一种高导电性能的漆包线及制备方法与流程

本发明涉及漆包线导电技术领域，具体为一种高导电性能的漆包线及制备方法。

背景技术：

漆包线是电气设备的重要配件，漆包线是由导电体与涂覆导电体上多层的绝缘漆构成，随着社会电力行业持续快速的发展，给漆包线带来很广阔的市场前景，随之对漆包线有了更高的要求，传统的漆包线大体包括铜导线本体与漆层，这种结构的漆包线通常结构由于过于简单，没有考虑到环境因素的影响，而在一些特殊领域内，通常在安装和实用过程中，或多或少需要对漆包线进行弯折，拉扯等操作，而如果用这种漆包线其制作的大型产品，线体弯折的情况可能导致设备失敏、短路等现象，而这种大型结构产品又通常结构复杂，拆装维护过程耗时费力，这样破损的漆包线会带来严重的后果。

如申请号为201410465691.2，专利名称为一种绝缘复合铝漆包线的发明专利，其主要采用导体、复合漆膜层、铁氟龙包带、尼龙改性玻纤层结合的设计，原料易得，操作简单，相对挤塑型铁氟龙漆包线，不用特意添置高温挤出机，可以在通用设备上完成制备，容易实现产业化，三层绝缘漆包线绝缘电压高，因外护套复合尼龙具有出众的耐磨性为高速自动卷线提供可能，同时绝缘电压高，可以省去绝缘胶带、绝缘隔层，采用三层绝缘保护，没有针孔现象。

但是针对于对导电性能要求极高的精密设备，有合金银线的方式来增加导电性能，但是其需要加入钯、金，镍、铂等各种元素，制作工艺比较复杂，成本较高。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种高导电性能的漆包线及制备方法，通过漆包线常用元素，银和铜相结合，得到纳米银铜合金作为导电芯层，既具有远高于铜芯漆包线的导电性能，又具有较高的稳定性，在纳米银铜合金芯表面形成的无机绝缘微颗粒层也能非常好的解决镀银层存在的问题，而且，能将纳米银铜合金芯包覆起来，起到绝缘的作用，还能具有极高的耐热性，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高导电性能的漆包线，包括导电芯层，在所述导电芯层的表面设有抗拉纤维层，在所述抗拉纤维层表面设有镀锡层，在所述镀锡层表面设有绝缘漆层，所述导电芯层包括纳米银铜合金芯，在所述纳米银铜合金芯的表面设有无机绝缘微颗粒层，所述抗拉纤维层由若干碳纤维丝顺逆方向交错螺旋缠绕在所述无机绝缘微颗粒层的表面。

优选地，所述纳米银铜合金芯的制备方法为：

步骤100、在水平放置的玻璃管两端密封安装导电玻璃板和银板，以导电玻璃板为阴极，银板为阳极；

步骤200、配置电解液，将电解液加入玻璃管内；

步骤300、设定导电玻璃板和银板之间的沉积电位为-1.2v，在室温下进行沉积，得到纳米银铜合金；

步骤400、将纳米银铜合金进行熔炼，轧制、拉伸得到所需形状的纳米银铜合金芯。

优选地，所述玻璃管由主管道以及环绕设置在主管道表面的若干沉积管，所述主管道与所述沉积管连通且一体成型，所述沉积管的直径为0.5～1.5mm。

优选地，在所述玻璃管内放置带磁性的搅拌子，在沉积过程中采用磁力搅拌方式缓慢搅拌，转速为20～40r/min。

优选地，所述电解液的制备：在烧杯中加入30ml的二次去离子水，然后加入0.0185g的硝酸银和0.0125g的cu(no3).3h2o，用玻璃棒搅拌均匀。

优选地，所述无机绝缘微颗粒层形成于纳米银铜合金芯表面，在纳米银铜合金芯熔融轧制拉伸成型时，将成型槽内表面设置为略微粗糙的结构，并附上一层二氧化硅细微颗粒层，在纳米银铜合金芯冷却时一并成型在其表面，然后涂覆绝缘材料，形成无机绝缘微颗粒层。

另外本发明还设计了一种高导电性能的漆包线的制备方法，包括如下步骤：

步骤100、通过电解得到纳米银铜合金，并进行熔炼，通过轧制、拉伸工艺得到所需规格的纳米银铜合金芯；

步骤200、将纳米银铜合金芯进行淬火处理，达到淬火温度后通入去离子水中进行迅速冷却；

步骤300、纳米银铜合金芯冷却后放入回火设备中进行加热并保温，然后自然冷却至常温；

步骤400、依次包覆抗拉纤维层和镀锡层，然后送入涂漆机涂上绝缘漆层；

优选地，所述步骤200中的淬火处理工艺通过专用的所述淬火装置进行，其包括恒温烤箱，所述恒温烤箱内壁上设有若干红外加热管，所述恒温烤箱内还安装有用于改变纳米银铜合金芯牵引方向的转向轮，所述恒温烤箱底部设有冷却水槽，所述冷却水槽与恒温烤箱之间设有无氧连接管，所述无氧连接管固定安装在恒温烤箱下底面。

优选地，所述步骤300中的回火设备包括回火炉，所述回火炉底部设有散热水箱，所述散热水箱内填充有散热液，所述散热水箱内还固定安装有冷却腔室，且冷却腔室底部浸没在散热液内，所述冷却腔室内固定安装有若干个传递轮。

优选地，所述步骤400中的涂漆机包括烘干箱，所述烘干箱底部设有上漆槽，所述上漆槽底部和烘干箱内顶部均安装有若干个同步轮，且位于烘干箱内的同步轮通过链条传动连接有第一电机，位于上漆槽内的同步轮通过链条传动连接有第二电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过漆包线常用元素，银和铜相结合，得到纳米银铜合金作为导电芯层，既具有远高于铜芯漆包线的导电性能，又具有较高的稳定性，在纳米银铜合金芯表面形成的无机绝缘微颗粒层也能非常好的解决镀银层存在的问题，而且，能将纳米银铜合金芯包覆起来，起到绝缘的作用，还能具有极高的耐热性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的绝缘漆层结构示意图；

图3为本发明漆包线的制备工艺过程中淬火，回火及上漆烘干一体设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种高导电性能的漆包线，包括导电芯层1，在所述导电芯层1的表面设有抗拉纤维层2，在所述抗拉纤维层2表面设有镀锡层3，在所述镀锡层3表面设有绝缘漆层4，所述导电芯层1包括纳米银铜合金芯101，在所述纳米银铜合金芯101的表面设有无机绝缘微颗粒层102，所述抗拉纤维层2由若干碳纤维丝顺逆方向交错螺旋缠绕在所述无机绝缘微颗粒层102的表面。

在本实施方式中，主要是提升导电性能，针对于对导电性能要求极高的精密设备，在现有技术中，有合金银线的方式来增加导电性能，但是其需要加入钯、金，镍、铂等各种元素，制作工艺比较复杂，成本较高，本发明通过漆包线常用元素，银和铜相结合，得到纳米银铜合金作为导电芯层，既具有远高于铜芯漆包线的导电性能，又具有较高的稳定性，相比通过镀银方式提高导电性能的方式，其能解决镀银铜线的众多问题如下：

镀银铜线的镀银层极易与空气中的硫化氢等物质产生化学反应，使银层变暗发黑生成硫化银等产物，硫化银不仅影响银层表面外观，还严重影响了该产品的焊接性能和在高频射频电缆中的信号传输，严重时会增加镀银层表面电阻，除此之外，光照、空气中的高温都容易对镀银层产生较大的影响。

纳米银铜合金芯101不仅具有高导电性能、以及各项优越的物理性能和化学性能，具有纳米效应，这是现有中的铜包铝线和镀银铜线所不能比拟的性能。

无机绝缘微颗粒层102形成于纳米银铜合金芯101表面，由于二氧化硅颗粒的熔点高于纳米银铜合金的熔点许多，在纳米银铜合金芯101熔融轧制拉伸成型时，将成型槽内表面设置为略微粗糙的结构，并附上一层二氧化硅细微颗粒层，在纳米银铜合金芯101冷却时一并成型在其表面，然后涂覆绝缘材料，形成无机绝缘微颗粒层102，在纳米银铜合金芯101表面通过该方式形成的无机绝缘微颗粒层102也能非常好的解决镀银层存在的问题，而且，能将纳米银铜合金芯101包覆起来，起到绝缘的作用，还能具有极高的耐热性。

其中，纳米银铜合金芯101的制备方法为：

步骤100、在水平放置的玻璃管两端密封安装导电玻璃板和银板，以导电玻璃板为阴极，银板为阳极，在所述玻璃管内放置带磁性的搅拌子，在沉积过程中采用磁力搅拌方式缓慢搅拌，转速为20～40r/min；

步骤200、配置电解液，将电解液加入玻璃管内，且玻璃管由主管道以及环绕设置在主管道表面的若干沉积管，所述主管道与所述沉积管连通且一体成型，所述沉积管的直径为0.5～1.5mm，沉积管的分布靠近主管道的同一侧；

电解液在整个主管道和沉积管内，在使用过程中，将有沉积管的一侧至于下方。

步骤300、设定导电玻璃板和银板之间的沉积电位为-1.2v，在室温下进行沉积，得到纳米银铜合金；

在电解沉积时，沉积的纳米银铜合金会集中在沉积管中，可以减少玻璃管内电解液由于磁性搅拌导致纳米银铜合金也随着搅动，影响继续电解。

步骤400、将纳米银铜合金进行熔炼，轧制、拉伸得到所需形状的纳米银铜合金芯。

电解液的制备：在烧杯中加入30ml的二次去离子水，然后加入0.0185g的硝酸银和0.0125g的cu(no3).3h2o，用玻璃棒搅拌均匀。

如图2所示，绝缘漆层4包括依次设置的聚氨酯纤维漆涂层41、聚酰胺-酰亚胺漆涂层42和聚酯树脂纤维漆涂层43、芳纶丝编织层44和云母带绕包层45，所述聚氨酯纤维漆涂层41涂覆在镀锡层3上。

在该实施方式中，主要是采用聚氨酯纤维漆涂层、聚酰胺-酰亚胺漆涂层和聚酯树脂纤维漆涂层作为绝缘部分，相比现有常用的聚氨酯或聚酯树脂类的材料作为绝缘部分，重点提出了将聚酰胺-酰亚胺漆涂层作为绝缘部分的中间层，其将具有耐热性的芳杂亚胺环基团和具有柔性的酰胺基团结合起来，从而使其具有优良的耐热性、介电性、机械性能以及稳定的化学物理性能，虽然聚氨酯或聚酯树脂类的漆层也具备绝缘性能，是常用的漆包线绝缘漆，但是，这样的绝缘层缺乏耐热性和稳定性能，一般需要对漆包线再增加增加耐热性的材料层结构，本发明将制备的聚酰胺-酰亚胺漆涂层与聚氨酯纤维漆涂层、聚酯树脂纤维漆涂层结合作为绝缘漆层，在化学或物理各个性能方面都有很高的提升。

其中，聚酰胺-酰亚胺漆涂层的制备方法包括如下步骤：

步骤100、制备酰亚胺预聚物溶液；

首先，在三口烧瓶中依次n-甲基吡咯烷酮和偏苯三酸酐，略微升温使其溶解，再加入4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯进行化学反应；

然后，调节化学反应的初始温度在70～90℃，反应时间为2～3h；

再次升温至120～140℃使二者充分反应至酸值恒定，调整偏苯三酸酐与4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯的摩尔比并保持固含量恒定,得到酰亚胺预聚物溶液。

步骤200、制备封闭型异氰酸酯；

在三口烧瓶中加入n-甲基吡咯烷酮、4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯及封闭剂进行反应，反应过程中每隔20～40分钟取样检测三口烧瓶中残余—nco基团的含量直至为零。

步骤300、将等量的酰亚胺预聚物溶液与封闭型异氰酸酯溶液搅拌混合均匀并配制成漆。

现有技术中一般是通过酰氯路线和二异氰酸酯路线来合成酰亚胺预聚物，这样的合成方式，前者工艺流程长，酰氯及衍生物存储稳定性差，特别是生产过程中放出hcl气体，污染环境，腐蚀设备，后者简化了操作过程，但其仍存在两点不足：即产物中有高活性的异氰酸根使漆的存储性不好，产物分子量过大，造成漆的粘度过大，导致大量消耗溶剂且涂装困难，本实施方式采用低聚的酰亚胺预聚物和封闭型异氰酸酯混合配制成漆，完全解决了上述问题。

所述芳纶丝编织层44是所述聚酯树脂纤维漆涂层43在进行冷却时半固态下，将芳纶丝螺旋缠绕编织在所述聚酯树脂纤维漆涂层43的表面，所述芳纶丝编织层44有部分嵌入在上述聚酯树脂纤维漆涂层43的表面内。

通过该方式，能将作为防火部分的芳纶丝编织层44和云母带绕包层45直接融合在绝缘部分，作为一个整体，不容易脱落，还具有良好的抗拉伸性能，也增加了整个漆包线的强度。

实施例2：

本发明提供了一种高导电性能的漆包线的制备方法，包括如下步骤：

步骤100、通过电解得到纳米银铜合金，并进行熔炼，通过轧制、拉伸工艺得到所需规格的纳米银铜合金芯；

步骤200、将纳米银铜合金芯进行淬火处理，达到淬火温度后通入去离子水中进行迅速冷却；

步骤300、纳米银铜合金芯冷却后放入回火设备中进行加热并保温，然后自然冷却至常温；

步骤400、依次包覆抗拉纤维层和镀锡层，然后送入涂漆机涂上绝缘漆层；

如图3所示，步骤200中的淬火处理工艺通过专用的淬火装置进行，其包括恒温烤箱301，恒温烤箱301内壁上设有若干红外加热管302，恒温烤箱301内还安装有用于改变纳米银铜合金芯牵引方向的转向轮303，恒温烤箱301底部设有冷却水槽304，冷却水槽304与恒温烤箱301之间设有无氧连接管305，无氧连接管305固定安装在恒温烤箱301下底面。

淬火装置实现纳米银铜合金芯的淬火工艺，纳米银铜合金芯在恒温烤箱301内加热到淬火温度后，通过无氧连接管305进入到去冷却水槽304内的离子水中，不仅实现了淬火工艺，同时还对纳米银铜合金芯表面进行了清洗，其中无氧连接管305底端设置在去离子水液面一下，防止了纳米银铜合金芯与大气接触而发生氧化，为了避免发生倒吸现象，无氧连接管305上安装有均压电磁阀，在停止工作时，打开均压电磁阀，使得无氧连接管305内外气压保持均衡，防止倒吸现象的发生。

步骤300中的回火设备包括回火炉401，所述回火炉401底部设有散热水箱402，所述散热水箱402内填充有散热液403，所述散热水箱402内还固定安装有冷却腔室404，且冷却腔室404底部浸没在散热液403内，所述冷却腔室404内固定安装有若干个传递轮405。

回火装置用于纳米银铜合金芯的回火工艺以及回火后的自然冷却，在本实施方式中，完成回火工艺的纳米银铜合金芯进入充满氮气的冷却腔室404内，纳米银铜合金芯在氮气的保护下进行自然冷却，同时纳米银铜合金芯的热量通过散热液403进行排放，不仅实现了纳米银铜合金芯自然密封冷却，防止了纳米银铜合金芯的氧化，同时加快了纳米银铜合金芯的冷却速率。

步骤400中的涂漆机包括烘干箱601，所述烘干箱601底部设有上漆槽602，所述上漆槽602底部和烘干箱601内顶部均安装有若干个同步轮603，且位于烘干箱601内的同步轮603通过链条传动连接有第一电机604，位于上漆槽602内的同步轮603通过链条传动连接有第二电机605。

采用垂直上漆的方式进行绝缘漆的涂覆，绝缘漆在涂覆的过程中只受重力的作用，漆包线在向上牵引运动时，绝缘漆均匀涂覆在纳米银铜合金芯上，防止了漆包线发生偏心现象，提升了漆包线的工作性能。

纳米银铜合金芯经过上漆槽时进行绝缘漆的涂覆，而后竖直输送到烘干箱601内，漆包线在竖直输送的过程中，绝缘漆沿着纳米银铜合金芯向下流动，使得绝缘漆等厚度涂覆在纳米银铜合金芯上，避免了漆包线因绝缘漆涂覆偏心而导致绝缘漆各处厚度不一，同时同步轮603与漆包线的牵引速度相同，避免了漆包线与同步轮603之间因摩擦力产生的磨损。

值得说明的是，烘干箱601采用现有技术中的热风循环催化燃烧技术进行漆包线的烘干，即把绝缘漆中的有机溶剂燃烧产生的热空气，通过循环系统再用于烘干箱601内，用于漆包线的烘干。这样既能阻止溶剂直接排放到大气中，又能利用溶剂催化燃烧产生的热能，即将溶剂作为第二能源。

现有技术中漆包线的生产设备在涂覆绝缘漆的过程中，采用毛毡进行绝缘漆的涂覆，由于毛毡上绝缘漆的凝固，导致纳米银铜合金芯上绝缘漆涂覆厚度不一致，同时在漆包线烘干的过程中，纳米银铜合金芯倾斜易导致绝缘漆发生离心现象，使得漆包线上绝缘漆厚度不一致，大大影响了漆包线的生产质量。

相比与现有技术，本发明采用浸润的方式进行绝缘漆的涂覆，利用竖直牵引的方式进行绝缘漆厚度的均匀控制，避免了现有技术中漆包线绝缘漆发生偏心现象，保证了绝缘漆各处厚度相当，同时大大提升了漆包线的生产质量及工作性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。