Состав для получения электроизоляционного покрытия

Состав для получения электроизоляционного покрытия

Реферат

Изобретение относится к обработке стали для получения электроизоляционных покрытий на ее поверхности, а именно к составам для получения электроизоляционных покрытий на анизотропной электротехнической стали, и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Известен состав для получения электроизоляционного покрытия на основе фосфата алюминия и водной дисперсии коллоидного диоксида кремния с добавками соединений хрома и борной кислоты (патент US №3856568, C09D 5/25; C21D 1/70,1974), содержащий, % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P2O5)	10,3
ионы алюминия (Al3+)	1,1
борная кислота (H3BO3)	0,9
ионы хрома (Cr6+)	1,8
двуокись кремния (SiO2)	10,3
вода	остальное

Недостатками данного состава являются низкие магнитные свойства, нестабильность состава и неудовлетворительный товарный вид получаемого покрытия, неудовлетворительные физико-механические и магнитные свойства.

Известен состав для получения электроизоляционного покрытия на основе фосфата алюминия, фосфата магния, кремнефтористо-водородной кислоты и водной дисперсии коллоидного диоксида кремния с добавками соединений хрома и борной кислоты (патент RU №2209255, C23C 22/33, 2003), содержащий, % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P2O5)

25,8-29,9

ионы алюминия (Al3+)	0,8-1,7
ионы магния (Mg2+)	1,3-1,7
ионы бора (в пересчете на B2O3)	0,11-0,17
ионы хрома (Cr6+)	0,2-0,5
кремнефтористо-водородная кислота	22,0-28,0
двуокись кремния (SiO2)	0,2-1,0
вода	остальное

Недостатком данного состава является нестабильность, недостаточная технологичность при нанесении (требует постоянного перемешивания, неоднороден). Также при нанесении данного состава и сушке покрытия возникает проблема с налипанием на валки, что ухудшает товарный вид покрытия и его физико-механические и магнитные свойства.

Известен состав, содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома, двуокиси кремния и воду (патент RU №2371518, C23C 22/33, 2009), % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P2O5)	6,6-14,6
ионы алюминия (Al3+)	0,3-0,71
ионы магния (Mg2+)	1,41-0,92
ионы хрома (Cr6+)	1,45-3,2
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	9,0-20,0
вода	остальное

Недостатком данного изобретения является низкая стабильность состава и большое содержание ионов хрома (VI).

Общим недостатком известных составов является наличие соединений хрома. Известно, что соединения хрома являются токсичными, особенно соединения хрома (VI). ПДК (Cr⁶⁺) - 0,05 мг/кг, ПДК (Cr³⁺) - 6,0 мг/кг (Постановление №1 от 23.01.06 Главного государственного санитарного врача Российской Федерации).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является состав (патент RU №2489518, C23C 22/33, 2013), содержащий, % мас.:

Ионы фосфата (в пересчете на P2O5)	6,6-14,6
ионы алюминия (Al3+)	0,3-0,71
ионы магния (Mg)	0,41-0,92
ионы хрома (Cr6+)	0,5-2,0
ионы хрома (Cr3+)	0,5-1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	9,0-20,2
Вода	до 100

Недостатком данного изобретения также является наличие в составе токсичных соединений хрома (VI), что делает данный состав экологически небезопасным.

Задачей изобретения является повышение экологической безопасности состава при сохранении и улучшении физико-механических и магнитных свойств электроизоляционного покрытия.

Поставленная задача достигается составом, содержащим ионы фосфата, алюминия и магния, коллоидную двуокись кремния модифицированную окисью хрома (III), причем массовое отношение окиси хрома (III) к двуокиси кремния Cr₂O₃/SiO₂ равно 0,05-0,1, и воду при следующем соотношении компонентов, % мас.:

ионы фосфата (в пересчете на P2O5)	12,1-16,1
ионы алюминия (Al3+)	1,3-1,7
ионы магния (Mg2+)	0,3-0,5
Модифицированная коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2+Cr2O3)	13,1-15,2
Вода	до 100

Технический результат изобретения заключается в том, что предлагаемый состав является экологически безопасным, так как в нем отсутствуют токсичные соединения хрома (VI), более стабильным, чем прототип, и электроизоляционное покрытие на его основе обладает повышенной влагостойкостью и прочностью при сохранении электромагнитных характеристик.

В предлагаемом составе полностью отсутствуют ионы хрома (VI), ионы хрома (III) находятся в связанном состоянии, количество ионов алюминия увеличено в среднем в 2,5 раза.

Состав для получения электроизоляционного покрытия получали путем смешения алюмомагнийфосфатной связки с модифицированной коллоидной двуокисью кремния. Стабильность полученного состава определяли по времени хранения полученного состава до начала гелирования.

Для определения физико-механических показателей электроизоляционного покрытия полученный состав наносили на образцы электрохимической стали и затем подвергали термообработке при температуре 800°C. Определяли следующие физико-механические показатели покрытия:

- прочность на изгиб (адгезия) - изгибом образцов на цилиндрической оправке диаметром 30 и 20 мм;

- коэффициент сопротивления - по ГОСТ 12119-80;

- влагостойкость - путем выдержки пластины в кипящей воде (М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия. 1998);

- магнитную активность - по ГОСТ 12119-80.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Во всех примерах использовали модифицированную окисью хрома коллоидную двуокись кремния ТУ 2145-008-61801487-2010 производства ООО «НТЦ «Компас» со следующими характеристиками:

pH ед. pH	2,8-4,0
массовая концентрация сухого остатка (SiO2+Cr2O3), % мас.	19-21
отношение Cr2O3/SiO2	0,05-0,1
площадь удельной поверхности, м2/г	180-240
кинематическая вязкость, сСт, не более	5
Плотность, г/см3	1,130-1,136

Пример 1. Готовили состав со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2O5)	11,9
ионы алюминия (Al)3+	1,8
ионы магния (Mg2+)	0.5
Модифицированная коллоидная двуокись кремния (мас. отношение Cr2O3/SiO2=0,04)	15,2

Образцы анизотропной электротехнической стали обрабатывали составом в течение 5 секунд при температуре 20-40°C. Излишки раствора удаляли отжимом гуммированными валками. Образцы с покрытием подвергали термообработке при температуре 800°C в течение 60 секунд.

Полученное покрытие имеет следующие характеристики:

- покрытие не влагостойкое;

- прочность на изгиб - покрытие отслаивается на оправке 20 мм;

- коэффициент сопротивления - 350 Ом·см²;

- магнитная активность - 7%.

Примеры 2-8 аналогичны примеру 1.

Количественное содержание компонентов в составе и физико-механические свойства электроизоляционного покрытия приведены в таблице в сравнении с прототипом.

Примеры 1, 6 и 8 показывают, что при содержании компонентов ниже и выше заявленных концентраций покрытия обладают низкой влагостойкостью, низкой магнитной активностью, пониженной прочностью на изгиб, а составы - низкой стабильностью.

Таким образом, предлагаемый состав для получения электроизоляционного покрытия по сравнению с прототипом является экологически безопасным, более стабильным, а покрытие на его основе обладает повышенной влагостойкостью, прочностью при сохранении электромагнитных характеристик.

Состав для получения электроизоляционного покрытия на поверхности анизотропной электротехнической стали, содержащий ионы фосфата, алюминия и магния, коллоидную двуокись кремния и воду, отличающийся тем, что он содержит коллоидную двуокись кремния, модифицированную окисью хрома (III), причем массовое отношение окиси хрома (III) к двуокиси кремния Cr₂O₃/SiO₂ равно 0,05-0,1, количество ионов алюминия составляет 1,3-1,7 мас.% при следующем содержании компонентов в составе, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2O5)	12,1-16,1
ионы алюминия (Al3+)	1,3-1,7
ионы магния (Mg2+)	0,3-0,5
модифицированная коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2+Cr2O3)	13,1-15,2
вода	до 100