DE2336142C2 - Verfahren zur Herstellung von Magneteisenmaterial - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von MagneteisenmaterialInfo
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Description
Gruppe Borsäure. Boroxid,
Ammoniumtetraborat,
Ammoniumpentaborat, Ammoniumperoxyborat,
Beryl liumorthoborat,
Orthoborsäure, Tetraborsäure,
Borfluorid, Borhydrid,
Bortrichlorid, Bortrijodid, Bornitrid, Borphosphid,
Borselenid. Bortrisilicid.
Borhexasilicid, Bortrisulfid,
Borpentasulfid, Bleiborat,
Zinkborat, Magnesiumborat, Cäsiumborat und Rubidiumborat,
in einer Menge, berechnet als B2O3, von 0,1 bis
30 Gew.-%, bezogen auf MgO, enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- w zeichnet, daß man das Glühen 2 bis 50 h bei 950 bis
1500° C durchführt.
35
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Magneteisenmaterial bzw. zur Ausbildung eines
elektrisch isolierenden Films auf diesem unter Beschichten von oberflächenoxidiertem Siliciumstahl mit einer *o
Masse, die Material aus der Gruppe MgO, Mg(OH)2 und Mischungen derselben enthält, und Glühen.
Auf vielen Gebieten und speziell in der Elektrotechnik
ist es notwendig, Eisenmaterial mit einer Beschichtung zu versehen. Diese Beschichtung hat zweckmä- *5
ßigerweise die Funktion, eine Trennung und Reinigung des Eisenmaterials zu ergeben und mit Oberflächen-Siliciumdioxid
in dem Stahl unter Bildung einer elektrischen Isolierschicht zu reagieren. Zum Beispiel werden
in der Transformator-Technik die Kerne der Transfor- so matoren gewöhnlich von Eisenmaterial, wie Siliciumstahl,
gebildet, das eine bevorzugte Kornwachsiums-Orientierung erhalten kann, um optimale elektrische
und magnetische Eigenschaften auszubilden. Wie sich gezeigt hat, ist eine Beschichtung auf dem Eisenmaterial
vor der Hochtemperatur-Kornwachs-Endbehandlung herzustellen. Diese Beschichtung hat drei getrennte
Funktionen. Die erste Funktion liegt im Trennen der verschiedenen Wicklungen oder Lagen des gewickelten
Materials zwecks Verhinderung ihres Aneinanderkle- &"
bens oder Verschweißen während Hochtemperatur-Glühbehandlungen.
Die zweite Funktion ist die Unterstützung der chemischen Reinigung des Eisenmalerials
zwecks Ausbildung der gewünschten, optimalen magnetischen Eigenschaften solchen Materials. Die *>r'
dritte Funktion der Beschichtung liegt darin, auf der Oberfläche des Eiscnmaterials einen Film eines
Materials hitzebeständiger Art zu bilden, der eine elektrische Isolierung der Eisenmaterial-Lage von der
nächsten, z. B, während ihres Einsatzes als Kern in einem Transformator, ergibt.
Dem heutigen Stand der Elektrogerätetechnik entsprechend ist die verbreiteste Beschichtung für das
Eisenmaterial, das als Magnetkern der Geräte Verwendung findet, ein Magnesiumoxid-, Magnesiumhydroxidoder
Magnesiumoxid-Magnesiumhydroxid-Film. Allgemein werden diese Beschichtungen auf das Eisenmaterial
in Form einer Suspension von Magnesiumoxid und/oder -hydroxid in Wasser aufgetragen. Die
Suspension enthält einen Anteil an Magnesiumoxid in Wasser und wird in einem für die gewünschte
Auftragung genügenden Grad gemischt, wobei das Magnesiumoxid in einem von der Art des verwendeten
Oxides, der Mischdauer und der Suspensionstemperatur abhängenden Ausmaß Hydratation unterliegt. Der
Begriff »Magnesiumoxid-Beschichtung« bezieht sich daher auf eine Beschichtung mit Magnesiumhydroxid,
die nichthydratisiertes Magnesiumoxid enthalten kann.
Wie in US-PS 23 85 332 beschrieben, können Teile eines Magnesiumoxid-Glühseparators während Wärmebehandlung
bei geeigneten Temperaturen dazu gebracht werden, mit Siliciumdioxid-Teilchen auf den
oder nahe der Oberfläche von ruvor oxidiertem Siliciumeisenblech unter Bildung eines glasartigen Films
zu reagieren, der sich als interlaminarer Isolator beim Einsatz von Siliciumeisen in elektrischen Geräten, z. B.
in den Kernen von Transformatoren, eignet
Bei der Herstellung von Siliciumstahl für die Magnetkerne von Transformatoren wird der Stahl im
allgemeinen einer Glühbehandlung unterworfen, um optimales Kornwachstum und optimale Kornorientierung
herbeizuführen, woraus sich die magnetischen Eigenschaften des Siliciumstahls entwickeln. Diese
Glühbehandlung, die gewöhnlich etwa 2 bis 50 h in einer Wasserstoff-Atmosphäre bei Temperaturen im Bereich
von ungefähr 950 bis 1500° C durchgeführt wird, unterstützt auch die Reinigung des Stahls, die wiederum
von der auf den Stahl aufgetragenen Beschichtung unterstützt wird. Während dieser Glühbehandlung
reagiert ein Teil der Magnesiumoxid-Beschichtung mit dem Siliciumdioxid an der Oberfläche des Siliciumstahls
unter Bildung eines glasartigen Magnesiumsilical-Films.
Diese glasartige Beschichtung ergibt im Einsatz des Siliciumstahls in elektrischen Geräten, z. B. in den
Kernen von Transformatoren, eine elektrische Isolation.
Als Zusatz zu dem Magnesiumhydroxid und/oder -oxid zwecks Verbesserung der MgO-SiOj-Reaktion ist
schon eine Reihe von Additiven empfohlen worden. Zum Beispiel sieht die US-PS 28 09 137 den Einsatz von
mit dem MgO und/oder Mg(OH)2 zu vereinigendem Siliciumdioxid vor, um die Isoliereigenschaften des nach
Hochtemperatur-Glühung erhaltenen, glasartigen Films zu verbessern. Nach US-PS 23 94 047 werden Additive
dazu verwandt, oxidiertes Oberflächenmetall zu bilden und die Glasfilmbildung zu verstärken.
Die vorliegende Erfindung macht eine verbesserte MgO/Mg(OH)2-Beschichtung verfügbar, die beim Auftragen
auf Siliciumstahl-Oberflächen, die zuvor oxidiert wurden, einen überlegenen, isolierenden Glasfilr. bildet.
Eine solche Öxidationsmethode, die hierbei Anwendung finden kann, ist z. B. in der obengenannten US-PS
23 85 332 beschrieben.
Aus der DE-AS 16 21494 ist ein Mittel zum
Herstellen eines Schutzüberzuges für Metallgegenstände bekannt, das mindestens ein Borat eines Metalles, wie
Kupfer. Aluminium. Zink. Cadmium oder Magnesium
enthält. Das Borat hat dabei die Aufgabe, einen solchen
Schutzüberzug zu bilden, der bej der chemischen
Wärmebehandlung, f'e Zementierung oder Nitrierhärtung,
die Diffusion des Stickstoffs, Kohlenstoffs, Sauerstoffs und anderer Elemente in Teile der "·
Oberfläche von Metallgegenständen verhindert. In dieser Auslegeschrift ist nicht erwähnt, ob dabei der
Widerstand der Isolierschicht erhöht werden soll oder
erhöht wird.
In der DE-AS 12 34 480 ist die Herstellung bestimm- i<
> ter elektrisch isolierender Überzüge auf zu elektrischen Zwecken dienenden Stahlblechen beschrieben. Die
Stahlbleche werden mit einer Lösung, die Chromsäure, Phosphorsäure und Borsäure oder ein Borat enthält,
behandelt In Beispiel 2 dieser Auslegeschrift enthält die ι >
Zusammensetzung außerdem noch Magnesiumoxid. Zwar geht es insgesamt um die Herstellung isolierender
Überzüge, jedoch wird in bezug auf die Borsäure oder das Borat nicht erwähnt, daß dadurch der Widerstand
erhöht werden soll. Vielmehr wird das Borat oder die -·<>
Borsäure zugesetzt, um die Klebrigkeit der Überzüge, wie sie beispielsweise gemäß GB-PS 6 84 023 erhalten
werden, zu vermeiden. Wird zu wenig Borsäure oder Borat verwendet, wird offensichtlich die Klebrigkeit
nicht genügend verhindert; wenn andererseits zu viel -·">
Borsäure oder Borat zugesetzt werden, dann wird die Oberfläche gröber und der Raumfaktor vermindert. Der
Auslegeschrift kann keinesfalls entnommen werden, daß Borverbindungen zu derartigen Überzügen zuzusetzen
sind, um den Widerstand zu erhöhen. «>
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zur Verfügung zu stellen, mit
welchem elektrisch isolierende Filme erhalten werden, die einen höheren Widerstandsv/ert auf weisen.
Gelöst wird diese Aufgabe ditrch ein Verfahren der
eingangs geschilderten Art, das dadurch ι ^kennzeichnet
ist, daß eine Beschichtungsmasse verwendet wird, die
mindestens eine Borverbindung aus der Gruppe
Borsäure, Boroxid, Ammoniumtetraborat,
Ammoniumpentaborat,
Ammoniumperoxyborat,
Berylliumorthoborat,
Ammoniumpentaborat,
Ammoniumperoxyborat,
Berylliumorthoborat,
Orthoborsäure, Tetraborsäure, Borfluorid, Borhydrid,
Bortrichlorid, Bortrijodid,
- Bornitrid, Borphosphid,
Borselenid, Bortrisilicid,
Bortrichlorid, Bortrijodid,
- Bornitrid, Borphosphid,
Borselenid, Bortrisilicid,
Borhexasilicid, Bortrisulfid, Borpentasulfid, Bleiborat,
Zinkborat, Magnesiumborat,
Cäsiumborat und Rubidiumborat
Zinkborat, Magnesiumborat,
Cäsiumborat und Rubidiumborat
in einer Menge, berechnet als B2O3 von 0,1 bis
30 Gew.-%, bezogen auf MgO, enthält.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden dem Siliciumstahl nach der Hochtemperatur-Endglühung
unerwartete und verbesserte tsoliereigenschaften erteilt.
Borverbindungen mit relativ hohem Gewichtsanteil an Bor werden für die Zwecke der Erfindung bevorzugt,
da der Anion-Teil der Borverbindung (unter der Annahme, daß sie ein Salz ist) gewöhnlich keine Rolle
spielt. Jedoch ist die vorliegende, vorteilhafte Funktion durch Einsatz jeglicher genannter Borverbindung (oder
von Mischungen solcher Verbindungen) erzielbar, da der Schlüssel zu der vorliegenden Funktion die
Gegenwart des Boratoms oder -ions ist.
Die Konzentration der borhaltigen Verbindung,
berechnet als B2O3, beträgt 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen
auf Magnesiumoxid. Als für die meisten praktischen Zwecke zufriedenstellende Konzentration (berechnet
als B2O3) haben sich etwa 0,2 bis 12^5% vom
MgO-Gewicht erwiesen. Eine spezielle Sorte des MgO ist nicht entscheidend; für die Zwecke der Erfindung ist
jedes im Hände) verfügbare MgO verwendbar.
Die Auftragung der Bor-MgO/Mg(OH)rBeschi..htungen
gemäß der Erfindung auf den Siliciumstahl kann nach Techniken erfolgen, wie sie herkömmlicherweise
beim Beschichten mit diesen Materialien Anwendung finden. Nach einer der vertrauten, heute angewandten
Arbeitsweisen zum Auftragen der MgO/Mg(OH)rBeschichtungen
wird das bandförmige, endlose Eisenmaterial durch ein Bad, das die MgO/Mg(OH)2-Suspension
enthält, und dann durch einen Trockenofen geführt Über die Anwendung herkömmlicher Beschichtungstechniken
hinaus wird man auf den Siliciumstahl gemäß der vorliegenden Erfindung in der Praxis auch ähnliche
Mengen an MgO/Mg(OH>2 (ausschließlich Borzusatz)
auftragen, wie sie bisher bei MgO/Mg(OH)3-Beschichtungen
angewandt worden sind, und im allgemeinen mit
etwa 0,06 bis 0,18 g MgO/dm2 Stahloberfläche arbeiten.
Die Art und Weise und der Zeitpunkt der Vereinigung der Borverbindungen mit dem Magnesiumoxid sind
nicht entscheidend. Wie· später in den Beispielen
erläutert, gehören hierzu ein Zusatz der Borverbindung zu einem Magnesiummaterial, wie basischem Magnesiumcarbonat
oder Mg(OH)2, vor dessen Umwandlung in das Magnesiumoxid, Mischen des Bormaterials mit dem
MgO oder Mg(OH)2, getrenntes Hinzufügen der Borverbindung während der Bildung der Beschichtungsaufschlämmung
und Einmischen des Bormaterials in das zur Bildung der Beschichtungsaufschlämmung dienende
Wasser vor der Hinzufügung des MgO-Pulvers.
Die Glühbehandlung des mit der Beschichtungsmasse gemäß der Erfindung zuvor überzogenen Siliciumstahls
kann in einer reduzierenden Atmosphäre 2 bis 50 h bei Temperaturen im Bereich von 950 bis 1500° C nach an
sich bekannten Techniken erfolgen.
Die gemäß der Erfindung erzielten, unerwarteten Eigenschaften sind in den folgenden Beispielen erläutert.
Zur Bildung einer Aufschlämmung, die MgO in einer Konzentration von etwa 0,1 kg/l enthält, wurden 60 g
MgO einer Handelssorte mit 12 g reagenzreinem Boroxid vermischt, worauf die Mischung zu 500 ml
entionisiertem Wasser in einem Waring-Mischer hinzugefügt und 1 min gemischt wurde. Die anfallende
Aufschlämmung wurde auf Siliciumstahlband (3 ■ 30,5 mm) in einer Menge von 0,116 g/dm2 aufgetragen,
bei 250 bis 275°C getrocknet und etwa 30 h in einer Wasserstoff-Atmosphäre bei 12000C geglüht. Zu Vergleichszwecken
wurde identisches Siliciumstahlbandmaterial mit einer identischen, jedoch die Borverbindung
nicht enthaltenden MgO-Aufschlämmung der gleichen Konzentration überzogen. Nach Glühen und
Abkühlen wurde überschüssige Magnesiumoxid-Beschichtung von allen Proben mit einer Nylonbürste und
einem Tuch entfernt. Die Bandstücke wurden dann auf beiden Oberflächen mit einem Prüfgeräi der Bauart
Franklin (ASTM-Prüfnorm A 344-60 T) auf Widerstand geprüft. Ergebnisse:
23 36 1 | 42 | |
Zusatz (bezogen % |
auf MgOh | Widerstand, Ohm · cm2 |
0 20 |
Beispiel | 1,9 10,7 2 |
Unter Einsatz von identischen Siliciurnstahlbandmatenal wurden nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 mit den
folgenden Zusätzen folgende Ergebnisse erhalten:
Zusatz
Konzentration
(bezogen auf MgO)
(bezogen auf MgO)
Als B2O3
Widerstand,
Ohm - cm2
Ohm - cm2
Kontrollversuch
Boroxid
B2O3
Borsäure, H3BO3
10
5
10
0,56
10
0,56
1,9
4.8
10,1
17,8
Diese Versuche zeigen somit, daß heutzutage zum
Beschichten von Siliciumstahl verwendete Magnesiumoxide relativ geringe Widerstandswerte ergeben,
während die gleiche, eine Borverbindung enthaltende MgO-Beschichtung zur Ausbildung eines Films von
beträchtlich höherem Widerstand führt Wenn man andere, beispielhafte Borverbindungen im Rahmen der
Erfindung einsetzt, werden Ergebnisse erhalten, die den obigen vergleichbar sind. Naturgemäß können zur
Herstellung von Eisenmaterial, das in der Elektrogerätetechnik verwendet wird, dann weitere Behandlungen
des beschichteten Stahls, wie nach US-FS 25 01 846, erfolgen.
Claims (1)
- Patentansprüche:t. Verfahren zur Herstellung von Magneteisenmaterial bzw. zur Ausbildung eines elektrisch isolierenden Rims auf diesem unter Beschichten von ι oberflächenoxidiertem Siliciumstahl mit einer Masse, die Material aus der Gruppe MgO, Mg(OH)3 und Mischungen derselben enthält, und Glühen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Besehichtungsmasse verwendet wird, die mindestens eine in Borverbindung aus der
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732336142 DE2336142C2 (de) | 1973-07-16 | 1973-07-16 | Verfahren zur Herstellung von Magneteisenmaterial |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732336142 DE2336142C2 (de) | 1973-07-16 | 1973-07-16 | Verfahren zur Herstellung von Magneteisenmaterial |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2336142A1 DE2336142A1 (de) | 1975-01-30 |
DE2336142C2 true DE2336142C2 (de) | 1983-06-09 |
Family
ID=5887088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732336142 Expired DE2336142C2 (de) | 1973-07-16 | 1973-07-16 | Verfahren zur Herstellung von Magneteisenmaterial |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2336142C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3539774A1 (de) * | 1985-07-17 | 1987-05-14 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zum aufbringen einer isolierschicht |
CN101462148B (zh) * | 2007-12-19 | 2012-05-30 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 合金加工工具及其被覆剂 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1234480B (de) * | 1961-03-04 | 1967-02-16 | Yawata Iron & Steel Co | Verfahren zur Herstellung elektrisch isolierender Stahlblechueberzuege |
DE1621494B2 (de) * | 1967-02-06 | 1971-04-22 | Miloslav Novak | Mittel zum herstellen eines schutzueberzuges fuer metlall gegenstaende |
-
1973
- 1973-07-16 DE DE19732336142 patent/DE2336142C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2336142A1 (de) | 1975-01-30 |
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D2 | Grant after examination | ||
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