耐高温耐电晕陶瓷膜包线及其制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010618312.4 (22)申请日 2020.07.01 (71)申请人 西比里电机技术 （苏州） 有限公司 地址 215000 江苏省苏州市昆山市花桥镇 金星路18号A2幢 (72)发明人 雷厉李昊旻王连可梁伟 (74)专利代理机构 江苏昆成律师事务所 32281 代理人 刘尚轲 (51)Int.Cl. H01B 3/12(2006.01) H01B 7/17(2006.01) H01B 7/29(2006.01) H01B 13/06(2006.01) C25D 1。

2、1/06(2006.01) (54)发明名称 一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线及其制备方 法 (57)摘要 本申请涉及一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线 的制备方法， 该耐高温耐电晕陶瓷膜包线由里到 外包括： 外表面为铝基的导电金属、 陶瓷层、 有机 绝缘层， 所述陶瓷层为采用微弧氧化的方式在铝 基表面原位生长的氧化铝陶瓷层， 所述有机绝缘 层包覆在陶瓷层的外表面， 所述有机绝缘层为利 用有机绝缘材料采用绕卷、 涂覆或者熔覆的方式 包覆在陶瓷层的外表面， 该陶瓷膜包线的耐高温 和耐电晕性能远超国标要求及目前国内外最优 的竞品。 权利要求书1页 说明书6页 CN 111627592 A 2020.09.04 。

3、CN 111627592 A 1.一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于， 所述耐高温耐电晕陶瓷膜 包线由里到外包括： 表面为铝基的导电金属、 陶瓷层、 有机绝缘层， 所述陶瓷层为采用微弧 氧化的方式在铝基表面原位生长的氧化铝陶瓷层， 所述有机绝缘层包覆在陶瓷层的外表 面。 2.如权利要求1所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述微弧氧 化的电源类型包括： 直流、 单相脉冲、 交流、 不对称交流、 双向不对称脉冲电源， 所述微弧氧 化的电解液体系包括： 硅酸盐体系、 硼酸盐体系、 铝酸盐体系， 所述微弧氧化的氧化速度为： 0.1m/min-5m/min， 所述微。

4、弧氧化的温度为： 10-50。 3.如权利要求2所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述微弧氧 化的电源类型为双向不对称脉冲电源， 所述微弧氧化的电解液体系为硅酸盐体系， 所述微 弧氧化的氧化速度为： 0.5m/min-2m/min， 所述微弧氧化的温度为： 22-28。 4.如权利要求1所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述陶瓷层 的厚度为： 20-70 m， 优选的陶瓷层的厚度为： 25-65 m。 5.如权利要求1所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述有机绝 缘层为利用有机绝缘材料采用绕卷、 涂覆或者熔覆的方式包覆在陶瓷层的。

5、外表面。 6.如权利要求5所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述采用绕 卷方式形成有机绝缘层包括： 采用55的卷绕方法进行绕卷， 维持有机绝缘层的厚度为： 50um-100um。 7.如权利要求5所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述采用涂 覆方式形成有机绝缘层的步骤包括： 对陶瓷层进行酸洗， 然后将具有陶瓷层的导电金属浸 泡在有机绝缘漆中抽真空， 抽取陶瓷层和有机绝缘漆中的空气。 8.如权利要求5所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述采用熔 覆方式形成有机绝缘层的步骤包括： 将所述采用绕卷方式形成的有机绝缘层先加热， 然后 冷。

6、却， 使有机绝缘层在高温中熔覆在陶瓷层的表面， 冷却后两者紧密结合在一起。 9.如权利要求3所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 其特征在于： 所述硅酸盐 体系包括： 氢氧化钾、 硅酸钠、 去离子水， 氢氧化钾的浓度范围为： 0.5g/L-10g/L， 硅酸钠的 浓度范围为： 1g/L-30g/L。 10.采用权利要求19中任一所述的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方法， 制备出的 耐高温耐电晕的陶瓷膜包线。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111627592 A 2 一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及电磁线技术领域， 具体的， 本发明涉及一种耐高温耐电晕。

7、陶瓷膜包线 及其制备方法。 背景技术 0002 目前国内外市场上的陶瓷膜包线产品， 其中， 国内市场常见的陶瓷膜包线产品的 耐高温和耐电晕性能均较差， 国内最优异的陶瓷膜包线产品耐高温性能较好(为220)但 耐电晕性能依然较差， 国外最优异的陶瓷膜包线产品耐电晕性能较好(100小时左右)但耐 高温性能依然较差， 因此， 本领域迫切需要一种同时具备耐高温和耐电晕的陶瓷膜包线产 品。 发明内容 0003 本发明的目的在于， 提供一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线及其制备方法， 极大的提 高了陶瓷膜包线的耐高温和耐电晕性能， 并且其耐高温和耐电晕性能远超国标要求及目前 国内外最优的产品。 0004 本申请人。

8、经过长期广泛深入的研究， 通过大量筛选和测试， 创造性的发明了一种 新型耐高温耐电晕陶瓷膜包线及其制备方法， 提供一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线的制备方 法， 该耐高温耐电晕陶瓷膜包线由里到外包括： 外表面为铝基的导电金属、 陶瓷层、 有机绝 缘层， 所述陶瓷层为采用微弧氧化的方式在铝基表面原位生长的氧化铝陶瓷层， 所述有机 绝缘层包覆在陶瓷层的外表面。 0005 在一些实施方式中， 所述微弧氧化的电源类型包括： 直流、 单相脉冲、 交流、 不对称 交流、 双向不对称脉冲电源。 0006 进一步的， 所述微弧氧化的电源类型为双向不对称脉冲电源， 该双向不对称脉冲 电源作用在本申请的导电金属的铝基表。

9、面原位生长的氧化铝陶瓷层的性能优于其他电源 类型。 0007 在一些实施方式中， 所述微弧氧化的电解液体系包括： 硅酸盐体系、 硼酸盐体系、 铝酸盐体系， 电解液体系中的不同的阳离子会参与到氧化铝陶瓷层的形成， 从而影响到氧 化铝陶瓷层的性能。 0008 进一步的， 所述微弧氧化的电解液体系为硅酸盐体系， 硅酸盐体系的电解液体系 得到的氧化铝陶瓷层的综合性能最佳。 0009 进一步的， 所述硅酸盐体系包括： 氢氧化钾、 硅酸钠、 和去离子水， 氢氧化钾的浓度 范围为： 0.5g/L-10g/L， 优选KOH的浓度范围为： 3g/L-5g/L， 硅酸钠的浓度范围为： 1g/L- 30g/L， 优。

10、选硅酸钠的浓度范围为： 5g/L-15g/L。 0010 在一些实施方式中， 所述微弧氧化的氧化速度为： 0.1m/min-5m/min， 优选氧化速 度为： 0.5m/min-2m/min， 经大量的实验研究， 在该氧化时间范围内， 本申请的陶瓷膜包线的 性能佳。 说明书 1/6 页 3 CN 111627592 A 3 0011 在一些实施方式中， 所述微弧氧化的温度设定为： 10-50， 优选温度设定为： 22 -28， 通过采用工业冷水机组作为电解液的循环水冷系统， 控制温度。 0012 进一步的， 所述陶瓷层的厚度为： 20-70 m， 优选的所述所述陶瓷层的厚度为： 25- 65 。

11、m， 所述陶瓷层的主要材质为型和/或 型Al2O3。 0013 在一些实施方式中， 所述有机绝缘层包覆在陶瓷层的外表面， 所述有机绝缘层为 利用有机绝缘材料采用绕卷、 涂覆或者熔覆的方式包覆在陶瓷层的外表面。 0014 在一些实施方式中， 所述有机绝缘层为利用有机绝缘材料采用绕卷的方式包覆在 陶瓷层的外表面时， 采用绕卷方式形成有机绝缘层包括： 采用50的卷绕方法， 卷绕一层， 并使有机绝缘层的厚度普遍维持在50um-100um， 50的卷绕方法是指绕卷的有机绝缘材料 在外表面为铝基的导电金属的表面搭接尺寸占有机绝缘材料宽度的50。 0015 进一步的， 所述绕卷的有机绝缘材料包括： 酰亚胺薄。

12、膜、 胺酰聚酰亚胺、 聚亚胺聚 酯、 聚乙烯甲醛、 聚氨基甲酸酯、 或聚酯亚胺。 0016 在一些实施方式中， 所述有机绝缘层为利用有机绝缘材料采用涂覆的方式包覆在 陶瓷层的外表面时， 采用涂覆方式形成的有机绝缘层是由内部的致密层和外部的疏松层组 成的， 其中， 外部疏松层存在是不利于形成有机绝缘层的复合的， 因此采用涂覆方式形成有 机绝缘层的步骤包括： 对陶瓷层进行酸洗， 增强表面的清洁度、 和提高表面的活化能； 然后 将具有陶瓷层的导电金属浸泡在有机绝缘漆中抽真空， 抽取陶瓷层和有机绝缘漆中的空 气， 有利于增强导线的电气性能、 机械性能。 0017 进一步的， 采用涂覆方式形成的有机绝缘。

13、层时， 所述有机绝缘漆包括： 聚酰亚胺绝 缘漆、 155级聚氨酯漆、 180级聚氨酯漆、 180级聚酯亚胺、 200级聚酰胺酰亚胺、 或220级聚酰 胺酰亚胺。 0018 在一些实施方式中， 所述有机绝缘层为利用有机绝缘材料采用熔覆的方式包覆在 陶瓷层的外表面时， 采用熔覆方式形成有机绝缘层的步骤包括： 将绕卷形成的陶瓷膜包线 先加热， 然后冷却， 使有机绝缘层在高温中熔覆在陶瓷层的表面， 冷却后两者紧密结合在一 起。 0019 在一些实施方式中， 所述导电金属的铝基的内部包括： 铝、 铝合金、 锆、 锆合金、 铜、 铜合金、 锌、 锌合金， 常见的导电金属均可。 0020 在本申请中， 制备。

14、所述耐高温耐电晕陶瓷膜包线的步骤包括： 0021 (a)将外表面为铝基的导电金属， 采用微弧氧化的方式在铝基表面原位生长陶瓷 层。 0022 其中， 所述陶瓷层为氧化铝陶瓷层， 所述导电金属的铝基的内部包括： 铝、 铝合金、 锆、 锆合金、 铜、 铜合金、 锌、 锌合金， 常见的导电金属均可， 所述微弧氧化包括： 0023 所述微弧氧化的电源类型包括： 直流、 单相脉冲、 交流、 不对称交流、 双向不对称脉 冲电源， 优选双向不对称脉冲电源； 0024 所述微弧氧化的电解液体系包括： 硅酸盐体系、 硼酸盐体系、 铝酸盐体系， 优选硅 酸盐体系； 0025 所述微弧氧化的氧化速度为： 0.1m/。

15、min-5m/min， 优选氧化速度为： 0.5m/min-2m/ min； 0026 所述微弧氧化的温度设定为： 10-50， 优选温度设定为： 22-28； 说明书 2/6 页 4 CN 111627592 A 4 0027 所述陶瓷层的厚度为： 20-70 m， 优选的所述所述陶瓷层的厚度为： 25-65 m， 所述 陶瓷层的主要材质为型和/或 型Al2O3。 0028 (b)将有机绝缘层包覆在陶瓷层的外表面， 所述有机绝缘层为利用有机绝缘材料 采用绕卷、 涂覆或者熔覆的方式包覆在陶瓷层的外表面。 0029 (b1)所述有机绝缘层为利用有机绝缘材料采用绕卷的方式包覆在陶瓷层的外表 面: 。

16、0030 采用绕卷方式形成有机绝缘层包括： 采用50的卷绕方法， 卷绕一层， 使得有机绝 缘层的厚度普遍维持在50um-100um。 所述绕卷的有机绝缘材料包括： 酰亚胺薄膜、 胺酰聚酰 亚胺、 聚亚胺聚酯、 聚乙烯甲醛、 聚氨基甲酸酯、 或聚酯亚胺。 0031 (b2)所述有机绝缘层为利用有机绝缘材料采用涂覆的方式包覆在陶瓷层的外表 面， 包括步骤： 0032 对陶瓷层进行酸洗， 增强表面的清洁度、 和提高表面的活化能； 0033 然后将具有陶瓷层的导电金属浸泡在有机绝缘漆中抽真空， 抽取陶瓷层和有机绝 缘漆中的空气， 有利于增强导线的电气性能、 机械性能。 所述有机绝缘漆包括： 聚酰亚胺绝。

17、 缘漆、 155级聚氨酯漆、 180级聚氨酯漆、 180级聚酯亚胺、 200级聚酰胺酰亚胺、 或220级聚酰 胺酰亚胺。 0034 (b3)所述有机绝缘层为利用有机绝缘材料采用熔覆的方式包覆在陶瓷层的外表 面， 包括步骤： 将绕卷形成的陶瓷膜包线加热， 然后冷却， 使有机绝缘层在高温中熔覆在陶 瓷层的表面， 两者紧密结合在一起。 具体实施方式 0035 描述以下实施例以辅助对本发明的理解。 不意在且不应当以任何方式将实施例解 释成为限制本发明的保护范围。 0036 实施例1： 0037 将外表面为铝基的扁铝线， 采用微弧氧化的方式在铝基表面原位生长陶瓷层， 然 后利用有机绝缘材料采用绕卷的方式。

18、包覆在陶瓷层的外表面形成有机绝缘层。 0038 步骤为： 0039 调制硅酸盐体系： 20的Na2SiO3， 25的NaClO3， 5的kOH的溶液； 0040 将外表面为铝基的扁铝线通过盛放以上电解液溶液的镀池， 控制扁铝线移动速度 为1.5m/min,使得扁铝线在镀池中时间为80120秒， 温度为25； 0041 镀池电源采用双向不对称脉冲电源的恒流模式， 施加电流密度为5A/mm2的电流， 电压随扁铝线电阻变化； 0042 扁铝线通过镀池后进入烤箱， 烤箱温度设置在150， 扁铝线经过烤箱时间为30 45秒， 用以蒸发残留的水分， 扁铝线通过烤箱后， 表面附着了25 m左右的 型陶瓷层；。

19、 0043 准备聚酰亚胺薄膜， 采用绕卷的方式包覆在陶瓷层的外表面形成有机绝缘层： 0044 根据外表面为铝基的扁铝线的规格选择所需聚酰亚胺薄膜宽度， 宽度计算为扁线 的周长/2+8； 0045 将具有陶瓷层的扁铝线固定在包纸机上， 将两卷聚酰亚胺薄膜带放置于绝缘纸固 定架； 说明书 3/6 页 5 CN 111627592 A 5 0046 调整聚酰亚胺薄膜带与具有陶瓷层的扁铝线呈3060 倾斜， 通过调整角度， 使得 聚酰亚胺薄膜带在具有陶瓷层的扁铝线表面搭接尺寸占薄膜带宽度的50； 0047 并且两卷聚酰亚胺薄膜带缠绕在具有陶瓷层的扁铝线上的倾斜方向相反， 此时外 表面为铝基的扁铝线的表。

20、面即附着了25 m左右的 型陶瓷层和2层聚酰亚胺薄膜组成的复 合有机绝缘层， 形成耐高温耐电晕的陶瓷膜包线。 0048 该耐高温耐电晕的陶瓷膜包线的最高耐受温度为： 250， 在155耐电晕时间长： 250小时， 即为样品2。 0049 另外， 本申请人经过大量的实验， 发现在本发明中， 利用微弧氧化的方式在铝基表 面原位生长陶瓷层， 陶瓷层的厚度对陶瓷膜包线成品的性能有较大的影响， 见表1， 因此申 请人发现优选的陶瓷层厚度为： 20-70um， 更优选为25-65um。 从表1中可以看出， 当陶瓷层的 厚度在2070 m时， 陶瓷层厚度越大， 整个陶瓷膜包线的击穿电压越高， 耐电晕寿命越高。

21、， 以上5个样品的耐电晕寿命在70小时以上， 远超国标规定的12小时。 另外， 在陶瓷层厚度为 2565 m时， 在155耐电晕寿命可以达到250300小时之间， 击穿电压可以达到400 550V之间， 耐电晕性能和击穿性能都很优越。 0050 0051 表1： 陶瓷层厚度对陶瓷膜包线成品的性能影响表 0052 实施例2： 0053 将外表面为铝基的扁铝线， 采用微弧氧化的方式在铝基表面原位生长陶瓷层， 然 后利用有机绝缘材料采用熔覆的方式包覆在陶瓷层的外表面形成有机绝缘层。 0054 步骤为： 0055 调制电解液体系： 草酸0.3mol/L， 乙二醇50(体积)的水溶液； 0056 将外表。

22、面为铝基的扁铝线通过盛放以上电解液溶液的镀池， 控制扁铝线移动速度 为0.5m/min,使得扁铝线在镀池中时间为200300秒， 温度为26； 0057 镀池电源双向不对称脉冲电源采用恒流模式， 施加电流密度为1.5A/mm2的电流， 电压随扁铝线电阻变化； 0058 扁铝线通过镀池后进入烤箱， 烤箱温度设置在150， 扁铝线经过烤箱时间为30 45秒， 用以蒸发残留的水分， 扁铝线通过烤箱后， 表面附着了65 m左右的型陶瓷层； 0059 准备聚酰亚胺薄膜， 采用绕卷的方式包覆在陶瓷层的外表面形成有机绝缘层： 0060 根据外表面为铝基的扁铝线的规格选择所需聚酰亚胺薄膜宽度， 宽度计算为扁线。

23、 的周长/2+8； 0061 将具有陶瓷层的扁铝线固定在包纸机上， 将一卷聚酰亚胺薄膜带放置于绝缘纸固 定架上； 0062 调整聚酰亚胺薄膜带与具有陶瓷层的扁铝线呈1545 倾斜， 通过调整角度， 使得 说明书 4/6 页 6 CN 111627592 A 6 聚酰亚胺薄膜带在具有陶瓷层的扁铝线表面搭接距离35mm之间； 0063 在聚酰亚胺薄膜带缠绕的同时， 对具有陶瓷层的扁铝线施加10kHZ， 电流密度为 3.5A/mm2的电流， 使得具有陶瓷层的扁铝线加热， 融化薄膜的预浸胶； 0064 预浸胶融化后， 聚酰亚胺薄膜仅仅缠绕在陶瓷扁铝线表面， 陶瓷扁铝线在空气中 逐渐冷却至室温后， 形成。

24、了牢固的复合导线， 此时外表面为铝基的扁铝线表面即附着了65 m左右的型陶瓷层和1层聚酰亚胺薄膜组成的复合绝缘层， 形成耐高温耐电晕的陶瓷膜包 线。 0065 该耐高温耐电晕的陶瓷膜包线的最高耐受温度为： 250， 在155耐电晕时间长： 310小时， 即为样品6。 0066 实施例3： 0067 将外表面为铝基的圆铝线， 采用微弧氧化的方式在铝基表面原位生长陶瓷层， 然 后利用有机绝缘材料采用涂覆的方式包覆在陶瓷层的外表面形成有机绝缘层。 0068 步骤为： 0069 调制硅酸盐体系： 10的Na2AlO2， 15的NaClO3， 6的kOH的溶液； 0070 将外表面为铝基的圆铝线通过盛放。

25、以上电解液溶液的镀池， 控制圆铝线移动速度 为0.8m/min,使得圆铝线在镀池中时间为150225秒， 温度为20； 0071 镀池电源采用双向不对称脉冲电源的恒流模式， 施加电流密度为3A/mm2的电流， 电压随着圆铝线电阻变化； 0072 圆铝线通过镀池后进入烤箱， 烤箱温度设置在150， 圆铝线经过烤箱时间为30 45秒， 用以蒸发残留的水分， 圆铝线通过烤箱后， 表面附着了30 m左右的 型陶瓷层； 0073 准备聚酰亚胺绝缘漆， 采用涂覆的方式包覆在陶瓷层的外表面形成有机绝缘层： 0074 在有机池中调制1,2,4 -三氨基联苯醚50和1,3-偏苯二乙酸酐酰氯50溶液； 0075 。

26、具有陶瓷层的圆铝线通过有机溶液池后， 经过圆形模具1， 圆形模具1的内径较陶 瓷远铝线的外径大10 m， 保证绝缘漆仅能在圆铝线表面附着10 m； 0076 再通过烤箱， 烤箱温度设置在450， 经过烤箱时间为1523秒， 此时有机溶液成 分发生化学反应， 缩聚成聚酰亚胺； 0077 然后通过定滑轮回到有机溶液池， 并再次通过圆形模具2， 圆形模具2的内径较圆 形模具1的内径大10 m， 并再次通过烤箱， 使得陶瓷圆铝线每一次经过有机溶液池， 圆形模 具和烤箱， 均会在陶瓷圆铝线外附着10 m聚酰亚胺层； 0078 经过89次此过程， 使得在陶瓷层的外表面包覆8090 m的聚酰亚胺层， 此时外。

27、 表面为铝基的圆铝线的表面即附着了30 m左右的 型陶瓷和8090 m的聚酰亚胺组成的复 合绝缘层， 形成耐高温耐电晕的陶瓷膜包线。 。 0079 该耐高温耐电晕的陶瓷膜包线的最高耐受温度为： 250， 在155耐电晕时间长： 330小时， 即为样品7。 0080 如上所述的三个具体实施方式中的样品1样品7的测试性能与国内外现有产品 的性能， 见表2， 其中， 本发明比国内和国外最优秀的电磁线产品， 具有明显更优异的耐高温 性能和耐电晕性能， 特别是耐电晕性能。 由此可见， 采用本发明的结构的新型高温耐电晕陶 瓷膜包线， 其最高耐受温度均能达到国标要求， 且155耐电晕时间可以高达250小时330 小时， 性能远超现有的电磁线的性能。 说明书 5/6 页 7 CN 111627592 A 7 0081 0082 表2： 实施例样品与国内外现有产品性能对比表 0083 尽管本发明已公开了多个方面和实施方式， 但是其它方面和实施方式对本领域技 术人员而言将是显而易见的， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范围。 本发明公开的多个方面和实施方式仅用于举例说明， 其并 非旨在限制本发明， 本发明的实际保护范围以权利要求为准。 说明书 6/6 页 8 CN 111627592 A 8 。