第10期 胡守天等：取向硅钢绝缘涂层结构及其对铁芯损耗的影响 .1279 900 ▲Mg.SiO4 Mgo 700 ·B-Mg,SiO 500 00 100 2 30 20() 图6硅酸镁底层的XRD图谱 Fig.6 XRD spectrum of Mg2Si0 layers 图4硅酸镁底层截面的TEM照片 Fig.4 TEM morphology of the cross"section of MgSiO layers 镁底层主要物相组成为MgSi04、B Mg2Si0:和 描电镜观察硅酸镁底层的形貌，并采用X射线衍射 MgO,主要是SiOz和Mg0的反应物，没有Fe及其 仪分析其物相组成，结果如图5和图6所示.从图5 化合物 可以看出，硅酸镁底层比较致密，由图6可见，硅酸 2.3取向硅钢涂层结构对铁损的影响 取取向硅钢试样，采用熔融氢氧化钠去掉表面 磷酸盐涂层，10%盐酸酸洗后，在3%HF十97% H2O2抛光液中进行抛光处理，并测量每个阶段的铁 损，结果如表2所示，从表2中可以看出，与带磷酸 盐的成品样相比，去掉该层后，铁芯损耗大幅度增 加，达9%左右，这主要是由于磷酸盐涂层热膨胀系 数较小，可以对基体施加一个张力作用，张力可以细 化磁畴，从而显著降低铁损.去除磷酸盐涂层后， 铁损升高，经酸洗和抛光后，铁损又大幅度降低，酸 洗抛光后消除了硅酸镁底层嵌入基体的钉扎结构， 该钉扎结构影响表面磁化过程，对铁芯损耗有较大 图5硅酸镁底层表面的SEM照片 影响 Fig.5 SEM morphology of the surface of Mg2SiO layers 表2带不同涂层结构的取向硅钢板材铁损 Table 2 Iron loss of oriented silicon steel with different coating structures 试样 成品样 带硅酸镁底层的试样 光亮硅钢板材试样 编号 质量/g 铁损，P15/(Wkg) 质量/g 铁损，P1/5o/(Wkg) 质量/g 铁损，P/50/(Wkg) 1 15.6 0.867 15.5 0.936 14.5 0.843 2 15.7 0.884 15.5 0.965 13.8 0.877 3 15.5 0.842 15.4 0.922 10.6 0.820 4 15.6 0.872 15.4 0.911 6.4 0.816 不同抛光量下铁损的变化情况如图7所示，从 Si来源于基体氧化产生的SiO2薄膜，Mg来源于表 图中可以看出，不同抛光量下，铁损的变化不大，说 面涂敷的MgO涂层，在高温退火处理过程中发生 明铁损的改善主要来源于去掉硅酸镁底层，该底层 2Mg0十SiOz一MgSi04的固相烧结反应，硅酸镁 的结构对铁芯损耗影响显著 底层在基体上是嵌入结构，基体和硅酸镁底层界限 2.4讨论 非常明显，没有扩散层和过渡层，说明基体与硅酸镁 取向硅钢表面绝缘涂层主要由两部分组成：硅 底层的结合不是冶金结合，而是底层嵌入式机械结 酸镁底层和表面磷酸盐张力涂层，硅酸镁底层中的 合，结合力来自于晶体在基体表面致密排列程度、底图4 硅酸镁底层截面的 TEM 照片 Fig．4 TEM morphology of the cross-section of Mg2SiO4layers 描电镜观察硅酸镁底层的形貌‚并采用 X 射线衍射 仪分析其物相组成‚结果如图5和图6所示．从图5 可以看出‚硅酸镁底层比较致密．由图6可见‚硅酸 图5 硅酸镁底层表面的 SEM 照片 Fig．5 SEM morphology of the surface of Mg2SiO4layers 图6 硅酸镁底层的 XRD 图谱 Fig．6 XRD spectrum of Mg2SiO4layers 镁底层主要物相组成为 Mg2SiO4、β—Mg2SiO4和 MgO‚主要是 SiO2 和 MgO 的反应物‚没有 Fe 及其 化合物． 2∙3 取向硅钢涂层结构对铁损的影响 取取向硅钢试样‚采用熔融氢氧化钠去掉表面 磷酸盐涂层‚10％盐酸酸洗后‚在3％ HF ＋97％ H2O2 抛光液中进行抛光处理‚并测量每个阶段的铁 损‚结果如表2所示．从表2中可以看出‚与带磷酸 盐的成品样相比‚去掉该层后‚铁芯损耗大幅度增 加‚达9％左右‚这主要是由于磷酸盐涂层热膨胀系 数较小‚可以对基体施加一个张力作用‚张力可以细 化磁畴‚从而显著降低铁损［9］．去除磷酸盐涂层后‚ 铁损升高‚经酸洗和抛光后‚铁损又大幅度降低‚酸 洗抛光后消除了硅酸镁底层嵌入基体的钉扎结构‚ 该钉扎结构影响表面磁化过程‚对铁芯损耗有较大 影响． 表2 带不同涂层结构的取向硅钢板材铁损 Table2 Iron loss of oriented silicon steel with different coating structures 试样 编号 成品样 带硅酸镁底层的试样 光亮硅钢板材试样 质量／g 铁损‚P17／50／（W·kg —1） 质量／g 铁损‚P17／50／（W·kg —1） 质量／g 铁损‚P17／50／（W·kg —1） 1 15∙6 0∙867 15∙5 0∙936 14∙5 0∙843 2 15∙7 0∙884 15∙5 0∙965 13∙8 0∙877 3 15∙5 0∙842 15∙4 0∙922 10∙6 0∙820 4 15∙6 0∙872 15∙4 0∙911 6∙4 0∙816 不同抛光量下铁损的变化情况如图7所示．从 图中可以看出‚不同抛光量下‚铁损的变化不大‚说 明铁损的改善主要来源于去掉硅酸镁底层‚该底层 的结构对铁芯损耗影响显著． 2∙4 讨论 取向硅钢表面绝缘涂层主要由两部分组成：硅 酸镁底层和表面磷酸盐张力涂层．硅酸镁底层中的 Si 来源于基体氧化产生的 SiO2 薄膜‚Mg 来源于表 面涂敷的 MgO 涂层‚在高温退火处理过程中发生 2MgO＋SiO2 Mg2SiO4 的固相烧结反应．硅酸镁 底层在基体上是嵌入结构‚基体和硅酸镁底层界限 非常明显‚没有扩散层和过渡层‚说明基体与硅酸镁 底层的结合不是冶金结合‚而是底层嵌入式机械结 合‚结合力来自于晶体在基体表面致密排列程度、底 第10期 胡守天等： 取向硅钢绝缘涂层结构及其对铁芯损耗的影响 ·1279·