專利名稱：用于軟磁產(chǎn)品的絕緣保護(hù)涂層材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬軟磁合金表面涂覆材料的制備領(lǐng)域，適用于制備軟磁產(chǎn)品中特別是納米晶軟磁材料的保護(hù)涂層材料。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，金屬軟磁材料特別是納米晶軟磁材料的保護(hù)涂層材料制備領(lǐng)域中，如FeCuNbSiB納米晶軟磁鐵芯的制備工藝是，首先利用熔體急冷技術(shù)將設(shè)定成分為FeCuNbSiB合金制備成非晶態(tài)薄帶，再通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋诜蔷Щw上晶化析出尺寸約10-50nm的α-Fe納米晶晶粒。由于晶化產(chǎn)生的脆性，F(xiàn)eCuNbSiB納米晶軟磁鐵芯在運(yùn)輸和使用過程中容易產(chǎn)生破碎和掉渣現(xiàn)象，在一定程度上影響其使用效果。為克服該問題，通常是首先調(diào)整納米晶軟磁合金材料的成分，使其在熱處理后具有趨近于零的磁致伸縮系數(shù)，再利用環(huán)氧樹脂涂覆鐵芯，以減小鐵芯掉渣，并使鐵芯具有較好的軟磁性能。但這種涂層固化方法的缺點(diǎn)在于需要嚴(yán)格控制合金成分和熱處理工藝，同時(shí)還需要在軟磁產(chǎn)品外表面涂有絕緣保護(hù)層，在現(xiàn)有技術(shù)中普通采用的涂料均為環(huán)氧樹脂，其缺點(diǎn)是由于環(huán)氧樹脂固化后非常堅(jiān)硬，無彈性，殘余應(yīng)力較大，因此造成鐵芯產(chǎn)品的軟磁性能均下降較多等，使該軟磁產(chǎn)品的使用領(lǐng)域和使用效果都受到限制。
發(fā)明目的及內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種成分設(shè)計(jì)簡單合理、制備方便和使用效果好的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的軟磁產(chǎn)品絕緣保護(hù)涂層材料。
根據(jù)本發(fā)明目的所提出的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的鐵芯軟磁材料的保護(hù)涂層材料，我們所設(shè)計(jì)該保護(hù)涂層材料的基本原理和解決方案，主要是針對(duì)使用在軟磁合金材料薄帶及納米晶鐵芯的合成樹脂保護(hù)涂層材料，為了使其能夠在軟磁合金薄帶及納米晶鐵芯表面形成柔軟均勻的、而且涂層應(yīng)力小和有彈性的，保護(hù)涂層對(duì)軟磁鐵芯產(chǎn)品的磁性能影響很小，對(duì)軟磁鐵芯產(chǎn)品在運(yùn)輸和使用過程中有很好的保護(hù)效果。因此我們所提出的軟磁合金薄帶及納米晶鐵芯絕緣保護(hù)涂料是以含有氨酯鍵 為特征的合成樹脂絕緣保護(hù)涂料。聚氨酯樹脂是由多異氰酸酯與多元醇合成的，反應(yīng)式為 通過選擇不同的多異氰酸酯和多元醇進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使合成的樹脂具有符合設(shè)計(jì)者要求的物理和機(jī)械性能。為了獲得柔軟、有彈性的涂膜，必須要使設(shè)計(jì)的合成聚氨酯樹脂分子鏈足夠長，或長鏈結(jié)構(gòu)中含有少量交聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所提出的絕緣保護(hù)層涂料可以是由特定的高分子樹脂溶解在設(shè)定量的溶劑中，通過添加固化劑，并經(jīng)稀釋后即可制備成為絕緣保護(hù)涂料；另外還可以直接用高分子量的彈性聚氨酯樹脂溶解在設(shè)定量的溶劑中制備成單組分的絕緣保護(hù)涂料。因此由本發(fā)明所提出用于軟磁產(chǎn)品的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的絕緣保護(hù)涂層材料，其特征在于該絕緣保護(hù)涂料為含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)。該涂料的組成為樹脂類與稀釋溶劑進(jìn)行均勻混合，樹脂類涂料與稀釋溶劑配制成濃度為1％-40％的絕緣保護(hù)涂料溶液，其中樹脂類包括有A、彈性聚氨酯樹脂；B、聚酯樹脂、聚醚樹脂或羥基丙烯酸酯聚酯中的任意一種與固化劑組合而成的樹脂；C、固化劑是指含有-NCO基團(tuán)的單體，是己二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、三甲基己二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯中的任意一種；D、固化劑或者是指含有-NCO基團(tuán)的預(yù)聚體，是聚酯改性二異氰酸酯、多元醇-二異氰酸酯加成物、液化二苯甲烷二異氰酸酯中的任意一種。所使用的稀釋溶劑是指甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的任意一種或兩種和兩種以上的混合溶劑。在本發(fā)明絕緣保護(hù)涂料中的其它特征還有，彈性聚氨酯樹脂涂料還可以添加二甲基甲酰胺、異丙醇中的任意一種稀釋溶劑混合而成。
由本發(fā)明所提出用于軟磁產(chǎn)品的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的絕緣保護(hù)涂層材料的制備是按以下方法進(jìn)行的首先取設(shè)定量的彈性聚氨酯樹脂原料直接與稀釋溶劑在容器中進(jìn)行均勻混合，其特征在于混合比例為彈性聚氨酯樹脂占目的產(chǎn)品總量的1％-40％。例如采用含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的彈性聚氨酯樹脂可直接與稀釋溶劑中甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺、異丙醇中的任意一種或兩種和兩種以上的溶劑混合而成。對(duì)于添加有固化劑的絕緣保護(hù)涂層材料的制備方法，其特征是取設(shè)定質(zhì)量的聚酯樹脂、聚醚樹脂或羥基丙烯酸酯聚酯中的任意一種與含-NCO基團(tuán)的單體或預(yù)聚體固化劑放入容器中混勻，取料比例(質(zhì)量％)為樹脂類∶固化劑＝1-10∶1，再按混合均勻料總質(zhì)量加入2-20倍質(zhì)量的稀釋溶劑，將該樹脂涂料稀釋配制成含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)絕緣保護(hù)涂層材料的溶液。稀釋溶劑為甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的任意一種或兩種和兩種以上的溶劑混合而成。由本發(fā)明所提出的軟磁產(chǎn)品絕緣保護(hù)涂層材料的使用方法，是將經(jīng)晶化熱處理的納米晶鐵芯及其它軟磁產(chǎn)品，浸泡在該保護(hù)涂料溶液中的設(shè)定時(shí)間內(nèi)即可完成。另外也可以使用毛刷蘸上該涂料溶液后在經(jīng)晶化熱處理的納米晶鐵芯或其它軟磁產(chǎn)品的表面均勻涂抹一次或數(shù)次，軟磁鐵芯及其它產(chǎn)品經(jīng)靜置設(shè)定時(shí)間后，待稀釋溶劑全部揮發(fā)，保護(hù)涂料完全固化后即可完成。
采用本發(fā)明軟磁產(chǎn)品及納米晶合金用含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的絕緣保護(hù)層涂料與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明軟磁產(chǎn)品的絕緣保護(hù)涂料貯存性能穩(wěn)定，配制容易、涂覆工藝簡單、價(jià)格便宜，樹脂涂料在室溫下即可固化成膜而不需加熱；(2)本發(fā)明軟磁產(chǎn)品的絕緣保護(hù)涂料經(jīng)涂覆后能在鐵芯表面形成一層極薄(＜7μm)的絕緣膜，增大了帶材之間的層間電阻，減小鐵芯的渦流損耗，鐵芯涂覆后固化為一體，不易掉渣；(3)本發(fā)明軟磁產(chǎn)品的絕緣保護(hù)涂料溶液能夠有效去除鐵芯表面的氧化膜，對(duì)保持并提高鐵芯的軟磁性能具有一定效果。


圖1是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下552℃恒溫處理20分鐘后的φ23×29×7.6mm(內(nèi)徑×外徑×高，下同)鐵芯使用本發(fā)明絕緣保護(hù)涂料和環(huán)氧樹脂前后的性能曲線對(duì)比，其中■、●分別是涂覆本發(fā)明絕緣保護(hù)涂料前后鐵芯的性能曲線，▲、◆分別是涂覆環(huán)氧樹脂涂料前后鐵芯的性能曲線。
圖2是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下552℃恒溫處理20分鐘后的φ23×29×7.6mm鐵芯使用本發(fā)明絕緣保護(hù)涂料和環(huán)氧樹脂前后的性能曲線對(duì)比，其中■、●分別是涂覆本發(fā)明絕緣保護(hù)涂料前后鐵芯的性能曲線，▲、◆分別是涂覆環(huán)氧樹脂涂料前后鐵芯的性能曲線。附圖中的橫坐標(biāo)是50Hz下的輸入電流數(shù)，縱坐標(biāo)是初級(jí)∶次級(jí)＝1∶1時(shí)，鐵芯的輸出毫伏數(shù)。
具體實(shí)施例采用本發(fā)明軟磁產(chǎn)品及納米晶合金用含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的絕緣保護(hù)層涂料，我們針對(duì)不同的軟磁產(chǎn)品及納米晶合金鐵芯、不同成分配比絕緣保護(hù)層涂料和不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行了7次實(shí)驗(yàn)，7次實(shí)驗(yàn)的絕緣保護(hù)涂料濃度配比詳見表1，實(shí)驗(yàn)方式有以下幾種1、在3個(gè)容器中分別加入設(shè)定量的環(huán)氧樹脂，再分別加入聚酰胺樹脂，用玻璃棒攪拌均勻后，分別加入設(shè)定量的甲苯-丙酮(2∶1)溶劑，進(jìn)行均勻攪拌，待樹脂完全溶解后，取3只已在氮?dú)獗Ｗo(hù)下550℃恒溫處理15分鐘，尺寸為φ23×29×7.6mm的FeCuNbSiB鐵芯分別浸泡在溶液中1分鐘，將鐵芯取出，靜置24小時(shí)后，在烘箱中以70℃恒溫烘烤1小時(shí)，用鐵芯快速測量儀測試三只鐵芯在初級(jí)∶次級(jí)＝1∶1，輸入電流在10-120mA下的輸出毫伏數(shù)，數(shù)據(jù)見表2；2、在容器中加入設(shè)定量的聚酯樹脂50％甲苯-丙酮(1∶1)溶液，再加入設(shè)定量多元醇-二異氰酸酯加成物的50％醋酸乙酯溶液和設(shè)定量的甲苯-丙酮(1∶1)混合溶劑，攪拌均勻后(該膠體積電阻率為1.2×1011Ω·m)，取兩只已在氬氣保護(hù)下555℃恒溫處理30分鐘，尺寸為Φ14×16×7.6mm和φ23×28×7.6mm的FeCuNbSiB鐵芯分別浸泡在溶液中5分鐘，將鐵芯取出，靜置4、21、44小時(shí)后，用鐵芯快速測量儀測試兩只鐵芯在初級(jí)∶次級(jí)＝1∶1，輸入電流在10-120mA下的輸出毫伏數(shù)，數(shù)據(jù)見表3；3、在容器中加入設(shè)定量的N235聚醚樹脂的50％甲苯-丙酮(1∶1)溶液，再加入設(shè)定量50％聚酯改性二異氰酸酯溶液，攪拌均勻后，加入設(shè)定量醋酸丁酯-丙酮(1∶1)溶劑，繼續(xù)攪拌均勻(該膠體積電阻率為1.5×1010Ω·m)，取3只已在氮?dú)獗Ｗo(hù)下552℃恒溫處理20分鐘，尺寸分別是φ23×28×30mm、φ23×28×7.6mm、φ14×16×7.6mm的FeCuNbSiB鐵芯分別浸泡在溶液中5分鐘，將鐵芯取出，靜置4、22小時(shí)后，用鐵芯快速測量儀測試三只鐵芯在初級(jí)∶次級(jí)＝1∶1，輸入電流在10-120mA下的輸出毫伏數(shù)，數(shù)據(jù)見表4；4、在容器中加入設(shè)定量的羥基丙烯酸酯聚酯50％的二甲苯-醋酸丁酯(2∶1)溶液，再加入設(shè)定量多元醇-二異氰酸酯加成物的50％醋酸乙酯--丁酮-環(huán)己酮(3∶1∶1)溶液，攪拌均勻后，加入設(shè)定量的醋酸乙酯-甲苯(1∶2)溶劑，再繼續(xù)攪拌均勻(該膠體積電阻率為1.3×1010Ω·m)，用毛刷蘸取少量保護(hù)涂料溶液，均勻涂刷在3只已在氮?dú)獗Ｗo(hù)下550℃恒溫處理30分鐘，尺寸為φ80×115×20mm的FeCuNbSiB鐵芯的兩端面及側(cè)面上，鐵芯靜置24小時(shí)及9天后，用沖擊法和鐵芯快速測量儀測試三只鐵芯的靜態(tài)軟磁性能及其在初級(jí)∶次級(jí)＝1∶1，輸入電流在17.2和172mA下的輸出毫伏數(shù)，數(shù)據(jù)見表5；5、在容器中加入設(shè)定量彈性聚氨酯樹脂PAZ-1，再加入設(shè)定量甲苯-丙酮-環(huán)己酮(2∶1∶1)混合溶劑，進(jìn)行均勻攪拌，待保護(hù)涂料完全溶解后(該膠體積電阻率為1.8×1012Ω·m)，用毛刷蘸取少量樹脂溶液，均勻涂刷在三只已在氮?dú)獗Ｗo(hù)下550℃恒溫處理15分鐘，尺寸為φ80×115×20mm的FeCuNbSiB鐵芯的兩端面及側(cè)面上，鐵芯靜置24小時(shí)后，用沖擊法和鐵芯快速測量儀測試三只鐵芯的靜態(tài)軟磁性能及其在初級(jí)∶次級(jí)＝1∶1，輸入電流在17.2和172mA下的輸出毫伏數(shù)，數(shù)據(jù)見表6。
在本發(fā)明絕緣保護(hù)涂料的說明書附表中，表1是使用傳統(tǒng)鐵芯絕緣保護(hù)涂料與本發(fā)明各種絕緣保護(hù)涂料的配比及相應(yīng)的鐵芯尺寸，其中1-3是使用傳統(tǒng)鐵芯絕緣保護(hù)涂料環(huán)氧樹脂與聚酰胺時(shí)的配比，4-7是使用本發(fā)明各種絕緣保護(hù)涂料時(shí)的配比；表2是FeCuNbSiB鐵芯分別經(jīng)1％、3％、5％濃度(環(huán)氧樹脂+聚酰胺)的丙酮溶液浸泡固化后的輸出毫伏數(shù)測試結(jié)果，其中1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)分別是φ23×29×7.6mm的FeCuNbSiB鐵芯；表3是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明納米晶鐵芯絕緣保護(hù)涂料4、21、44小時(shí)后輸出毫伏數(shù)測試結(jié)果，其中4號(hào)、5號(hào)分別是φ23×28×7.6mm和φ14×16×7.6mm的納米晶軟磁鐵芯；表4是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明納米晶鐵芯絕緣保護(hù)涂料4、22小時(shí)后輸出毫伏數(shù)測試結(jié)果，其中6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)分別是φ23×28×30mm、φ23×28×7.6mm和φ14×16×7.6mm的納米晶軟磁鐵芯；表5是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明納米晶鐵芯絕緣保護(hù)涂料24小時(shí)、9天后軟磁性能測試數(shù)據(jù)，其中9號(hào)、10號(hào)、11號(hào)是φ80×115×20mm的納米晶軟磁鐵芯；表6是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明納米晶鐵芯絕緣保護(hù)涂料24小時(shí)后軟磁性能測試數(shù)據(jù)，其中12號(hào)、13號(hào)、14號(hào)是φ80×115×20mm的納米晶軟磁鐵芯。
表1是本發(fā)明絕緣保護(hù)涂料與現(xiàn)有技術(shù)絕緣涂料的配比比較
表2是FeCuNbSiB鐵芯經(jīng)環(huán)氧樹脂與聚酰胺固化后的性能測試結(jié)果

表3是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明鐵芯絕緣保護(hù)涂料后的性能測試結(jié)果

表4是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明鐵芯絕緣保護(hù)涂料后的性能測試結(jié)果

表5是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明鐵芯絕緣保護(hù)涂料后的性能測試結(jié)果

表6是FeCuNbSiB鐵芯涂覆前及涂覆本發(fā)明鐵芯絕緣保護(hù)涂料后的性能測試結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種用于軟磁產(chǎn)品的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的絕緣保護(hù)涂層材料，其特征在于該絕緣保護(hù)涂料為含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的基體，該涂料的組成為樹脂類與稀釋溶劑進(jìn)行均勻混合，樹脂類涂料與稀釋溶劑配制成濃度為1％-40％的絕緣保護(hù)涂料溶液，其中樹脂類涂料包括有A、彈性聚氨酯樹脂；B、聚酯樹脂、聚醚樹脂和羥基丙烯酸酯聚酯中的任意一種與固化劑組合而成的樹脂；C、固化劑是指含有-NCO基團(tuán)的單體，是己二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、三甲基己二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯中的任意一種；D、固化劑還指含有-NCO基團(tuán)的預(yù)聚體，是聚酯改性二異氰酸酯、多元醇-二異氰酸酯加成物、液化二苯甲烷二異氰酸酯中的任意一種；所使用的稀釋溶劑是指甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的任意一種稀釋溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述絕緣保護(hù)涂料，其特征在于稀釋溶劑是指甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的任意兩種和兩種以上的混合溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述絕緣保護(hù)涂料，其特征在于彈性聚氨酯樹脂涂料還可以與二甲基甲酰胺、異丙醇中的任意一種稀釋溶劑混合而成。
4.由本發(fā)明所提出軟磁產(chǎn)品的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)絕緣保護(hù)涂層材料的制備是按以下方法進(jìn)行的首先取設(shè)定量的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的彈性聚氨酯樹脂類原料直接與稀釋溶劑在容器中進(jìn)行均勻混合，其特征在于混合比例為含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)基體樹脂類材料占目的產(chǎn)品總量的1％-40％，對(duì)于添加有固化劑的樹脂類絕緣保護(hù)涂層材料的制備方法，是取設(shè)定質(zhì)量的聚酯樹脂、聚醚樹脂或羥基丙烯酸酯聚酯中的任意一種和固化劑分別放入容器中混勻，取料比例(質(zhì)量)為樹脂類∶固化劑＝1-10∶1，再按混合均勻料總質(zhì)量加入2-20倍質(zhì)量的稀釋溶劑，將該樹脂涂料稀釋配制成含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)樹脂類絕緣保護(hù)涂層材料的溶液。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬軟磁合金表面涂覆材料的制備領(lǐng)域，適用于制備軟磁產(chǎn)品中特別是納米晶軟磁材料的保護(hù)涂層材料。該涂料的組成為樹脂類與稀釋溶劑進(jìn)行均勻混合，樹脂類涂料與稀釋溶劑配制成濃度為1％－40％的絕緣保護(hù)涂料溶液，其中樹脂類有彈性聚氨酯樹脂和聚酯樹脂、聚醚樹脂和羥基丙烯酸聚酯中的任意一種與固化劑組合而成，固化劑是指含有－NCO基團(tuán)的單體或預(yù)聚體中任意一種。所使用的稀釋溶劑有甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮等中的任意一種。由本發(fā)明所提出的絕緣保護(hù)涂料的制備方法是取設(shè)定量的含有氨酯鍵結(jié)構(gòu)的彈性聚氨酯樹脂類和聚酯樹脂、聚醚樹脂和羥基丙烯酸聚酯中的任意一種和固化劑分別放入容器中混勻，再與稀釋溶劑在容器中進(jìn)行均勻混合。本發(fā)明涂料與現(xiàn)技術(shù)相比較具有成分設(shè)計(jì)簡單合理、制備方便和使用效果好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09D175/04GK1429870SQ0310225
公開日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者陳非非, 周少雄, 王靜 申請(qǐng)人:安泰科技股份有限公司, 鋼鐵研究總院