Состав для получения электроизоляционного покрытия

Авторы патента:

C23C22/33 - содержащих также фосфаты

Владельцы патента RU 2489518:

Закрытое акционерное общество "ФК" (RU)

Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано для получения электроизоляционных покрытий на поверхности анизотропной электротехнической стали. Состав для получения электроизоляционного покрытия содержит, мас.%: ионы фосфата в пересчете на P₂O₅ 6,6-14,6, ионы алюминия 0,3-0,71, ионы магния 0,41-0,92, ионы хрома (VI) 0,5-2,0, ионы хрома (III) 0,5-1,5, коллоидную двуокись кремния с диаметром мицелл 10-15 нм в пересчете на SiO₂ 9,0-20,0 и воду до 100. Изобретение обеспечивает повышение стабильности состава при понижении содержания в нем ионов хрома (VI) и позволяет получить электроизоляционное покрытие с хорошим товарным видом, обладающее повышенными физико-механическими и магнитными свойствами, высокой магнитной активностью. 1 табл., 11 пр.

Известен состав для получения электроизоляционного покрытия (RU 2209255 C2, 20.09.2001), содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, бора, хрома и кремнефтористо-водородную кислоту, 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	до 100.

Недостатком данного состава является низкий коэффициент сопротивления, низкие физико-механические и магнитные свойства, а также то, что при нанесение состава на металл происходит налипание его на отжимные валки.

Известен состав (патент №3856568 США, 1972) для получения электроизоляционного покрытия содержащий фосфат алюминия, водную дисперсию диоксида кремния с добавками соединений хрома и борной кислоты, 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	до 100.

Недостатком данного изобретения является неудовлетворительный товарный вид получаемого покрытия, низкие магнитные и физико-механические свойства.

Наиболее близко к заявляемому составу является состав (RU 2371518 C2, 02.07.2007) содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома, двуокиси кремния и воду, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	6,6-14,6
ионы алюминия (Al³⁺)	0,3-0,71
ионы магния (Mg²⁺)	0,41-0,92
ионы хрома (Cr⁶⁺)	2,8-6,2
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	9,0-20,2
вода	до 100

при следующем соотношении компонентов:

P₂O₅/(Al³⁺+Mg²⁺)	8,5-11,5
SiO₂/P₂O₅	1,1-1,5.

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

Задачей изобретения является повышение стабильности состава, понижение содержания ионов хрома (VI), при сохранении и улучшении удовлетворительного товарного вида, физико-механических и магнитных свойств электроизоляционного покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что на электротехническую сталь наносят состав содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома (VI) и воду, который дополнительно содержит ионы хрома (III) и коллоидную двуокись кремния с диаметром мицелл 10-15 нм, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	6,6-14,6
ионы алюминия (Al³⁺)	0,3-0,71
ионы магния (Mg²⁺)	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,

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами. Во всех примерах образцы электротехнической стали обрабатывались в течение 5 с при температуре 20-40°С. Излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергались термообработке при температуре 800°С в течение 60 с.

Физико-механические свойства покрытий определяют следующие показатели:

- адгезия - прочность при изгибе - изгибом образцов на цилиндрической оправке диаметром 3 мм,

- коэффициент сопротивления по ГОСТ 12119-80;

- метод определения влагостойкости изложен в М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1988;

- магнитная активность по ГОСТ 12119-80.

В таблице 1 представлены исследуемые составы и состав известного, а также приведены характеристики состава, физико-механические и магнитные свойства стали с электроизоляционным покрытием.

Примеры.

1. Характеризует свойства прототипа и покрытий, полученных в данном растворе.

2. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	6,2
ионы алюминия (Al³⁺)	0,2
ионы магния (Mg²⁺)	0,3
ионы хрома (Cr⁶⁺)	0,4
ионы хрома (Cr³⁺)	0,4
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	8,5
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	9,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°С, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°С в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие не влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 140 Ом·см²;

- магнитная активность 6%.

3. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	6,6
ионы алюминия (Al³⁺)	0,3
ионы магния (Mg²⁺)	0,41
ионы хрома (Cr⁶⁺)	0,5
ионы хрома (Cr³⁺)	0,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	9,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	10,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытии подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 300 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

4. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	7,0
ионы алюминия (Al³⁺)	0,6
ионы магния (Mg²⁺)	0,6
ионы хрома (Cr⁶⁺)	1,9
ионы хрома (Cr³⁺)	1,4
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	10,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	14,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 280 Ом·см²;

- магнитная активность 9%.

5 Берем образцы агизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	8,0
ионы алюминия (Al³⁺)	0,5
ионы магния (Mg²⁺)	0,5
ионы хрома (Cr⁶)	0,7
ионы хрома (Cr³⁺)	1,3
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	18,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	12,0
вода	до 100

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 350 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

6. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	9,0
ионы алюминия (Al³⁺)	0,55
ионы магния (Mg²⁺)	0,7
ионы хрома (Cr⁶⁺)	0,9
ионы хрома (Cr³⁺)	0,8
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	12,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	11,5
вода	до 100

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 360 Ом·см²;

- магнитная активность 9%.

7. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	10,0
ионы алюминия (Al³⁺)	0,4
ионы магния (Mg²⁺)	0,9
ионы хрома (Cr³⁺)	1,5
ионы хрома (Mg²⁺)	1,0
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	19,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	15,0
вода	до 100

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 230 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

8. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	11,0
ионы алюминия (Al³⁺)	0,7
ионы магния (Mg²⁺)	0,45
ионы хрома (Cr⁶⁺)	0,6
ионы хрома (Cr³⁺)	1,2
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	14,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	13,0
вода	до 100

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 280 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

9. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	12,0
ионы алюминия (Al³⁺)	0,35
ионы магния (Mg²⁺)	0,8
ионы хрома (Cr⁶⁺)	1,7
ионы хрома (Cr³⁺)	0,7
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	11,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	11,0
вода	до 100

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 300 Ом·см²;

- магнитная активность 9%.

10. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	14,6
ионы алюминия (Al³⁺)	0,71
ионы магния (Mg²⁺)	0,92
ионы хрома (Cr⁶⁺)	2,0
ионы хрома (Cr³⁺)	1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	20,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	15,0
вода	до 100

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 220 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

11. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	16,0
ионы алюминия (Al³⁺)	0,8
ионы магния (Mg²⁺)	1,0
ионы хрома (Cr⁶⁺)	2,5
ионы хрома (Cr³⁺)	2,0
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	22,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	16,0
вода	до 100

- покрытие не влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 1300 м·см²;

- магнитная активность 6%.

Примеры 2 и 11 показывают, что при содержании компонентов состава ниже и выше заявленной концентрации, покрытия обладают низкой влагостойкостью, низкой магнитной активностью, низким коэффициентом сопротивления, а составы низкой стабильностью.

Из примеров 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 видно, что поставленная задача достигнута. Использование предложенного состава позволяет улучшить стабильность состава, улучшает физико-механические показатели покрытия, а также улучшает экологичность состава за счет снижения содержания хрома (VI).

Литература

1. Патент №2209255 по заявке №2001125771, 2003.

2. Патент №3856568 США, 1972, стр.4.

3. Патент №2371518 C2 RU, 2007.

4. ГОСТ 12119-80.

5. М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1988.

Состав для получения электроизоляционного покрытия на поверхности анизотропной электротехнической стали, содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома (VI) и воды, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ионы хрома (III) и коллоидную двуокись кремния с диаметром мицелл 10-15 нм, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅)	6,6-14,6
ионы алюминия	0,3-0,71
ионы магния	0,41-0,92
ионы хрома (VI)	0,5-2,0
ионы хрома (III)	0,5-1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO₂)	9,0-20,2
вода	до 100

Изобретение относится к области обработки оцинкованной поверхности. .

Способ и состав для получения электроизоляционного покрытия // 2371518

Изобретение относится к области обработки стали для получения электроизоляционных покрытий на ее поверхности и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Состав для фосфатирования металлических поверхностей // 2241069

Изобретение относится к средствам противокоррозионной защиты - составам “холодного” фосфатирования и предназначено для химической подготовки металлических поверхностей перед нанесением лакокрасочных и других покрытий.

Состав для получения электроизоляционного покрытия // 2209255

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

Способ обработки стали под полимерные олефиновые покрытия // 1787172

Суспензия для получения электроизоляционных покрытий // 788824

Хроматирующий состав // 2492280

Изобретение относится к области обработки поверхности металлов, в частности к хроматированию оцинкованной стали

Состав для удаления коррозии и консервации поверхностей металлоконструкций и труб перед их покраской // 2510432

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в различных отраслях промышленности при подготовке металлов под окраску. Состав для удаления коррозии и консервации поверхностей металлоконструкций и труб перед их покраской содержит компоненты при следующем соотношении, г/дм3: фосфорная кислота 305-355, оксид цинка 7-9, тринатрийфосфат 6-11, бихромат калия 11-16, глицерин 25-29, ацетон 50-60, деминерализованная вода - остальное. Изобретение обеспечивает получение мелкокристаллического фосфатного покрытия с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией при низкой температуре. 2 пр.

Хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали // 2547374

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, в частности к хроматированию оцинкованной стали. Хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали содержит, г/л: ионы хрома шестивалентного 3,744-6,318, ионы хрома трехвалентного 0,01-0,09, фосфат ионы 13,60-22,95, диамид тиоугольную кислоту 0,10-0,12 и воду. Причем соотношение ионов хрома шестивалентного к фосфат ионам в растворе составляет 0,275. Хроматирующий состав при минимальном содержании компонентов обеспечивает высокую коррозионную стойкость оцинкованной стали, при этом позволяет улучшить экологическую обстановку за счет оптимального содержания ионов хрома шестивалентного. 1 табл., 4 пр.

Лист из электромагнитной стали с ориентированной структурой с покрытием и способ его изготовления // 2580775

Изобретение относится к изготовлению листа из текстурированной электротехнической стали с покрытием. В способе на поверхность изготовленного листа из текстурированной электротехнической стали наносят рабочий раствор покрытия, включающий первичную соль фосфата, содержащую, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Al, Ni, Со, Mn, Zn, Fe, Ca и Ва, коллоидный диоксид кремния и, по меньшей мере, одно соединение хромовой кислоты, выбранное из группы, состоящей из хромового ангидрида, солей хромата и бихромата, с последующим прокаливанием, в котором соблюдается условие (i) 800≤Т<860, Т≥1010-399R, 0,3≤R≤0,5 или (ii) 860≤Т≤1000, Т≥985-399R, 0,3≤R≤0,5, где Т обозначает температуру Т стального листа (единицы измерения: °C) при прокаливании, и R обозначает массовое отношение (Cr2O3/P2O5) соединения хромовой кислоты (в пересчете на Cr2O3) к первичной соли фосфата (в пересчете на P2O5) в рабочем растворе покрытия. Изобретение обеспечивает улучшение растягивающего напряжения, создаваемого покрытием на листе из текстурированной электротехнической стали, и снижение потерь в железе листа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.