CN104266595A - 漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法 - Google Patents

Abstract

漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，在同一漆包线试样上垂直截取同样长度的试样，放入配制好的浇注固化液的浇注模腔中，静置固化后将固化试样从模腔中取出，先进行粗磨然后进行细磨，再用绒布抛光机将试样表面抛呈光亮镜面，用金相显微镜进行显微观察，选择放大倍数以清晰看见基体、涂层和浇注固化层时拍摄显微照片，对已拍摄的显微照片输入PC机，用图象分析软件分别对试样横截面各涂层进行测量计数。本发明与现有技术采用千分尺测量相比，测量厚度的精度由1μm提高到0.01μm，厚度测量精度提高100倍，同时还可检测出漆膜偏心度大小问题，为漆包线电性能优劣提供参数。

Description

漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法

技术领域

本发明涉及漆包线漆膜质量控制技术领域，具体涉及一种漆包线漆膜厚度的金相检测方法，尤其涉及复合漆包线漆膜厚度的检测。

背景技术

漆包线漆膜厚度的检测方法，一般是先用千分尺或激光扫描测径仪测量漆包线的外径，然后使用不损伤导体的方法将漆包线的漆膜去除，再测量漆包线导体的直径；然后用外径减去导体直径就是漆包线的漆膜厚度，此方法存在以下局限：1）仅适用于检测漆包线漆膜总厚度，复合涂层漆包线各涂层漆膜厚度无法检测；2）对于微细漆包线的检测，千分尺和激光扫描测径仪的测量范围和精度有限，微米千分尺示数误差0.002mm，激光扫描测径仪因光的衍射现象，最小测量范围大于0.02mm，测量精度0.0005mm。不能满足线径小于0.02mm微细漆包线0.0002mm的测量精度要求。

漆包线的绝缘性能主要取决于绝缘漆膜的性能，使用一种绝缘漆涂覆的单一涂层漆包线，由于绝缘漆的性能有一定的局限性，因此很难满足电机、电器行业对漆包线品种、性能和质量提出的越来越高的要求，而采用两种或两种以上漆膜绝缘的复合漆包线，具有满足特殊使用要求；利用两种及以上绝缘漆层各自不同的特性，从中可以取长补短，可以改善和提高漆包线的使用性能；可以降低漆包线的生产成本等优点。

复合漆包线的结构主要包括两方面内容：一是复合层的层数；二是底层和面层的搭配及其厚度比例。根据国内外生产企业的研究测试结果，复合漆包线的漆层厚度的比例对漆包线性能有明显的影响，但目前复合漆包线涂层的厚度没有直接的测量方法，只能通过检测成品线的各项性能来推断底漆和面漆搭配是否合理，漆层厚度的比例是否达到工艺要求。

发明内容

本发明的目的提供一种直接、精确测量漆包线漆膜厚度的显微检测方法，尤其涉及复合漆包线漆膜厚度的检测，以提高复合漆包线的质量控制水平。

漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，包括以下步骤：

1）、在同一漆包线试样上垂直截取同样长度的试样3～5根，分别矫直后垂直安装在试样浇注模腔之中；

2）、在浇注模腔内倒入配制好的浇注固化液，浇注高度为模腔2/3，静止固化1～2小时，将固化试样从模腔中取出；

3）、将固化试样先进行磨光，粗磨去除切割变形层，然后进行细磨去除粗磨产生的表面变形和细划痕，再用绒布抛光机抛光，去除试样表面细微划痕，使试样表面呈光亮的镜面；

4）、用金相显微镜对已经精磨抛光试样横截面进行显微观察，在10倍目镜下选择5～100倍物镜，选择放大倍数以清晰看见基体、涂层和浇注固化层时拍摄显微照片；

5）、对已拍摄的显微照片输入PC机，用图象分析软件分别对试样横截面各涂层进行测量计数。

在同一个试样上取样，用锋利的刀片垂直于线的轴向将线旋转切断，截取3～5根长度在70～100mm的试样，手工对试样进行矫直，将矫直后试样装在专用夹具上，保证试样垂直插入模腔中。

采用冷浇注法，冷浇注法可保护漆层免受破坏，在磨光和抛光过程中提供边缘保护。用配制好的胶状液料浇注到硅橡胶模具中对漆包线试样进行固化，固化时没有外力，温度小于50℃，对漆包线试样的漆膜不造成破坏，试样浇注过程需在通风橱中进行，具体为以下过程如下。

①浇注固化料配制，将环氧树脂粉及其液状固化剂按3 ：1体积比配制，先将环氧树脂粉放入容器中，再将液状固化剂注入其中，仔细、匀速地沿一个方向进行搅拌，搅拌10 s～30s，形成无气泡胶状浇注固化液。

②浇注，将试样垂直放入高度为20mm、直径为30mm的圆柱形硅橡胶模腔中，配制好的胶状液体倒入硅橡胶模腔中，浇注高度15～18mm，室温静置固化1～2小时后，将固化的试样从硅橡胶模腔中取出。

磨制抛光步骤如下：

①在金相预磨机上用200#金相砂纸对浇注固化好的试样进行粗磨，将漆包线试样的头部磨掉1 mm～2mm，去除取样切割而产生的形变层，再用600#、800#至1000#号金相砂纸按顺序进行细磨，去除粗磨阶段产生的表面变形和细划痕，磨制期间需用水冲洗、冷却试样，磨制的横截面必须与漆包线试样垂直。

②将经细砂纸精磨过的试样，用装有绒布的抛光机上进行抛光处理，转速为1300 r/min～1500r/min，金相抛光时的压力为1 N～3N,去除试样磨面上经细磨留下的细微划痕，使试样磨面成为光亮无痕的抛光镜面。

③将试样的抛光面镜用质量百分浓度为0.2%的硝酸铁酒精溶液擦拭10～20秒，去除抛光产生的轻微变形，再用水洗净并吹干。

利用倒置式金相显微镜对试样截面进行拍照分析，在10倍的目镜下，根据不同线径的试样，选择5～100倍放大倍数的物镜，选择放大倍数以在视场中可清晰看见基体、涂层和镶嵌料即可，使用DT2000图象分析软件分别对试样截面积上、下、左、右四个方向的每一漆层厚度进行测量，记录数据。

根据显微镜像原理，以及漆包线试样不同组成物的光反射特征，即反射明暗程度不同，用显微镜在可见光范围内对这些组成物进行定量测量。如图2～12所示中白亮相为金属相，是铜导体，灰黑相为非金属相，灰色相为漆膜层，黑色相为嵌料层。

本发明与现有技术采用千分尺测量相比，测量厚度的精度由1μm提高到0.01μm，厚度测量精度提高100倍，同时还可检测出漆膜偏心度大小问题，为漆包线电性能优劣提供参数。

附图说明

图1 漆包线漆膜厚度显微检测试样的专用夹具和浇注模腔。

图2 Φ0.05mm单涂层聚氨酯漆包线QA-3/155试样横截面上、左侧漆膜显微图片。

图3 Φ0.05mm单涂层聚氨酯漆包线QA-3/155试样横截面下、右侧漆膜显微图片。

图4 Φ0.024mm铜导体截面金相图片。

图5 Φ1.6mm 双涂层聚酰胺酰亚胺复合漆包线Q(ZY/XY)-2/ 200试样左侧漆膜显微图片。

图6 Φ1.6mm 双涂层聚酰胺酰亚胺复合漆包线Q(ZY/XY)-2/ 200试样右侧漆膜显微图片。

图7 Φ1.6mm 双涂层聚酰胺酰亚胺复合漆包线Q(ZY/XY)-2/ 200试样上侧漆膜显微图片。

图8 Φ1.6mm 双涂层聚酰胺酰亚胺复合漆包线Q(ZY/XY)-2/ 200试样下侧漆膜显微图片。

图9 Φ0.60mm 单涂层聚酯亚胺漆包线QZY-2/180试样上侧漆膜显微图片。

图10 Φ0.60mm 单涂层聚酯亚胺漆包线QZY-2/180试样下侧漆膜显微图片。

图11 Φ0.60mm单涂层聚酯亚胺漆包线QZY-2/180试样左侧漆膜显微图片。

图12 Φ0.60mm 单涂层聚酯亚胺漆包线QZY-2/180试样右侧漆膜显微图片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，漆包线漆膜厚度显微检测设备包括，浇注模腔1，试样夹具2，试样3，垂直高度调节器4，垂直立杆5，水平台面6。此外还有金相显微镜，金相预磨机和金相抛光机。

实施例1

用锋利的刀片垂直于线的轴向将线旋转切断，截取3根长度70mm的Φ0.05mm,QA-3/155，聚氨酯漆包线（单涂层，聚氨酯漆）试样，手工对试样进行矫直。将矫直后试样装在专用夹具上，试样垂直插在模腔中，保持试样垂直。

对所取试样进行浇注固化，将环氧树脂粉、液状固化剂按3 ：1体积比配制，搅拌20秒，倒入插有试样的硅橡胶模腔中，浇注高度15mm，静置1小时。

将固化的试样从硅橡胶模腔中取出，然后用200#金相砂纸在金相预磨机上，对试样进行水冷粗磨，再用600#、800#至1000#号金相砂纸按顺序，在金相预磨机上，对试样进行水冷细磨。再后用绒布，转速1300r/min，金相抛光时的压力为2N,对精磨后的试样进行抛光。最后用质量百分浓度为0.2%的硝酸铁酒精溶液擦拭15秒，再用水洗净并吹干。

使用倒置式金相显微镜对试样截面进行拍照分析，在10倍的目镜下，选用50倍放大倍数的物镜，对试样横截面拍照、测量，如图2、3。测量数据见下表一

表一  Φ0.05mm单涂层聚氨酯漆包线QA-3/155漆膜厚度显微放大500倍照片测量数据

Φ0.05mm，QA-3/155，单涂层聚氨酯漆包线是采用毛毡涂漆工艺，通过金相检测，可准确地测量导体直径51.90～52.49μm，漆膜厚度为26.96～27.12μm。

表二是产品检测报告，其中结构尺寸部分是采用千分尺测量漆包线导体及两侧漆膜厚度。由表一与表二相比，测量厚度的精度由1μm提高到0.01μm，厚度测度精度提高100倍。

表二  Φ0.05mm聚氨酯漆包线QA-3/155千分尺测量检测数据

对于线径小于0.02mm以下的微细漆包线，在测量导体直径时，采用电阻法间接计算出导体直径。根据物理学知识，导线的电阻与该导体的电阻率和导线长度成正比，与导体的截面积成反比，电阻计算公式R=ρ。此方法存在以下问题：1）受测量环境的温度影响，电阻值会变化，2）导体在拉拔加工过程中，由于硬化程度不同，存在截面积相同的导体电阻值不同的现象。3)电阻值计算导体直径，材料电阻率由于受样本个体的差异（生产厂家、批次、产品等级等因素引起的材料一致性问题），电阻值存在差异，该差异将导致计算结果精度不高。而采用金相检测方法，可直观、精确的在圆周方向上测量导体直径，如图4。

实施例2

用锋利的刀片垂直于线的轴向将线旋转切断，截取3根长度60mm的1.6mm Q(ZY/XY)-2/ 200，200级聚酰胺酰亚胺复合漆包线试样，手工对试样进行矫直。将矫直后试样装在专用夹具上，试样垂直插入模腔中，保持试样垂直。

对所取试样进行浇注固化，将环氧树脂粉、液状固化剂按3 ：1体积比配制，搅拌20秒，倒入插有试样的硅橡胶模具中，浇注高度15mm，静置1小时。

将固化的试样从硅橡胶模具中取出。然后用200#金相砂纸在金相预磨机上，对试样进行水冷粗磨，再用600#、800#至1000#号金相砂纸按顺序，在金相预磨机上，对试样进行水冷细磨。再后用绒布，转速1500r/min，金相抛光时的压力为3N,对精磨后的试样进行抛光。最后用质量百分浓度为0.2%的硝酸铁酒精溶液擦拭20秒，再用水洗净并吹干。

使用倒置式金相显微镜对试样截面进行拍照分析，在10倍的目镜下，选用50倍放大倍数的物镜，对试样横截面拍照、测量，如图5、6、7、8，测量数据见下表三

表三  Φ1.6mm双涂层聚酰胺酰亚胺复合漆包线漆膜厚度显微放大500倍照片测量数据

此试样漆包线采用模具涂漆工艺（模具法涂漆是使用孔形及尺寸特定的模具，将涂在导线上多余的漆液刮去，使之形成均匀的漆液膜的一种涂漆方法），具体配模工艺及漆膜厚度工艺要求见表三。通过显微检测，可准确测量出试样漆膜总厚度为83.88～87.20μm，最外层漆膜厚度为21.38～22.06μm，内层漆膜厚度为61.82～65.80μm，与工艺要求相比，漆膜总厚度、各涂层漆膜厚度均符合工艺要求。表四是产品检测报告，其中结构尺寸部分是采用千分尺测量漆包线导体及两侧漆膜厚度。由表三与表四相比，测量厚度的精度由1μm提高到0.01微米，厚度测量精度高100倍。

表四  Φ1.6mm 双涂层聚酰胺酰亚胺复合漆包线Q(ZY/XY)-2/ 200千分尺测量检测数据

实施例3

用锋利的刀片垂直于线的轴向将线旋转切断，截取3根长度90mm的Φ0.60mm,QZY-2/180，聚酯亚胺漆包线（单涂层，聚酯亚胺漆）试样，手工对试样进行矫直。将矫直后试样装在专用夹具上，试样垂直插入模腔中，保持试样垂直。

对所取试样进行浇注固化，将环氧树脂粉、液状固化剂按3 ：1体积比配制，搅拌20秒，倒入插有试样的硅橡胶模具中，浇注高度15mm，静置1小时。

将固化的试样从硅橡胶模具中取出，然后用200#金相砂纸在金相预磨机上，对试样进行水冷粗磨，再用600#、800#至1000#号金相砂纸按顺序，在金相预磨机上，对试样进行水冷细磨。再后用绒布，转速1300r/min，金相抛光时的压力为2N,对精磨后的试样进行抛光。最后用质量百分浓度为0.2%的硝酸铁酒精溶液擦拭15秒，再用水洗净并吹干。

使用倒置式金相显微镜对试样截面进行拍照分析，在10倍的目镜下，选用50倍放大倍数的物镜，对试样横截面拍照、测量，如图9、10、11、12。测量数据见下表五

表五  Φ0.60mm单涂层聚酯亚胺漆包线QZY-2/180漆膜厚度显微放大500倍照片测量数据

Φ0.60mm, 单涂层聚酯亚胺漆包线QZY-2/180，是采用毛毡涂漆工艺，通过金相检测，可准确地测量漆膜厚度为62.98～64.84μm，工艺要求漆膜厚度为50～74μm。表五中数据显示，试样左侧、下侧漆膜数据偏小，右侧、上侧漆膜数据偏大，漆膜厚度存在一定的偏心。经分析，漆膜偏心是因涂漆时漆液下垂，此产品是在卧式快速包漆机上生产的，此设备适合的生产范围为Φ0.30～Φ0.60mm的产品，涂漆道次为8次，增加涂漆道次，薄漆多涂可解决此问题。

    表六是Φ0.60mm，QZY-2/180产品检测报告，其中结构尺寸部分是采用千分尺测量漆包线导体及两侧漆膜厚度。由表五与表六相比，厚度测量精度由1μm提高到0.01μm，厚度测量精度提高100倍，同时还可检测出漆膜偏心度大小问题，为漆包线电性优劣提供参数。

   表六 Φ0.60mm聚酯亚胺漆包线漆包线QZY-2/180千分尺测量检测数据

根据《漆包绕组线》GB6109.1-2008及《绕组线试验方法-第2部分：尺寸测量》GB4074.2-2008规定，测量漆包线外径方法：采用机械接触式千分尺测量，在一根校直试样相距1m的两个位置上，沿圆周均分（间隔120°）测量三次，记录六个数值，取其平均值作为外径。漆包线不圆度为六个数值中的最大值与最小值之差。

从国家标准的规定可以看出，对漆膜偏心度无相关规定。漆膜偏心度对漆包线的各项性能会产生不同程度的不良影响。如在电气性能方面，由于漆膜偏心可以导致击穿电压值高低相差悬殊，漆膜连续性不好，缺陷多而分散；在机械性能方面，会使刮破力数值差别较大，导致最小刮破力不合格等。

对于双涂层或三涂层的复合漆包线，如在不同涂层之间存在漆膜偏心，其影响则更为复杂，除对漆包线的电气和机械性能产生上述影响外，还将对漆包线的耐热性、耐溶剂性、耐化学药剂性等造成不同程度的影响。例如双涂层的聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合漆包线，当两种涂层间存在偏心而整体漆膜无偏心时，即使两种涂层间的偏心达到很严重的程度，对电气性能和机械性能影响并不大，而主要受影响的是漆包线的耐热性、耐化学药剂性和耐溶剂性等性能；当两层漆膜均向一侧偏心，则电气、机械性能将是主要受影响的方面，同时，耐热性和耐化学性也会受到不良影响。

Claims (6)

1.漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，其特征包括以下步骤：

1）、在同一漆包线试样上垂直截取同样长度的试样3～5根，分别矫直后垂直安装在试样浇注模腔之中；

2）、在浇注模腔内例入配制好的浇注固化液，浇注高度为模腔2/3，静止固化1～2小时，将固化试样从模腔中取出；

3）、将固化试样先进行磨光，粗磨去除切割变形层，然后进行细磨去除粗磨产生的表面变形和细划痕，再用绒布抛光机抛光，去除试样表面细微划痕，使试样表面呈光亮的镜面；

4）、用金相显微镜对已经精磨抛光试样横截面进行显微观察，在10倍目镜下选择5～100倍物镜，选择放大倍数以清晰看见基体、涂层和浇注固化层时拍摄显微照片；

5）、对已拍摄的显微照片输入PC机，用图象分析软件分别对试样横截面各涂层进行测量计数。

2.根据权利要求1所述的漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，其特征是步骤2）浇注固化液配制和固化是将环氧树脂及其液状固化剂按3：1体积配制，先将环氧树脂粉放入容器中，再将液状固化剂注入其中，仔细、匀速地沿一个方向进行搅拌，搅拌10 s～30s，形成无气泡胶状浇注固化液，然后倒入硅橡胶模腔中，注入高度15～18mm，室温静置固化1～2小时后，将固化的试样从硅橡胶模腔中取出。

3.根据权利要求1所述的漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，其特征是步骤3）磨光是在金相预磨机上用200#金相砂纸对浇注固化好的试样进行粗磨，将漆包线试样的头部磨掉1 mm～2mm，去除取样切割而产生的形变层，再用600#、800#至1000#号金相砂纸按顺序进行细磨，去除粗磨阶段产生的表面变形和细划痕，磨制期间需用水冲洗、冷却试样，磨制的横截面必须与漆包线试样垂直。

4.根据权利要求1所述的漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，其特征是步骤3）抛光是将细砂纸精磨过的试样，用装有绒布的抛光机上进行抛光处理，转速为1300 r/min～1500r/min，金相抛光时的压力为1 N～3N,去除试样磨面上经细磨留下的细微划痕，使试样磨面成为光亮无痕的抛光镜面。

5.根据权利要求4所述的漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，其特征是将试样的抛光镜面用质量百分浓度为0.2%的硝酸铁酒精溶液擦拭10～20秒，去除抛光产生的轻微变形，再用水洗净并吹干。

6.根据权利要求1所述的漆包线漆膜厚度的一种显微检测方法，其特征是步骤5）中将输入PC机的显微照片用DT2000图象分析软件分别对试样截面积上、下、左、右四个方向的每一漆层厚度进行测量，记录数据。