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去向硅钢绝缘涂层对铁芯损耗的影响实验研究

发布时间:2018-08-03 09:49      浏览次数:
    取向硅钢被称为钢中的艺术品 ,是一种具有高磁通密度的软磁合金 ,主要用于制作电机和变压器的铁芯目前在取向硅钢的生产工艺中 ,为了防止退火过程中钢板黏接 ,高温退火前需要在钢板表面涂敷氧化镁 (MgO) ,在退火过程中 MgO 与钢板基体表层形成的氧化物反应生成硅酸镁底层 ,然后在外表面涂敷磷酸盐张力涂层 ,即形成硅酸镁底层和磷酸盐涂层的双层结构. 由于热膨胀系数不同 ,高温冷却后磷酸盐涂层会对基体产生张力作用 ,因此该涂层又被称为张力涂层. 硅酸镁底层的热膨胀系数介于钢板和磷酸盐涂层之间 ,有利于磷酸盐涂层的附着及其张力作用的发挥. 研究和生产实践已经证明 ,硅酸镁底层对最终产品的性能具有显著的影响 ,同时两层的协同作用可获得以下两项使用性能 : 
    (1) 提供绝缘性能 ,以减少铁芯使用过程中的涡流损耗 ; 
    (2) 提供表面张力 ,减少铁芯使用过程由于磁致伸缩和畴壁移动而产生的噪声和损耗. 
    值得注意的是 ,虽然人们对于取向硅钢铁芯表面上述涂层的结构及其作用已经形成共识 ,但对于该结构特征及其对性能影响规律的系统研究却未见报道. 武钢的生产实践表明 ,揭示取向硅钢表面涂层结构的特征对于稳定生产以及新产品开发是至关重要的. 与此同时 ,基于表面陶瓷张力涂层的新技术正逐渐成为取向硅钢发展的重要方向. 因此 ,本文重点研究了取向硅钢涂层的结构特征及其与性能之间的关系.

实验研究
试样为武钢生产的取向硅钢成品板 ,产品厚度为 0122 mm ,钢板的成分如表 1 所示.
实验用取向硅钢板材的成分
    采用扫描电镜 (Quanta 400) 、场发射电子探针(J EM8500F) 和透射电镜 (J EM2100F) 对取向硅钢绝缘涂层进行微观结构分析. 采用 X 射线衍射仪(D/ MAX- 2500PC ,用 Mo Kα 采集数据) 分析了涂层的物相组成.
    为了研究涂层结构对钢板磁性能的影响 ,首先将上述的钢板机加工为 30 mm ×300 mm 试样 ,在750 ℃下 75 % N2 + 25 % H2 气氛中消除应力退火 ,然后进行磁性测量 ,获得绝缘涂层样品的磁学性能 ,测量装置为磁性测量仪 (型号 MPG- 100D ,精度为±01001 W·kg- 1) . 由于武钢的产品已经涂覆磷酸盐绝缘涂层 ,为了对比磷酸盐涂层对磁性的影响 ,将已经测试磁性的样品浸入熔融的 NaOH 中处理12 min ,然后水洗、干燥 ,进行磁性测量 ,获得带硅酸镁底层的取向硅钢的磁学性能. 在此基础上 ,再用3 % HF + 97 % H2O2 去掉硅酸镁底层并得到光亮表面,测试光亮基体的磁学性能.