A. 还有那些超越性的发明
磁铁矿
磁铁不是人发明的,有天然的磁铁矿,最早有效利用磁铁的应该是中国人。所以"指南针"是中国 人四大发明之一。至于成分那就是铁、钴、镍等.其原子结构特殊,原子本身具有磁矩. 一般的这些矿物分子排列混乱.磁区互相影响就显不出磁性.. 但是在外力(如磁场)导引下分子排列方向趋向一致.就显出磁性.也就是俗称的磁铁.铁 钴 镍 是最常用的磁性物质 基本上磁铁分永久磁铁与软铁 永久磁铁是加上强磁 使磁性物质的自旋与电子角动量成固定方向排列 软磁则是加上电流(也是一种加上磁力的方法) 等电流去掉 软铁会慢慢失去磁性 至于最早磁铁谁发现 最古老的记载是中国黄帝大战蚩尤的指南车 所以称为中国四大发明之一了!中国在西元前一世纪即知道有磁铁极化的情形。战国时代,就曾 利用一根自然磁铁,放在有刻度 的铜盘上,用来占卜。北宋时利用两种方法制造出人工磁铁,一 种是将烧红的铁针,置于南北方向,急速冷却后,利用地球的磁 场将铁针磁化;另一种是用磁石摩擦铁针而成。《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的存在,发现在磁偏角的影响下,磁针指向南方,比真正的南方略偏东。依据这些 知识,而发展出将磁铁做为指南针的科学应用。 磁铁只是一个通称,是泛指具有磁性的东西,实际的成分不一定包含铁。较纯的金属态的铁本身没有永久磁性,只有靠近永久磁铁才会感应产生磁性,一般的永久磁铁里面加了其他杂质元素(例如碳)来使磁性稳定下来,但是这样会使电子的自由性降低而不易导电,所以电流通过的时候灯泡亮不起来。 铁是常见的带磁性元素,但是许多其他元素具有更强的磁性,像很多强力磁铁就是铷铁硼混合而成的.
[编辑本段]基本常识
古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头,称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片,而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。
经过千百年的发展,今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果,而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁,但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢,直到20世纪20年代制造出铝镍钴(Alnico)。随后,20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite),70年代制造出稀土磁铁[Rare Earth magnet 包括钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)]。至此,磁学科技得到了飞速发展,强磁材料也使得元件更加小型化。
[编辑本段]磁化(取向)方向
大多数磁性材料可以沿同一方向充磁至饱和,这一方向叫做“磁化方向”(取向方向)。没有取向方向的磁铁(也叫做各向同性磁铁)比取向磁铁(也叫各向异性磁铁)的磁性要弱很多。
什么是标准的“南北极”工业定义?
“北极”的定义是磁铁在随意旋转后它的北极指向地球的北极。同样,磁铁的南极也指向地球的南极。
在没有标注的情况下如何辨别磁铁的北极?
很显然只凭眼睛是无法分辨的。可以使用指南针贴近磁铁,指向地球北极的指针会指向磁铁的南极。
如何安全的处理和存放磁铁?
要始终十分小心,因为磁铁会自己吸附到一起,可能会夹伤手指。磁铁相互吸附时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身(碰掉边角或撞出裂纹)。
将磁铁远离易被磁化的物品,如软盘,信用卡,电脑显示器,手表,手机,医疗器械等。
磁铁应远离心脏起搏器。
较大尺寸的磁铁,每片之间应加塑料或硬纸垫片以保证可以轻易地将磁铁分开。
磁铁应尽量存放在干燥,恒温的环境中。
如何做到隔磁?
只有能吸附到磁铁上的材料才能起到隔断磁场的作用,而且材料越厚,隔磁的效果越好。
什么是最强的磁铁?
目前最高性能的磁铁是稀土类磁铁,而在稀土磁铁中钕铁硼是最强力的磁铁。但在200摄氏度以上的环境中,钐钴是最强力的磁铁。
[编辑本段]磁铁的种类
磁铁,应该叫磁钢,英文 Magnet,磁钢现在主要分两大类,一类是软磁,一类是硬磁;
软磁包括硅钢片和软磁铁芯;硬磁包括铝镍钴、钐钴、铁氧体和钕铁硼,这其中,最贵的是钐钴磁钢,最便宜的是铁氧体磁钢,性能最高的是钕铁硼磁钢,但是性能最稳定,温度系数最好的是铝镍钴磁钢,用户可以根据不同的需求选择不同的硬磁产品。
怎样来定义磁铁的性能?
主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能:
剩磁Br :永磁体经磁化至技术饱和,并去掉外磁场后,所保留的Br称为剩余磁感应强度。
矫顽力Hc:使磁化至技术饱和的永磁体的B降低到零,所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力,简
称为矫顽力
磁能积BH:代表了磁铁在气隙空间(磁铁两磁极空间)所建立的磁能量密度,即气隙单位体积的静磁能量。由于这项能量等于磁铁的Bm和Hm的乘积,因此称为磁能积。
磁场:对磁极产生磁作用的空间为磁场
表面磁场:永磁体表面某一指定位置的磁感应强度
如何选择磁铁?
在决定选择哪一种磁铁之前应明确需要磁铁发挥何种作用?
主要的作用:移动物体,固定物体或抬升物体。
所需磁铁的形状:圆片形,圆环形,方块形,瓦片形或特殊形状。
所需磁铁的尺寸:长,宽,高,直径及公差等等。
所需磁铁的吸力,期望价格及数量等等。
指南针就是根据磁铁的性质发明的
[编辑本段]磁铁的作用
1 指南北
2 吸引轻小物体
3 电磁铁可以做电磁继电器
4 发电机
磁现象的发现
先秦时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识,在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿,即磁石(主要成分是四氧化三铁)。这些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了这些发现:“山上有磁石者,其下有金铜。”
其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现,《吕氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招铁,或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:“石是铁 的母亲,但石有慈和不慈两种,慈爱的石头能吸引他的子女,不慈的石头就不能吸引了。” 汉以前人们把磁石写做“慈石”,是慈爱石头的意思。
既然磁石能吸引铁,那么是否还可以吸引其他金属呢?我们的先民做了许多尝试,发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属,也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁,而不能吸引其他物品。当把两块磁铁放在一起相互靠近时,有时候互相吸引,有时候相互排斥。现在人们都知道磁体有两个极,一个称N 极,一个称S 极。同性极相互排斥,异性极相互吸引。那时的人们并不知道这个道理,但对这个现象还是能够察觉到的。
到了西汉,有一个名叫栾大的方士,他利用磁石的这个性质做了两个棋子般的东西,通过调整两个棋子极性的相互位置,有时两个棋子相互吸引,有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝,并当场演示。汉武帝惊奇不已,龙心大悦,竟封栾大为“五利将军”。栾大利用磁石的性质,制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。
地球也是一个大磁体,它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。因此地球表面的磁体,可以自由转
动时,就会因磁体同性相斥,异性相吸的性质指示南北。这个道理古人不够明白,但这类现象他们很清楚。
磁现象的应用
「在传统工业中的应用」:
在讲述磁性材料的磁性来源、电磁感应、磁性器件时,我们已经提到了有些磁性材料的实际应用。实际上,磁性材料已经在传统工业的各个方面得到了广泛应用。
例如,如果没有磁性材料,电气化就成为不可能,因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器。众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构。这些都已经在讲述其它内容时说到了。
「生物界和医学界的磁应用」:
信鸽爱好者都知道,如果把鸽子放飞到数百公里以外,它们还会自动归巢。鸽子为什么有这么好的认家本领呢?原来,鸽子对地球的磁场很敏感,它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家。如果在鸽子的头部绑上一块磁铁,鸽子就会迷航。如果鸽子飞过无线电发射塔,强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向。
在医学上,利用核磁共振可以诊断人体异常组织,判断疾病,这就是我们比较熟悉的核磁共振成像技术,其基本原理如下:原子核带有正电,并进行自旋运动。通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之时进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像。核磁共振的特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。
磁不仅可以诊断,而且能够帮助治疗疾病。磁石是古老中医的一味药材。现在,人们利用血液中不同成分的磁性差别来分离红细胞和白细胞。另外,磁场与人体经络的相互作用可以实现磁疗,在治疗多种疾病方面有独到的作用,已经有磁疗枕、磁疗腰带等应用。用磁铁作成的除铁器可以去除面粉等中可能存在的铁末,磁化水可以防止锅炉结垢,磁化种子可以在一定程度上使农作物增产。
「天文、地质、考古和采矿等领域的磁应用」:
我们已经知道,地球是一块巨大的磁铁,那么,它的磁性来自何处?它是自古就有的吗?它和地质状况有什么联系?宇宙中的磁场又是如何的?
至少在图片上我们都见过灿烂的北极光。我国自古代就有了北极光的记载。北极光实际上是太阳风中的粒子和地磁场相互作用的结果。太阳风是由太阳发出的高能带电粒子流。当它们到达地球时,与地磁场发生相互作用,就好象带电流的导线在磁场中受力一样,使得这些粒子向南北极运动和聚集,并且和地球高空的稀薄气体相碰撞,结果使气体分子受激发,从而发光。
太阳黑子是太阳上磁场活动非常剧烈的区域。太阳黑子的爆发对我们的生活会产生影响,例如使得无线电通信暂时中断等。因此,研究太阳黑子对我们有重要意义。
地磁的变化可以用来勘探矿床。由于所有物质均具有或强或弱的磁性,如果它们聚集在一起,形成矿床,那么必然对附近区域的地磁场产生干扰,使得地磁场出现异常情况。根据这一点,可以在陆地、海洋或者空中测量大地的磁性,获得地磁图,对地磁图上磁场异常的区域进行分析和进一步勘探,往往可以发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。
不同地质年代的岩石往往具有不同的磁性。因此,可以根据岩石的磁性辅助判断地质年代的变化以及地壳变动。
很多矿藏资源都是共生的,也就是说好几种矿物质混合的一起,它们具有不同的磁性。利用这个特点,人们开发了磁选机,利用不同成分矿物质的不同磁性以及磁性强弱的差别,用磁铁吸引这些物质,那么它们所受到的吸引力就有所区别,结果可以将混在一起的不同磁性的矿物质分开,实现了磁性选矿。
「军事领域的磁应用」:
磁性材料在军事领域同样得到了广泛应用。例如,普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸,因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器,由于坦克或者军舰都是钢铁制造的,在它们接近(无须接触目标)时,传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸,提高了杀伤力。
在现代战争中,制空权是夺得战役胜利的关键之一。但飞机在飞行过程中很容易被敌方的雷达侦测到,从而具有较大的危险性。为了躲避敌方雷达的监测,可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料-吸波材料,它可以吸收雷达发射的电磁波,使得雷达电磁波很少发生反射,因此敌方雷达无法探测到雷达回波,不能发现飞机,这就使飞机达到了隐身的目的。这就是大名鼎鼎的“隐形飞机”。隐身技术是目前世界军事科研领域的一大热点。美国的F117隐形战斗机便是一个成功运用隐身技术的例子。
在美国的“星球大战”计划中,有一种新型武器“电磁武器”的开发研究。传统的火炮都是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速,推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中,给螺线管通电,那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力,将炮弹射出。这就是所谓的电磁炮。类似的还有电磁导弹等。
[编辑本段]磁铁的知识
磁铁的种类很多 ,一般分为永磁和软磁两大类,我们所说的磁铁,一般都是指永磁磁铁
永磁磁铁又分二大分类:
第一大类是:金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁Nd2Fe14B)、钐钴磁铁(SmCo)、铝镍钴磁铁(ALNiCO)
第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite)
1、钕铁硼磁铁: 它是目前发现商品化性能最高的磁铁,被人们称为磁王,拥有极高的磁性能其最大磁
能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好。工作温度最高可
达200摄氏度。而且其质地坚硬,性能稳定,有很好的性价比,故其应用极其广泛。但因为其化学活
性很强,所以必须对其表面凃层处理。(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。
2. 铁氧体磁铁:它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通过陶瓷工艺法制造而成,质地比较硬,属
脆性材料,由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中,已成为应用最为广泛的永磁体。
3. 铝镍钴磁铁:是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成
不同的尺寸和形状,可加工性很好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数,工作温度可高达600摄
氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。
4、钐钴(SmCo)依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17。由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。钐
钴(SmCo)作为稀土永磁铁,不但有着较高的磁能积(14-28MGOe)、可靠的矫顽力和良好的温度特
性。与钕铁硼磁铁相比,钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。
[编辑本段]磁铁的历史
随着社会的发展,磁铁的应用也越来越广泛,从高科技产品到最简单的包装磁,目前应用最为广泛的
还是钕铁硼磁铁和铁氧体磁铁。 从磁铁的发展历史来看,十九世纪末二十世纪初,人们主要使用碳
钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁材料。二十世纪三十年代末,铝镍钴磁铁开发成功,才使磁铁的大规模应
用成为可能。五十年代,钡铁氧体磁铁的出现,既降低了永磁体成本,又将永磁材料的应用范围拓宽到
高频领域。到六十年代,钐钴永磁的出现,则为磁铁的应用开辟了一个新时代。1967年,美国Dayton
大学的Strnat等,研制成钐钴磁铁,标志着稀土磁铁时代的到来。迄今为止,稀十永磁已经历第一代
SmCo5,第二代沉淀硬化型Sm2Co17,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。目前铁氧体磁铁仍然是用量最大
的永磁材料,但钕铁硼磁铁的产值已大大超过铁氧体永磁材料,钕铁硼磁铁的生产已发展成一大产业
磁力大小排列为:钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。
磁铁制作工艺: 钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁制作工艺也有所不同
1、 钕铁硼磁铁从工艺讲,有烧结钕铁硼磁铁和粘接钕铁硼磁铁,我们主要讲烧结钕铁硼磁铁。
[编辑本段]钕铁硼磁铁流程
工艺流程:配料 → 熔炼制锭→ 制粉 → 压型 → 烧结回火 → 磁性检测 → 磨加工 → 销切加
工 → 电镀 → 成品。 其中配料是基础,烧结回火是关键
钕铁硼磁铁生产工具:有熔炼炉、鄂破机、球磨机、气流磨、压制成型机、真空封装机、等静压机、
烧结炉、热处理真空炉、磁性能测试仪、高斯计。
钕铁硼磁铁加工工具:有专用切片机、线切割机床、平磨机、双面机、打孔机、倒角机、电镀设备。
[编辑本段]什么是磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上,是当今世界最快的地面客运交通工具,有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油,污染少等优点。并且它采用采用高架方式,占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起,摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声,实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。
B. 世界上第一台电扇谁发明的
第一个真正意义上的电风扇是是美国人舒乐于1880年发明的。
1、1830年,机械风扇起源于一个叫詹姆斯·拜伦的美国人,从钟表的结构中受到启发,发明了一种可以固定在天花板上,用发条驱动的机械风扇。这种风扇转动扇叶带来的徐徐凉风使人感到凉爽,但得爬上梯子去上发条,很麻烦。
2、1872年,一个叫约瑟夫的法国人又研制出一种靠发条涡轮启动,用齿轮链条装置传动的机械风扇,这个风扇比拜伦发明的机械风扇精致多了,使用也方便一些。
3、1880年,美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上,再接上电源,叶片飞速转动,阵阵凉风扑面而来,这电风扇就是世界上第一台电风扇。

(2)硅钢片发明扩展阅读:
一、风扇的工作原理
电风扇的主要部件是:交流电动机。其工作原理是:通电线圈在磁场中受力而转动。能量的转化形式是:电能主要转化为机械能,同时由于线圈有电阻,所以不可避免的有一部分电能要转化为热能。
电风扇工作时(假设房间与外界没有热传递)室内的温度不仅没有降低,反而会升高。让我们一块来分析一下温度升高的原因:电风扇工作时,由于有电流通过电风扇的线圈,导线是有电阻的,所以会不可避免的产生热量向外放热,故温度会升高。
因为人体的体表有大量的汗液,当电风扇工作起来以后,室内的空气会流动起来,所以就能够促进汗液的急速蒸发,结合“蒸发需要吸收 大量的热量”,因此人们会感觉到凉爽。
二、工作方式
1、并联风扇:并联的双风扇风压不变,但是风量会上升。风量加大故散热效果增加, 在设计中如果出现散热功率太小则可以考虑增加风扇来解决。
2、串联风扇:串联风扇的结果是风压增加,但是风量不变。此方式是不能解决散热问题, 一般是用在近风的阻力太大时采用,保证风量。
三、构造
转子:由磁铁、扇叶及轴组成;
定子:由硅钢片、线轴及轴承组成;
控制电路:由IC感应磁铁;N.S.极经由电路控制其线圈导通而产生内部激磁使转子旋转。
C. 现在普通的三相异步电机是采用硅钢片叠片的方式,现在我可不可以把硅钢薄片卷起来做定子,请问这样做有什么
硅钢片的作用一是:导磁,尽量填充除线圈以外的所有空间,尽量减小空气间隙,如把它卷起来,是否能满足铁心不规则的形状,如何制作槽口;二是:在导磁过程中尽量不产生涡流,也就是硅钢片不能垂直于磁场,不能做实心铁心。
D. 发电机的原理和其发明人是 发电机是谁发明的,到第原理是什么
法拉第发明的,原理是利用电磁感应现象,它的基本部件是磁体与线圈,磁体是转动的电磁铁(转子),线圈嵌在由硅钢片制成的槽(定子)中,当转子转动时,定子中的线圈便会切割磁感线而产生感应电流.
E. 0.05的硅钢片能用在20KHZ的电源变压器上吗
20KHz已经是音频的极限频率了!使用硅钢片会产生太多损耗,建议用铁氧体磁芯。
F. 硅钢片哪种最好
硅钢片的好坏,你说铁损呢,还是品牌呢。
按理说合适的最好。
铁损越低,牌号越高 价格也越高,举个例子,600的铁损小于800,价格也贵了500-600/吨。
如果说品牌的话,无取向的硅钢,宝钢武钢鞍钢太钢,同牌号价格差不多,就看你用顺手了那个材料。
有取向的进口新日铁的材料一直都比国产的要贵,因为他们是最早发明硅钢的,技术也最成熟。
G. 为什么直流电磁铁的铁芯用纯铁,交流电磁铁铁芯用硅钢片,
主要是考虑磁回路的涡流损耗以及磁滞损耗。
直流电磁铁中磁回路中磁场变化很慢,基本可以忽略涡流损耗以及磁滞损耗,避免磁饱和是主要矛盾。而交流电磁铁磁回路中磁场变化很快,涡流损耗和磁滞损耗就成为不可忽略的问题。
采用硅钢片可以提高涡流回路的电阻,降低涡流损耗。
直流电磁铁的铁芯用纯铁,因为铁心的导热,通过传导导致铁心发热。当然,随着直流电磁铁动作频率的提高,铁心中产生的涡流损耗以及磁滞损耗分量也会随之提高。
如果是前者,应该考虑线圈设置和电流大小,甚至可以考虑电磁铁本身结构性调整,加装永磁体形成初始磁回路等等很多方法。

(7)硅钢片发明扩展阅读:
电磁铁要求其磁性强弱随着通入电流大小的变化而发生明显变化。软铁属软磁体,被磁化后磁性很容易消失;而钢是硬磁体,通电后会磁化成为永磁体,用钢作铁芯的电磁铁,其磁性强弱随电流大小的变化就不明显了。
电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组,这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性。
通常把它制成条形或蹄形状,以使铁芯更加容易磁化。另外,为了使电磁铁断电立即消磁,我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制作。
这样的电磁铁在通电时有磁性,断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用,由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。
H. 硅钢片涂层配方
太原理工大学刘世斌教授等人发明了一种水性无取向电工钢涂料,其组分及含量按重量比为10-70%纯丙乳液,10-40%氨基树脂,5-50%无机填料,0-15%助剂,10-60%的水和成膜助剂组成,所涂涂层具有优良的电绝缘性、附着力和高硬度,且耐水、润滑性等性能良好,零VOC含量的优点使其对环境不造成任何污染。随后又发明两种水溶性热交联电工钢涂料,其涂料基本组成分别为:第一种20-80%丙烯酸树脂,10-50%氨基树脂,10-60%无机填料;第二种10-70%硅丙乳液,10-40%氨基树脂,5-50%无机填料,10-60%溶剂。该两种涂层具有优良的电绝缘性和良好的机械加工性,且适用于电工钢喷涂、连续辊涂和刷涂等施工工艺。
目前国内环保涂层与铬酸盐涂层相比,在某些性能方面还存在着一定的差距,如耐热性等。为了更好地发挥环保涂层对环境的友好性,需要进一步地提高环保涂层的应用性能,使其通用化,以代替目前仍在使用的铬酸盐涂层。
环保涂层将向功能化方向发展,形成多个类型、多种用途、性能各异的系列产品,以满足不同电工钢应用领域。正迅速向“环保化”方向发展,环保涂层将成为21世纪冷轧电工钢市场的主角。随着人们环保意识的不断提高和环保法规的日趋严格,环保标准不断提高,这将促使电工钢涂料向高固体含量、光固化、无机化方向发展。
I. 矽钢片的绝缘层
冷轧无取向电工钢表面涂层主要包括:无机涂层、有机涂层、半无机涂层3大类。总的发展趋势是:有机涂层被逐渐淘汰,无机涂层将逐步取代半无机涂层。但是,由于无机涂层本身性质和各方面的条件制约,目前,国际上电工钢制造厂商通常使用较多的仍然是半无机涂层。
一、有机涂层
中国的电工钢表面涂层研究起步较晚,落后于世界先进水平。电机、变压器的生产厂商仍采用有机电工钢涂层,在很大程度上影响了中国机电设备在国际市场上的竞争能力。化学工业的发展为电工钢表面涂层技术的进步提供了广阔的前景。中国国内有机涂层经历了早期的沥青天漆1611#,进而发展到环氧的酚醛漆9162#,目前,应用最多的是二甲苯改性醇酸漆9163#。尽管涂覆这些有机漆后形成的有机涂层成膜性能良好,具有较好冲剪加工性,但是也存在着许多不可克服的缺点,比如:
(1)涂层厚(10~15μm),焊接性差,铁芯叠装系数低(92%)。
(2)涂层热收缩性大,铁芯易松动,尺寸稳定性差。
(3)涂层硬度低(一般在0.9左右),有机溶剂毒性大,价格高,易造成浪费和环境污染,影响操作工人的身体健康。
(4)层间电阻随运行逐渐降低,若遇到铁芯局部过热,易发生碳化,耐热性差。
目前,世界各大电工钢生产厂商的表面涂层技术都向无机或半无机方向发展。无机涂层具有优异的耐热性,绝缘性和焊接性,但冲剪加工性、附着性差。而半无机涂层则是将有机物质加入到无机涂料中来改善冲剪加工性、附着性,同时,通过控制有机物质含量得到好的耐热性和焊接性。这种涂层具有涂膜硬度高,热收缩性小,尺寸稳定性好,耐热性好,水为溶剂,环保无污染。
二、无机涂层
在成品电工钢板上涂覆一层薄的绝缘材料,较善遍应用的是:水玻璃、滑石、氧化镁、硼砂、磷酸盐、铬酸盐等。其中无机磷酸盐类涂料是主要品种。无机磷酸盐类可以为涂层提供优良的表面电阻率和耐热性。但是,在冲剪叠片时会对冲膜造成过分的磨损,而且不易和电工钢板产生良好的附着性。美国专利2 753 203报道了一种含有7%~50%游离酸的磷酸溶液,多达150质量份的胶体二氧化硅和多达25质量份的铬酸酐溶液,这种混合液可用于电工钢表面形成无机绝缘涂层。
三、半无机涂层
我们知道使用含有机树脂的无机绝缘涂层能为固化的涂层提供润滑性,从而降低在冲剪电工钢时模具有磨损速度。即可将磷酸盐、铬酸盐无机溶液与有机树脂溶液相混合。美国专利2 793 073 披露了一种用于涂覆电工钢的绝缘涂层。涂层的有机部分是由选自丙烯酸树脂或共聚物,无水马来酸、聚乙烯醇缩醛、氨基树脂、木素磺酸钙、酚醛树脂、醋酸乙烯酯、氯乙烯和环氧树脂的一种或多种。可以添加粒度大于2μm的有机颗粒物质,例如:酚醛树脂,三聚氰胺树脂等来提供表面不平度,以获得良好的焊接性,涂层的无机部分可以包括磷酸类物质或铬酸类物质中一种或多种。磷酸类物质可包括钙、镁、锌的一种磷酸盐,以及二氧化钛、胶钵二氧化硅、氧化铝和硼酸。铬酸类物质可包括钙、镁、锌的一种重铬酸盐,以及二氧化钛,胶体氧化铝和一种有机还原剂。这种用半无机涂层涂覆的电工钢具有良好的冲剪加工性和防腐性。但是,在焊接加工过程中树脂挥发可产生过多的气孔,为了使此过程中因树脂的挥发而产生的焊接气孔降至最少,需在磷酸盐、铬酸盐绝涂料中加入颗粒,但在冲剪加工过程中还会有粉化现象。再者,由于这类涂层含有可溶性六价铬成铬酸盐,因而,在涂层的涂覆、涂覆钢板的加工、使用和废涂层液的处置过程中会产生安全和价昂的环境污染方面的问题。所以现在特别需要研制一种用于冷轧无取向电工钢的环保型半无机红外绝缘涂层。这种环保型涂层能提供良好的表面电阻率,使层间功率损耗降至最小,有良好的抗水蒸汽吸收能力,能提供与钢板表面优良的附着性,在从钢板冲剪制叠片的过程中所造成的模具磨损最小,在叠片冲压过程不产生过量的粉化或不在冲压设备上造成涂料的堆积,能承受应力退火和降碳处理,并且不产生过多的焊接气孔,能与制造铁芯时所使用的各种化学药品及树脂相容。并且,不含有可溶性六价铬或铬酸盐,以避免对环境的污染和电工钢加工,使用过程中对操作工人身体的损害。特别是要得到与含铬的半无机涂层等同的耐腐蚀性,冲剪性和耐退火性。
新日铁公司,阿姆科公司为了克服含铬半无机涂层的缺点,发明了不含铬的环保型涂层。即:无机溶液磷酸铝(氢氧化铝等化合物和磷酸反应的产物)/100份此溶液的Al2O3/H3PO4的物质的量比为0.13~0.3。小于0.13,游离磷酸多,烘烤干燥为吸湿性不好;大于0.3时,磷酸铝本身不稳定,易从溶液中析出。多达6~50份的有机树脂,有机树脂在丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、三聚氰胺、环氧树脂中选用一种或两种以上,这些物质的聚合体,交联体都可使用,还可根据需要添加三氧化二铝、二氧化钛等物质,亚磷酸、硅酸钠等玻璃化剂和其它无机物添加剂,以确保耐高温性、绝缘性。将配制好的半无机溶液,用带槽的涂辊在退火线上控制涂覆量进行涂布烘烤干燥。电工钢表面上形成的绝缘涂层重量适宜范围为0.5~4.0g/m2之间,重量小于0.5g/m2时,冲剪性得不到保证;重量大小4.0g/m2时,在消除应力退火期间绝缘涂层有被剥离的危险。最佳使用范围在1.0~2.5g/m2之间,在此范围内可得到涂层性能优良,外观光洁的涂膜。
J. 中国的变压器硅钢片为什么比日本的差
应该说他们是硅钢的发明者。
日本新日铁的硅钢生产技术完全是自己研发的,而且几十年来一直不短的改进。
在取向硅钢上,中国国内还在使用0.3MM的普通的硅钢,日本已经淘汰了这个牌号的使用,0.23MM/0.27MM的高磁感的硅钢已经是他们现在使用的主流,而我国0.23的激光材料是处于研究试用阶段没有大批量规模化生产的能力。而我国取向硅钢生产线宝钢和武钢都是从日本引进的。