.

С другой стороны, если отношение концентраций смолы к легкоплавкой неорганической композиции велико, то, хотя на поверхности покрытия достаточно смолы для осуществления адгезионной функции в полной мере, что приводит к хорошей полученной адгезионной прочности при 250°С, равной 40 кг/см², как видно для партии №7, легкоплавкой неорганической композиции на поверхности покрытия имеется недостаточно, что приводит к низкой адгезионной прочности при 750°С, такой как 0,5 кг/см² в случае партии №7.

Коэффициенты линейного теплового расширения легкоплавкой неорганической композиции при температурах 30°С-300°С в интервале от 10×10^-7 до 150×10^-7 (°С^-1) предотвращают изменения в электротехнических свойствах магнитных сердечников.

Авторы получили магнитные сердечники, изготовленные из листа стали с покрытиями в описанных далее условиях, и оценили магнитные свойства. Получили несколько листов нетекстурованной электротехнической стали толщиной 0,5 мм без каких-либо изоляционных покрытий на поверхности. На них с использованием валков нанесли покрытия из смесей легкоплавкой стеклообразной фритты с частицами среднего размера (5 мкм) и различными коэффициентами теплового расширения в качестве легкоплавкой неорганической композиции и водной эмульсии смолы с содержанием твердых веществ 20 мас.%, представляющей смесь эпоксидная смола:акриловая смола:фенольная смола = 10:4:5 (мас.%). Отношение смолы к стеклообразной фритте доводили до 200% по содержанию твердых веществ. Количество покрытия составляло 10 г/м² на сторону, и листы сушили при температуре листа 150°С.

Из полученных образцов получили образцы в виде колец с внутренним диаметром 10,16 см (4 дюйма) и наружным диаметром 12,7 см (5 дюймов). Двадцать таких колец собрали в пакет, спрессовали при 10 кг/см², нагрели при 250°С в течение 4 часов и получили магнитные сердечники со слоями клеящего покрытия. Магнитные сердечники отжигали без давления при 750°С в течение 2 часов и оценивали потери в сердечниках при 50 Гц с магнитной индукцией 1,5 тесла. Результаты приводятся в табл.3.

Таблица 3
Партия №	Состав (мас.%)	Коэфф. лин. тепл. расшир. (°С-1)	Потери в сердечн. (Вт/кг)
B2О3	SiO2	ZnO	Al2O3	BaO	MgO	K2O	Bi2O3	Р2O5	SnO	PbO
1	45	30	-	-	-	-	25	-	-	-	-	160×10-7	3,27
2	-	-	-	-	-	-	-	-	45	55	-	150×10-7	3,08
3	-	-	20	-	-	-	-	-	40	40	-	135×10-7	3,03
4	10	5	-	-	-	-	-	85	-	-	-	105×10-7	3,05
5	20	15	-	5	60	-	-	-	-	-	-	90×10-7	3,07
6	45	-	15	10	20	10	-	-	-	-	-	80×10-7	3,02
7	55	-	-	-	-	-	-	-	-	-	45	55×10-7	3,06
8	25	65	-	-	-	-	10	-	-	-	-	30×10-7	3,04
9	-	45	-	40	-	15	-	-	-	-	-	10×10-7	3,09
10	-	100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5×10-7	3,26

Как видно из табл.3, в партиях №2-9 с использованием легкоплавкой неорганической композиции с коэффициентом линейного теплового расширения при 30°С-300°С в интервале от 10×10^-7 (°С^-1) до 150×10^-7 (°С^-1) потери в магнитных сердечниках после отжига составляют менее 3,1 (Вт/кг), т.е. являются хорошими показателями. С другой стороны, в партии №1 с использованием стеклообразной фритты с коэффициентом линейного теплового расширения 160×10^-7 (°С^-1) величина потерь большая, равная 3,27 (Вт/кг), и в партии №10 с использованием стеклообразной фритты с коэффициентом линейного теплового расширения 5×10^-7 (°С^-1) величина потерь также большая, равная 3,26 (Вт/кг). Такие результаты показывают, что когда легкоплавкая неорганическая композиция имеет коэффициент линейного теплового расширения при 30°С-300°С в интервале от 10×10^-7 (°С^-1) до 150×10^-7 (°С^-1), потери в магнитном сердечнике после отжига являются хорошими показателями.

Что касается причины, по которой потери в магнитном сердечнике после отжига зависят от коэффициента линейного теплового расширения легкоплавкой неорганической композиции, авторы предполагают следующий механизм. Прессование и адгезия в горячем состоянии при 250°С вызывает размягчение и плавление смолы в покрытии, граница раздела между покрытиями исчезает, если лист имеет покрытие на обеих сторонах и они связываются друг с другом, причем неорганическая композиция остается практически нереакционноспособной. Когда листы греют при 750°С, легкоплавкая неорганическая композиция размягчается и плавится в зависимости от ее типа, и при контакте легкоплавкие неорганические композиции связываются одна с другой. В результате слои покрытия слипаются и стальные листы полностью соединяются, после чего потери в сердечниках оценивают после охлаждения до комнатной температуры. Важным моментом в данном случае являются напряжения, развивающиеся в магнитном сердечнике, когда все поверхности стальных листов склеивают при высокой температуре, равной 750°С, и охлаждают до комнатной температуры.

Вообще, магнитные свойства магнитного сердечника ухудшаются, если в сердечнике имеются напряжения. Соотношение между коэффициентом теплового расширения вещества и напряжением будет разъяснено далее. Когда материалы с высокими и низкими коэффициентами теплового расширения соединяют при высокой температуре и затем охлаждают до комнатной температуры, в материале с высоким коэффициентом образуется растягивающее напряжение, а в материале с низким коэффициентом образуется напряжение сжатия. Лист электротехнической стали, как текстурованной, так и нетекстурованной, имеет коэффициент линейного теплового расширения примерно 100×10^-7 (°С^-1). С другой стороны, легкоплавкая неорганическая композиция, используемая в эксперименте, имеет коэффициенты от 5×10^-7 (°С^-1) до 160×10^-7 (°С^-1). Поэтому, когда используют неорганический порошок с коэффициентом меньшим, чем у листа стали, в стали магнитного сердечника образуется растягивающее напряжение, в то время как когда используют неорганический порошок с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у листа стали, в стали магнитного сердечника образуется напряжение сжатия.

В данном эксперименте предполагается, что в магнитном сердечнике из партии №1 с наибольшим коэффициентом образуется большое усилие сжатия, в то время как в магнитном сердечнике из партии №10 с наименьшим коэффициентом образуется большое растягивающее напряжение. Так как коэффициенты линейного теплового расширения в указанных двух партиях наиболее отличаются от коэффициентов листа стали, оказывается, что в испытываемых магнитных сердечниках образуются наибольшие напряжения. С другой стороны, хотя коэффициенты партий №2-9 отличаются от коэффициентов листа стали, то, так как различия невелики, растягивающее напряжение или напряжения сжатия, образующиеся в магнитных сердечниках, были небольшими, в результате чего их влияние на потери в сердечниках незначительно.

Легкоплавкая неорганическая композиция по настоящему изобретению вносит вклад в развитие адгезии после отжига для снятия напряжений и предпочтительно представляет собой легкоплавкую неорганическую композицию с температурой размягчения, не превышающей обычную температуру отжига для снятия напряжений 750°С. Так как легкоплавкое стекло размягчается и плавится во время отжига для снятия напряжений и затвердевает после охлаждения, два листа с использованием стекла могут склеиться после отжига для снятия напряжений. В качестве легкоплавкого стекла можно использовать стекла такого состава, как SiO₂-В₂O₃-R₂O (R в данном случае обозначает щелочной металл), на основе Р₂O₅-R₂O (R обозначает щелочной металл), SiO₂-PbO-В₂O₃, В₂O₃-Bi₂O₃, SiO₂-B₂O₃-ZnO, SnO-P₂O₅, SiO₂-B₂O₃-ZrO₂ и подобные. В частности, предпочтительно стекло SiO₂-B₂O₃-R₂O, поскольку в него не входит свинец и оно имеет высокую адгезионную прочность после отжига для снятия напряжений.

Легкоплавкая неорганическая композиция может находиться в жидком состоянии, как растворимое стекло. В растворимом стекле особенно предпочтителен силикат натрия. Преимуществом использования растворимого стекла является легкость получения плоской поверхности с покрытием без шероховатости из-за частиц, так как растворимое стекло не содержит частиц порошка. В частности, когда используют силикат натрия, получают высокую адгезионную прочность после отжига для снятия напряжений, равную 1,0 МПа или более. Кроме того, когда используют силикат калия, получают высокую адгезионную прочность до отжига для снятия напряжений, равную от 4,0 до 7,0 МПа.

Используемая легкоплавкая неорганическая композиция по настоящему изобретению может представлять собой вышеописанную неорганическую композицию, также смешанную с коллоидным диоксидом кремния. Смешиванием с коллоидным диоксидом кремния и т.п. можно отрегулировать вязкость при отжиге для снятия напряжений, когда неорганическая композиция размягчается. Кроме того, остающийся неразмягчающимся во время отжига для снятия напряжений коллоидный диоксид кремния действует как укрепляющий элемент и придает прочность склеивающему слою после отжига для снятия напряжений.

Смола, которую можно использовать в настоящем изобретении, может представлять собой не только термоотверждаемую смолу, такую как фенольная смола или эпоксидная смола, которая подвергается отверждению при склеивании стальных листов прессованием и нагреванием, но также термопластичную смолу, такую как акриловая смола или метакриловая смола, которая не отверждается даже при использовании нагревания. Можно использовать любую термопластичную или термоотверждаемую смолу, но предпочтительна смола, обладающая адгезионной способностью.

Смола по настоящему изобретению размягчается при температурах от комнатной температуры до 300°С. С учетом слипания и т.п. предпочтительными смолами являются смолы, которые размягчаются до степени, выражающейся в текучести при не менее 50°С, 80°С, 100°С или предпочтительнее 120°С, но не более чем при 300°С. Размягчение "до степени, выражающейся в текучести" означает, что вязкость смолы составляет примерно 1×10⁶ дПа·с или менее. В качестве механизма, по которому твердая смола на поверхности стального листа размягчается при нагревании до 300°С или меньше, возможен случай, когда смола является термопластичной, и температура термопластичности составляет 120°С-300°С.

Также в качестве механизма, по которому размягчается термоотверждаемая смола, возможен случай нагрева до температуры выше температуры стеклования с тем, чтобы размягчить смолу до высокоэластического состояния или жидкого состояния. В частности, в случае смолы, отверждающейся при такой невысокой температуре, как 200°С или менее, в течение короткого промежутка времени, в примерно десятки секунд или менее, нагрев иногда вызывает переход в высокоэластическое состояние, хотя также происходит реакция сшивания, при которой образуется трехмерная структура. Когда такую смолу нагревают до более высокой температуры, вновь преобладает реакция сшивания, и смола отверждается.

Эмульсия эпоксидной смолы, модифицированной акриловой смолой, содержащая латентный отвердитель, используемая в настоящем изобретении, представляет собой эмульсию, полученную смешиванием латентного отвердителя с эпоксидной смолой, реагирующую с акриловой смолой, для нанесения покрытия из смеси эпоксидной смолы и латентного отвердителя. Термин "эпоксидная смола" в данном описании относится к смоле с двумя или большим числом эпоксигрупп в мономере, в том числе в следующих типах мономеров: бисфенол А, бисфенол F, бисфенол AD, нафталин, феноловый новолак, о-крезоловый новолак, глицидиловый эфир, алициклические мономеры и др. В качестве латентного отвердителя можно использовать дициандиамид, меламин, дигидразид органичес