DE2062290B2

DE2062290B2 - Verfahren zur erzeugung einer elektrisch isolierenden mgo enthaltenden schicht auf siliziumstahlblechen

Info

Publication number: DE2062290B2
Application number: DE19702062290
Authority: DE
Inventors: Kazuo Nishinomiya; Shimanaka Hiroshi; Irie Toshio; Chiba; Kawakami Tatsuo Takarazuka; Komoda Akira Tokio; Hamachi (Japan)
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1969-12-18
Filing date: 1970-12-17
Publication date: 1972-02-17
Also published as: BE760458A; US3765957A; DE2062290A1; SE359123B; FR2074446A5; JPS4813814B1; GB1324429A; CA928592A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer elektrisch isolierenden Schicht auf einem 2 bis 4ⁿ/₀ Silizium enthaltenden Siliziumstahlblech durch Aufbringen einer wäßrigen Suspension eines MgO enthaltenden Trennmittels, Trocknen der Suspension und Kastengliihen des beschichteten Bleches bei hoher Temperatur in einer reduzierenden, Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre.

Silizium-ttahlblcchc müssen im allgemeinen nicht nur ausgezeichnete magnetische und mechanische Eigenschaften besitzen, sondern auch mit einem dünnen gleichmäßigen Film überzogen sein, tier ausgezciclinil·: Haft-. Wärmebeständigkcits- und elektrische Isolierfioenschaften besitzt.

Ein bekanntes Verfahren zum Erzeugen einer elektrisch isolierenden Schicht auf der Oberfläche eines Siliziumstahlbleches besteht darin, das Siliziumstahlblech zu einem Zeitpunkt, an dem es einer Hochtemperaturkastenglühbehandlung unterworfen wird, mit einem Trennmittel, das aus einem feuerfesten Oxidpulver, wie Magnesiumoxid, besteht, zu beschichten, um zu verhindern, daß benachbarte Siliziumstahlbleche bzw. -lagen eines Stapels bzw. einer Rolle aneinanderhaften oder miteinander verschweißen, und das Magnesiumoxid mit dem Oxid der Oberfläche des Siliziumstahlbleches während der Hochtemperaturkastenglühung zur Reaktion zu bringen, wobei sich eine elektrisch leitende Schicht auf dem Siliziumstahlblech ausbildet. Es ist eine Reihe von Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften der Isolierschicht vorgeschlagen worden.

Wenn jedoch diese Methoden in großtechnischem Maßstab angewendet werden, wird es schwieriger,

so eine elektrische Isolierschicht mit ausgezeichneten Eigenschaften auf einfache und gleichmäßige Weise auf der ganzen Oberfläche eines breiten Stahlbleches oder -Streifens zu erzeugen. Es ist aucn bereits ein Verfahren bekannt, bei dem ein Siliziumstahlblech in einer

as reduzierenden Wasserstoffatmosphäre, die Wasser enthält, einer kontinuierlichen offenen Glühbehandlung zu unterwerfen, um das Silizium im Stahlblech zu oxydieren und auf der Oberfläche des Siliziumstahlbleches Siliziumdioxid abzulagern, die Oberfläche des Siliziumstahlbleches mit einem hauptsächlich aus Magnesiumoxid bestehenden Trennmittel zu beschichten und das beschichtete Siliziumstahlblech dann einer Kastenglühung zu unterwerfen, wobei das Siliziumdioxid mit dem Magnesiumosid unter Bildung eines Glasfilms auf der Oberfläche de„ Siliziumstahlbleches reagiert.

Die vorstehend genannte bekannte Methode ist jedoch insofern nachteilig, als die effektive Stärke des Glasfilms, der dabei erhalten wird, von der Menge an auf der Oberfläche des Siliziumstahlbleches während der kontinuierlichen offenen Glühbehandlung abgeschiedenen Siliziumdioxids, den Glühbedingungen, z. B. dem Oberflächenzustand des Siliziumstahlbleches vor der Glühbehandlung, der Glühzeit und der Temperaturverteilung im Ofen abhängt, die genau geregelt werden müssen, und daß insbesondere während dsr kontinuierlichen offenen Glühbehandlung Entkohlung und Oxydation von Silizium erfolgt, so daß in der Glühatmosphäre enthaltener Wasserdampf verbraucht wird, was dazu führt, daß stets Wasserdampf zugeführt werden muß, um verbrauchtes Wasser zu ersetzen, wodurch es schwierig wird, die Atmosphäre im Glühofen zu kontrollieren bzw. einzustellen und damit auch schwierig, einen Siliziumoxidfilm von gewünschter Stärke in stabiler Weise zu erhalten.

Das hauptsächlich aus Magnesiumoxid bestehende Trennmittel wird in der Regel in Wasser zu einer wäßrigen Suspension suspendiert, mit der die Oberfläche des Stahlbleches dann beschichtet wird. Wenn ein leichtes Magnesiumoxid verwendet wird, das ein ausreichendes Haftvermögen besitzt, um zu verhindern, daß der dabei gebildete und auf der Oberfläche des Stahlbleches getrocknete Film abblättert, findet beim Suspendieren des leichten Magncsiumoxids in Wasser eine Hydrati-

f>5 sierungsrcaktion statt, bei der sich Magnesiumhydroxid bildet, das sich während der Hochtcmpcraturkastcnglühung zersetzt, wobei eine zu hohe Menge Wasserdampf gebildet und dadurch verhindert wird,

daß sich ein dünner Glasfilm mit ausgezeichneten Eigenschaften bildet.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits empfohlen, die Glühtemperatur in der Größenordnung der Zersetzungstemperatur von Magnesiumoxid (etwa 400⁰C) zu halten, um zu verhindern, daß zu viel bzw. zu rasch Wasserdampf entwickelt wird. Bei diesem Verfahren nach dem Stand der Technik wird jedoch nicht nur Zeit vergeudet, sondern es ist darüber hinaus außerordentlich schwierig, im praktischen Betrieb den in dem Zwischenraum zwischen benachbarten breiten Siliziumstahlblechen, die in Form von Rollen oder als Stapel vorliegen, zurückbleibenden Wassergehalt in gleichmäßiger Weise zu vermindern.

Die vorstehend erwähnte Schwierigkeit tritt im allgemeinen auf, wenn das Trennmittel hydratisierte Oxide, wie Magnesiumoxid oder Kalziumoxid enthält. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wurden auch wie schon verschiedene andere Methoden vorgeschlagen, die jedoch keinen Erfolg hatten. Beispielsweise wurde bereits vorgeschlagen. Magnesiumoxid bei verhältnismäßig hohen Temperaturen zu kalzinieren und das kalzinierte Magnesiumoxid dann bei tiefer Temperatur in Wasser zu suspendieren und die Oberfläche des Siliziumstahlbleches mit der auf diese Weise erhaltenen Suspension innerhalb weniger Minuten zu beschichten, um das Fortschreiten der Hydratisierung von Magnesiumoxid zu unterdrücken. Dieses Verfahren ist beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 2 906 645 bekannt.

Die vorstehend genannten Verfahrensschritte wurden jedoch aus verschiedenen Gründen in der Industrie nur selten angewandt. Einmal muß ein Überschuß der beim Beschichten anfallenden Trennmittelaufschlämmung verworfen werden oder man muß, um dieses überschüssige Trennmittel wiedergewinnen und erneut verwenden zu können, eine umständliche und mühsame Kalzinierung durchführen, wodurch die Betriebskosten zu hoch werden.

Weiterhin wurde auch schon vorgeschlagen, feines Aluminiumoxidpulver bei hoher Temperatur zu kalzinieren und dessen Oberfläche dann mit Kalziumoxid zu beschichten, um ein feuerfestes Oxidpulver zu erhalten, das dann in Wasser suspendiert wird, wodurch man ein Trennmittel erhält, das auf die Oberfläche eines Siliziumstahlblechcs aufgetragen werden kann. Diese Methode ist mit dem Nachteil behaftet, daß ein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich ist, um das kalzinierte Aluminiumoxidstaubpulver mit dem Ka'ziumoxid zu beschichten.

Weiterhin wurde auch bereits vorgeschlagen, als Trennmittel ein organisches Lösungsmittel zu verwenden oder auf die Oberfläche des Siliziumstahlbleches ein elektrostatisch aufgeladenes Trennmittelpulver aufzusprühen. Das erstgenannte Verfahren ist deswegen unzweckmäßig, weil ein teures organisches Lösungsmittel verwendet werden muß, während die letztgenannte Methode für die Praxis nicht geeignet ist, da bei ihr zu hohe Installationskosten bzw. Anlagekosten anfallen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen dünnen gleichmäßigen Glasfil.n mit ausgezeichneten Haft-, Wärmebeständigkeits- und elektrischen Isolicreigcnschaften auf der Oberfläche eines Siliziumstahlbleches unter Vermeidung der bisher auftretenden Nachteile zu erzeugen, insbesondere einen derartigen Film auf der Oberfläche eines breiten Siliziumstahlbleches oder -bandes, der die ganze Oberfläche bedeckt.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man auf das Siliziumstahlblech eine Suspension eines Trennmittels aus 5 bis 40 Gewichtsprozent natürlichem, pulverförmigem Serpentinmaterial und Magnesiumoxid als Rest in einer Menge aufträgt, daß nach dem Trocknen eine pro Qaudratmeter 0,5 bis 6,Gg Serpentinpulver und 2 bis 12 g Magnesiumoxid enthaltende Schicht zurückbleibt.

ίο Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wurden zunächst die Gründe eingehend untersucht, die dazu führen, daß sich infolge der Anwesenheit von gebundenem Wasser im Magnesiumoxid Glasfilme mit minderwertigen Eigenschaften bilden, was die größten Schwierigkeiten bei den bisherigen Verfahren immer dann macht, wenn Wasser als TrägermeJium für das Trennmittel verwendet wird Dabei hat sich herausgestellt, d i, wenn das Trennmittel eine große Menge gebundenen Wassers enthält, dieses Wasser vom Trennmittel während des Temperaturanstiegs im Laufe der Kastenglühungsbehandlung abgegeben wird. Das dabei abgegebene gebundene Wasser oxydiert die Oberfläche des Stahlbleches unter Bildung von Eisenoxid.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Erzeugung eines Glasfilms mit minderwertigen Eigenschaften nicht unmittelbar auf die Anwesenheit des gebildeten Eisenoxids zurückzuführen ist, sondern auf die Reduktion des Eisenoxids durch Wasserstoff, die dann auftritt, wenn der Wasserdampf in der Atmosphäre durch die Oxydation der Oberfläche des Stahlblechs erschöpft bzw. verbraucht ist.

Bei allen bisherigen Verfahren wurde lediglich eine Begrenzung der Menge des von Magnesiumoxid gebundenen Wassers in Betracht gezogen, das die Ursache für die Oxydation des Stahlblechs bildet.

Abweichend von den bekannten Maßnahmen wird

also die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe mit ilfe des neuen und erfinderischen Gedankens gelöst, in dem Zwischenraum zwischen benachbarten Siliziumstahlblechen während des Temperaturanstiegs im Laufe der Kastenglühbehandlung eine nichtreduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten.
Dazu wird als Bestandteil des Trennmittels dem Magnesiumoxid ein Stoff zugesetzt, der bei einer Temperatur von 400 bis 830° C auf Grund thermischer Zersetzung, die am Ende der Freigabe von an Gern Magnesiumoxid gebundenen Wasser einsetzt, allmählich dehydratisiert wird, um dadurch in dem Zwischenraum zwischen benachbarten Siliziumstahlblechen eine nichtreduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Die Oberfläche des Siliziumstahlbleches wird dadurch ständig in oxydiertem Zustand gehalten, bis das Silizium im Stahlblech seine Oxydationstemperatur erreicht, wodurch man auf einfache Weise einen ausgezeichneten, dicht an der Oberfläche des Silizi imstahlblechs anhaftenden Film erzielt.

Ein grundliegender Erfinoungsgedanke ist somit darin zu sehen, von einem speziell ausgewählten TrennmiUel Gebrauch zu machen, das bezüglich der Glühatmosphärc einen sogenannten »Selbsteinstellungseftekt« ausübt und ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer einheitlichen, elektrisch isolierenden Schicht mit ausgezeichneten Haft- und Wärmcbeständigkcitseigenschaften auf der Oberfläche eines breiten Siliziumstahlbleches ermöglicht, das im Fall von weitgehend hydratisiertem Magnesiumoxid, d. h. also insbesondere dann anwendbar ist, wenn das verwendete

5 6

Magnesiumoxid einen hohen Gehalt an gebundenem Nachstehend wird auf die F i g. la bis 4a bzw. Ib Wiisser aufweist oder selbst dann, wenn das gebundene bis 4b Bezug genommen, die Kurven zeigen, die die

Wasser dazu neigen kann, zuzunehmen. Ergebnisse der Differenzialthermoanalyse bzw. der

Gemäß einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Glühverlustanalyse von natürlichen Serpentinmaterial-Verfahrens wird ein aus 5 bis 40 Gewichtsprozent 5 pulvern der vorstehend erwähnten Art wiedergeben.

Serpentinpulver, 4 bis 40 Gewichtsprozent Mangan(II)- In den Differenzialthermoanalysenkurven der

oxid und als Rest Magnesiumoxid bestehendes Trenn- F i g. la bis 4a ist die endotherme Bande bei 380°C

mittel auf das Siliziumstahlblech in einer solchen Menge dem Magnesiumhydroxyd zuzuordnen, während die

aufgetragen, daß die nach dem Trocknen zurückblei- endothermen Banden bei 430, 700 bzw. 77O°C sowie bende Trennmitteischicht pro Quadratmeter 0,5 bis io die exothermen Banden bei 730 und 83O°C dem natür-

6 g Mangan(II)-oxid enthält. liehen Serpentinmaterial und die endothermen Banden

Wie vorstehend dargelegt, gewährleistet die Ver- bei 610 und 800⁰C dem Dolomit sowie die endotherme Wendung eines speziell ausgewählten Trennmittels die Bande bei 85O°C dem Talk zuzuordnen sind.
Bildung eines Beschichtungsfilms bzw. einer Isolier- Die in den F i g. Ib bis 4b wiedergegebenen thermoschicht mit hervorragenden Eigenschaften, ohne daß 15 gravimetrisehen Analysenkurven bzw. Temperaturdazu eine spezielle Einstellung der Glühatmosphäre Gewichtsverlustkurven zeigen, daß sich das natürliche oder teure Lösungsmittel erforderlich wären, und er- Serpentinmaterialpulver bei einer Temperatur von 200 gibt weiterhin den wichtigen Vorteil, daß der Hydrati- bis 83O°C allmählich zersetzt und Wasser abgibt, sierungsgrad des Magnesiumoxids keinen wesentlichen Somit endet bei der Kastenglühung, wenn ein erEffekt auf überschüssige Trennmittelmenge hat, so daß 20 findungsgemäßes Trennmittel verwendet wird, dem als man den Überschuß an Trennmittel im Kreislauf zu- Bestandteil Serpentinpulver zugesetzt ist, beim Errückführen und wieder verwenden kann. hitzen die thermische Zersetzung des Magnesium-

Das wesentlichste Merkmal der Erfindung liegt in hydroxids bei etwa 400⁰C, worauf dann durch ther-

der Verwendung eines Trennmittels, das natürliches misd.vi Zersetzung des Serpentinpulvers Wasserdampf

Serpentinpulver enthält. Natürlicher Serpentin ist ein 25 und CO₂ erzeugt werden, wodurch in dem Spalt zwi-

Mineral, das durch Metamorphose aus Peridotit sehen benachbarten Siliziumstahlblechen bzw. -lagen

entsteht bzw. entstanden ist und als Hauptbestandteil eine schwach nichtreduzierende Atmosphäre aufrecht-

Antigorit oder Chrysotil und weiterhin Talk, Magnesit, erhalten wird.

Dolomit und Chlorit usw. enthält. Testversuche zur Überprüfung des Wachsens bzw. der

Antigorit und Chrysotil sind Magnesiumsilikate mit 30 Ausbildung der elektrisch isolierenden Schicht bzw. Schichtstruktur, die wasserführende Schichten ent- Isolierschicht haben zu dem überraschenden Ergebnis halten bzw. aufweisen und durch folgende chemische geführt, daß durch bloßes Zusetzen von Serpentin-Formel wiedergegeben werden können: pulver zu Magnesiumoxid ein ausgezeichneter Film

erzeugt wird und daß man eine noch hervorragendere

3MgO · 2SiO₂ · 2H₂O ₃₅ Isolierschicht bzw. einen noch besseren Film erhält,

wenn man dem Magnesiumoxid ein natürliches

Antigorit und Chrysotil werden, wenn sie auf eine Serpentinmaterial zusetzt, das einen gewissen Anteil

Temperatur von mehr als etwa 200⁰C erhitzt werden, an Dolomit und Talk enthält, während eine sehr

allmählich dehydratisiert, wobei ihr Gewicht um etwa schlechte Isolierschicht bzw. ein sehr schlechter Film er-

13⁰I₀ abnimmt. Dieser Gewichtsverlust kann in Ab- 40 zeugt wird, wenn man dem Magnesiumoxid nur Talk

hängigkeit von dem Zusammensetzungsverhältnis des oder Dolomit zusetzt.

Minerals bis zu 20% erreichen. Das in dem aufgetragenen Trennmittel enthaltene

Für die Zwecke der Erfindung kann als Trennmittel Magnesiumhydroxid zersetzt sich beim Erhitzen unter bzw. für das Trennmittel ein beliebiger Serpentin ver- Entwicklung von Wasserdampf, der in dem Spalt wendet werden, der sich bei einer Temperatur von 200 45 zwischen zwei benachbarten Siliziumstahlblechen zu bis 830° C allmählich zersetzt und dehydratisiert wird, einer oxydierenden Atmosphäre und iiomit zui und zwar unabhängig von seinem Mineralzusammen- Oxydation der Oberfläche der Siliziumstahlbleche führt, Setzungsverhältnis. Im Sinne der Erfindung soll der Aus- Die auf diese Weise oxydierte Oberfläche der Siliziumdruck »natürliches Serpentinmaterial« bzw. Serpentin- Stahlbleche wird bis zu einer Temperatur von 820 bi; pulver alle Serpentine umfassen, die der vorstehend 50 950" C auf Grund der Anwesenheit von aus dem naturgegebenen Definition entsprechen. Die Erfindung wird liehen Serpentinmaterial entwickelten Wasserdamp nachstehend anHand der Zeichnung erläutert, in der die nicht reduziert. Somit wird das zunächst gebildet*

Fig. la bis 4a Kurven zeigen, die die Ergebnisse Eisenoxid erst bei Temperaturen durch das im Silizium

von Differenzialthermoanalysen erfindungsgemäßer stahlblech enthaltene Silizium reduziert, die über de:

Trennmittel erläutern, und 55 Temperatur liegen, bei der Silizium oxydiert wird unc

F i g. 1 b bis 4 b zeigen Kurven, die die Ergebnisse der fest an dem Eisensubstrat verankert bzw. verhaftet, wo

thermogravimetrischen Analyse erfindungsgemäßer durch sich ein fester Film bildet.

Trennmittel wiedergeben; Es ist bislang empfohlen worden, die Aimosphän

F i g. 5 zeigt eine Kurve, die das Ausmaß der Ver- in einem Glühofen durch Einblasen von Wasserdamp

schlechterung der Eisenverluste bzw. der Verlustzahlen 60 einzustellen. Durch diese von außen geregelte Maß

bei Messung vor und nach einer Entspannungsglühung nähme kann man jedoch in die Zwischenräume zwi

für erfindungsgemäß behandelte Siliziumstahlbleche sehen benachbarten Siliziumstahlblechen bzw. -stahl

im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumstahlblechen blechlagen eines Siliziumstahlblechstapels oder eine

wiedergeben, und Siliziumstahlblechrolle nicht auf gleichmäßige Weis

Fig. 6 zeigt den Verlauf der Magnetostriktion von er- 65 einführen. Überdies ist es schwierig, die feucht

findungsgemäß behandelten Siliziumstahlblechen im Atmosphäre in die Zwischenräume zwischen benach

Vergleich zu demjenigen herkömmlicher Siliziumstahl- barten Stahlblechen mit Hilfe derartiger äußere

^^Whi» Reaelmaßnahmeri tinzudiffundieren.

Es gibt eine Reihe von Verbindungen, die gebundenes Wasser enthalten, jedoch ist das natürliche Serpentin-Mineral besonders günstig, da es nach der Zersetzung des Magnesiumhydroxids allmählich' bzw. nach und nach dehydratisiert wird und bis zum Erreichen einer Temperatur Wasser abgibt, bei der Silizium oxydiert wird.

Das natürliche Serpentinmaterial zersetzt sich, nach Entfernung von darin enthaltenen Verunreinigungen, beim Erhitzen unter Erzeugung von Siliziumdioxid und Freiwerden von Wasser, wobei es in Forsterit umgewandelt wird. d. h. in einen Stoff, der den Hauptbestandteil der Isolierschicht bildet. Die thermische Zersetzung von Serpentin verläuft nach folgender Gleichung:

2(3MgO-2SiO,-2H₂O)

-v 3(2MgO · SiO₂)

SiO₂ - 4H₂O (1)

Auf Grund dieser Eigenschaft eignet sich natürliches Serpentinmaterial als erfindungsgemäß zu verwendendes Trennmittel bzw. als Trennmittelbestandteil.

Wie vorstehend bereits erwähnt, enthält natürliches Serpentinmaterial namchmal als mineralische Bestandteile Chlorit, Magnesit, Dolomit und Talk, etc. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung dürfen nur weniger als 2.3 Gewichtsprozent Aluminiumoxid, weniger als 6,2 Gewichtsprozent Kalziumoxid und weniger als 5,4 Gewichtsprozent Eisenoxid vorhanden sein, um befriedigende normale Filme bzw. Isolierschichten zu erreichen.

Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es im Rahmen der Erfindung möglich, eine verhältnismäßig große Menge bzw. einen relativ hohen Anteil an Carbonaten, wie Magnesit oder Dolomit zu verwenden. Da der in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Siliziumstahlblechen herrschende Wasserdampfpartialdruck beim Verfahrender Erfindunghoch gehalten wird, bildet sich selbst dann, wenn Kohlendioxid entwickelt wird, keine zementierende Atmosphäre aus.

Das Kohlendioxid dient dazu, das Eisendioxid auf der Oberfläche des Siliziumstahlblechs in nichtreduziertem Zustand zu erhalten, so daß die Entwicklung von Kohlendioxid sehr erwünscht ist.

Vorzugsweise enthält das Trennmittel 5 bis 40 Gewichtsprozent natürliches Serpentinmaterial, so daß die Stärke des Anteils an natürlichem Serpentinmaterial in getrocknetem Zustand in der Isolierschicht einer Menge von 0.5 bis 6 g/m² entspricht.

Das natürliche Serpintinmaterial übt auf die Verwendung des Trennmittels bzw. die Verwendbarkeit des Trennmittels selbst dann keinen wesentlichen nachteiligen Effekt aus. wenn die Trennmittelschicht eine extrem kleine Menge an von Magnesiumoxid gebundenem Wasser enthält, so daß an der Oberfläche des Siliziumstahlblechs während der Glühbehandlung im wesentlichen keinerlei Oxydation stattfindet, wobei ein ausgezeichneter Film bzw. eine hervorragende Isolierschicht gebildet wird.

Ein weiteres Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht in der Verwendung von Mangan(II)-oxidpulver als weiterer Bestandteil des Trennmittels, das. wie vorstehend erwähnt, Magnesiumoxid und natürliches Serpentinmaterialpulver (Serpentinpulver) enthält.

Das Mangan(II)-oxid, das mit dem Magnesiumoxid und Serpentinpulver gemischt ist, wird während der Kastenglühungsbehandlung von in der Glühatmosphäre enthaltenem Wasserstoff nicht reduziert, kann jedoch bei einer Temperatur von über 800 C selektiv im Stahl enthaltenes Silizium oxydieren, um dadurch auf der Oberfläche des Stahls einen Siliziumdioxidfilm abzuscheiden bzw. zu erzeugen, wobei es im wesentlichen vollständig zu Mangan reduziert wird, das in den Stahl eindiffundiert.

Der vorstehend angegebene Wirkungsmechanismus des Mangan(M)-oxidpulvers ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die zur Erzeugung von Mangan(II)-oxid erforderliche Bildungsenthalpie bei einer Temperatur von 600 bis 1400 C kleiner ist als diejenige von Siliziumdioxid, jedoch größer als diejenige von Eisenoxid und Wasser, und daß Mangan(ll)-oxid, das im kubischen System kristallisiert, die gleiche Kristallkonfiguration besitzt wie Magnesiumoxid, so daß Mangan(II)-oxid und Magnesiumoxid gegenseitig feste Lösungen bilden bzw. miteinander Mischkristalle bilden.

Mangandioxid kann in Magnesiumoxid in feste Lösung gehen, so daß der Teil der Mangan(Il)-oxidteilchen, der nicht mit der Oberfläche des Stahlblechs in Berührung steht, durch die Magnesiumoxidteilchen in die Oberfläche des Stahlblechs hinein bzw. zur Oberfläche des Stahlblechs hin diffundieren kann und somit durch das im Stahlblech enthaltene Silizium reduziert wird.

Mangan(II)-oxid ist im Handel nicht erhältlich, so daß diejenigen Oxide. Hydroxide. Carbonate oder Oxalate usw. des Mangans verwendet werden müssen, die. wenn sie erhitzt oder reduziert werden, in Mangan-(ll)-oxid umgewandelt werden können. Vorzugsweise werden die vorstehend erwähnten Verbindungen in einer reduzierenden wasserstoffenthaltenden Atmosphäre erhitzt.

Es ist jedoch nicht vorzuziehen, diese Verbindungen zu verwenden, ohne sie vorher zu Mangan(H)-oxid zu reduzieren. Da diese Verbindungen, wenn sie während der Kastenglühungsbehandlung einer Temperaturerhöhung unterworfen werden, sich unter Entwicklung von Sauerstoffgas zersetzen.

Die Kastenglühungsbehandlung sollte in einer reduzierenden, wasserstoffenthaltenden Atmosphäre durchgeführt werden. Erfindungsgemäß dringt im wesentliehen kein Wasserstoff usw. in die Zwischenräum; zwischen benachbarten Stahlblechen, die als Rollen oder Stapel vorliegen, auf Grund der Anwesenheit von Wasserdampf, der von dem Serpentinpuher erzeugl bzw. entwickelt wird, bis zu einer Temperatur vor mindestens 82CPC ein. Das Mangan(I!)-oxid wird somit nicht unter Erzeugung von Wasserdampf reduziert sondern eher thermisch zersetzt, wobei es Sauerstoff gas entwickelt.

In den Wasserdampf eingeschlossener Sauerstoff it statu nascendi wirkt zu stark oxydierend auf die Ober fläche des Stahlbleches, wodurch sich ein dünner ein heitlicher Film mit hervorragendem Haftvermögei auf der Oberfläche des Stahlbleches nicht bilden kann Wenn beispielsweise Mangandioxid in Wasserstol erhitzt wird, so endet seine Reduktion unter Bildun von Mangan(II)-oxid bei etwa 480" C. Wenn Mangan dioxid hingegen in einer nichtreduzierenden Atme sphäre erhitzt wird, so wird Sauerstoff entwickelt, wc bei das Mangandioxid über Manganioxid (Mn₂O₃) i Mangano-manganioxid (Mn₃O₄) umgewandelt wire Testversuche hatten das Ergebnis, daß die Verwer

dung von Mangan(II)-oxid, das andere Oxide de Mangans in einer Menge enthält, die weniger als 3°

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Mangandioxid, weniger als IOⁿ „ MnX)₃ und weniger als 25'Vn Mn₃O₄ entspricht, die Bildung eines Films mit hervorragenden Eigenschaften gewährleistet, der im wesentlichen demjenigen gleicht, der bei der Verwendung von rei.icm Mangan(ll)-oxid erhalten wird.

Nicht vorzuziehen ist die Verwendung von Sulfaten. Chloriden oder Nitraten des Mangans, da diese Verbindungen Gase wie Schwefeldioxid. Chlorwasserstoff und Stickstoffdioxid usw. entwickeln. Beim Verlahrender Erfindung wird Mangan(II)-oxid in einer der gewünschten Siliziumdioxid-Menge entsprechenden Menge verwendet, wodurch jede gewünschte Menge an Siliziumdioxid auf der gesamten Oberfläche des Siliziumstahlblechs auf einfache Weise erzeugt werden kann.

Eine wäßrige, durch Dispergieren von Magnesiumoxid, das nur mit Mangan(M)-oxid versetzt ist, erhaltene Aufschlämmung ergibt Magnesiumhydroxid auf Grund der fortschreitenden Hydratisierung. Somit kann man einen befriedigenden Film nur dann erhalten, wenn das gebundene Wasser, das nach dem Trocknen der aufgebrachten Trennmittelschicht in dieser zurückbleibt, auf höchstens 8 bis 11 °/₀, vorzugsweise auf weniger als 8°/₀ begrenzt ist. Die Anwesenheit von mehr als 11 °/₀ gebundenem Wasser gibt im weiteren Verlauf Anlaß zum Auftreten eines Filmdefekts, der sich als kreisförmiger Fleck mit einem Durchmesser von etwa 50 bis 300 mm oder als länglicher Fleck darstellt bzw. äußert.

Die beim Verfahren auf das Siliziumstahlblech aufzutragende wirksame Menge an Mangan(II)-oxid ist auf 0.5 bis 6 g/m² in trockenem Zustand beschränkt. Wenn die Mangan(H)-oxidmenge höher als 6 g/m² ist, so entsteht daraus durch Reduktion zu viel Mangan, das in das Siliziumstahlblech eindiffundiert und somit dessen magnetische Eigenschaften beeinträchtigt.

Vorzugsweise verwendet man Mangan(II)-oxid in einer im trockenen Zustand 1.5 bis 5 g/m² ausmachenden Menge bzw. Filmstarke, um einen Film mit hervorragenden Eigenschaften zu erzeugen. Das Trennmittel sollte 4 bis 40 Gewichtprozent Mangan(II)-oxid enthalten, um beim Auftragen der Trennmittelsuspension auf das Siliziumstahlblech die vorstehend erwähnten Mengen aufzubringen.

Die aufzutragende Mangan(ll)-oxidmenge kann etwas gesenkt werden, wenn auf der Oberfläche des Siliziumstahlbleches auf Grund einer Vot behandlung, der es vor dem Aufbringen der Trennmittelschicht unterworfen wurde. Siliziumdioxid vorhanden ist. So kann man mit Hilfe des Verfahrens der Erfindung auf der Oberfläche eines Siliziumstahlbleches auf stabile bzw. zuverlässige Weise einen Glasfilm erzeugen, gleichgültig ob Siliziumdioxid, das auf der Oberfläche des Siliziumstahlbleches auf Grund einer kontinuierlichen offenen Glühbehandlung, der das Stahlblech vor der Beschichtung mit dem Trennmittel unterworfen wurde, erzeugt wurde, vorhanden ist oder nicht.

Zweckmäßig wird die Dicke des Siliziumdioxidfilms, der vor und'oder nach der Hochtemperaturkastenglühbehandlung erzeugt wird, weniger als 2.5 um stark gemacht.

Als Hauptbestandteil des gegebenenfalls mit Mangan(U)-oxid versetztes, natürliches Serpentinmaterial enthaltenden Trennmittels kann man Magnesiumoxid, wie leichtes, im Handel erhältliches Magnesiumoxid, verwenden. Ein Teil dieses Magnesiumoxids kann durch schweres Magnesiumoxid oder inaktives Magnesiumoxid, das bei höheren Temperaturen kalziniert werden ι inn ersetzt werden.

Heim Verfahren der Erfindung ist die aufzubringende Magnesiumoxidmenge auf 2 bis 12 g/m² in trockenem Zustand begrenzt.

Wenn weniger als 2 g Magnesiumoxid/m² auf die 5 Oberfläche des Siliziumstahlhleches aufgetragen werden, so können im Siliziumstahlhlech enthaltene Verunreinigungen nicht in ausreichendein Maße entfernt werden, so daß man schwer oder kaum ein Siliziuristahlblech mit wünschenswerten magnetischen F.igen-

jo schäften erhalten kann.

Wenn hingegen auf die Oberfläche des Siliziumstahlblechs pro Quadratmeter mehr als 12 g Magnesiumoxid aufgetragen werden, so ist zum Trocknen des in Form einer Aufschlämmung vorliegenden frennmittels sehr viel Zeit und außerdem eine Temperaturerhöhung auf Grund des Wärmcisolationseffekts des Magnesiumoxids erforderlich. Überdies wird die Temperaturverteilung des in Form eines aufgewickelten Bandes oder eines Stapels vorliegenden Siliziumstahl-

ao blechs ungleichmäßig.

Das erfindungsgemäße Trennmittel kann auf die Oberfläche eines elektrischen Siliziumstahlbleches aufgetragen werden, ohne daß dazu eine spezielle Methode erforderlich wäre. Zu diesem Zweck kann man sich jeder beliebigen herkömmlichen Methode zum Auftragen eines Trennmittels auf die Oberfläche eines Siliziumstahlbleches in im wesentlichen gleichmäßiger Weise bedienen, d. h., das in Form einer wäßrigen Aufschlämmung vorliegende Trennmittel kann auf die Oberfläche des Siliziumstahlbleches aufgetragen werden, worauf das so beschichtete Stahlblech durch Gummiwalzen geführt werden kann, um eine unerwünschte überschüssige Menge des Trennmittels zu sntfprnen. worauf es getrocknet wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Aufschlämmung mit Wasser kurze Zeit bei tieferer Temperatur zu behandeln. Der mit Hilfe von Gummiwalzen od. dgl. entfernte Überschuß der Aufschlämmung kann aufgesammelt und in den Vorratstank zurückgeführt und dann wieder verwendet werden.

Das mit dem Trennmittel beschichtete Siliziumstahlblech wird dann bei einer Temperatur von 1100 bis 1300"C mehr als 2 Stunden einer Kastenglühung unterworfen, um auf seiner Oberfläche einen elektrisch isolierenden Film bzw. eine Isolierschicht zu ei zeugen. Als Glühatmosphäre wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine wasserstoffenthaltende, reduzierende Atmosphäre verwendet, jedoch kanr ihr während des Temperaturanstiegs bis zu etwa 400 C auch Stickstoff zugesetzt werden.

Obwohl es nicht immer erforderlich ist. eine trcckern reduzierende Atmosphäre anzuwenden, wird doch \or zugsweise eine Wasserstoffatmosphäre mit einem Tau punkt von weniger als — 30C bei einer Temperatu von über 1000"C angewandt.

Die nach dem Verfahren der Erfindung erzeugt Schicht besitzt ausgezeichnete elektrische Isoliereigen schäften und ergibt interlaminare Widerstandswert von mehr ah 10 Ω · cm² Schicht.

Testversuche, bei denen mit der vorstehend erwähr ten Schicht überzogene Stahlbleche um einen Rune stab mit einem Durchmesser von 5 mm um 180" g< bogen wurden, hatten das überraschende Ergebnis, da dabei im wesentlichen kein Abplatzen bzw. Abbiätter der Isolierschicht vom Stahlblech auftrat. Die 'solie schicht kann größenordnungsmäßig etwa 2 bis 4 αϊ stark gemacht werden, so daß der Eisenfüllfaktor se! hoch wird.

11 12

Wenn man die Isolierschicht in einer Stickstoff- blech bis zu einer Kraft von 220 kp/cm² nicht abgeatmosphäre 5 Stunden einer Entspannungsglühung hoben wird.

bei 80O⁰C unterwirft, so zeigt sich, daß praktisch keine Beispiel ~>

Änderung ihrer verschiedenen Eigenschaften auftritt.

Haftfestiglceitstests mit derartigen Isolierschichten, 5 Ein svie im Beispiel 1 beschrieben zusammengesetzter die mit Hilfe eines Epoxyharzes durchgeführt wurden, Siliziumstahl wird zu einem 0,3 mm sta;ken Blech kalt zeigten auch, daß die Haftkraft mehr als 200 kp/cm² ausgewalzt. Ein Gemisch aus 30 Gewichtsprozent beträgt. natürlichem Serpentinmaterial, das etwa 17 Gewichts-

Wenn ein bei nicht orientierten elektrischen Silizium- prozent Dolomit, 20 Gewichtsprozent Mangan(II)-Itahlblechen gebräuchliches Behandlungsmittel wie io oxid und als Rest leichtes Magnesiumoxidpulver, das Phosphat und dergleichen in Form einet dünnen so feinkörnig ist, daß es durch ein Sieb mit einer Ikhicht auf den Film aufgetragen und auf den Film lichtein Maschenweite von 0,044 mm fällt, wird zur Huf- bzw. eingebrannt wird, so kann dadurch seine Herstellung eines Trennmittels verwendet. 50 kg dieses elektrische Isolierwirkung bemerkenswert verbessert Pulvcrgemisches werden in 1000 1 Wasser zu einer als Hrerden, ohne seine Hafteigenschaften und seinen Füll- 15 Trennmittel zu verwendenden wäßirgen Suspension faktor zu beeinträchtigen. suspendiert. Dieses Trennmittel wird auf die Ober-

Die Beispiele erläutern die Erfindung. fläche des Stahlbleches aufgetragen, worauf das be

schichtete Stahlblech unter den gleichen Bedingungen

Beispiel 1 ^w'^e '^m Beispiel 1 getrocknet wird. Das getrocknete

20 Stahlblech wird dann zu einer Rolle aufgewickelt. Die

Ein 0,30 mm starkes, kaltgewalztes Siliziumstahl- Menge der aufgebrachten Trennmittelschicht beträgt blech mit einem Siliziumgehalt von 3,15 Gewichts- nach dem Trocknen 20 g/m². Ihre Thermodifferenzialprozent und einem Mangangehalt von 0,06 Gewichts- analysen- und thermogravimetrischen Analysenkurven prozent wird einer kontinuierlichen offenen Glühbe- sind in den F i g. 2a bzw. 2b wiedergegeben. Die nandlung in einer aus 65 Volumprozent Wasserstoff 25 Hydratationsmenge bzw. der Hydratwassergehalt des und 35 Volumprozent Stickstoff bestehenden Atmo- Magnesuimoxids beträgt 15 °/„.
•phäre mit einem Taupunkt von f20°C bei 820°C Die Rolle wird dann in einer Wasserstoff atmosphäre

4 Minuten unterworfen. 60 kg eines Pulvergemisches bei 1150^cC einer lOstündigen Kastenglühung unteraus 30 Gewichtsprozent natürlichem Serpentinmate- worfen. Dann wird die Rolle abgekühlt, worauf man rial und leichtem Magnesiumoxidpulver als Rest wird 30 nicht umgesetztes Trennmittel entfernt. Die visuelle in 1000 1 Wasser zu einer wäßrigen Beschichtungs- Begutachtung der Oberfläche des Stahlbleches zeigt, materialsuspension suspendiert, die als Trennmitte! daß sich auf der ganzen Oberfläche ein gräulicher verwendet werden kann. Dieses Trennmittel wird auf Glasfilm gleichmäßig ausgebildet hat. Der Mangandie Oberfläche des vorstehend erwähnten Stahlbleches gehalt des Stahlbleches beträgt nach der Glühbehandaufgetragen, worauf das beschichtete Stahlblech 35 lung 0,18 Gewichtsprozent.

1 Minute bei 200°C getrocknet wird. Das getrocknete Testversuche, bei denen ein aus dem wie vorstehend Stahlblech wird dann zu einer Rolle aufgerollt. beschrieben behandelten Stahlblech geschnittenes Pro-Die Menge des aufgetragenen und getrockneten bestück gebogen wird, zeigen, daß in der Isolierschicht Trennmittels, dessen Differenzialthermoanalyse und selbst nach 21maliger Wiede.'lolung des Tests prakthermogravimetrische Analysenkurven in den F i g. 1 a 40 tisch bzw. im wesentlichen keine Risseauftreten. Außerbzw. 1 b wiedergegeben sind, beträgt 12 g/m². Die dem zeigt der Test, bei dem ein Probestück um einen Hydratationsmenge bzw. der Hydratwassergehalt des Rundstab mit einem Durchmesser von 5 mm um 180" Magnesiumoxids beträgt 11 °/o- gebogen wird, daß im wesentlichen kein Abblättern

Die Stahlblechrolle wird dann in einem Wasserstoff- des Films vom Stahlblech auftritt,
strom bei 1150^cC 10 Stunden einer Kastenglühung 45 Der interlaminare Widerstand des mn der Isolierunterworfen. Die kastengeglühte Rolle wird dann schicht überzogenen Stahlbleches beträgt 15,7Ω · cm²/ •gbekühlt und von nicht umgesetztem Trennmittel be- Schicht.

J reit. Die visuelle Begutachtung der Oberfläche des Beispiel 3
itahlbleches zeigt, daß sich auf der gesamten Oberfläche ein einheitlicher bzw. gleichmäßiger Glasfilm ge- 5o Ein Siliziumstahl mit der im Beispiel 1 angegebener bildet hat. Zusammensetzung wird zunächst zu einem 0,35 mn

Bei Testversuchen, bei welchen das wie vorstehend starken Blech kaltgewalzt und dann einer kontinuier

beschrieben behandelte Stahlblech um einen Rundstab liehen offenen Glühbehandlung in einer aus 70 Volum

fnit einem Durchmesser von 5 mm um 180" gebogen prozent Wasserstoff und 30 Volumprozent Stickstof

tvird, zeigen, daß dabei im wesentlichen kein Abplatzen 55 bestehenden reduzierenden Atmosphäre mit einen

des Films von dem Stahlblech stattfindet. Taupunkt von -5⁰C bei 880"C 5 Minuten unter

Der interlaminare Widerstand des wie vorstehend be- worfen. 80 kg eines Pulvergemisches, das aus 20 Ge

Schrieben mit einer Isolierschicht versehenen Stahlble- wichtsprozent natürlichem Serpentinmaterial, das etw;

ehes beträgt 12,7 Ω · cm'/Schicht. 20 Gewichtsprozent Talk, 30 Gewichtsprozent Man

Wenn man das. wie vorstehend beschrieben, be- ⁶° gan(II)-oxid mit einem Gehalt von etwa 20 Gewichts

handelte Stahlblech in einer Stickstoffatmosphäre prozent Mn₃O₄ und als Rest aus leichtem Magnesium

5 Stunden bei 820" C einer Entspannungsglühung un- oxid besteht, werden in 10001 Wasser zu einer al terwirft. so zeigt sich, daß in den Hafteigenschaften Trennmittel verwendbaren wäßrigen Suspension dis praktisch keine Veränderung auftritt, und daß der pergiert. Dieses Trennmittel wird auf die Oberfläcli interlaminare Widerstand des Stahlbleches einen Wert 65 des Stahlbleches aufgetragen, worauf man das Stahl von 31,6 Ω · cm'/Schicht annimmt. blech unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel

Ein mit Hilfe von Epoxyharz durchgeführter Haft- trocknet. Das getrocknete Stahlblech wird dann zu eine

festigkeitstest zeigt, daß die Isolierschicht vom Stahl- Rolle aufgewickelt.

Die getrocknete Trennmiuelschicht wiegt 17 grrr. lire Differenzialthermoanalyse!!- bzw. thermogra\inetrischen Analysenkurven sind in den F i g. 3 a hzw. 3b wiedergegeben. Der Hydratationsgrad bzw. der Hydratwassergehalt des Magnesiumoxids beträgt 8ⁿ,_ü. Die Rolle wird dann 5 Stunden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1200" C einer Kastenglühung unterworfen.

Nach der Kastenglühung wird die Rolle abgekühlt, worauf man nicht umgesetztes Trennmittel entfernt. Die visuelle Begutachtung der Oberfläche des Stahlbleches zeigt, daß sich einheitlich auf der ganzen Oberfläche ein gräulicher Glasfilm gebildet hat.

Testversuche, bei welchen das wie vorstehend beschrieben behandelte Stahlblech um einen Rundstab mit einem Durchmesser von 5 mm um 180° gebogen wird, zeigen, daß dabei im wesentlichen kein Abplatzen des Films vom Stahlblech auftritt.

Der interlaminare Widerstand des mit einer Isolierschicht überzogenen Siliziumstahlbleches beträgt 25,1 Ω · cm^SchTcht.

Beispiel 4

Eir Siliziumstahl mit der im Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung wird zu einem 0,28 mm starken Stahlblech kaltgewalzt und dann in einer aus 60 Volumprozent Wasserstoff und 40 Volumprozent Stickstoff bestehenden reduzierenden Atmosphäre mit einem Taupunkt von —50'C 5 Minuten einer kontinuierlichen offenen Glühbehandlung bei 850^c C unterworfen. 60 kg eines Pulvergemisches aus 24 Gewichtsprozent natürlichem Serpentinmaterial mit einem Gehalt von etwa 17 Gewichtsprozent Dolomit, 8 Gewichtsprozent Mangan(II)-oxid und 68 Gewichtsprozent leichtem Magnesiumoxid, das etwa 19 Gewichtsprozent basisches Magnesiumcarbonat enthält, werden in 1000 1 Wasser zu einer wäßrigen, als Trennmittel verwendbaren Suspension suspendiert. Dieses Trennmittel wird auf die Oberfläche des Stahlbleches aufgetragen, worauf das Stahlblech 1 Minute bei 300^cC in kontinuierlicher Arbeitsweise getrocknet wird. Das getrocknete Stahlblech wird dann zu einer Rolle aufgewickelt.

Das Gewicht der getrockneten Trennmittelschicht beträgt 19 g/m². Die Differenzialtnermoanalysen- bzw. die Glühverlustanalysenkurven des Trennmittels sind in den F i g. 4a bzw. 4b wiedergegeben. Der Hydratisierungsgrad bzw. Der Hydratwasscrgehaltdes Magnesiumoxids beträgt 9°/₀. Das zu einer Rolle aufgewickelte Stahlblech wird dann in einer wasserstoffenthaltcnden reduzierenden Atmosphäre 15 Stunden bei HOO" C einer Kastenglühung unterworfen. Nach dem Kastcnglühcn wird die Rolle abgekühlt, worauf man nicht umgesetztes Trennmittel entfernt. Die visuelle Begutachtung der Oberfläche des Stahlbleches zeigt, daß sich einheitlich auf der ganzen Oberfläche ein gräulicher Glasfilm gebildet hat. Der interlaminare Widerstand des mit der vorstehend erwähnten elektrischen Isolierschicht überzogenen Stahlbleches beträgt 11,2 Ω · cm¹/ Schicht.

Durch Lösen von 6 kg Chromsäureanhydrid und 15 kg Aluminiumnitrat in 10001 einer 30°/'₀igen

ίο wäßrigen Magnesiumphosphatlosung wird eine Beschichtungslösung hergestellt, die auf die Oberfläche des wie vorstehend erwähnt hergestellten Isolierfilms aufgetragen wird, worauf man den beschichteten Isolierfilm 1 Minute bei 45O⁰C tempeit. Die Menge des aufgetragenen und eingebrannten Beschichtungsmittels beträgt 2,5 g/m-, wobei der interlaminare Widerstand des so beschichteten Stahlblechs auf 75 Ω · cm'-VSchicht verbessert wird. Bei dieser Behandlung tritt praktisch keine Änderung der Hafteigenschaften des vorstehend erwähnten Films bzw. der vorstehend erwähnten Isolierschicht auf.

Wenn der Film in einer Stickstoffatmosphäre 5 Stunden bei 800° C einer Entspannungsglühung unterworfen wird, so zeigt sich, daß der interlaminare bzw. Zwischenschichtwiderstand weiter auf 130 Ω · cirr/Schicht verbessert wird. Haftfestigkeitstests, die mit Hilfe eines Epoxyharzes durchgeführt werden, zeigen, diß die Haftfestigkeit des Films 250 kp cm² beträgt.

Testversuche zeigen, daß die auf diese Weise auf der Oberfläche des Siliziumstahlbleches erzeugte elektrische Isolierschicht hervorragende Eigenschaften besitzt und daß das Siliziumstahlblech nicht dazu neigt, bezüglich der Eisenverluste durch Kaltbearbeitung verschlechtert zu werden sowie daß das Siliziumstahlblech bezüglich der Magnetostriktionseigenschaften ausgezeichnet ist.

F i g. 5 zeigt die W₁₅'-₀-Werte eines aus einem erfindungsgemäß behandelten kornorientierten Siliziumstahlstreifens herausgeschnittenen Epstein-Teststückes, sowie zum Vergleich diejenigen eines aus einem kornorientierten Siliziumstahlstreifen hersaugeschnittenen Epstein-Teststückes. das nur mit Magnesiumoxid als Trennmittel behandelt wurde. Die W,_:,/_So-Werte werden dabei vor und nach einer Entspannungsglühung mit einer Dauer von 5Stunden ineinerStickstoffalmosphäre bei 800''C für beide der vorstehend erwähnten Epstcin-Teststücke bestimmt.

Aus der Tabelle sind die Differenzen zwischen den aus W₁₅'_ä0-Werten und den B₁₀-Werten der beiden Epstein-Teststücke vor und nach de<" Entspannung«;-glühung sowie die Erhaltungsgradwertc aufgeführt die bei den Entspannungsglühungen erzielt werden

Behandlungsmethode	Maximum	W_IS,_S0 (W/kg) Minimum Durchschnitt	0.07 6.9 0.24 19,5	Maximum	B,„(KG) Minimum	Purchsehnii
Erfindungsgemäß Differenz	0.11 10.0 0,32 27.8	0.03 2.9 0.16 13.6	0,4 2.3 0.6 3.5	0.1 0.6 0.2 1,1	0.1
Erhaltunessrad ("/„)	1.7
Herkömmlich (Stand der Technik) Differenz . .	0.4 2.3
Erhaltungsgrad (°/₀)

DilTeren7. = (Wert vor der Entspannungsglühung) - (Wert nach der Entspannungsgliihung).

,_ , , Differenz

ErhaUungsgracl · 100 ("/„).

(Wert vor der Entspannungsglühung)

Wie aus F i g. 5 und der Tabelle zu ersehen ist, kann man mit Hilfe des Verfahrens der Erfindung kornorientierte Siliziumstahlbänder herstellen, deren Erhaltungsgrad bezüglich der magnetischen Eigenschaften, insbesondere bezüglich des W,₅/₅₀-Wertes nach der Entspannungsglühung weitaus kleiner ist als bei kornorientierten Siliziumstahlbänder, die nach herkömmlichen Methoden hergestellt sind, sowie daß erfindungsgemäß der wichtige Vorteil erzielt wird, daß eine Kaltbearbeitung der Stahlbleche, z. B. eine Scherbehandlung, vorgenommen werden kann, ohne dadurch deren Eisenverluste zu vermindern oder zu beeinträchtigen, so daß es nicht immer unbedingt erforderlich ist, die Stahlbänder einer Entspannungsglühung zu unterwerfen. Weiterhin sind kornorientierte Sitiziumstahlbleche, die nach dem Verfahren der Erfindung behandelt werden, bezüglich des Magnetostriktionseffekts veniger empfindlich.

F i g. 6 zeigt die Ergebnisse von Magnetostriktions-,messungen in Längsrichtung an kornorientierten SiIiziumstahlblechen, die nach dem Verfahren der Erfindung behandelt wurden, sowie von solchen kornorientierten Siliziumstahlblechen, die nach einem herkömmlichen Verfahren, bei dem nur Magnesiumoxid als Trennmittel verwendet wird, behandelt wurden. Die Ergebnisse werden mittels Dehnungsmeßstreifen ermittelt.

Wie aus der Kurve b von F i g. 6 zu ersehen ist, nirnrr;: die Magnetostriktion des nach einem herkömmlichen Verfahren behandelten Stahlbleches in Abhängigkeit von der Zunahme der Magnetflußdichte stark zu, während das erfindungsgemäß behandelte Stahlblech bis zu einer Magnetflußdichte von 19 KG außerordentlich kleine Magnetostriktionshärte aufweist. Durch Versuche wurde festgestellt, daß sich die vorstehend erwähnten Magnetostriktionswerte nach bzw. bei einer Entspannungsglühung praktisch nicht ändern.

Der Grund dafür, daß die nach dem Verfahren der Erfindung behandelten Stahlbleche extrem kleine Magnetostriktionswerte besitzen, ist darin zu sehen, daß aufwiese Weise behandelte Stahlbleche auf Grund der Anwesenheit des darauf mittels des Verfahrens der Erfindung erzeugten. Films bzw. der darauf erzeugten Isolierschicht, einer maschinellen Bearbeitung unterworfen werden können, ohne daß dadurch !hre magnetischen Eigenschaften beeinträchtigt bzw. verschlechtert werden. Dies wird durch das Ergebnis von Versuchen belegt, bei denen das erfindungsgemäß behandelte Stahlblech einer Arbeitsbehandlung od. dgl. unterworfen wird, um den darauf erzeugten Film bzw. die darauf erzeugte Isolierschicht zu entfernen, worauf das blanke Stahlblech seine magnetischen Eigenschaften ändert, wenn es einer Scherbehandlung unterworfen wird, und, wie bei einem nach dem herkömmlichen Verfahren behandelten Stahlblech, die Magnetostriktionswerte sich bei einer Änderung bezüglich des Magnetisierungszustands ändern.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt. Der Fachmann kann ohne weiteres zahlreiche Variationen vornehmen, ohne vom allgemeinen Erfindungsgedanken abzuweichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung einer elektrisch isolierenden Schicht auf einem 2 bis 4°/₀ Silizium enthaltenden Siliziumstahlblech durch Aufbringen einer wäßrigen Suspension eines MgO enthaltenden Trennmittels, Trocknen der Suspension und Kastenglühen des beschichteten Bleches bei hoher Temperatur in einer reduzierenden, Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das Siliziumstahlblech eine Suspension eines Trennmittels aus 5 bis 40 Gewichtsprozent natürlichem, pulverförmiger!! Serpentinmaterial und Magnesiumoxid als Rest in einer Menge aufträgt, daß nach dem Trocknen eine pro Quadratmeter 0,5 bis 6,0 g Serpentinpulver und 2 bis 12 g Magnesiumoxid enthaltende Schicht zurückbleibt.

2. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus 5 bis 40 Gewichtsprozent Serpentinpulver, 4 bis 40 Gewichtsprozent Mangan(II)-oxid und als Rest Magnesiumoxid bestehendes Trennmittel auf das Siliziumstahlblech in einer solchen Menge aufgetragen wird, daß die nac^ dem Trocknen zurückbleibende Trennmittelschicht pro Quadratmeter 0,5 bis 6 g Mangan(II)-cxid enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für da*. Trennmittel ein Serpentinpulver verwendet wird, das sich bei einer Temperatur von 400 bis 83O⁰C zersetzt und dehydratisiert.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Serpentinpulver verwendet wird, das als Hauptbestandteil Antigorit oder Chrysotil (3MgO-2SiO₂ -2H₂O), sowie als weitere Bestandteile Talk, Magnesit, Dolomit und Chlorit enthält.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech in einer Wasserstoff enthaltenden, reduzierenden Atmosphäre geglüht wird, in der außerdem Stickstoff enthalten ist.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumstahlblech einer kontinuierlicheil offenen Glühung unterworfen wird,bevoresmitdcmTrennmittel beschichtet wird.