DE1234479B

DE1234479B - Verfahren zur Nachbehandlung von elektrisch isolierenden anorganischen Deckschichten

Info

Publication number: DE1234479B
Application number: DEM51683A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Heinz Blum; Rudolf Engesser; Dipl-Ing Helmut Kutscher; Richard Tuch; Alfons Wolf
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1962-02-03
Filing date: 1962-02-03
Publication date: 1967-02-16
Also published as: US3318731A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C23f

Deutsche KL: 48 dl - 7/00

Nummer: 1234 479

Aktenzeichen: M 51683 VI b/48 dl

Anmeldetag: 3. Februar 1962

Auslegetag: 16. Februar 1967

An Bleche und Bänder, die für die Herstellung von Kernblechen verwendet werden sollen, werden besondere Anforderungen sowohl hinsichtlich des metallischen Werkstoffs und seiner physikalischen Eigenschaften als auch hinsichtlich der Isolierung der Blechoberfläche gestellt.

Die Erfindung befaßt sich mit der elektrischen Isolierung derartiger Bleche und Bänder.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck eine anorganische, nichtmetallische Deckschicht auf die Oberfläche der Bleche und Bänder aufzubringen.

Die Deckschicht kann durch chemische Verfahren, d. h. durch Reaktion mit der Metalloberfläche, aufgebracht werden. Beispielsweise wird durch Reaktion mit einer Lösung, die das Phosphatradikal enthält, ein Phosphatüberzug aufgebracht. Hierbei ist es einerseits möglich, die Reaktion in der Posphatierungslösung im Bad- oder Spritzverfahren durchzuführen, andererseits auch einen Film einer solchen Lösung auf die Oberfläche aufzubringen und aufzutrocknen ao bzw. unter erhöhter Temperatur einzubrennen.

Derartige Überzüge können in gleichmäßiger Dicke aufgebracht werden und stellen eine gute Isolationsschicht dar. Man hat auch bereits anorganische Uberzüge dadurch aufgebracht, daß man eine dünne Schicht eines MetalIoxyds oder von Siliziumdioxyd oder eines Metallsalzes unter Einwirkung erhöhter Temperatur mit der Metalloberfläche zur Reaktion brachte und die nicht zur Reaktion gekommenen Anteile des Oxyds bzw. Salzes abbürstete. Auch Kombinationen solcher Verfahren sind bekannt. So hat man beispielsweise zunächst MgO aufgebracht und eingebrannt und auf diesen Überzug dann einen Film einer Phosphatlösung aufgebracht und eingebrannt.

Andererseits hat man auch bereits zur elektrischen Isolation auf rein mechanischem Wege anorganische Überzüge aufgebracht, beispielsweise durch Elektrophorese von Kieselsäure oder durch Auftragen einer Aufschlämmung von Glimmermehl und Antrocknen dieser Aufschlämmung.

Es bestand jedoch der Wunsch, die isolierenden Eigenschaften dieser verschiedenen anorganischen Überzüge, und zwar sowohl der durch chemische Reaktion mit der Metalloberfläche verbundenen Uberzüge als auch der auf mechanischem Wege aufgebrachten anorganischen Uberzüge, noch zu verbessern.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Verbesserung einer zur elektrischen Isolierung auf Blechen und Bändern aus Eisen und Stahl, die für die Herstellung von Kernblechen verwendet werden, Verfahren zur Nachbehandlung von elektrisch
isolierenden anorganischen Deckschichten

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M., Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Dr. Heinz Blum,
Richard Tuch,

Rudolf Engesser, Frankfurt/M.;
Dipl.-Ing. Helmut Kutscher,
Alfons Wolf, Plettenberg (Westf.)

aufgebrachten anorganischen, nichtmetallischen Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch Druck, vorzugsweise mittels Walzen, verdichtet wird. Vorzugsweise wird zur Verdichtung der Deckschicht ein Druck angewendet, der die magnetischen Eigenschaften des Bleches nicht verändert.

Es wurde nämlich gefunden, daß die erwünschte Verbesserung bereits bei einem Walzendruck erreicht wird, der das Grundmetall noch nicht oder zumindest nicht so weit verformt, daß seine magnetischen Eigenschaften verändert werden. Die anorganischen Uberzüge werden auf das weichgeglühte Blech- oder Bandmaterial aufgebracht, und es ist daher bei dem Einwalzen dieser anorganischen Überzüge darauf zu achten, daß dieser Walzstich nicht so weit zu einer Kaltverfestigung führt, daß die magnetischen Eigenschaften verschlechtert werden, soweit es nicht möglich ist, nach dem Aufbringen und Einwalzen des anorganischen Uberzuges nochmals weichzuglühen, wie dies insbesondere bei kornorientiertem Material nach dem Ausstanzen der Kernbleche üblich ist, um die Kaltverfestigung in der Umgebung der Stanzkanten rückgängig zu machen. Vorzugsweise wird der Walzendruck so eingestellt, daß eine Verformung des Metalls nicht eintritt, sondern nur eine weitgehende Verdichtung des anorganischen nichtmetallischen Überzuges. Hierbei ist zu beachten, daß zur Erreichung einer genügenden Isolierwirkung eine gewisse Mindestdicke des anorganischen Überzuges erforderlich ist, die bei etwa 2 bis 4 μ, je nach der Rauhigkeit der Metalloberfläche, liegt. Bei rauheren Metalloberflächen ist ein dickerer Überzug des Isoliermittels erforderlich, damit die für die Isolation erforderliche Mindestschichtdicke über dem Metall nicht an einzelnen Stellen unterschritten wird.

709 509/425

Claims

Um dies zu erreichen, bringt man beispielsweise einen Phosphatüberzug in einer Stärke von vorzugsweise 6 bis 15 μ auf und verdichtet diesen dann durch Einwalzen auf 2 bis 6 μ, je nach Rauhigkeit der Metalloberfläche. Man erhält eine spiegelnde, glänzende Oberfläche. Entsprechend kann man auch physikalisch aufgebrachte Schichten durch ein Nachwalzen verdichten, wodurch auch ihre Verankerung auf der Metalloberfläche verbessert wird. Diese Verdichtung der Überzüge wirkt sich besonders günstig auf die Isolierung der Kernbleche gegeneinander aus. Die auf diese Weise aufgebrachten Überzüge haben eine höhere Durchschlagsspannung, so daß die gleiche Isolierwirkung bei einem geringeren Füllfaktor erreicht werden kann. Außerdem zeichnen sich die erfindungsgemäß verdichteten Überzüge dadurch aus, daß sie bei einem Aufeinanderreiben beim Hantieren mit den Blechen oder Bändern oder mit den daraus gestanzten Kernblechen nicht stauben, so daß keine Verschmutzung der Stanzwerkzeuge eintritt und auch bei Kühlschrankmotoren keine Verunreinigung des Kühlmittels eintreten kann. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten und verdichteten Überzüge verleihen außerdem den Bändern und Blechen sowie auch den daraus hergestellten Kernblechen eine bessere Korrosionsbeständigkeit gegenüber den entsprechenden dickeren Überzügen vor der Verdichtung. Trotz dieser Verdichtung der Überzüge ist die Stanzbarkeit der Bleche und Bänder nicht verschlechtert. Die Stanzbarkeit kann sogar bei nachverdichteten Phosphatüberzügen, insbesondere Zinkphosphatüberzügen, in der Weise verbessert sein, daß in der Nähe der Stanzkanten eine geringere oder keine Verfestigung des Metalls auftritt, was daraus zu erkennen ist, daß eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften in der Umgebung der Stanzkanten dann nur in sehr niedrigem Maße zu beobachten ist. Aus der deutschen Patentschrift 884265 ist ein Verfahren zur chemischen Überzugsbildung auf Metallen bekannt, bei dem die Behandlungslösung während ihrer Reaktion mit dem Metall gegen die mit dem Überzug zu versehende Oberfläche aufgepreßt wird. Durch diese Druckausübung soll eine Beschleunigung der Schichtausbildung bezweckt werden. Bei dem aus der französischen Patentschrift 1031 800 bekannten Verfahren wird zur Erleichterung der Herstellung von Tiefziehteilen aus Blechen oder Bändern auf den Bändern ein Phosphatüberzug aufgebracht und die Bänder dann einer Vorverformung, z.B. Richten, insbesondere mittels Walzen, unterworfen. Die französische Patentschrift 841684 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von siliziumhaltigem Transformatorenblech, bei dem im Verlauf der Blechherstellung, gegebenenfalls vor dem Kaltwalzen, ein alkalischer Schutzüberzug aufgebracht wird. Der Überzug dient der Verhinderung einer Oxydschichtbildung. Er stellt keinen Isolierüberzug dar und wird in einer anderen Fertigungsstufe aufgebracht. Keine der bekannten Arbeitsweisen gibt irgendwelche Anregung, wie man die Isolierung von Blechen und Bändern aus Eisen und Stahl, die für die Herstellung von Kernblechen verwendet werden, verbessern kann. Die Erfindung sei an Hand von zwei Beispielen näher erläutert. Beispiel 1 Kaltwalzband, bestehend aus 0,05 % Kohlenstoff (C)5 5 OjSflZoSilizium(Si), Rest Eisen (Fe), in 0,5 mm Dicke wurde phosphatiert in einer Lösung, bestehend aus ίο 6,9 g/1 P2O5, 13,5 g/1 NO3, 6,7 g/1 Zn, 2,4 g/1 Fe, Rest Wasser. Behandlungszeit: 10 Minuten; Temperatur der Lösung: 55° C. Anschließend wurde das phosphatierte Kaltwalzband mit kaltem Wasser und mit Wasser von 80° C gespült und 1 Minute bei 120° C getrocknet. Die auf dem Kaltwalzband entstandene, 10 μ dicke Zink-Eisen(Il)-Phosphatschicht hatte ein dunkelgraues, mattes Aussehen. Durch leichtes Walzen wurde das insgesamt 0,520 mm dicke Band auf 0,512 mm gebracht; es trat somit eine Dickenabnahme in der Zinkphosphatschicht um 40 % auf. Nach dem Walzvorgang hatte die Schicht ein graues, spiegelnd glänzendes Aussehen. Beispiel 2 Kaltwalzband, bestehend aus 0,04% Kohlenstoff (C), 3,0% Silizium (Si), Rest Eisen (Fe), in 0,35 mm Dicke wurde mit einer Lösung, bestehend aus 45,5 g/1 CaO5 32,5 g/1 NH3, 288,5 g/1 P2O5, Rest Wasser, beidseitig benetzt und der aufgetragene Lösungsfilm durch Gummiwalzen auf eine Schichtdicke von etwa 25 μ abgequetscht und egalisiert. Der so aufgebrachte Lösungsfilm wurde nach einer kurzen Vorbereitung in einem Ofen bei 600° C 45 Sekunden eingebrannt. Die eingebrannte Schicht aus Calcium-Eisen-Phosphat von 6 μ Dicke hatte ein mattes, mausgraues Aussehen. Das so behandelte Kaltwalzband mit einer Gesamtdicke von 0,362 mm wurde durch leichtes Walzen auf 0,356 mm gebracht; es trat danach eine Dickenabnahme der Calcium-Eisen-Phosphatschicht um 50 % auf. Nach dem Walzvorgang zeigte die Schicht ein hellgraues, glänzendes Aussehen. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung einer zur elekirischen Isolierung auf Blechen und Bändern aus Eisen und Stahl, die für die Herstellung von Kernblechen verwendet werden, aufgebrachten anorganischen, nichtmetallischen Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch Druck, vorzugsweise mittels Walzen, verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdichtung der Deck-