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DE2637591B2 - Verfahren zum Ausbilden einer wärmebeständigen, isolierenden Beschichtung au/ einem orientierten Silicium-Stahlblech - Google Patents

Verfahren zum Ausbilden einer wärmebeständigen, isolierenden Beschichtung au/ einem orientierten Silicium-Stahlblech

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DE2637591B2
DE2637591B2 DE2637591A DE2637591A DE2637591B2 DE 2637591 B2 DE2637591 B2 DE 2637591B2 DE 2637591 A DE2637591 A DE 2637591A DE 2637591 A DE2637591 A DE 2637591A DE 2637591 B2 DE2637591 B2 DE 2637591B2
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DE
Germany
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coating
steel sheet
weight
parts
amount
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DE2637591A
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DE2637591C3 (de
Inventor
Toshihiko Funahashi
Toshio Ichida
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of DE2637591B2 publication Critical patent/DE2637591B2/de
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs I angegcbc h-, nen Merkmalen. F.in derartiges Verfahren ist aus der US-PS JK 56 568 bekannt Dieses bekannte Verfahren ist insofern nachteilig, als die m.! seiner Hilfe erzielte Beschichtung eine nur unzulängliche Wärmebeständigkeit aufweist Wird nämlich ein Stahlblech, welches eine mit. Hilfe des bekannten Verfahrens aufgebrachte Beschichtung aufweist, aufgehaspelt und sodann einer Entspannungsglühung unterzogen, so zeigen sich Verklebungseffekte zwischen benachbarten Beschichtungen, wodurch die elektromagnetischen Eigenschaften des Bleches herabgesetzt werden. Äußere em ist bei der auf bekannte Weise hergestellten Beschichtung der Raumfaktor unbefriedigend.
Aus der DE-OS 24 50 850 ist bereits ein Verfahren zum Ausbilden einer isolierenden Beschichtung für orientierte Siliciumstahlbleche bekannt, bei welchem eine kolloidales Siliciumdioxid, monobasisches Magnesiumphosphat, sowie Chrom6+-Verbindungen enthaltende wäßrige Dispersion auf das Blech aufgetragen und das beschichtete Blech wenigstens einmal gebrannt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der aus der US-PS 38 56 568 bekannten Gattung so auszubilden, daß Beschichtungen mit höherer Wärmebeständigkeit und verbessertem Raumfaktor erzielt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß die erzielten Beschichtungen eine hohe Wärmebeständigkeit zusammen mit einem guten Raumfaktor aufweisen, wie den nachfolgenden Vergleichsversuchen zu entnehmen. Die auf erfindungsgemäße Weise hergestellte Beschichtung zeichnet sich durch eine glatte Oberfläche aus, wohingegen auf herkömmliche Weise hergestellte Beschichtungen rauhe Oberflächen aufweisen.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, daß sich die bei auf bekannte Weise hergestellten Beschichtungen nachtciligcrwci.se zu beobachtende Vcrklebungsneigung dadurch bekämpfen läßt, daß wenigstens eines der Oxide SiOj, AIjOi und T:O^ in Pulverform mit einer Teilchengröße von 7 bis 50 nm und in speziellen Anteilsproportioncn verwendet wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispiclen und unter bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 cifi grafisches Schaubild, in welchem die Beziehung zwischen der in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltenen Menge an SiO2-Feinteilchcn und den Ergebnissen von Abblätterungsuntcrsuchungcn an den hergestellten Beschickungen veranschaulicht ist.
Fig. 2 ein grafisches Schaubild, in welchem die Beziehung zwischen der in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltene Menge an A^Oi-Feinteilchen und den Ergebnissen von Abblätterungsuntersuchungen an den hergestellten Bcschichtungcn dargestellt ist und
F i g. 3 bis 5 Mikroskop-Fotografien von Beschichtungen, welche durch Aufbringen der wäßrigen Beschichtungsdispcrsionen 4 bis 6 in den den Beispielen 4 bis 6 auf Siliziumstahlbleche und anschließendes Trennen der beschichteten Bleche erhalten wurde.
Die Beschichtung besieht im allgemeinen aus einem kristallinen Forsterit-Keramikfilm. der auf einem Stahlblech durch Umsetzung von Siliziumdioxid nut Magnesiumoxid gebildet ist, welches beim Kastcnglühen als Glühseparator verwendet wird.
Die Frfinclcr haben hcnuisgefunden, daß sich die Neigung zum Verkleben bei herkömmlichen Hcschichttingen dadurch bekämpfen läßt, el a H wenigsten·, eines der Oxyde SiOj, AbOi und TiO. in Pulverform mit
spezifisch begrenzter Teilchengröße und in speziellen Anteilen dem herkömmlichen glasbildenden Material zugesetzt wird. Wird eine wäßrige Beschichtungsdispersion, die ein pulverförmiges Oxid mit hohem Schmelzpunkt enthält, auf ein Stahlblech aufgetragen und das beschichtete Stahlblech dann gebrannt, so zeigt sich zwar die Wärmebeständigkeit der hergestellten Beschichtung verbessert, aber das Haftvermögen der Beschichtung ist verschlechtert, der Raumfaktor des beschichteter. Stahlbleches ist vermindert und die Oxydteilchen blättern beim Unterteilen des Bleches oder beim Zusammenbau eines Eisenkerns von der Oberfläche des beschichteten Stahlbleches ab.
Die Erfinder haben verschiedene Untersuchungen im Hinblick auf die in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltenen Oxyde durchgeführt und gelangten zur Bildung einer ausgezeichneten Isolierbeschichtung durch Verwendung von SiO^, AI2O3 und T1O2 mit spezifisch begrenter Teilchengröße und einer spezifisch begrenzten scheinbaren Dichte.
Erfindungsgemäß ist wenigstens eine der "erbindungen Chromsäureanhydrid, Chromat und Dichromat in der wäßrigen Beschichtungsdispersion in einer Menge von 0,1 bis 20 g, vorzugsweise von 2 bis 14 g, enthalten, wobei die Berechnung als Chromtrioxyd erfolgt. Die angegebenen Mengen basieren auf 20 g als S1O2 berechnetem kolloidalem Siliziumdioxyd, welches in der Beschichtungsdispersion dispergiert ist. Als das genannte Chromat und Dichromat bildendes Metall kann ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder auch ein beliebiges anderes Metall dienen. Wenn Chromsäure oder Dichromsäure in der wäßrigen Beschichtungsdispersion gebildet werden, kann das Ziel der Erfindung erreicht werden.
Der Grund, aus welchem die Menge an Chromsäureanhydrid, Chromat und Dichromat in der wäßrigen Beschichtungsdispersion auf 0.1 bis 20 Gew.-Teile. berechnet als CrOi, beschränkt ist. bezogen auf 20 g als S1O2 berechnetem kolloidalem Siliziumdioxyd. ist der folgende. Die Verwendung von Chromsäureanhydrid, Chromat und Dichromat in der obenbezeichneten Menge dient zum gleichmäßigen Auftragen der wäßrigen Beschichtungsdispersion auf ein Stahlblech und zur Verbesserung der hygroskopischen Beständigkeit der erhaltenen Beschichtung Liegt die Menge jedoch unter 0,1 Gew.-Teilen. so kann weder die Beschichtungsdispersion gleichmäßig auf das Stahlblech aufgebracht werden, noch die hygroskopische Beständigkeit der gewonnenen Beschichtung verbessert werden, wohingegen bei Mengen von mehr als 20 Gew.-Teilen zwar die hygroskopische Beständigkeit der gewonnenen Beschichtung verbessert werden kann, aber die Beschichtungsdispersion nicht gleichmäßig aufgebracht werden kann. Aus diesem Grund muß die Menge an in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltenen Chromsäureanhydrid, Chromat und Dichromat auf 0.1 bis 20 Gew.-Teile, berechnet als CrOi. begrenzt werden, wobei 20 Gew.-Teile kolloidales Siliziumdioxyd, berechnet als SiO; zugrundegelegt sind.
Der Grund, aus welchem wenigstens eines der monobasischen Phosphate des Magnesiums, Alumini ums. Strontiums. Bariums und Eisens innerhalb der erfindungsgemäß verwendeten Suspension enthalten sein soll, ist der folgende. Kolloidales Siliziumdioxyd scl/t sich nur träge mit dem Magnesiumsilikatfilm um, wobei außerdem nur ein geringe1, gegenseitiges llaftungsvermögen vorhanden ist. Aus diesem Grund wird das monobasischc Phosphat ;ils Bindemittel benutzt, um diese Nachteile zu verringern. Als Metall zum Ausbilden des monobasischen Phosphates werden Magnesium, Aluminium, Strontium, Barium und Eisen verwendet. Das monobasische Phosphat dieser Metalle ϊ verbessert das Haftvermögen einer Beschichtung und führt ferner zu einer Beschichtung, deren Hygroskopizität geringer ist als die Hygroskopizität einer Beschichtung, weiche monobasisches Phosphat anderer Metalle enthält. Demzufolge können die monobasischen Phosphate der obengenannten Metalle mit Vorteil im Rahmen der Erfindung genutzt werden. Der Grund, aus welchem das Mol-Verhältnis von SiOi im kolloidalen Siliziumdioxyd zu monobasischem Phosphat auf 0,8 :1 bis 15:1 beschränkt ist, ist der folgende. Ist das
π Molverhältnis größer als 15:1, d.h. mit anderen Worten, ist die Menge an monobasischem Phosphat zu gering, so wird das Haftvermögen der hergestellten Beschichtung schlecht. 1st andererseits das Mol-Verhältnis kleiner als 0,8:1, d. h„ ist die Menge an
in monobasischem Phosphat zu groß, so ist die hergestellte Beschichtung hygroskopisch und wenife wärmebeständig, wobei eine solche Beschichtung ferner nicht imstande ist, auf das Stahlblech eine ausreichend hohe Zugspannung auszuüben. Aus diesem Grund ist das
.'") Mol-Verhältnis von SiOj im kolloidalen Siliziumdioxyd zu monobasischem Phosphat erfindungsgemäß auf den Bereich von 0,8 : 1 bis 15 :1 beschränkt.
Das bevorzugte Mol-Verhältnis von SiO; in kolloidalem Siliziumdioxyd zu monobasischem Phosphat
id schwankt in Abhängigkeit von der Art des Metalls, welches das monobasische Phosphat bildet, und ist im einzelnen wie folgt:
monobasisches Magnesiumphosphat 1,5 :1 bis 9 :1
η monobasisches Aluminiumphosphat 1,5 :1 bis 8 :1
monobasisches Strontiumphosphat 3 :1 bis 12 :1
monobasisches Bariumphosphat 3 :1 bis 12 :1
monobasisches Eisenphosphat 4 :1 bis 14 :1
in Hie auf einem Stahlblech aufgebrachte Beschichtung unter Befolgung des vorstehend beschriebenen Rereiches hinsichtlich des Mol-Verhältnisses von SiO> in kolloidalem Siliziumdioxyd zu monobasischem Phosphat erteilt dem Stahlblech eine höher" Zugspannung
ι. und ist sehr wirkungsvoll imstande, die Magnetostriktion der unter Druckbeanspruchung stehenden Stahlbleche zu unterdrücken.
Der Einfluß der in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltenen Menge an SiOj- und AI>O)-Feinteil-
)ii chcn auf das Haftvermögen der hergestellten Beschichtung wird im folgenden unter Bezug auf die F i g. 1 und 2 erläutert.
Fig. I ist ein Schaubild, welches eine Beziehung zwischen der Menge an in der wäßrigen Beschichtnngs-
Vi dispersion enthaltenen SiO>-Feinteilchen und den Ergebnissen von Abblätterungsuntersuchungen an der auf einen Siliziumstahlblech ausgebildeten Beschichtung veranschaulicht, wobei die genannte Feinteilchen-Menge auf 20 Gew.-Teilen kolloidalem, dispergiertem .Siliziiiir-Iioxyd, berechne! als SiOj, beruht. Die Beschichtung wurde in folgender Weise ausgebildet. Monobnsisches Magnesiumphosphat wird mit 20 Gew.-Teilen in Wasser dispergiertem kolloidalem Siliziumdioxyd. berc:hnet als SiOj, vermischt, wobei ein
"'. Mol-Verhältnis von SiO., in kolloidalem Siliziumdioxyd zu monobasischem Phosphat von 3,4 : 1 vorhanden ist. Der Mischung werden 3 Gew.-Teile Chromsäiire;inhydrid sowie eine schwankende Menge von 0 bis 20
Gewichtsteilen einer durch Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid hergestellten Kieselsäure zugesetzt, wobei diese feinzerteiltc Kieselsäure eine vorherrschende Teilchengröße von 12 nm und eine scheinbare Dichte von 60 g/l besitzen. Ferner wird Wasser zugesetzt, um eine wäßrige Beschichtungsdispersion mit einem spezifischen Gewicht von 1,20 zu erzielen. Die restliche Beschichtungsdispersion wird auf einen auf einem Siliziumstahlblech vorhandenen Forsterit-Keramikfilm in einer solchen Menge aufgetragen, daß nach dem Brennen eine Beschichtung mit einer Dicke voa etwa ■ 2 um vorliegt, worauf das beschichtete Stahlblech bei 800°C gebrannt wird, um auf dem Stahlblech eine Beschichtung auszubilden.
Fig. 2 ist ein mit Fig. 1 vergleichbares grafisches Schaubild, wobei jedoch die Menge an AljOi-Feinteilchen aufgetragen ist, welche eine vorherrschende Teilchengröße von 20 nm und eine scheinbare Dichte von 60 g/l besitzen, wohingegen in F i g. I die Menge von SiOrFeinteilchen aufgetragen ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Haftfähigkeit der isolierenden Beschichtung, die in der vorstehend beschriebenen Weise erzeugt worden ist, wie folgt bestimmt. Ein beschichtetes Stahlblech wird um 180 um Stahlstäbe gebogen, die einen Durchmesser von 10, 15. 20, 25, 30 oder 40 mm besitzen, und es wird beobachtet, ob die Beschichtung an der Biegeseite des beschichteten Stahlbleches abblättert oder nicht. Eine Beschichtung mit hohem Haftvermögen blättert selbst dann nicht ab, wenn ein die Beschichtung tragendes Stahlblech um einen Stahlstab mit einem Durchmesser von nur 15 mm herumgebogen wird. Demgegenüber blättert eine schlechthaftende Beschichtung schon dann ab, wenn ein beschichtetes Stahlblech um einen Stahlstab mit einem Durchmesser von 30 oder 40 mm herumgebogen wird. Die in der folgenden Tafel I in der Spalte »Biege-Abblätterungstcst« zusammengestellten Zahlenwerte bezeichnen den kleinsten Durchmesser der obengenannten Stahlstäbe. um welche das beschichtete Stahlblech ohne Abblätterung der Beschichtung herumgebogen werden kann.
Tafel 1-(I)-I
WäUrige Beschic htungs-Dispersion Chrom Molver
knllokla- monohasi- säure hältnis
Ic S'O; sches (■ider von Si(W
Phosphat SjI/) mono-
basisehem
Phosphat
Bezeichnung
Teilchengrölie
Magnetische l-ügenschaften
schein- Menge H\„ H , -,,,,
hare
Dichte
(g/i)
(g) (T)
Vergleichs- 20"., wiiß- 35°·., wäß- Crt)., 3,45 versuch rige Di- rige 3g
Nr. 1 spersion. Lösung
100cm"' von Magnesium phosphat 50 cm1
Erfindungs- desgl. desgl. desgl. 3.45
gemäßer
Versuch
Erfindungs- desgl. desgl. desgl. 3.45
gemäßer
Versuch
Vergleichs- desgl. desgl. desgl. 3.45
versuch
Erfindungs- desgl. desgl. desgl. 3.45
gemäßer
Versuch
1.92 1.12
Erfindungs- desgl. desgl. desgl.
gemäßer
Versuch
Vergleichsversuch
desgl. desgl. desgl.
3.45
3.45
A 1,O;
(Aluminiumoxyd)
Al2O.
(Aluminium
oxyd)
AhO-,
(Aluminium
oxyd)
12
12
20
20
20
60 0.5 1.92 1.12
60 3 1.93 1.13
60 7 1.91 1.12
60 0.5 1.92 1.11
60 8 1.93 1.1
60 12 1.91 1.13
WaUrige Boschiehiungs-Di·
(Kid
kolldiila· monohasi- Chrom- Molur- lle/eii I Magnetische Kigensclial'teii
choin- Menge Ii\„ Il ; -,,.,
los SiO. sch es van ro hallnis niing grolle .hare (μ) (Γ) (W/kg I
Phosphat (oder von SiOV Dichte 0.5 1.92 1.12
Sal/1 mono-
hasisohem
Phosphat
(um) (μ/1)
Vcrgleichs- 20".. wäß 3V1.. wäß C rf);. 3.45 SiO; 98.8", der 13(Hl
versuch rige Di rige Teilchen
Nr. 4 spersion. Lösung haben eine 0.5 1.92 1.13
KH)CiIi von Ma- Teilchcn-
jioLsiüm- giiil.ic vini
phosphill weniger als 0.5 1.91 1.12
50 cm 44 in πι
Verglcichs- desgl. ilcsgl. desgl. 3.45 SiO; 16 250
versuch
Nr. 5 0.5 1.93 1.10
Iirfindungs- ilcsgl. ilcsgl. desgl. 3.45 SiO. 7 60
gcniäßer
Versuch
Nr. 5
iirfindungs- desgl. desgl. desgl. 3.45 TiO; 30 80
ger.äßcr
Versuch
Nr. 6
Tafel l-(l)-2
Magnetostriktion unter KonipresMorixspaiinung ' ' "' '> ι) u.y (1.5 (I.'
liigenschalten tier Beschichtung
Nol.ilions- K.mm- Biege- \ orklehungsverhalten heim
«idersland faktor ah- Spannungsfreiglühen und Aus-
hliitle- sehen nach dem (iliihen
rungs-
lesi
Vergleichsversuch
Hrfindungsgemiißer Versuch Nr. 1
IlrfindungsgemäUer Versuch Nr. 2
Vergleichsversuch Nr. 2
Π *Γ.~Λ .
Ll I ItIUUI I£J-gemäßer Versuch
Kg/mm Kg/nim ΚμΊιιπι Kg/mm (LJ · cnr/Hlcch) ('■■) (mm) 0.7 2.1
.0
1.0
0.9
0.8
0.7
0.8
2.0
2.0
2.1
2.3
6.2
6.8
6.5
6.8
6.5
160 97.8 15
wenigstens HK) 97,8 15
desgl.
desgl.
desgl. 97.7 15
97.3 25
97.8 Ij
Teilweise verklebt, werden die verklebten Bleche voneinander gelöst, so tritt Abblättern der Beschichtung iiul
Kein Verkleben. Auch nach Spannungsfreiglühen /eigt Blech glatte Oberfläche und schönes Aussehen
desgl.
Kein Verkleben. Oberfläche der beschichteten Bleche ist leicht weißlich
Kein Verkleben. Auch nach Spannungsfreiglühen zeigt Blech glatte Oberfläche und schönes Aussehen
!O
Magnetostriktion miter lügen h.il'len der Hesclvchtung
K nmpressionssp.mining I ■ ld ")
It II..' (1.5 0.7 !solutions- R.iuni- Hie;'e-
widerst.ind laklor ab
blättern ngstesl
K ii/tiini Κμ/ninr Kg/nmv K μ/nmr (U cnr/Hlechl '".) (mint
Verklebiingsv erhallen beim Spannungsfreiglühen unil Λ tisvollen mich dem (iliihen
lirfindungs- 0.9 0.7 1,0 5,6 wenigstens 200 97.8 15
gemäßer Versuch
Vergleichs- 0.8 0,7 1,8 6,2 desgl. 97,0 .Vl
versuch
Vergleichs- 1.0 0.8 2.3 6,8 desgl. 95,5 40
versuch
Vergleichs- 0,9 versuch
Krfindungs- 0,8 gemäßer Versuch
lirfmdungs- 0,9 gemäßer Versuch
0,7 2,3 6,5 desgl.
0,8 2.0 6.0 desgl.
0,7 2,5 6,5 desgl.
96.0 25
97,9 15
97,7 15
Kein Verkleben Auch mich Spannungsfreiglühen zeigt Blech glatte Oberfläche und schönes Aussehen
Kein Verkleben, Oberfläche der beschichteten Bleche ist leicht weißlich
Hohe Wärmebeständigkeit der Beschichtung, aber Blechoberfläche ist rauh, nach. Reibung der Besehichtungsoberfläche ist diese mit Puder bedeckt
Hohe W .milchest.ιndigkeit der Beschichtung, aber Beschiehlungsobertache ist rauh durch agglomeride SiO.-Teilchen Kein Verkleben. Auch mich Spannungsfreiglühen zeigt Blech glatte Oberfläche und schönes Aussehen
desgl.
Tafel l-(2)-l
WaBrige Hcschiclilungs-Dispersion
kolloid.i- iiinniiki- Chrom·
les SiO.
sisches siiure
Phosphat (oder
S.il/I
Molverhaltnis von SiO./ monobasischem Phosphat
He/eich- l'eilclien-
Vergleichs- 20%
so··;.
Crf);.
2.76
versuch Nr. 6
wäßrige wäßrige 6g Di- Lösung
spersion, von
KH)Cm1
Erfindungs- desgl.
gemäßer Versuch
Alumi-
nium-
phos-
phat
60cm!
desgl. desgl. 2,76
eniHe
12
schein
bare
Dichte
(g/l)
60
Magnetische l-linenselial'ten
Menge «„,
0.5
(1)
(\V7ka)
1,92 1.13
1.93 1,13
Il
Vergleichs 20", 20"·;,
versuch wäUnge w;iHrige
Nr. 7 Di Lösung
spersion. von
100cm1 Stron-
tium-
phat
70 cm'
CrO
irlindungs- desgl. desgl. desgl.
Versuch
Nr. 8
Vorgleichsv ersuch
Nr. 8
desgl. 2(1'
1.(ISlIIIU
von
lluriumphosphal
80 cm;
desgl. desgl.
desgl.
gemillcr
Versuch
Nr ')
Vergleichsversuch
Nr. l)
desgl.
desgl.
Vergleichsversucti
Nr. IO
desgl.
35% desgl.
wäßrige Lösung von
Mugnesiuniphosphat
30 cm' und 50% wäßrige Lösung von
Aluminium- phosphat
30 cm'
12
I •nrt-.el/uni; W.iHngc B es. hich(iir lys- M.iKl-
Dispersion hiillnis
kolloid,i- nionohii- (hrom- Mill
les SiO. sisehes s,Hire SiO-/
l'linsph.H I oiler monohii-
S.il/I siseheni
l'hospliiil
ι h : eilcheii-
5.8Λ
5.83
>,K3
4.1')
desgl. 20",.,
wMHrige
Lösung
von
liisen-
phos-
phat
lX)cm;
l'rtmdungs- desgl. ilesgl. desgl. 4.11) gemiilkr
Versuch
Nr. K)
2.83
ohne
AIO;
ohne
IiO.
ohne
Al-O;
i line
20
20
biiie
Dnhle
(μ/1)
Magiu'lische Menge H11, Il ι /m,
(μ) ( I) (W/Ki;)
1.92 I.IO
ι .ι>.ι
l.')2 1.13
0.5 l.')3 1.13
l.').1 1.14
l/)2 1.14
!,91 1.14
13
14
Fnriset/uim
Wäßrige Jeschichtungs- monoha- Chrom- Oxyd (nm) schein Magnetische
Disp.rsion sisches säure 2,83 SiO, 12 bare Eigenschaften
kolloida Phosphat (oder Molver- Bezeich- Teilehen- Dichte Menge BUI H|-/5n
les SiO_, Salz) hältnis nung größe
von
Si(V
monoba-
sischem (g/l)
35':,, CrO,. Phosphat 60
wälirigc 3 g (g) (T) (W/kg)
Erfindungs 20':·'., Lösung 0,5 1,91 1,13
gemäßer wäßrige von
Versuch Di Magne-
Nr. 11 spersion, sium-
100 cm' phos-
phat
30 cm"'
und 50%
wäßrige
Lösung
von
Alumi-
nium-
phos-
phat
30 cm'
Tafel l-(2)-2
Magnetostriktion unter Koniprossions- Eigenschaften der Beschichtung spannung (X IO '')
0 0.3 0.5 0.7 Isolations- Raum- Bicgcab- Vcrklcbungsvcrhallcn beim
widerstand faktor blatte- Spannungsfreiglühen und
rungs- Aussehen nach dem (ilühcn test
Kg/mm: Kg/mm' Kg/nmr Kg/nmr v.l ■ cnr/Ulcch) (".,) (mm)
Vergleichs-Versuch Nr. 6
1,0
0,7
8.3
97,7
25
Erfind u ngs gemäßer Versuch Nr. 7
Vergleichsvcrsuch Nr. 7
hrllndungsgemiil.tcr Versuch Nr. S
i-
0,8
8.0
wenigstens 2(K) 97.8 25
1.3
0.8
7.5
9X.0 20
1.3
O.X
8.0
wenigstens 2IK) 97.8 20
Teilwciscs Verkleben der Bleche. Beim Lösen der Bleche voneinander Iritl Abblättern der Beschichtung auf
Kein Verkleben. Auch nach Spannungsfreiglühcr zeigt Blech glatte Oberflächen und schönes Aussehen
Teilwciscs Verkleben der Bleche. Beim Lösen der Bleche voneinander tritt Abblättern der Beschichtung auf
Kein Verkleben. Auch nach Spannungsl'rciplühc zeigt Blech glatte Oberfläche und schnin·- Au ssc h e η
16
Fortsetzung
Magnetostriktion unter Kompressions- Eigenschaften der Beschichtung spannung (XIO"'')
0 0,3 0,5 0,7 Isolations- Raum- Biegeab-
widersland faktor bläue- .
rungstesi
Kg/mm' Kg/mnv Kg/mm- Kg/mnr (<i crrr/Blech) (%) (mm)
Vergleichs- 1,0 0,7 3,5
versuch
Erfind u ngs- 1,0 gemäßer Versuch Nr. 9
Vergleichs- 0,9
versuch
Erfindungs- 1,0
gemäßer
Versuch
Nr. !0
Vergleichs- 1.0
versuch
Nr. 10
0,8
3,0
0,8
0,9
2,5
3.5
7,5
7,8
7,8
8,5
97,7 20
wenigstens 200 97,7
20
97,8 20
wenigstens 200 97.7 20
0.7
2.5
7.0
97,9
20
Erflndungs- 1,0 0.8 2.8
gemäßer
Versuch
Nr. Il
7,5 wenigstens 200 97,8 20
Verklehungsverhallen beim Spannungsfreiglühen und Aussehen nach dem Glühen
Teilweises Verkleben der Bleche. Beim Lösen der Bleche voneinander tritt Abblättern der Beschichtung auf
Kein Verkleben. Auch nach Spannungsfreiglühen zeigt Blech glatte Oberfläche und schönes Aussehen
Teilweises Verkleben der Bleche. Beim Lösen der Bleche voneinander tritt Abblättern der Beschichtung auf
Kein Verkleben. Auch nach Spannungsfreiglühen zeigt Blech glatte Oberfläche und schönes Aussehen
Teilweises Verkleben der Bleche. Beim Lösen der Bleche voneinander tritt Abblättern der Beschichtung auf
Kein Verkleben. Auch nach Spannungsfreiglühen zeigt Blech glatte Oberfläche und schönes Aussehen
In den Γ i g. I und 2 sind mit dem Symbol »O« diejenigen beschichteten Stahlblechproben bezeichnet, bei welchen überhaupt kein Abblättern festzustellen war. Das Symbol »Δ« bezeichnet diejenigen Proben, bei welchen der abgeblätterte Beschichtungsbcrcich nicht mehr als 20% betrug, und das Symbol » <« bezeichnet diejenigen Proben, bei welchen die abgeblätterte fläche der Beschichtung mehr als 20% ausmachte.
Aus den F i g. I und 2 ist ersichtlich, daß das Haftvermögen der hergestellten Beschichtung schlecht ist. wenn die Menge an in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltenen SiO.-Fcintcilchen oder AbOr Feinteilchen eine bestimmte Menge überschreitet.
wobei die oberen Grenzgehalte für die SiO2- oder AbOi-Feinteilchen 5 g bzw. 10 g, bezogen auf 20 g SiO2 in kolloidalem Siliciumdioxid, betragen. Ferner ist bei den in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Versuchen
mi gefunden worden, daß bei Verwendung von TiOrFein* teilchen deren obere Gehaltsgrenze 5 g auf 20 g SiO? in kolloidalem Siliciumdioxid beträgt. In der vorliegenden F.rfindting können SiO2-, AI2Oi und TiO;Feinteilchnn einzeln oder in Mischung verwendet werden und wenn
(,-, eine Mischung aus Feinteilchen wenigstens zweier dieser Oxide verwendet wird, so kann die obere Grenzmenge der Mischung dadurch bestimmt werden, daß in den Fig. I und 2 veranschaulichten Rxperimente
wiederholt werden.
Die untere Grenzmenge an den obengenannten Oxiden kann durch den folgenden Verklebungsversuch bestimmt werden. Mit einer zu prüfenden Beschichtung versehene Stahlbleche werden laminiert und die laminierten Stahlbleche drei Stunden lang bei 800° C in Stickstoffatmosphäre unter einer Last von 2 kg/cm2 gehalten und dann abgekühlt, worauf dir* Stahlblechoberfläche auf Verklebungen untersucht wird. Die Ergebnisse dieser Prüfuntersuchung sind gleichfalls in Tafel 1 zusammengestellt Das in Tafel 1 erwähnte Siliciumdioxid ist ein handelsübliches fein zerteiltes Kieselsäureanhydrid mit einer solchen Teilchengröße, daß 99,8% der Teilchen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 44 μηι hindurchfallen bzw. ein fein zerteiltes im Naßverfahren hergestelltes Siliciumdioxid, welches eines der feinzerteilten Siliciumdioxide ist, die als »white carbon« bezeichnet werden.
Auf Tafel 5 st ersichtlich, daß das Verkleben bei allen denjenigen Vergieichsversuchen (;}, (6), (7), (S), (9) und (10) auftritt, bei welchen eines oxidfreie wäßrige Beschichtungsdispersion verwendet wird, und daß das Verkleben der hergestellten Beschichtungen dadurch verhindert werden kann, daß geeignete Oxidgehalte besitzende wäßrige Beschichtunpsdispersionen verwendet werden. Als Ergebnis der vorstehend beschriebenen Versuche sind folgende bevorzugte Mengen für in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltene Oxide, bezogen auf 20 Gew.-Teile SiO2 in kolloidalem Siliciumdioxid, -tfunden worden: 0,1 bis 3 Gew.-Teile SiO2, O^ bis 8 Gew.-Teile AI2Oj »nd 0,1 bis 3 Gew.-Teile TiO2.
Die Erfinder haben auch Uuterswhungen im Hinblick auf die Teilchengröße und die scheinbare Dichte der in der wäßrigen Beschichtungsdispersion enthaltenen Oxide vorgenommen und dabei gefunden, daß die Verklcbungsneigung der hergestellten Beschichtungen verringert wird, selbst wenn grobe Oxidlcilchert verwendet werden, daß aber der Raumfaktor des beschichteten Stahlbleches vermindert wird und weiße Pulver auf den beschichteten Slahlblechoberflächen erhalten werden. Die Ergebnisse der Vergleichsversuche Nr. 4 und Nr. 5 zeigen dieses deutlich. Zur Überwindung dieses Nachteils haben die Erfinder weitere Untersuchungen hinsichtlich der Teilchengröße und der scheinbaren Dichte der Oxide durchgeführt und dabei gefunden, daß die vorherrschende Teilchengröße des Oxids 7 bis 50 nm und die scheinbare Dichte der Teilchen nicht mehr als 100 g/l betragen muß, um eine Beschichtung mit ausgezeichnetem Aussehen zu erzielen ohne dabei den Raumfaktor des beschichteten Stahlbleches zu vermindern.
Die obengenannte vorherrschende Teilchengröße des Oxides wurde auf folgende Weise bestimmt. Zu untersuchende Oxidteilchen wurden homogen vermischt ur,d die Größe der keinsten Teilchen in den Probeiei'lchen wurde mit Hilfe eines Elektronenmikroskopes gemessen. Die scheinbare Dichte des Oxides wurde dadurch bestimmt, daß das Probepulver gemächlich in einen unter einen Winkel von 45" geneigten Meßzylinder hineingeschüttet wurde und das Gewicht des Probepulvers berechnet wurde, welches zur Rinnahme eines bestimmten begrenzten Volumens erforderlich war.
Wie bereits erwähnt, muß die Teilchengröße des wärmebeständigen Oxides sehr klein sein, um eine Beschichtung zu erzielen, die ein hohes Haftvermögen, aber keinen verringerten Raumfaktor besitzt, wenn beschichtete Stahlbleche mit Hilfe einer wäßrigen Beschichtungsdispersion hergestellt werden, die ein wärmebeständiges Oxid in Dispersion enthält.. Die Erfinder haben jedoch gefunden, daß es nicht ausreicht, allein die vorherrschende Teilchengröße des Oxides anzugeben. Wird nämlich eine wäßrige Beschichtungsdispersion, die ein Oxid mit feiner Teilchengröße enthält, auf ein Stahlblech aufgetragen, so leann die Beschichtungsoberfläche durch Agglomeration von Oxidteilchen rauh werden und kann durch die auf der Beschichtungsoberfläche gebildeten Vorsprünge der Raumfaktor des Stahlbleches verschlechtert werden. Durch Agglomeration von Oxidteilchen kann es beim Zusammenbau eines Eisenkerns auch zu Abblätterungen der Beschichtung vom Stahlblech kommen. Aus diesem Grunde muß ein Oxid mit einer geringen Agglomerationsneigung seiner vorherrschenden Teilchen verwendet werden, um derartige unerwünschte Effekte zu vermeiden.
Der Aggiömerationsgrad öder die Aggiömerationsneigung von Pulvern wird durch die elektrischen Eigenschaften der Atmosphäre, den auf die Pulver ausgeübten Druck und durch die im Pulver enthaltenen Verunreinigungen beeinflußt. Insbesondere wird der Agglomerationsgrad von Pulvern jedoch stark durch das Herstellungsverfahren beeinflußt. Im allgemeinen lassen sich die zur Herstellung von feinzerteilten Siliciumdioxid verwendeten Methoden in zwei trockene Verfahren und ein nasses Verfahren unterteilen und das feinzerteilte Siliciumdioxid, welches durch die Gasphasensynthese bei geringer Konzentration erzeugt wurde, ist hinsichtlich seines Agglomerationsgrades gänzlich von dem feinzerteilten Siliziumdioxid verschieden, welches durch das Naßverfahren hergestellt worden ist. Die genannte Gasphasensynthese verläuft über die Hochtemperatur-Hydrolyse von gasförmigem Siliciumchlorid. Die Erfinder haben gefunden, daß sich der Agglomerationsgrad oder d>c Ag^JoTnerationsneigung der vorherrschenden Teilchengröße über die scheinbare Dichte bestimmen läßt. Demzufolge müssen die zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit der hergestellten Beschichtung verwendeten Oxide sowohl im Hinblick auf die vorherrschende Teilchengröße, als auch im Hinblick auf die scheinbare Dichte den genannten Bedingungen genügen.
Anhand von Versuchsergebnissen haben die Erfinder gefunden, daß die Wärmebeständigkeit der hergestellten Beschichtung ohne Beeinträchtigung de. Haftvermögens, der Glattheil und der Festigkeil verbessert werden kann, wenn eine wäßrige Beschichtungsdispersion verwendet wird, welche eine kleine Menge an kaum agglomerierenden Oxidfeinteilchen mit einer scheinbaren Dichte von nicht Tiehr als 100 g/l enthält. Die vorstehend genannten Versuche wurden an SiO2-Feinteilchen (while carbons) sowie an SiO2-. AI2Oi- und TiO2-Feinteilchen durchgeführt, wobei die »while carbons« durch das Nallvcrfahren und die anderen Oxide durch die Hochtemperaturhydrolyse von Chloriden im Gaszustand erhalten worden waren.
Erfindungsgemäß ist die wäßrige Beschichtungsdispersion auf ein Stahlblech aufzutragen, nachdem das spezifische Gewicht der Dispersion auf 1.05 bis 1 .JO eingestellt worden ist.
Vorzugsweise wird die wäßrige Bcschichtungsdispvrsion in einer solchen Menge auf ein Siliciumblech aufgetragen, daß die Dicke der Beschichtung nach dem Brennen etwa I bis 3 μπι beträgt, lsi die Beschichtung zu dünn, so kann von der Beschichtung keine Zugbcanspru-
chung auf das Stahlblech ausgeübt werden und die Magnetostriktion des Stahlbleches nicht unterdrückt werden. Ist andererseits die Beschichtung zu dick, so kann zwar die Magnetostriktion des Stahlbleches unterdrückt werden, aber ist das Haftvermögen der Beschichtung bei Biegebeanspruchungen schlecht und wird der Raumfaktor des beschichteten Bleches vermindert. Außerdem ist es vorteilhaft, die wäßrige Beschichtungsdispersion auf eine Temperatur von nicht mehr als 35° C zu halten, um eine Herabsetzung deren Eigenschaften zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird das mit der wäßrigen Beschichtungsdispersion versehene Stahlblech bei einer Temperatur von 350 bis 8500C zwecks Ausbildung einer isolierenden Beschichtung gebrannt. Liegt die Brenntemperatur unter 3500C, so kann die erfindungsgemäß angestrebte isolierende Beschichtung nicht ausgebildet werden. Liegt andererseits die Brenntemperatur oberhalb von 850°C. so ist das Haftvermögen der Beschichtung schlecht. Demzufolge ist die Brenntemperatur auf dem Bereich von 350 bis 8500C beschränkt worden.
Wird das Brennen zweistufig ausgeführt, wobei das beschichtete Stahlblech in der ersten Stufe bei einer unterhalb von 5000C liegenden Temperatur gebrannt wird, um das im beschichteten Stahlblech enthaltene Wasser im wesentlichen zu entfernen, worauf in der zweiten Stufe ein Erhitzen auf eine Temperatur von 700 bis 850° C folgt, um das beschichtete Stahlblech zu brennen, so wird eine Beschichtung mit schönem Aussehen erzielt, welche imstande ist, die Magnetostriktion des unter Kompressionsbeanspruchung stehenden Stahlbleches zu unterdrücken. Im Anschluß an das Erhitzen eines beschichteten Stahlbleches auf eine Temperatur von weniger als 5000C ist ein wenigstens 30 Sekunden dauerndes Erhitzen des Stahlbleches auf 8000C ausreichend, um die von der Erfindung angestrebte Beschichtung auszubilden. Die Atmosphäre /.um Erhitzen eines beschichteten Stahlbleches auf eine Temperatur von weniger als 5000C kann oxidierend, neutral oder schwach reduzierend sein. Die Atmosphäre zum Erhitzen eines beschichteten Stahlbleches auf eine Temperatur von 700 bis 8500C ist jedoch vorzugsweise neutral oder schwach oxidierend. Wird das Erhitzen des Stahlbleches auf eine Temperatur von 700 bis 8500C in reduzierender Atmosphäre, wie einer 90% N^ und 10% H; enthaltende Atmosphäre, vorgenommen, so wird eine Reduktion des fünfwertigen Phosphors herbeigeführt, was das Erzielen eines guten Ergebnisses ausschließt.
Die folgtndcn Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne daß diese auf die Beispiele beschränkt wäre.
Wasserstoffatmosphäre bei 12000C geglüht, um einen Forsterit-Keramikfilm auf der Oberfläche des orientierten Silicium-Stahlbleches auszubilden.
Das mit dem Forsterit-Keramikfilm versehene orientierte Stahlblech wurde mit Wasser abgewaschen, um nicht an der chemischen Umsetzung teilgenommene Separatoranteile zu entfernen.
Die folgenden wäßrigen Beschichtungsdispersionen, jeweils mit einem spezifischen Gewicht von 1,20 und den folgenden Zusammensetzungen, wurden auf das Stahlblech mit Hilfe einer Nutenrolle oder -walze aufgetragen und die beschichteten Stahlbleche wurden bei 8000C gebrannt.
Die folgende Tafel 2 zeigt die charakteristischen Eigenschaften der erzielten beschichteten Silicium-Stahlbleche. Die Stahlbleche sind herkömmlich beschichteten orientierten Stahlblechen in allen magnetischen Eigenschaften, der Magnetostriktion unter Druckbeanspruchung und den Eigenschaften der Beschichtung merklich überlegen, insbesondere zeigen die Bleche überhaupt kein Verkleben untereinander während des Entspannens durch Glühen, wobei ferner glatte Oberflächen und schönes Aussehen nach dem Entspannen zu beobachten sind.
Wäßrige Beschichtungsdispersion Nr. I (Beispiel 1)
Kolloidales Silicium-Dioxid
(20% wäßrige Dispersion) 1001
monobasisches Magnesiumphosphat
(35% wäßrige Lösung) 501
Chromsäureanhydrid 3 kg
AbOi-Feinteilchen 3 kg
Molverhältnis von SiO> in
kolloidalem Siliciumdioxid zu
monobasischem Phosphat = 3.45
Wäßrige Beschichtungsdispersion Nr. 2 (Beispiel 2)
Kolloidales Silicium-Dioxid
(20% wäßrige Dispersion) 100 I
monobasisches Magnesiumphosphat
(35% wäßrige Lösung) 601
Chromsäureanhydrid 3 kg
SiO>-Feinteilchen 0,5 kg
Mol verhältnis von S1O2 in
kollod'i/cn Siliciumdioxid zu
monobasischem Phosphat = 2,87 kg
Beispiele I bis 3
Ein auf seine Endabmessung von 0,30 mm ausgewalztes orientiertes Siliciumstahlblech mit einem Si-Gehalt von 1 bis 4% wurde einer Entkohlungsglühung unterzogen und eine SiC).-haltige Oxidschicht wurde gleieh/eitig auf der Oberfläche des Stahlbleches ausgebildet. Sodan» wurde ein hauptsächlich aus einer MgO-Wasscr-Aufschlämmung bestehender Separator auf die Blechoberfläche aufgetragen und nach dem Trocknen des Separators wurde das Stahlblech /u einem Bund aufgehaspelt und 20 Stunden lang unter Wäßrige Beschichtungsdispersion Nr. 3 (Beispiel 3)
Kolloidalct Silicium-Dioxid
(20% wäßrige Dispersion) 1001
monobasisches Magnesiumphosphat
(35% wäßrige Lösung) 451
Chromsäureanhydrid 3 kg
TiO.i-Feinteilchen 0.5 kg
Molverhältnis von SiO> in
kolloidalem Siliciumdioxid zu
monobasischem Phosphat 3,83
Tafel 2
Bei- Wäßrige Magnetische Magnetostriktion unter
spiel Beschich- F.igen- Kompressionsspannung
lungs- schäften (X IO ")
dispersion ' "
Fiigensi,:haften der Beschichtung
0.3 0,5 0,7 Isolations- Kaum- Biege- Verklcbungsvcrhaltcn
widerstund faktor Abblät- beim Spinnungsfrei-
terungs- glühen
test
Nr. (T) (WZ KgZ1 KgZ1 KgZ1 KgZ^ (u cnrZ
kg) nmr mnv mnv mm" Blech) ("■. I
(nvii)
I I 1,9.1 I.II 0,8 0,7 1.0 5,-1 wenigstens
200		 97.9 15 Kein Verkleben der
beschichteten Bleche;
selbst nach dem Span
nungsfreiglühen hat
rl'tc Ul«»*.h «»ino <fl'itl.>
Oberfläche und ein
schönes Aussehen
2 2 1.92 1.12 0,9 0.7 1.5 6.0 wenigstens
200		 98.0 15 ebenso
3 .1 1.9.1 1,09 1,0 0.7 1.5 6,2 wenigstens
2(K)		 97,8 15 ebenso
Bei s pi e I e 4-6
Die folgenden drei wäßrigen Beschichtungsdispersionen mit den Nummern 4 bis 6 wurden auf das orientierte Siliciumstahlblech aufgetragen, welches den Forsterit-Keramikfilm besaß und im Verlauf der Beispiele I bis 3 erzielt worden war. Die so beschichteten Stahlbleche wurden in der in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen Weise gebrannt.
Die wäßrige Beschichtungslösung Nr. 4 (Beispiel 4) besteht aus 100 cm3 einer wäßrigen Dispersion, die 20% kolloidales Siliciumdioxid, berechnet als SiO^, 50cmJ einer 35%igen wäßrigen Lösung von monobasischem Magnesiumphosphat sowie 3 g Chromsäureanhydrid enthält.
Die wäßrige Beschichtungsdispersion Nr. 5 (Beispiel 5) ist eine Mischung aus der Beschichtungsdispersion Nr. 4 und 0,5 g SiOi-Feinteilchen, wobei diese Oxidteilchen mit Hilfe der Hochtemperatur-Hydrolyse von Silicium-Tetrachlorid erzielt wurden und eine scheinbare Dichte von nicht mehr als 100 g/l besitzen.
Tafel 3
Die wäßrige Beschichtungsdispersion Nr. 6 (Beispie 6) ist eine Mischung aus der Beschichtungsdispersior Nr. 4 und 0,5 g SiOj-Feinteilchen.
Die F i g. 3 bis 5 zeigen photographische Elektronen mikroskopaufnahmen der Oberfläche der auf den Stahlblech ausgebildeten Beschichtungen. Fig 3 zeig die Oberfläche der mit Hilfe der Beschichtungsdisper sion Nr. 4 ausgebildeten Beschichtung, Fig. 4 zeigt di( Oberfläche der mit Hilfe der Beschichtungsdispersiot Nr. 5 hergestellten Beschichtung und die Fig. Nr. t zeigt die Oberfläche der mit Hilfe der Beschichtungsdi spersion Nr. 6 erzielten Oberfläche.
Die charakteristischen Eigenschaften von Flektro Stahlblechen, die dadurch hergestellt wurden, daß di< genannten wäßrigen Beschichtungsdispersionen auf eir orientiertes Siliciumstahlblech aufgetragen und die beschichteten Bleche sodann gebrannt wurden, sind ii der folgenden Tafel 3 zusammengestellt.
Bei- Wäßrige Magnetische Magnetostriktion unter
spiel Beschich- Eigen- Kompressionsspannung
!Eigenschaften der Beschichtunp
tungs- schäften (XIO" *) 15 0.7 Isokitions-
di- B„. »Γ·· --,, 0 0.3 I widerstand
spersicn
Raum- Biege- Verklebungsverhalten
faktor Abbliit- beim Spannungsfrei-
terungs- glühen
test
Nr.
(T)
(W/ Kg/ Kg/_ Kg/ Kg/ (.i-cnr/
(mm)
ke)
mm" mm" mm" mm" Blech)
,92 1.12 1.0 0.7
6.2 160 97.8 15 Teilweises Verkleben
der beschichteten
Bleche. Werden die
Bleche voneinander gelöst, so blättert die Beschichtung ab
Inrtset/iimi
Hei- WiiUrige Magnetische Magnetostriktion unter
spiel Heschich- lügen- Komprcssionsspanruing
tungs- schäften fv IO 'Ί
I■. igensehid'ten der Hcschichlimg
«„, Il !-■<„ 0 0..' 0.5 0.7 !solutions- Riium- Hicgc- Verklehungs\ erhalle n
spersion widcrstiind fnktor Ahbliil- beim Spiiniiungsfrei-
tcriings- gliihen
lest
Nr (Il (W/ Κμ/ Κμ/ Κμ/ Kg/^ (.' cnv/ ■·) (mm)
Κμ| mm mnv iiiiir mill" Blech)
5 1.92 1.12 1.0 0.8 2.0 6,8 wenigstens 97,8 15 Kein Verkleben
2(K) der beschichteten
Bleche. Selbst nach
dem Spannungsfrei
glühen zeigt das
Material eine glatte
Oberfläche und ein
schönes Aussehen
6 1.92 1.13 0.9 0.7 2,3 6,5 wenigstens 96,0 15 Die Beschichtung
200 besitzt eine hohe
Wärniebeständigkeit
aber die Oberfläche
ist infolge agglome
rierter SiO:-Teilchen
rauh
Aus den F i g. 3 bis 5 ist ersichtlich, daß dann, wenn die wäßrige Beschichtungsdispersion Nr. 6 benutzt wird, welche SiOrFeinteilchen mit einer hohen scheinbaren Dichte und einer relativ hohen Agglomerierungsncigung enthält, eine große Anzahl von aus den Agglomeraten bestehenden Vorsprüngen mit einer Teilchengröße von ca. 1 μΐη auf der Beschichtungsoberfläche ausgebildet werden. Wird demgegenüber die Beschichtungsdispersion Nr. 5 verwendet, die S1O2-Feinteilchen besitzt, deren vorherrschende Teilchen relativ wenig agglomeriert sind, so sind die Oxid-Fein teilchen ganz gleichmäßig in der Beschichtung verteilt. Außerdem hat sich herausgestellt, daß dann, wenn eine Mischung aus der Beschichtungsdispersion Nr. 4 und Aluminiumoxid oder Titanoxid benützt wird, die Oxide ganz gleichmäßig in der Beschichtung verteilt sind und eine glatte Oberfläche bilden, die der Beschichtung gleicht, welche unter Verwendung der wäßrigen Beschichturigsdispersinn Nr. 5 erzeugt ist. Dabei hat die Beschichtung eine \ jrringerte Verklebungsneigung, ohne daß der Raumfaktor des beschichteten Stahlbleches beeinträchtigt wäre. Bei dem vorstehend genannten Aluminium- und Titanoxid handelt es sich jeweils um Materialien, die durch die Hochtemperatur-Hydrolyse von Chlorid erzeugt sind und aus kaum agglomerierenden Feinteilchen mit einer scheinbaren Dichte von nicht mehr als 100 g/l bestehen.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß mit Hilfe der Erfindung eine isolierende Beschichtung für Siliciumstahlbleche erzeugt werden kann, wobei der gestellten Beschichtungen über eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit verfügen und geeignet sind, den Eisenverlust zu verringern und die Magnetostriction des Stahlbleches zu unterdrücken.
Hier/u 4 Blatt Zcichnimtien

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Ausbilden einer wärmebeständigen, isolierenden Beschichtung auf einem orientier- ί ten Silicium-Stahlblech, bei welchem eine wäßrige Beschichtungsdispersion mit einem spezifischen Gewicht von 1,05 bis 1,30, die hergestel't wird, durch Vermischen von
a) 20 Gew.-Teilen von als SiCh berechnetem, in '" Wasser dispergiertem, kolloidalem Siliciumdioxid,
b) wenigstens einem der monobasischen Phosphate des Magnesiums, Aluminiums, Strontiums, Bariums und Eisens, so daß das Molverhältnis '' von SiO? in dem kolloidalen Siliciumdioxid zu monobasischem Phosphat 0,8:1 bis 15:1 beträgt,
c) 0,1 bis 20 Gew.-Teilen insgesamt wenigstens einer der Verbindungen Chrorr.säureanhydrid, ^" Chromate und Dichromate,
d) 0,1 bis 10 Gew.-Teilen insgesamt wenigstens eines der Oxide S1O2, AI2O1 und TiCh in feinzerteilter Form mit
e) Wasser in der zum Einstellen des genannten '' spezifischen Gewichtes erforderlichen Menge
auf eine Grundschicht auf Forsteritbasis aufgetragen und das beschichtete Stahlblech bei einer Temperatur von nicht weniger als 350°C gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxide des Siliciums, Alur;iniums bzw. Titans in einer vorherrschenden Teilchengröße von 7 bis 50 nm und einer scheinbaren Dichte vor« icht mehr als 100 g/l verwendet werden. ii
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Beschichtungsdispersion in einer solchen Menge auf das Silicium-Stahlblech aufgetragen wird, daß nach dem Brennen eine Schichtdicke von 1 - 3 μπι erreicht wird. «1
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feinzerteilte S1O2 in eii»cr Menge von 0,1 bis 3 Gewichtsteilen verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das feinzcrteilte Al/), r, in einer Menge von 0,2 bis 8 Gewichtsteilcn verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fein/erteilte T1O2 in einer Menge von 0,1 bis 3 Gewichtsteilcn vi verwendet wird.
b. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Blech bei Temperaturen von 350 bis 850°C gebrannt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, -,-, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennen zweistufig erfolgt, wobei das beschichteie Stahlblech zunächst bei einer unter 50O15C liegenden Temperatur und sodann bei einer Temperatur von 700 bis 850°Cgebrannt wird, Wi
DE2637591A 1975-08-22 1976-08-20 Verfahren zum Ausbilden einer wärmebeständigen, isolierenden Beschichtung auf einem orientierten Silicium-Stahlblech Expired DE2637591C3 (de)

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