一种长寿命漆包线及其生产工艺的制作方法

本发明涉及漆包线领域，具体为一种长寿命漆包线及其生产工艺。

背景技术：

漆包线是绕组线的一个主要品种，由导体和绝缘层两部组成，裸线经退火软化后，再经过多次涂漆，烘焙而成。但要生产出既符合标准要求，又满足客户要求的产品并不容易，它受原材料质量，工艺参数，生产设备，环境等因素影响，因此，各种漆包线的质量特性各不相同，但都具备机械性能，化学性能，电性能，热性能四大性能。

聚酰亚胺是目前有机类漆包线中耐热等级最高的漆包线漆，其长期使用温度可达220℃以上。该漆由美国于1958年研制成功。聚酰亚胺漆包线具有高的耐热性，良好的耐溶剂和耐冷冻剂性能。但由于成本昂贵，储存稳定性差和具有毒性，影响了它的广泛使用。目前该漆包线使用某些特殊场合，如煤矿电机，宇宙空间仪器仪表等用线

为了提高耐温等级和发展特殊用途漆包线，一般均采用复合绝缘层。复合涂层漆包线与单一涂层漆包线相比具有下列优越性:(1)满足特殊使用要求，如复杂无骨架成形用自粘性漆包线，冰箱、空调压缩机用耐冷冻剂漆包线等可以通过复合涂层结构来满足；(2)通过各种绝缘层的复合使其特性取长补短，改善和提高使用性能，以满足使用要求，如聚酯/尼龙复合涂层漆包线提高了热冲击性能和卷绕性能，适合热浸渍工艺，可供由于超负荷而产生的瞬间过热的电机绕组使用；(3)可以降低某些漆包线的成本，如聚酯亚胺，聚酰胺酰亚胺复合涂层漆包线替代单一涂层的聚酰胺酰亚胺漆包线，可较大地降低成本

但是，现有的漆包线及其生产工艺存在以下缺陷：

(1)现有技术中的漆包线常采用无氟聚酰亚胺绝缘漆，无氟聚酰亚胺溶解性较差，导致聚酰亚胺绝缘漆黏度较高，在漆包线的生产过程中，聚酰亚胺绝缘漆黏度过大，会使漆液的流平性能下降，从而导致涂层偏心，聚酰亚胺绝缘漆涂覆较薄处易使导电铜芯1氧化，影响漆膜附着性，太厚处又会使漆膜内部的溶剂挥发不充分，交联度差，漆膜的弹性和附着性能下降，易造成脱漆现象而影响漆膜连续性产生针孔；

(2)现有技术中漆包线韧性不高，在卷绕弧度较大或卷绕次数较多时，漆包线表面发生裂纹，不能进行良好的电气隔离，容易发生电击穿，漆包线在使用过程中因电击穿而使得相邻的漆包线环并联在一起，减小了绕制漆包线的电阻，漆包线通电后产热快，容易造成电器的损坏。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种长寿命漆包线及其生产工艺，本发明改善了绝缘漆的粘度以及附着性，大大提升了绝缘漆的涂覆效果，同时还通过热处理提升了导电铜芯的硬度、强度、塑性和韧性，有效地保证了漆包线的质量，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：

一种长寿命漆包线，包括导电铜芯和绝缘漆层，所述导电铜芯与绝缘漆层之间设有混合防护层，所述绝缘漆层外表面设有润滑层，所述绝缘漆层包括涂覆在混合防护层外表面上的改性含氟聚酰亚胺绝缘漆以及包覆在改性含氟聚酰亚胺绝缘漆外部的聚酯亚胺绝缘漆。

进一步地，所述混合防护层均匀包覆在润滑层上，所述混合防护层包括玻璃丝、尼龙丝以及涤纶丝，且三者的数量混合比为2:5:3。

进一步地，所述润滑层包括酯质润滑剂，所述酯质润滑剂均匀涂覆在绝缘漆层表面。

进一步地，所述改性含氟聚酰亚胺绝缘漆包括含氟脂环二胺、含脂环二酐以及改性硅烷偶联剂。

进一步地，本发明还提供了一种长寿命漆包线生产工艺，包括如下步骤：

s100、对漆包线原材料铜丝进行连续拉丝并清洗；

s200、增韧热处理以提升导电铜芯机械性能；

s300、包覆混合防护层强化导电铜芯；

s400、铜丝表面涂覆绝缘漆并烘干；

s500、漆包线后期收线处理。

进一步地，在步骤s100中，对漆包线原材料铜丝进行连续拉丝并清洗的具体为：对漆包线原材料铜丝至少进行两次连续拉丝，并在完成拉丝操作后对漆包线原材料铜丝进行清洗。

进一步地，在步骤s200中，对拉丝清洗后的铜丝进行热处理的具体步骤包括：

s201、将导电铜芯放入到无氧恒温烤箱中缓慢加热到淬火温度930℃～940℃；

s202、将完成加热的导电铜芯放入到去离子水中进行迅速冷却，并对导电铜芯表面进行二次清洗；

s203、将冷却后的导电铜芯放入回火炉中进行回火工艺，回火温度为250℃～300℃，回火时间为5～10分钟；

s204、在无氧环境中进行回火后导电铜芯的自然冷却。

进一步地，在步骤s400中，改性含氟聚酰亚胺绝缘漆和聚酯亚胺绝缘漆比例设定为7:3，运用计量泵供漆、多道模具涂漆，热风循环、催化燃烧技术进行烘干。

进一步地，在步骤s500中，漆包线后期收线处理包括如下步骤：

s501、在完成涂覆绝缘漆的漆包线表面均匀涂覆酯质润滑剂；

s502、在漆包线收卷的过程中，通过高压针孔监测仪和粒子检测仪对漆包线进行在线检测；

s503、对检验合格的漆包线进行卷绕包装。

进一步地，在步骤s503中，在漆包线卷绕的过程中，至多采用三个收卷轮进行漆包线的收卷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明对聚酰亚胺进行改性，通过引入脂环链段和氟原子，增强了聚酰亚胺的溶解性，使得通过添加溶剂即可降低聚酰亚胺的黏度，提升了聚酰亚胺绝缘漆的流平性能，在聚酰亚胺绝缘漆涂覆过程中能够均匀附着在导电铜芯上，避免了绝缘漆层发生涂层偏心现象，大大提升了漆包线的生产质量；

(2)本发明对导电铜芯进行淬火和回火热处理，导电铜芯经淬火得到贝氏体等组织，淬火完成后进行回火，消除导电铜芯的淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂，同时还能调整导电铜芯的硬度、强度、塑性和韧性，即使在卷绕弧度较大或卷绕次数较多时，也不会发生裂痕现象，有效地保证了漆包线的质量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的流程图。

图中标号：

1-导电铜芯；2-绝缘漆层；3-混合防护层；4-润滑层；5-改性含氟聚酰亚胺绝缘漆；6-聚酯亚胺绝缘漆。

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。

如图1所示，本发明提供了一种长寿命漆包线，包括导电铜芯1和绝缘漆层2，所述导电铜芯1与绝缘漆层2之间设有混合防护层3，所述绝缘漆层2外表面设有润滑层4，所述绝缘漆层2包括涂覆在混合防护层3外表面上的改性含氟聚酰亚胺绝缘漆5以及包覆在改性含氟聚酰亚胺绝缘漆5外部的聚酯亚胺绝缘漆6。

本实施方式中，漆包线由导电铜芯1、混合防护层3、绝缘漆漆层2以及润滑层4四层结构组成，在漆包线的四层结构中，导电铜芯1用于电流的传输，混合防护层3用于提升了漆包线整体的机械强度以及韧度，能够有效地保护漆包线，绝缘漆层4用于电气隔离，润滑层4用于提升漆包线外表面的光滑性，减小漆包线外表面的摩擦系数，防止了漆包线在高速卷绕过程中产生损伤。

在本实施方式中，导电铜芯1经低氧铜杆拉丝而成，低氧铜杆采用了连铸连轧的生产工艺，经过了热轧，铸造组织已经破碎，细小杂质颗粒可以细化到微米级范围，其柔软度、回弹角、绕线性能更为优越。

同时，采用含氟聚酰亚胺绝缘漆和聚酯亚胺结缘器复合涂层的漆包线，兼顾了加工性、材料成本和综合性能，尤其是耐热性和柔韧性，可以提高漆包线的生产效益，同时满足电机、电器行业对漆包线使用性能的要求，其中聚酯亚胺绝缘漆赋予漆膜良好的附着性和柔韧性，改性含氟聚酰亚胺绝缘漆提升了漆包线的耐热性，提升了漆包线整体的质量。

所述混合防护层3均匀包覆在润滑层1上，所述混合防护层3包括玻璃丝、尼龙丝以及涤纶丝，且三者的数量混合比为2:5:3。

本实施方式中，混合防护层3包覆在导电铜芯1上，并通过绝缘漆层2粘接在导电铜芯1上，混合防护层3的设置，不仅提升了漆包线的机械强度和韧性，同时还能够充当绝缘层，大大提升了漆包线的抗电击穿性能。

所述润滑层4包括酯质润滑剂，所述酯质润滑剂均匀涂覆在绝缘漆层2表面。

本实施方式中，润滑层的设置，能够有效地改善漆包线的绕制性能、降低摩擦系数，避免了漆包线在高速绕制过程中造成损伤。

所述改性含氟聚酰亚胺绝缘漆5包括含氟脂环二胺、含脂环二酐以及改性硅烷偶联剂。

本实施方式中，改性含氟聚酰亚胺绝缘漆5通过引入脂环结构，能够降低或抑制分子内和分子间的电荷转移，从而增加其在有机溶剂中的溶解性、光学透过性、介电性能等，改性含氟聚酰亚胺绝缘漆5还引入了氟原子，相比于无氟聚酰亚胺，较明显地改善了溶解性，具有较低的吸湿性，高透过性以及耐热性能。

在本实施方式中，改性含氟聚酰亚胺绝缘漆5的合成工艺为：

(1)以环戊酮和苯酷为原料合成一种含环戊院结构二紛，此二酷与氯硝基三氟通过亲核取代反应和水合肼还原反应，合成一种新型含氟脂环二胺单体；

(2)二酚与氯化偏苯三酸酐通过亲核取代反应，合成一种新型含脂环二酐单体；

(3)一摩尔量份的有机二胺、两摩尔量份的混合后溶于中，再加入两摩尔量份的有机二酐，固含量为，室温搅拌过夜，制得新型界面相容剂溶液，即改性硅烷偶联剂；

(4)将按物质量之比配好的含氟脂环二胺单体、含脂环二酐单体以及改性硅烷偶联剂进行共聚反应生成改性含氟聚酰亚胺绝缘漆。

现有技术中，无氟聚酰亚胺溶解性较差，导致聚酰亚胺绝缘漆黏度较高，在漆包线的生产过程中，聚酰亚胺绝缘漆黏度过大，会使漆液的流平性能下降，从而导致涂层偏心，聚酰亚胺绝缘漆涂覆较薄处易使导电铜芯1氧化，影响漆膜附着性，太厚处又会使漆膜内部的溶剂挥发不充分，交联度差，漆膜的弹性和附着性能下降，易造成脱漆现象而影响漆膜连续性产生针孔。

相比于现有技术，本发明对聚酰亚胺进行改性，通过引入脂环链段和氟原子，增强了聚酰亚胺的溶解性，使得通过添加溶剂即可降低聚酰亚胺的黏度，提升了聚酰亚胺绝缘漆的流平性能，在聚酰亚胺绝缘漆涂覆过程中能够均匀附着在导电铜芯1上，避免了绝缘漆层4发生涂层偏心现象，同时改性硅烷偶联剂还有效的提升了各界面间的附着性，大大提升了漆包线的生产质量。

本发明还提供了一种长寿命漆包线生产工艺，包括如下步骤：

s100、对漆包线原材料铜丝进行连续拉丝并清洗。

本步骤中，对漆包线原材料铜丝进行连续拉丝并清洗的具体为：对漆包线原材料铜丝至少进行两次连续拉丝，并在完成拉丝操作后对漆包线原材料铜丝进行清洗。

本实施方式中，对于漆包线原材料铜丝进行至少两次的连续拉丝，逐渐缩小铜丝的直径，直到拉丝完成的铜丝达到产品所需的直径大小，避免了单次拉丝对铜丝造成的损伤，拉丝完成后的铜铜丝使用非离子水进行清洗，去除铜丝表面的粉尘和油污，便于后续绝缘漆附着的牢靠性。

s200、增韧热处理以提升导电铜芯机械性能。

本步骤中通过淬火和回火工艺来提升导电铜芯的韧性，在导电铜芯1热处理过程中，导电铜芯1经淬火得到贝氏体等组织，淬火完成后进行回火，消除导电铜芯1的淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂，同时还能调整导电铜芯的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求。

淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。

基于上述，在步骤s200中，增韧热处理的具体步骤为：

s201、将导电铜芯放入到无氧恒温烤箱中缓慢加热到淬火温度930℃～940℃；

s202、将完成加热的导电铜芯放入到去离子水中进行迅速冷却，并对导电铜芯表面进行二次清洗；

s203、将冷却后的导电铜芯放入回火炉中进行回火工艺，回火温度为250℃～300℃，回火时间为5～10分钟；

s204、在无氧环境中进行回火后导电铜芯的自然冷却。

本实施方式中，导电铜芯1热处理的具体过程为：

(1)将拉丝清洗后的导电铜芯1牵引到无氧恒温烤箱中，将导电铜芯1缓慢加热到淬火温度930℃～940℃，待达到淬火温度后，使用去离子水进行导电铜芯1的迅速冷却；

(2)淬火完成后的导电铜芯牵引到回火炉内进行回火操作，回火温度为250℃～300℃，回火时间为5～10分钟；

(3)将回火后的导电铜芯送入到充满氮气的冷却腔室内进行自然冷却，冷却完成后即可进行混合防护层的包覆。

现有技术中，由于漆包线韧性不高，在卷绕弧度较大或卷绕次数较多时，漆包线表面发生裂纹，不能进行良好的电气隔离，容易发生电击穿，漆包线在使用过程中因电击穿而使得相邻的漆包线环并联在一起，减小了绕制漆包线的电阻，漆包线通电后产热快，容易造成电器的损坏。

相比于现有技术，本发明对导电铜芯1进行淬火和回火热处理，导电铜芯1经淬火得到贝氏体等组织，淬火完成后进行回火，消除导电铜芯1的淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂，同时还能调整导电铜芯的硬度、强度、塑性和韧性，即使在卷绕弧度较大或卷绕次数较多时，也不会发生裂痕现象，有效地保证了漆包线的质量。

s300、包覆混合防护层强化导电铜芯。

本步骤中，包覆混合防护层包括增强槽的切割和混合防护层的均匀包覆，首先在导电铜芯上均匀切割若干条增强槽，然后在增强槽和导电铜芯表面均匀包覆混合防护层，涂覆绝缘漆后，混合防护层与导电铜芯紧密粘连在一起。同时混合防护层中所含的玻璃丝、涤纶丝和尼龙丝具有良好的韧性、机械强度和绝缘性能，应用到漆包线中，大大提升了漆包线的工作性能和机械性能。

现有技术中，漆包线弯在折弧度较大和弯折次数较多时，漆包线会发生裂痕，不仅降低了漆包线的使用寿命，同时也使得漆包线的电隔离性能大大下降。在漆包线生产的过程中还伴随着另外一个问题，在进行绝缘漆涂覆时，绝缘漆发生偏心现象，导致漆包线表面的绝缘漆厚度不均，影像了漆包线的电隔离性能。

相比与现有技术，混合防护层的设置具有两个比较突出的优点：

(1)混合防护层所含有的玻璃丝、尼龙丝和涤纶丝具有较好的韧性和机械强度，混合防护层通过绝缘漆包覆在导电铜芯上之后，混合防护层与导电铜芯保持同步的弯折，混合防护层所具有的良好的机械性能应用到导电铜芯上，提升了导电铜芯的韧性和机械强度，避免了漆包线发生裂痕，大大延长了漆包线的使用寿命；

(2)混合防护层均匀包覆在增强槽和导电铜芯表面，混合防护层起到了绝缘层的作用，即使在绝缘漆厚度涂覆不均匀的情况下，混合防护层的设置，也提升了漆包线的电隔离性能的下限，保证了漆包线工作的安全和稳定。

s400、铜丝表面涂覆绝缘漆并烘干。

本步骤中，导电铜芯1涂覆绝缘漆时采用多道涂覆，放置绝缘漆涂覆厚度过大而导致绝缘漆内溶剂不能及时挥发，影响漆包线的生产质量。同时改性含氟聚酰亚胺绝缘漆和聚酯亚胺绝缘漆比例设定为7:3，运用计量泵供漆、多道模具涂漆，热风循环、催化燃烧技术进行烘干。

本实施方式中，漆包线上的绝缘漆层采用复合涂层，兼顾了加工性、材料成本和综合性能，尤其是耐热性和柔韧性，可以提高漆包线的生产效益，同时满足电机、电器行业对漆包线使用性能的要求。

在本实施方式中，运用计量泵供漆能够严格控制绝缘漆的涂覆量，多道模具涂漆时，单次涂漆厚度较小，加快了绝缘漆中溶剂的挥发，避免了绝缘漆厚度过大而导致的气泡现象的发生，涂覆绝缘漆后采用热风循环的方式进行烘干，不仅加快了绝缘漆的烘干速度，同时还节约了能源消耗，在进行绝缘漆烘干的过程中，还可采用催化燃烧溶剂的方式来增加烘干时所需要的热量，不仅降低了有毒溶剂对人体的损害，同时还节约了能源。

催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以，催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程，大多数碳氢化合物在300～450℃的温度时，通过催化剂就可以氧化完全。

在化学反应过程中，利用催化剂降低燃烧温度，加速有毒有害气体完全氧化的方法，叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的，具有较大的比表面积和合适的孔径，当加热到300～450℃的有机气体通过催化层时，氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上，增加了氧和有机气体接触碰撞的机会，提高了活性，使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成co2和h2o，同时产生热量，从而使得有机气体变成无毒无害气体。

s500、漆包线后期收线处理。

本步骤中，漆包线后期收线处理包括如下步骤：

s501、在完成涂覆绝缘漆的漆包线表面均匀涂覆酯质润滑剂；

s502、在漆包线收卷的过程中，通过高压针孔监测仪和粒子检测仪对漆包线进行在线检测；

s503、对检验合格的漆包线进行卷绕包装。

本实施方式中，漆包线在完成绝缘漆涂覆后，进入后期检测包装流程，在漆包线后期检测包装流程中，首先在漆包线表面涂覆酯质润滑剂，能够有效地改善漆包线的绕制性能、降低摩擦系数，避免了漆包线在高速绕制过程中造成损伤。

然后对漆包线漆膜的连续性以及漆包线上的粒子进行在线检测，对于检验合格的漆包线进行卷绕包装，对于不合格的漆包线进行剔除。

其中高压针孔检测仪用于在线检测漆包线的漆膜连续性，在生产过程中，该仪器设有报警，检测曲线非常平稳，波动幅度非常小；粒子检测仪检验漆包线表面，以便漆包线有粒子时能够及时发现处理，在实际制造过程中，此设备同样也设有报警功能，这样过程控制合格的产品才能顺利进入下道工序。

在步骤s503中，在漆包线卷绕的过程中，至多采用三个收卷轮进行漆包线的收卷。

在本实施方式中，收卷轮使用的数量尽量少，以减少漆包线在收卷的过程中因与收卷轮之间的摩擦而产生磨损，避免了漆包线表面绝缘漆厚度不一而带来的电隔离性能下降，有效地提升了漆包线的使用性能。

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。