Hi-B硅钢板面绝缘涂层的作用和磁致伸缩
Effect of Isolation Layer on Hi-B Silicon Steel Sheet and Magnetostriction
1 前言
为了改善冷轧硅钢片的绝缘性能，在钢板表面涂了一层极薄的有机或无机膜（涂层）。日本人利用涂层和钢板热膨胀性的差异，在高磁感取向硅钢片（Hi-B硅钢）上涂3～5g/m2的T2涂层，除起到绝缘作用外，还能改善磁性。武钢硅钢片厂自1978年投产以来，每年为国家生产了不少Hi-B硅钢，但此涂层对钢板产生的是张应力还是压应力、应力的大小及对磁性的改善程度等未见测试和研究的报道。用X射线衍射仪可以测定应力，但设备昂贵、计算很复杂、而且必须考虑织构的影响。我们用带有施加应力装置的磁致伸缩仪对这一工作进行了研究，既研究了涂层的作用，又测定出了Hi-B钢和一般取向钢的磁致伸缩大小。
所谓磁致伸缩是指硅钢片磁化时其长度的变化，影响磁致伸缩大小的原因有许多，如板厚、成份、晶粒取向和表面状态等。对成分、厚度和性能相同的钢板，影响磁致伸缩大小的主要原因是钢板的表面状态。因此，可用磁致伸缩大小来表征表面状态。在实际测量中，是用试样在磁感强度B=1.9T时的尼萨尔图形来确定其伸缩量。如图1所示，λOP表示中心O点到最高峰（上峰或者下峰）的长度。如最高峰在O点之上，λOP为正；反之则为负。λOP的绝对值越小，磁致伸缩量就越小。

2 试验和结果
2.1 在涂层机组的入端和出端分别取同一钢卷上的无涂层和有涂层试样，

再在试样中部剪成500×100mm或500×200mm试样，长度沿轧制方向。 在同一时间对有涂层和无涂层试样用磁致伸缩仪测λOP值。这样可以排除测试环境对测试结果的影响。试验结果见表1。

2.2 对有涂层试样测试其λOP值后，用酸迅速洗去涂层，再测试其在无应力和承受各种外应力时的λOP值。测试结果可见表2。

2.3 对有涂层试样施加张应力和压应力时测定其λOP值，结果见表3。


3 结果分析
3.1 从表1可见，有涂层试样的λOP均为负值（-0.6～-0.3），绝对值小，而与其对应的无涂层试样的λOP均为正值（+0.9～+1.8），且值大。当对无涂层试样施加张应力时，λOP由正值变为负值，且绝对值变小，趋于所对应的有涂层试样的λOP值。这说明涂层对钢板产生的是张应力，大小约为4.51N/mm2(0.456kg/mm2)。
3.2 表2为同一试样酸洗去涂层前后的λOP值的变化以及对去涂层后试样施加各种张应力时的λOP值。试样酸洗去涂层前后的平均重量相差4g，为试样重量的1.6%，可认为去涂层前后板厚无变化。有涂层试样的λOP均为负值（-0.2～-0.4），绝对值小；而各试样酸洗去涂层后的λOP均变为正值（+1.2～+2.8），绝对值增大很多。当对酸洗去涂层试样施加2.94N/mm2（0.30kg/mm2）以上的张应力时，其λOP值均变为对应的去涂层前试样的λOP值。这些结果与表1的结果完全一致，进一步证实了T2涂层对钢板产生的是张应力。
3.3 如表3所示，当对有涂层试样施加1.47～2.94N/mm2的张应力时，λOP无变化，这说明T2涂层给予钢板的张力，对改善磁性已基本合适。但对这些有涂层试样施加1.47～2.94N/mm2的压应力时，其λOP均变为正值，且值大（+1.8），即变为了无涂层试样或酸洗去掉涂层后试样的λOP值，这显然是施加的压应力抵消了涂层产生的张应力之故。这就从另一个角度证实了T2涂层给予钢板的是张应力而非压应力。


4 结论
武钢生产的冷轧高磁感取向硅钢片表面上的T2涂层对钢板施加了约3N/mm2的张应力，此张应力改善了钢板的磁致伸缩特性，λOP由约+1.3×10-6降低为约-0.4×10-6。
一般取向硅钢的磁致伸缩较大，λOP约为+1.4×10-6，这是因为其取向度（B10）低的缘故。对<001>取向度（B10）高的材料，T2涂层才有明显的改善磁性的作用。■