简要的介绍了硅钢及其涂层的发展, 并且分别对有机、无机、半无机冷轧硅钢绝缘涂层的发展以及应用进行了分析和说明。就当前硅钢绝缘涂料的相关文献和已有的专利进行了分析, 总结得出了水性无铬环保绝缘涂料将会是硅钢绝缘涂料行业的一个发展趋势, 我国硅钢绝缘涂料虽然发展迅速, 但是与发达国家相比仍存在着不足之处的结论。 1 硅钢及其涂层的发展 20 世纪初, 由英国哈德菲尔德(R. A. Hadfield)等人首先发现Si 含量为4%的Si-Fe 合金具有良好的磁性, 自此以后德国和美国开始生产低硅含量的硅钢合金, 逐渐硅钢合金代替了低碳钢用来制作变压器铁芯和电机等电器设备。此后美国、英国均开始大批量工业化生产Si-Fe 合金, 磁性能优异的Si-Fe 合金很快取代了市面上的普通钢板制造的电极芯和变压器。二十世纪四十年代以后, 由于电器生产商对硅钢性能和产品质量要求的进一步提高, 美国高斯在本多光太郎等已发表的Fe 单晶体磁各向异性实验结果的基础上, 开始对硅钢采用退火和冷轧的方式进行大量的实验探索, 并制备出了单取向或Goss取向冷轧硅钢[1] 。 冷轧无取向硅钢在20 世纪60 年代以后开始逐渐淘汰原有的热轧硅钢, 这是因为与热轧硅钢相比冷轧电工钢具有三个特点: (1)在含硅量相同的情况下, 铁芯的铁损降低10% ~20%;(2)磁感应强度有很大的提高; (3)在含硅量相同的同时, 剪切性好冲模和剪刀寿命提高4 ~6 倍[2] 。 随着硅钢的生产技术的不断发展和创新, 硅钢表面涂层的工艺技术也要不断提升和创新, 为了进一步满足冷轧钢在加工、存储、运输和使用过程中的防护要求, 必须在硅钢表面涂覆一层绝缘防腐涂层, 绝缘涂层厚度在0. 5 ~5 μm 之间[3] 。涂层可以很好的提高硅钢片的层间电阻, 减少硅钢片工作时候的功率损失。不仅如此, 涂层还具有很好防腐蚀能力, 能够在满足正常运输、存储和使用要求的同时达到防锈、防损坏的作用。 冷轧硅钢涂层除了要具有较高的层间电阻以外, 还要求涂层有良好的附着性、冲片性、耐腐蚀性、耐高温性、防粘片性和焊接性。而且随着人们环保意识的提高, 对硅钢绝缘涂料提出更高的要求: 不仅要求绝缘涂料满足一定的性能要求, 而且还要求此类绝缘涂料对人体和环境绿色无害。欧盟于2006 年7 月1 日起停止使用含六价铬涂层的硅钢, 我国也随即从2007 年1 月1 日起对含六价铬的家用电器销售实施限制[4] 。这也促使生产商和开发商开发和研制新型无铬环保绝缘涂料, 也相续出现了许多无铬环保电工钢涂料。 2 硅钢涂层主要类型及应用 冷轧硅钢表面绝缘涂料主要有: 有机涂层, 无机涂层和半无机涂层。有机无取向硅钢涂料的成膜性能优异, 有很好的附着性能和较好的冲剪加工性, 但是其耐高温、硬度和耐热性较差, 在长时间高温条件下工作易碳化脱落影响电机的使用性能, 因此单一的有机组分绝缘涂料应用较少。无机无取向硅钢绝缘涂料基体主要由磷酸盐、硅酸盐、铬酸盐、水玻璃、氧化镁和硼砂等[5] 组成, 其中应用较多的有铬酸盐和磷酸盐这两类。早期使用较为广泛的铬酸盐类绝缘涂层具有良好的焊接性能、耐热性能, 优良的耐水、绝缘、抗冲击性、粘附性、防锈性和层间电阻率, 以及加工过程中对模具的低磨损率。但是铬是毒性很强的重金属也是公认的致癌物质, 对人体以及自然环境都具有不可忽视的毒害性, 所以要从源头杜绝铬污染。现在水性无铬环保的硅钢绝缘涂料也成为了专家学者们研究的热点和重点。磷酸盐系涂层的综合性能十分优越, 其中主要优点是价格低廉、附着力强、绝缘性能良好以及显著的耐高温性能,在无取向硅钢绝缘涂料中得到了广泛的应用。通常情况下为了降低磷酸盐类的固化温度, 可以在涂料中加入适量的氧化锌,既可以起到降低固化温度的作用, 又能有效地调节涂料的pH值[6] 。半无机涂层主要由无机分散液和有机树脂组成, 具有良好的焊接性能、耐热性能, 优良的层间电阻率和优良的耐水、绝缘、抗冲击性、粘附性和防锈性, 以及加工过程中对模具的低磨损率, 是现在使用最为广泛的无取向硅钢绝缘涂料[7] 。半无机涂料很好的把无机涂料和有机涂料的优缺点进行互补, 把无机涂层良好的焊接性和耐热性与有机涂层优良的耐水性、绝缘性、抗冲击性和粘附性相结合。虽然在这些性能中有部分是相互矛盾的, 如要提高涂料的焊接性需要减少树脂的加入量,而相反的是如果要提高涂层的冲击性则需要减少树脂的加入量, 但是通过调节配比可以得到综合性能良好的半无机绝缘涂料