CN111462938B - 一种铜包碳纳米复合扁线及其制备方法 - Google Patents

一种铜包碳纳米复合扁线及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铜包碳纳米复合扁线的制备方法，其包括扁铜线预处理‑退火‑表面打磨‑表面清洁的步骤，以及扁铜线与碳纳米网复合形成复合线坯后进行轧制‑拉拔成形‑包漆烘焙‑涂油收卷的步骤，该制备方法将扁铜线与碳纳米网进行复合后进行轧制‑拉拔等工艺，使扁铜线与碳纳米网之间紧密结合在一起，使所制备的碳纳米复合扁线兼具优异的导电性能和机械性能。通过上述制备方法所制备的碳纳米复合扁线，具有优异的导电性能和机械性能，相较于现有的铜铝复合变现或铜扁线，导电率可提高100％‑1000％。

Description

一种铜包碳纳米复合扁线及其制备方法
技术领域
本发明涉及漆包扁线制备相关技术领域，具体涉及一种铜包碳纳米复合扁线及其制备方法。
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分组成。该产品是将裸线退火软化后经多次涂漆、烘焙而成，漆包线分为圆漆包线和扁平漆包线，扁平漆包线与圆漆包线相比，电能转化效率更高，且具有更加的柔软性和挠性，特别适用于电气、电子设备。随着力矩器、电机、变压器、发动机等制造行业的不断发展、应用环境的不断变化，在越来越多的场合需要耐大电流、大电压的特种漆包线。
受原材料质量、工艺参数、生产设备、环境等因素的影响，传统的漆包线已越来越难以满足生产的需要，市场迫切需要寻找性能更高的新型漆包线。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的之一在于一种铜包碳纳米复合扁线的制备方法，该方法通过将碳纳米网作为芯层与铜层复合，形成兼具高机械性能和高导电性能的复合扁线。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铜包碳纳米复合扁线的制备方法，包括以下步骤：
S1：扁铜线经第一毛毡去除表面油污及铜粉后进入退火炉软化；
S2：所述扁铜线经过打磨辊进行贴合面打磨，使所述贴合面经过轧制后与芯层更容易贴合，打磨后经过第二毛毡去除表面铜粉；
S3：将芯层碳纳米网和包覆层扁铜线通过多道轧制成复合线坯，所述轧制方式为孔型轧制或平辊压制；
S4：使用拉拔设备对所述复合线坯进行多次拉拔，使所述扁铜线与所述碳纳米管表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线，并达到目标要求线径；
S5：将所述铜包碳纳米复合扁线使用涂漆模具进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：烘焙结束后，在铜包碳纳米复合扁线表面涂覆一层润滑油，然后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品。
进一步地，所述S1中，所述扁铜线经过退火炉采用蒸汽进行表面保护防氧化，退火炉温为300-500℃。
进一步地，所述S2中，所述打磨辊打磨目数为400-2000目；去除所述扁铜线表面的铜粉的方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并用夹具固定所述第二毛毡。
进一步地，所述S3中，轧制速度为50-300m/min，单道相对压下量为20-40％。
进一步地，所述S4中，所述拉拔工序采用拉拔速度500-1500m/min，单道次减面率6-15％。
进一步地，所述S5具体为：所述复合扁线行线至出漆口裹覆绝缘漆并通过所述涂漆模具刮除多余绝缘漆，然后进入烘炉进行烘焙固化；所述扁铜线可以通过滚筒多次执行包漆及烘焙工序以实现薄漆多涂的目的，并根据需求绝缘漆膜厚度确定涂漆道次。
进一步地，所述S6涂覆润滑油的方法采用毛毡涂油，即将第三毛毡浸入润滑油储罐并固定，采用顶针的方式置于行线下方。
本发明的目的之二在于提供一种铜包碳纳米复合扁线，该复合扁线由上述的铜包碳纳米复合扁线的制备方法制备而成。
进一步地，所述复合扁线的包覆层铜层的厚度为0.01-1.0mm，芯层碳纳米网的厚度为0.0001-0.01mm。
进一步地，所述复合扁线的导电率提高100％-1000％，抗拉强度提高30％-300％，伸长率提高20-50％。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明提供的铜包碳纳米复合扁线的制备方法，通过将碳纳米网作为芯层制备复合扁线，并依次通过退火—表面打磨-表面清洁—轧制—拉拔成形—包漆烘焙的处理工艺，使芯层碳纳米网与包覆层铜层紧密结合在一起，使所制备的碳纳米复合扁线兼具优异的导电性能和机械性能。
通过本发明所提供的制备方法所制备的碳纳米复合扁线，具有较高的导电性能和机械性能，相较于现有的铜铝复合扁线或铜扁线，导电率可提高100％-1000％，抗拉强度提高30％-300％，伸长率提高20-50％。
附图说明
图1为本发明具体实施例的工艺流程图；
图2为铜包碳纳米网复合扁线工艺结构示意图；
图3为具体实施例中包漆示意图；
图4为具体实施例中涂油示意图。
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的一部分实施例，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1-4所示，其中，图1为本发明的工艺流程图，图2为本发明工艺流程应用于具体实施中的加工流程图；图3为本发明的包漆工艺示意图；图4为本发明涂油工艺的结构示意图一种碳纳米网芯层厚度为0.001mm、铜层厚度为0.1mm、宽度为5.0mm的碳纳米复合扁线，其制备方法如下：
S1：扁铜线经预处理去除表面的杂质，预处理的方式为：使用第一毛毡去除扁铜线表面的油污和铜粉；然后经过温度为300℃的退火炉10，在退火炉10内采用蒸汽进行保护防止扁铜线氧化，并在炉内达到退火软化扁铜线的目的；
S2：使扁铜线经过400目的打磨辊20将打磨扁铜线贴合面，使扁铜线1经过轧制后更容易贴合；打磨后经过第二毛毡30以去除扁铜线1表面铜粉，去除扁铜线1表面的铜粉方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并使用夹具固定第二毛毡；
S3：将芯层碳纳米网2和包覆层扁铜带通过轧辊40进行多道轧制成复合线坯，采用的轧制方式为孔型轧制，辊制速度为50m/min，单道相对压下量为20％；
S4：使用拉拔设备50对所述复合线坯进行多次拉拔，使扁铜线1与碳纳米网2表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线3，并达到目标要求线径；其中，拉拔采用拉拔速度为1000m/min，单道次减面率为10％；拉拔结束后，复合线坯的变形度为30％；
S5：包漆烘焙：如图3所示，将制成的铜包碳纳米复合扁线3循环依次经过出漆口61和涂漆模具60进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：涂油收卷：铜包碳纳米复合扁线3在烘炉70中进行表面涂覆一层润滑油后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品，具体涂油方式如图4所示，铜包碳纳米漆包线经第三毛毡82的一端进行涂油，第三毛毡82的另一端设置于油管81中，油管内装有润滑油，油管内的润滑油通过毛细现象从涂油毛毡82的一端移动，以实现对铜包碳纳米复合扁线3进行涂油。
实施例2
一种碳纳米网芯层厚度为0.01mm、铜层厚度为0.1mm、宽度为5.0mm的碳纳米复合扁线，其制备方法如下：
S1：扁铜线经预处理去除表面的杂质，预处理的方式为：使用第一毛毡去除扁铜线表面的油污和铜粉；然后经过温度为500℃的退火炉，在退火炉内采用蒸汽进行保护防止扁铜线氧化，并在炉内达到退火软化铜线的目的；
S2：使扁铜线经过1000目的打磨辊将打磨扁铜线贴合面，使扁铜线经过轧制后更容易贴合；打磨后经过第二毛毡以去除扁铜线表面杂质铜粉，去除扁铜线表面的铜粉方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并使用夹具固定第二毛毡；
S3：将芯层碳纳米网和包覆层铜带通过多道轧制成复合线坯，采用的轧制方式为孔型轧制，辊制速度为200m/min，单道相对压下量为25％；
S4：使用拉拔设备对所述复合线坯进行多次拉拔，使扁铜线与碳纳米网表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线，并达到目标要求线径；其中，拉拔采用拉拔速度为500m/min，单道次减面率为6％；
S5：包漆烘焙：将制成的铜包碳纳米复合扁线使用涂漆模具进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：涂油收卷，铜包碳纳米复合扁线表面涂覆一层润滑油后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品。
实施例3
一种碳纳米网芯层厚度为0.001mm、铜层厚度为0.01mm、宽度为2.0mm的碳纳米复合扁线，其制备方法如下：
S1：扁铜线经预处理去除表面的杂质，预处理的方式为：使用第一毛毡去除扁铜线表面的油污和铜粉；然后经过温度为400℃的退火炉，在退火炉内采用蒸汽保护防止扁铜线氧化，并在炉内达到退火软化铜线的目的；
S2：使扁铜线经过2000目的打磨辊将打磨扁铜线贴合面，使扁铜线经过轧制后更容易贴合；打磨后经过第二毛毡以去除扁铜线表面杂质铜粉，去除扁铜线表面的铜粉方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并使用夹具固定第二毛毡；
S3：将芯层碳纳米网和包覆层铜带通过多道轧制成复合线坯，采用的轧制方式为孔型轧制，辊制速度为300m/min，单道相对压下量为40％；
S4：使用拉拔设备对所述复合线坯进行拉拔，使扁铜线与碳纳米网表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线，并达到目标要求线径；其中，拉拔采用拉拔速度为1500m/min，单道次减面率为15％；
S5：包漆烘焙：将制成的铜包碳纳米复合扁线使用涂漆模具进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：涂油收卷，铜包碳纳米复合扁线表面涂覆一层润滑油后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品。
实施例4
一种碳纳米网芯层厚度为0.01mm、铜层厚度为1.0mm、宽度为3.0mm的碳纳米复合扁线，其制备方法如下：
S1：扁铜线经预处理去除表面的杂质，预处理的方式为：使用第一毛毡去除扁铜线表面的油污和铜粉；然后经过温度为350℃的退火炉，在退火炉内采用蒸汽保护防止扁铜线氧化，并在炉内达到退火软化铜线的目的；
S2：使扁铜线经过1500目的打磨辊将打磨扁铜线贴合面，使扁铜线经过轧制后更容易贴合；打磨后经过第二毛毡以去除扁铜线表面杂质铜粉，去除扁铜线表面的铜粉方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并使用夹具固定第二毛毡；
S3：将芯层碳纳米网和包覆层铜带通过多道轧制成复合线坯，采用的轧制方式为孔型轧制，辊制速度为100m/min，单道相对压下量为30％；
S4：使用拉拔设备对所述复合线坯进行多次拉拔，使扁铜线与碳纳米网表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线，并达到目标要求线径；其中，拉拔采用拉拔速度为1200m/min，单道次减面率为10％；
S5：包漆烘焙：将制成的铜包碳纳米复合扁线使用涂漆模具进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：涂油收卷，铜包碳纳米复合扁线表面涂覆一层润滑油后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品。
实施例5
一种碳纳米网芯层厚度为0.0005mm、铜层厚度为0.05mm、宽度为5.0mm的碳纳米复合扁线，其制备方法如下：
S1：扁铜线经预处理去除表面的杂质，预处理的方式为：使用第一毛毡去除扁铜线表面的油污和铜粉；然后经过温度为450℃的退火炉，在退火炉内采用蒸汽保护防止扁铜线氧化，并在炉内达到退火软化铜线的目的；
S2：使扁铜线经过500目的打磨辊将打磨扁铜线贴合面，使扁铜线经过轧制后更容易贴合；打磨后经过第二毛毡以去除扁铜线表面杂质铜粉，去除扁铜线表面的铜粉方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并使用夹具固定第二毛毡；
S3：将芯层碳纳米网和包覆层铜带通过多道轧制成复合线坯，采用的轧制方式为孔型轧制，辊制速度为150m/min，单道相对压下量为35％；
S4：使用拉拔设备对所述复合线坯进行多次拉拔，使扁铜线与碳纳米网表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线，并达到目标要求线径；其中，拉拔采用拉拔速度为500m/min，单道次减面率为8％；
S5：包漆烘焙：将制成的铜包碳纳米复合扁线使用涂漆模具进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：涂油收卷，铜包碳纳米复合扁线表面涂覆一层润滑油后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品。
实施例6
一种碳纳米网芯层厚度为0.005mm、铜层厚度为0.5mm、宽度为5.0mm的碳纳米复合扁线，其制备方法如下：
S1：扁铜线经预处理去除表面的杂质，预处理的方式为：使用第一毛毡去除扁铜线表面的油污和铜粉；然后经过温度为500℃的退火炉，在退火炉内采用蒸汽保护防止扁铜线氧化，并在炉内达到退火软化铜线的目的；
S2：使扁铜线经过1000目的打磨辊将打磨扁铜线贴合面，使扁铜线经过轧制后更容易贴合；打磨后经过第二毛毡以去除扁铜线表面杂质铜粉，去除扁铜线表面的铜粉方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并使用夹具固定第二毛毡；
S3：将芯层碳纳米网和包覆层铜带通过多道轧制成复合线坯，采用的轧制方式为孔型轧制，辊制速度为250m/min，单道相对压下量为40％；
S4：使用拉拔设备对所述复合线坯进行多次拉拔，使扁铜线与碳纳米网表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线，并达到目标要求线径；其中，拉拔采用拉拔速度为1000m/min，单道次减面率为6％，拉拔结束后；
S5：包漆烘焙：将制成的铜包碳纳米复合扁线使用涂漆模具进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：涂油收卷，铜包碳纳米复合扁线表面涂覆一层润滑油后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围的方案，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种铜包碳纳米复合扁线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：扁铜线经第一毛毡去除表面油污及铜粉后进入退火炉软化；
S2：所述扁铜线经过打磨辊进行贴合面打磨，使所述贴合面经过轧制后与芯层更容易贴合，打磨后经过第二毛毡去除表面铜粉；
S3：将芯层碳纳米网和包覆层扁铜线通过多道轧制成复合线坯，所述轧制方式为孔型轧制或平辊压制；
S4：使用拉拔设备对所述复合线坯进行多次拉拔，拉拔速度为500-1500m/min，单道次减面率6-15％，使所述扁铜线与所述碳纳米网表面紧密结合在一起，形成铜包碳纳米复合扁线，并达到目标要求线径；
S5：将所述铜包碳纳米复合扁线使用涂漆模具进行多道涂覆及烘焙，根据性能要求确定漆膜厚度；
S6：烘焙结束后，在铜包碳纳米复合扁线表面涂覆一层润滑油，然后进行收卷，即形成铜包碳纳米复合扁线成品。
2.根据权利要求1所述的铜包碳纳米复合扁线的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述扁铜线经过退火炉采用蒸汽进行表面保护防氧化，退火炉温为300-500℃。
3.根据权利要求2所述的铜包碳纳米复合扁线的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述打磨辊打磨目数为400-2000目；去除所述扁铜线表面的铜粉的方式为：在行线上下各放置一块第二毛毡，并用夹具固定所述第二毛毡。
4.根据权利要求3所述的铜包碳纳米复合扁线的制备方法，其特征在于，所述S3中，轧制速度为50-300m/min，单道相对压下量为20-40％。
5.根据权利要求4所述的铜包碳纳米复合扁线的制备方法，其特征在于，所述S5具体为：所述复合扁线行线至出漆口裹覆绝缘漆并通过所述涂漆模具刮除多余绝缘漆，然后进入烘炉进行烘焙固化；所述扁铜线可以通过滚筒多次执行包漆及烘焙工序以实现薄漆多涂的目的，并根据需求绝缘漆膜厚度确定涂漆道次。
6.根据权利要求5所述的铜包碳纳米复合扁线的制备方法，其特征在于，所述S6涂覆润滑油的方法采用毛毡涂油，即将第三毛毡浸入润滑油储罐并固定，采用顶针的方式置于行线下方。
7.一种铜包碳纳米复合扁线，其特征在于，该复合扁线由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备而成。
8.根据权利要求7所述的铜包碳纳米复合扁线，其特征在于，所述复合扁线的包覆层铜层的厚度为0.01-1.0mm，芯层碳纳米网的厚度为0.0001-0.01mm。
9.根据权利要求8所述的铜包碳纳米复合扁线，其特征在于，所述复合扁线的导电率提高100％-1000％，抗拉强度提高30％-300％，伸长率提高20-50％。
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