陸 蕓
(上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司,上海 200240)
硅鋼片絕緣漆作為電機(jī)鐵心沖片表面必要的絕緣防護(hù)材料,可應(yīng)用于小型、中型、大型電機(jī)鐵心硅鋼片的表面絕緣,以提高機(jī)組運(yùn)行性能。
目前根據(jù)產(chǎn)品的要求不同,所使用的硅鋼片漆也有所區(qū)別,用于進(jìn)行絕緣處理的硅鋼片漆主要有兩類,即有機(jī)硅鋼片漆和水溶性硅鋼片漆。水溶性硅鋼片漆較有機(jī)硅鋼片漆有著許多優(yōu)勢,水溶性漆烘焙溫度更低,固化時(shí)間更短,同時(shí)以水作為稀釋劑更為環(huán)保。水溶性硅鋼片漆如采用含填料的C6類型,則漆膜在Franklin燒損試驗(yàn)時(shí)泄漏電流低、漆膜熱收縮率低,有利于克服長鐵心在電機(jī)運(yùn)行中的蠕變收縮[1]。
一直以來水溶性硅鋼片漆為進(jìn)口產(chǎn)品所壟斷,價(jià)格較高。近年來,國產(chǎn)水溶性漆的性能取得了長足進(jìn)步,同時(shí)價(jià)格相比進(jìn)口產(chǎn)品有優(yōu)勢,為國產(chǎn)水溶性硅鋼片漆的推廣提供了可能。
我們對國產(chǎn)水溶性漆HRT1260的各項(xiàng)性能進(jìn)行了測試。結(jié)合小汽發(fā)電機(jī)沖片特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展特性對沖片涂漆后的性能進(jìn)行測試和比較,對HRT1260在C4底涂層的相容性、厚度均勻性、硬度、附著性、柔韌性、絕緣性、耐介質(zhì)性、熱收縮性、耐熱性等進(jìn)行了一系列研究。
(1) 水溶性漆HRT1260技術(shù)指標(biāo)見表1。
(2) 水溶性漆HRT1260固化后漆膜性能技術(shù)指標(biāo)見表2。
對多批次水溶性絕緣漆樣品進(jìn)行測試,考察漆液性能指標(biāo)的穩(wěn)定性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。
表1 水溶性硅鋼片漆技術(shù)指標(biāo)
表2 水溶性硅鋼片漆固化后漆膜性能技術(shù)指標(biāo)
表3 漆液性能測試數(shù)據(jù)
由于電氣性能與硅鋼片第一次涂層類型、厚度相關(guān),故對電機(jī)性能進(jìn)行裸板測試。其他性能均與第一次涂層的相容性有關(guān),故其他性能在涂層的相容性部分進(jìn)行試驗(yàn)。
試樣采用0.65 mm裸鋼板,在車間涂漆機(jī)生產(chǎn)線上涂一次漆。涂完漆的硅鋼片漆膜表面光滑、均勻,無邊緣增厚或涂覆不全現(xiàn)象。再將涂好漆的硅鋼片按試驗(yàn)要求大小進(jìn)行裁剪。
2.2.1 表面絕緣電阻測試
參照GB/T 2522—2007相關(guān)要求,采用富蘭克林電阻儀進(jìn)行測量。試樣每面測量3次,每面測試結(jié)果最小值作為測量結(jié)果,測試結(jié)果見表4。
2.2.2 電氣強(qiáng)度測試
采用50 Hz交流耐壓擊穿儀進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。
表4 表面絕緣電阻測試數(shù)據(jù)
表5 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)
采用0.65 mm裸鋼板,在車間涂漆機(jī)生產(chǎn)線上涂一次漆。涂完漆的硅鋼片漆膜表面光滑、均勻,無邊緣增厚或涂覆不全現(xiàn)象。試樣為100片100 mm×100 mm的方片,試驗(yàn)開始前,測定其涂層厚度。將每組試樣放置在夾具中,加壓緊固后,放入烘箱100 ℃保溫24 h為一個(gè)周期,記錄烘焙前后的高度,計(jì)算涂層收縮率。測試結(jié)果見圖1。
圖1 涂層熱收縮率數(shù)據(jù)圖
從測試結(jié)果來看,在試驗(yàn)進(jìn)行120 h以后收縮率的趨勢已趨于平緩,進(jìn)行264 h后三組試樣的收縮率分別為5.723%,5.421%,5.823%,滿足產(chǎn)品要求。
2.4.1 耐濕熱性
取三塊試樣在溫度為45 ℃,濕度為R95±5%的環(huán)境下,連續(xù)暴露72 h,經(jīng)試驗(yàn)的試樣無涂層起泡或銹蝕現(xiàn)象。
2.4.2 耐油性
取三塊試樣在155 ℃變壓器油中浸漬24 h,經(jīng)試驗(yàn)的試樣均未發(fā)現(xiàn)涂層起泡或脫落現(xiàn)象。
2.4.3 耐水性
取三塊試樣在去沸騰離子水中浸漬24 h,經(jīng)試驗(yàn)的試樣均未發(fā)現(xiàn)涂層起泡或脫落現(xiàn)象。
2.4.4 耐溶劑性
取三塊試樣在丙酮中浸漬24 h,經(jīng)試驗(yàn)的試樣均未發(fā)現(xiàn)涂層起泡、脫落或銹蝕現(xiàn)象。
試驗(yàn)采用JB/T 2624熱老化試驗(yàn)方法—割線法進(jìn)行,采用水溶性硅鋼片漆E1151A為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。儀器為美國TA儀器公司產(chǎn)TGA Q500型熱分析儀。
2.5.1 試驗(yàn)過程
將E1151A和HRT1260按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行制樣。測試E1151A和HRT1260樣品的TGA,曲線見圖2、圖3和圖4,由測試曲線得到數(shù)據(jù)見表6。
圖2 水溶性硅鋼片漆E1151A樣品1#
圖3 水溶性硅鋼片漆E1151A樣品2#
圖4 水溶性硅鋼片漆HRT1260樣品1#
表6 TGA試驗(yàn)數(shù)據(jù)
以上試驗(yàn)表明水溶性漆HRT1260有較好的耐熱性,耐熱性略優(yōu)于E1151A,滿足小汽發(fā)電機(jī)沖片耐熱性要求。
將不同比例水加入HRT1260水溶性硅鋼片絕緣漆中,考察了水稀釋比例與黏度的變化關(guān)系,經(jīng)試驗(yàn),該漆具有良好的水稀釋性。黏度與水加入量曲線見圖5。
圖5 水稀釋與黏度的關(guān)系曲線
溫度變化對黏度的影響。隨著溫度升高,黏度減小。溫度與黏度曲線見圖6。
在實(shí)驗(yàn)室用烘箱作為加熱設(shè)備,測試了不同PMT下的漆膜固化程度,試驗(yàn)結(jié)果表明HRT1260絕緣漆的PMT為240~290 ℃,見圖7。
圖6 溫度與黏度關(guān)系曲線
圖7 PMT與漆膜固化度關(guān)系曲線
樣品在室溫磨砂口瓶半瓶放置,測試室溫儲存性能。經(jīng)試驗(yàn),放置12個(gè)月后,上層有透明狀分層現(xiàn)象,但攪拌后漆液恢復(fù)原有狀態(tài),采用放置的漆手工涂片測試漆膜性能,主要性能見表7。根據(jù)表中試驗(yàn)值表明,水溶性漆儲存期能滿足12個(gè)月要求。
表7 儲存12個(gè)月后性能數(shù)據(jù)
由于小汽輪發(fā)電機(jī)優(yōu)先采用C4底涂層,故重點(diǎn)對C4涂層進(jìn)行相關(guān)相容性試驗(yàn)。試樣選用常用的太鋼、武鋼、寶鋼三大鋼廠的牌號為50W470的硅鋼片,底涂層為C4涂層,涂覆一次HRT1260硅鋼片漆。
在C4底涂層上涂覆一次HRT1260漆膜厚度、表面絕緣電阻、擊穿電壓和介電強(qiáng)度見表8。
按GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行劃格試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果為0級(切割邊緣光滑,無脫落),見圖8。
按GB/T 2522—2007《電工鋼片(帶)表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行涂層附著性測試,測試結(jié)果為Φ10 mm,A級(試樣沿Φ10 mm圓柱彎曲180°,漆膜無開裂),見圖9。
表8 HRT1260漆膜電氣性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)
圖8 劃格試驗(yàn)
圖9 涂層附著性測試
按GB/T 6739—2006《色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行測試,試驗(yàn)結(jié)果見表9。
表9 漆膜硬度試驗(yàn)數(shù)據(jù)
以上試驗(yàn)結(jié)果說明,涂覆一次HRT1260后的漆膜附著性能,能滿足小汽發(fā)電機(jī)的附著性要求。
試樣經(jīng)過220 ℃×168 h老化后測量厚度、擊穿電壓和絕緣電阻,見表10。
經(jīng)過220 ℃×168 h老化后的試樣,按GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行劃格試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果為0級(切割邊緣光滑,無脫落),見圖10。
經(jīng)過220 ℃×168 h老化后的試樣,按GB/T 2522—2007《電工鋼片(帶)表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行涂層附著性測試,測試結(jié)果為Φ10 mm,A級(試樣延Φ10 mm圓柱彎曲180°,漆膜無開裂),見圖11。
表10 短時(shí)老化后性能數(shù)據(jù)
圖10 老化試樣的劃格試驗(yàn)
圖11 老化試樣的涂層附著性測試
試樣采用太鋼50W470涂一次HRT1260,雙面涂層厚度9~10 μm,按照GB 19289—2003《電工鋼片(帶)的密度、電阻率和疊裝系數(shù)的測量方法》要求測量,試驗(yàn)結(jié)果為97.2%。采用214-1涂漆的疊裝系數(shù)為96.22%。通過太鋼50W470涂一次HRT1260漆和214-1漆的疊裝系數(shù)的對比,在同一壓力下的疊裝系數(shù)接近,能夠滿足小汽發(fā)電機(jī)的鐵心疊裝要求。
(1) 國產(chǎn)水溶性硅鋼片漆液性能滿足產(chǎn)品技術(shù)要求。
(2) 國產(chǎn)硅鋼片漆能夠滿足現(xiàn)有涂漆設(shè)備的工藝性要求和儲存性能要求。
(3) 國產(chǎn)硅鋼片涂層與C4底涂層相容性良好,在C4涂層上的各項(xiàng)性能滿足產(chǎn)品要求。