3絕緣涂層可使硅鋼片(矽鋼片)單(dan)位重量損耗降低914%

絕緣涂層對高磁感取向硅鋼片(矽鋼片)性能的影響

EffectofIsolatLayeronPropertiofHighMagnetInductionGrain-OrientSiliconSteelSheet

 1前言

控制變(bian)(bian)壓器噪聲和降低(di)空載損耗顯得尤為(wei)重(zhong)(zhong)要(yao)。而變(bian)(bian)壓器噪聲產生(sheng)的(de)(de)(de)主要(yao)原因(yin)之一(yi)(yi)是硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)鐵芯的(de)(de)(de)磁(ci)致(zhi)伸縮(suo)(suo)。磁(ci)致(zhi)伸縮(suo)(suo)就(jiu)是硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))磁(ci)化過程中(zhong)，高磁(ci)感(gan)取向硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))變(bian)(bian)壓器鐵芯的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)資料。隨著變(bian)(bian)壓器容量的(de)(de)(de)增大。鐵磁(ci)體的(de)(de)(de)長度(du)發生(sheng)變(bian)(bian)化。雖然長度(du)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化只(zhi)有幾百萬分之一(yi)(yi)，但這也能產生(sheng)聲波。因(yin)此研究低(di)磁(ci)致(zhi)伸縮(suo)(suo)或無磁(ci)致(zhi)伸縮(suo)(suo)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))就(jiu)越(yue)來越(yue)受(shou)到重(zhong)(zhong)視。由于硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))外表(biao)涂層對(dui)其性能會產生(sheng)影響，因(yin)此，近年(nian)來人們(men)利用絕(jue)緣涂層使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))受(shou)到一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)拉力(li)，來改變(bian)(bian)磁(ci)疇結構、改進磁(ci)性。這種絕(jue)緣涂層具有低(di)的(de)(de)(de)熱膨脹系數(shu)。由于涂層與硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))熱膨脹系數(shu)差別較大，冷卻時兩者收縮(suo)(suo)率(lv)不同，涂層能使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))受(shou)到一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)拉力(li)，從而可降低(di)硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))單位(wei)重(zhong)(zhong)量損耗和減(jian)小硅(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)(矽(xi)(xi)鋼(gang)(gang)(gang)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian))磁(ci)致(zhi)伸縮(suo)(suo)。

研究(jiu)涂層對其性(xing)能的影(ying)響。試驗選用硅溶膠、磷酸(suan)二氫鋁和鉻酐組成的絕(jue)緣涂層溶液，筆者(zhe)對兩(liang)批(pi)取(qu)向(xiang)硅鋼(gang)片(矽鋼(gang)片)進(jin)行了試驗。來研究(jiu)沿軋向(xiang)外加應力和絕(jue)緣涂層對取(qu)向(xiang)硅鋼(gang)性(xing)能的影(ying)響，從試驗中看到涂層對降低單位(wei)重量損耗和減(jian)小磁致伸縮的效果。

2試樣及試驗方法

2.1試樣

對第一批(pi)取向硅鋼片(矽鋼片)進行了(le)磁致伸縮測定。

試樣牌號：30RGH12030Q13030RGH110

試(shi)樣尺寸：308040100mm

數量：單片

對第二(er)批取向硅鋼(gang)片(矽(xi)鋼(gang)片)進行了(le)涂漆前后磁性值（損耗和(he)磁感應）測(ce)定。

試樣牌號：30RGH11030RGH12030Q130

試樣尺寸：30300mm

數量：1kg

 2.2絕緣涂層(ceng)溶液的(de)配制(zhi)及涂層(ceng)

絕緣涂(tu)層采用(yong)由硅溶膠、磷酸二氫鋁和鉻酐(gan)組成的溶液。配成溶液的密度d28℃=1.235g/cm3

并由(you)人工進行涂層。其工藝流(liu)程為：酸(suan)洗(xi)（5%H2SO4凈(jing)水(shui)浸泡→烘(hong)干→浸涂溶液(ye)→燒結烘(hong)干。用酸(suan)對經(jing)凈(jing)水(shui)浸泡清(qing)洗(xi)后的硅鋼(gang)片(矽鋼(gang)片)試樣進行沖洗(xi)。

烘(hong)干溫度為300℃， 用箱式電阻爐干涂(tu)層。燒結溫度為680700℃，燒結時間為1min

用(yong)測(ce)(ce)(ce)厚儀(yi)測(ce)(ce)(ce)定(ding)涂層(ceng)厚度。用(yong)電阻應(ying)變儀(yi)測(ce)(ce)(ce)定(ding)硅鋼片(矽鋼片)磁致伸縮與磁場強度以及磁致伸縮與軋(ya)向外加拉應(ying)力的(de)關(guan)系；用(yong)愛潑斯坦方(fang)圈測(ce)(ce)(ce)定(ding)涂層(ceng)前后磁性的(de)變化。

3結果與討論

不同(tong)牌號的硅鋼(gang)片(pian)(矽鋼(gang)片(pian))磁致伸縮(suo)的變化3.1不同(tong)磁場強度下。

表1給出(chu)了(le)不同(tong)牌號(hao)硅鋼(gang)片(矽鋼(gang)片)磁致伸縮的變化(hua)。

磁(ci)(ci)致伸(shen)縮逐漸變為正值(zhi)。同時(shi)(shi)磁(ci)(ci)性能越(yue)好(hao)的硅鋼(gang)片(矽(xi)鋼(gang)片)磁(ci)(ci)致伸(shen)縮值(zhi)越(yue)小。隨著(zhu)磁(ci)(ci)性能降低，從圖1看出在磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強度較弱時(shi)(shi)磁(ci)(ci)致伸(shen)縮曲線一般為負值(zhi)。隨著(zhu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強度的增大。磁(ci)(ci)致伸(shen)縮曲線上移，磁(ci)(ci)致伸(shen)縮由低磁(ci)(ci)場(chang)(chang)到高磁(ci)(ci)場(chang)(chang)均為正值(zhi)。

磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮值越(yue)小。因此，由圖1看出硅鋼(gang)(gang)片(pian)(矽(xi)鋼(gang)(gang)片(pian))磁(ci)性(xing)能(neng)越(yue)好(hao)。要(yao)盡(jin)可能(neng)使用取向良(liang)好(hao)的Hi-B鋼(gang)(gang)片(pian)，從而可降低變壓(ya)器噪聲。

3.2不同狀況下磁致伸縮值(zhi)的變化

測定(ding)不同情(qing)況下磁(ci)致(zhi)伸縮值。結果見表3并繪出(chu)曲線（見圖2用30RGH120號的試(shi)樣。

有涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)磁致(zhi)伸縮(suo)曲(qu)線I最下邊，由(you)圖2看出。經酸(suan)性(xing)除去外(wai)表涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)后磁致(zhi)伸縮(suo)曲(qu)線Ⅱ比(bi)曲(qu)線Ⅰ上移。而當除去涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)硅(gui)鋼(gang)片(pian)(矽(xi)鋼(gang)片(pian))沿軋向加(jia)拉(la)力(li)(li)30N時，磁致(zhi)伸縮(suo)曲(qu)線Ⅲ接近曲(qu)線Ⅰ，涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)實際上對(dui)基體金屬(shu)給予多(duo)大(da)(da)的(de)拉(la)力(li)(li)，從(cong)磁致(zhi)伸縮(suo)的(de)應(ying)力(li)(li)特性(xing)中可得出評估。計算結(jie)果(guo)標明，外(wai)表涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)對(dui)硅(gui)鋼(gang)片(pian)(矽(xi)鋼(gang)片(pian))拉(la)力(li)(li)大(da)(da)約3.8MPa變壓器裝配(pei)時，由(you)于鐵(tie)芯材料(liao)所受的(de)壓縮(suo)應(ying)力(li)(li)大(da)(da)約為(wei)35MPa和表面(mian)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)給予基體的(de)3.8MPa拉(la)力(li)(li)相當，因此對(dui)磁致(zhi)伸縮(suo)值影(ying)響不大(da)(da)。

取向硅鋼(gang)片(pian)(pian)(pian)(矽鋼(gang)片(pian)(pian)(pian))磁致伸(shen)縮(suo)與有(you)無(wu)外表(biao)絕緣涂層有(you)很大關系。涂層對(dui)硅鋼(gang)片(pian)(pian)(pian)(矽鋼(gang)片(pian)(pian)(pian))拉力，從(cong)圖(tu)2看出。可(ke)抵消由于資料(liao)和變壓(ya)器(qi)裝配中所產生(sheng)的壓(ya)應力，從(cong)而可(ke)降低變壓(ya)器(qi)的噪聲。

沿軋向外加壓應(ying)力測其磁致伸縮值的變化3.3有(you)無(wu)涂層的情況下。

110安匝/cm磁場下對30RGH120牌號試(shi)樣測定不同(tong)壓力下磁致伸縮變(bian)化(hua)見表4并繪出圖形(xing)見圖3

有(you)涂(tu)(tu)層與無涂(tu)(tu)層硅(gui)鋼片(pian)(pian)(矽鋼片(pian)(pian))對壓(ya)(ya)力敏(min)(min)(min)感(gan)性有(you)很大差(cha)異。無涂(tu)(tu)層鋼片(pian)(pian)對壓(ya)(ya)應力是很敏(min)(min)(min)感(gan)的隨壓(ya)(ya)力增大，從圖3看出。磁致伸(shen)縮數值急劇上升(sheng)，而有(you)涂(tu)(tu)層的鋼片(pian)(pian)，則隨壓(ya)(ya)應力增加磁致伸(shen)縮值增加不明顯，說明對壓(ya)(ya)應力敏(min)(min)(min)感(gan)性較(jiao)差(cha)。

尤其是(shi)對(dui)(dui)壓應力(li)(li)的(de)敏(min)感性(xing)(xing)特別(bie)大。所以希望(wang)硅鋼片(pian)(矽鋼片(pian))磁致伸縮(suo)小(xiao)，磁致伸縮(suo)對(dui)(dui)外應力(li)(li)很敏(min)感。以減小(xiao)其對(dui)(dui)應力(li)(li)的(de)敏(min)感性(xing)(xing)，同時，還可降低噪聲。

因此有必要(yao)降(jiang)(jiang)低材料對應(ying)力的(de)敏感性。從試(shi)驗數據中(zhong)(zhong)看出(chu)，由(you)(you)于變壓(ya)器鐵芯(xin)在裝配(pei)中(zhong)(zhong)會產(chan)生(sheng)應(ying)力。由(you)(you)于有涂層，硅鋼片(矽(xi)鋼片)磁致伸縮時對應(ying)力敏感性減(jian)弱，變壓(ya)器噪聲也隨之降(jiang)(jiang)低。

3.4外表(biao)涂層對降低取向硅鋼(gang)片(pian)(矽(xi)鋼(gang)片(pian))磁性的作用

對第二(er)批取向硅鋼片(pian)(矽鋼片(pian))用愛潑斯坦方(fang)圈(quan)測定(ding)磁(ci)性結果(guo)見表5

涂層對(dui)硅鋼片(pian)(矽鋼片(pian))磁感應(ying)強(qiang)度影響(xiang)不(bu)大，從表5可見(jian)。但有降(jiang)低單位重量損耗的作用。其(qi)效果見(jian)表6

對單位(wei)重(zhong)(zhong)量損(sun)耗(hao)可降(jiang)低914%通過試(shi)驗發(fa)現在一般取向(xiang)硅鋼(gang)片(pian)(矽鋼(gang)片(pian))上涂(tu)絕緣涂(tu)層后仍有降(jiang)低單位(wei)重(zhong)(zhong)量損(sun)耗(hao)的作用。

3.5涂層厚度對硅鋼(gang)片(矽鋼(gang)片)影響

其結果(guo)如下：絕緣涂(tu)層(ceng)對硅鋼片(pian)(矽鋼片(pian))所產生(sheng)的拉應力與涂(tu)層(ceng)厚度有關(guan)。曾對涂(tu)層(ceng)厚度進行(xing)了測定(ding)。

第一批試樣：

30Q130正面厚度67μm反面厚度56μm

30RGH120正面厚度為56μm反面厚度為38μm

第二批試樣：

30RGH110正面(mian)厚度23μm反面(mian)厚度為1.52μm

看出第一批試樣涂(tu)層均涂(tu)得較厚(hou)(hou)(hou)，把涂(tu)層厚(hou)(hou)(hou)度(du)和降低單(dan)位重(zhong)量損(sun)耗的效果對應起來(lai)。涂(tu)層厚(hou)(hou)(hou)度(du)在37μm范圍內，而單(dan)位重(zhong)量損(sun)耗可降低為14%

涂層(ceng)厚(hou)度(du)一般為23μm其單位(wei)重(zhong)量損耗的降(jiang)(jiang)低效果(guo)就差一些，第二批試樣(yang)涂層(ceng)涂得(de)薄。可降(jiang)(jiang)低約為9%

絕緣(yuan)涂層重量(liang)(liang)最好在以上(shang)。綜合起(qi)來看，因(yin)此(ci)。不影響涂層附著(zhu)性的(de)前(qian)提下，涂層要盡量(liang)(liang)厚(hou)些。涂層越厚(hou)，降低單位重量(liang)(liang)損耗(hao)的(de)效果越明(ming)顯。

4結束語

經燒結后(hou)能形成良好的(de)外表絕緣(yuan)涂層(ceng)。這種涂層(ceng)具有可降低取向硅鋼片(矽鋼片)單位重量(liang)損耗和減小(xiao)其磁(ci)致伸縮(suo)的(de)效果(guo)。以硅溶膠(jiao)、磷膠(jiao)二氫鋁和鉻酐組(zu)成的(de)絕緣(yuan)涂層(ceng)溶液。

1涂層(ceng)對硅鋼片(矽鋼片)發生的拉應力(li)大約為3.8MPa

這對(dui)降低變壓器噪聲有(you)重要意(yi)義。2涂(tu)有(you)表面涂(tu)層的硅(gui)鋼(gang)片(矽鋼(gang)片)對(dui)壓應力敏感性(xing)較差。