Page 19 - 理化检验-物理分册2023年第八期

黄 飞, 等: 蒸汽发蓝工艺对无取向电工钢铬酸镁涂层六价铬转化的影响

少; 经450℃蒸汽发蓝1h及1.5h , 六价铬含量基 2.2 惰性气体气氛下发蓝工艺对六价铬的影响

本不变, 转化率仅为 2.08% , 但随着蒸汽发蓝温度 采用分光光度计对惰性气体气氛下( N 2 气氛)

升高至570℃ , 发蓝时间为1.5h , 其六价铬质量浓 不同蒸汽发蓝工艺条件无取向电工钢涂层中六价铬

度由 0.048 m gL 降至 0.005m gL , 约为原来的 含量进行了测试, 结果如表2所示。惰性气氛下发

/
/
1 / 10 , 转化率达到了89.58% 。因此, 在该气氛条件 蓝工艺与六价铬含量及转化率关系如图4所示。
下, 蒸汽发蓝处理工艺不会造成无取向电工钢涂层 表2 惰性气氛下蒸汽发蓝无取向电工钢涂层六价铬变化

6+
中六价铬含量的升高。 处理状态 Cr 质量浓度 /( m g · L ) Cr 转化率 / %
-1
6+

450℃×1h 0.048 0.00

480℃×1h 0.041 14.58

510℃×1h 0.032 33.33

540℃×1h 0.026 45.83

570℃×1h 0.014 70.83
图2 还原性气氛下发蓝温度与六价铬含量关系

图4 惰性气氛下发蓝工艺与六价铬含量及转化率关系
气氛条件下, 当蒸
由图4及表2可知: 在纯 N 2

汽发蓝温度升高到480℃时, 六价铬的质量浓度开

始减少, 由0.048m gL减少至0.041m gL , 转化率

/
/
图3 还原性气氛下发蓝温度与六价铬转化率关系 为14.58% ; 当发蓝温度升高到570℃时, 六价铬的

分析认为, 在实际涂层烘烤固化过程中, 涂料中 转化率为70.83% , 转化率达到最大。总体上看, 随
的六价铬与还原剂发生氧化还原反应, 氧化还原反 着发蓝温度的升高, 六价铬质量浓度降低。分析认
应属于动力学过程, 由温度和时间来决定反应的程 为, 对无取向硅钢涂层烘烤固化后, 在氮气气氛下进
度。生产线的标准生产速率约为120m / min , 固化 行蒸气发蓝处理时, 水蒸气虽有一定的弱氧化性, 但

工艺时间较短, 一般为10~15s , 固化温度为450~ 在高温条件下, 六价铬有向低价态铬转化的趋势, 其

570℃ , 发生不完全氧化还原反应, 故认为在固化完 氧化性不足以将三价铬氧化成六价铬, 即在惰性气
成后, 涂层中存在未完全转化的六价铬( 质量浓度为 体条件下进行较高的发蓝温度处理, 也可以促进六

0.048m gL )。蒸汽发蓝处理时, 一方面, 水蒸气和 价铬的转化, 使六价铬含量降低, 不会使六价铬质量
/
虽有一定的弱氧化性, 但其不足以将试样中三 浓度升高。
CO 2
价铬氧化成六价铬; 另一方面, 在还原性气氛中进行 2.3 发蓝气氛对六价铬转化率的影响
较高温度( >480 ℃ ) 的蒸汽处理时, 该温度下三价 无取向电工钢在两种不同气氛条件下, 经不同

铬的稳定性较六价铬强, 六价铬有向三价铬转化的 发蓝工艺处理后, 涂层中六价铬转化率变化曲线如
趋势 [ 10 ] , 有试验证明, 即使在无还原剂的条件下, 铬 图5所示。由图5可知: 与烘烤固化态的试样相比,
酸镁中的六价铬在较高的温度下, 也会自发转化为 在两种不同气氛条件下, 经不同蒸汽发蓝工艺处理
三价铬 [ 11 ] 。因此, 随着温度的升高, 六价铬向三价 后, 六价铬的转化率均呈现不同程度的上升趋势, 发
铬转化的驱动力变大, 反应速率加快, 发蓝温度越 蓝温度较低, 涂层中六价铬含量转化率较低, 六价铬
高, 六价铬含量越低。 基本未发生转变, 但随着蒸汽发蓝温度的升高, 六价
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