CN112466512A - 一种无机包覆绝缘铜线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无机包覆绝缘铜线及其制备方法，属于漆包绝缘铜线技术领域。无机包覆绝缘铜线包括铜线本体和氧化铝层，所述氧化铝层包覆在所述铜线本体的表面上。无机包覆绝缘铜线的制备方法的步骤是首先在铜线本体的表面镀上铝膜层，再将镀上铝膜层的铜线本体经过铝阳极氧化处理与封孔处理后，铝膜层转化成致密的氧化铝层，最后形成无机包覆绝缘铜线。该无机包覆绝缘铜线具有耐高温、耐高压、硬度和质量高、包覆均匀的特点，有较强的稳定性和可靠性。

Description

一种无机包覆绝缘铜线及其制备方法
技术领域
本发明涉及漆包绝缘铜线技术领域，尤其涉及一种无机包覆绝缘铜线及其制备方法。
背景技术
传统的漆包绝缘铜线是用聚氨脂漆作为有机漆包膜层，作为一般绝缘导线使用。由于某些使用环境与元件制作工艺会遇到较高的温度，如高温马达、高温退火的电感元件等，温度可达到400℃～800℃，该温度范围已超过有机漆包膜层可耐受的温度，造成漆膜层分解而造成绝缘失效。此外，在一体成型电感的压制工艺中，铜线圈与磁粉一起压制，磁粉颗粒可能剌穿有机漆膜，而存在短路的隐患。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种无机包覆绝缘铜线，该无机包覆绝缘铜线具有耐高温、耐高压、硬度和质量高、包覆均匀的特点，有较强的稳定性和可靠性。
本发明的另一个目的在于提供一种无机包覆绝缘铜线的制备方法，该制备方法能够制备出具有耐高温、耐高压、硬度和质量高、包覆均匀的无机包覆绝缘铜线，制备过程稳定、可靠。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种无机包覆绝缘铜线，包括铜线本体和氧化铝层，所述氧化铝层包覆在所述铜线本体的表面上。
可选地，所述氧化铝层的厚度均匀。
可选地，所述氧化铝层厚度D的范围为30um～200um。
本发明的无机包覆绝缘铜线相对于现有技术的有益效果：
将氧化铝层包覆在铜线本体的表面上以形成耐高温、耐高压、硬度和质量高、包覆均匀的无机包覆绝缘铜线，且具有较强的稳定性和可靠性，致密性和耐磨性好，以及满足在使用环境与元件制作工艺上的应用温度。
一种无机包覆绝缘铜线的制备方法，制备所述无机包覆绝缘铜线的步骤如下：首先在铜线本体的表面镀上铝膜层，再将镀上所述铝膜层的铜线本体经过铝阳极氧化处理与封孔处理后，所述铝膜层转化成致密的氧化铝层，最后形成无机包覆绝缘铜线。
可选地，一种无机包覆绝缘铜线的制备方法的具体步骤如下：
S1，将所述铜线本体放入超声波清洗器内，使用酒精溶液和丙酮溶液对所述铜线本体的表面进行清洗，再烘烤干燥，得到表面光洁的所述铜线本体；
S2，将表面光洁的所述铜线本体送入真空蒸镀炉内进行蒸镀铝处理，得到镀有所述铝膜层的所述铜线本体；
S3，对镀有所述铝膜层的所述铜线本体的外表面进行除油清洗处理；
S4，再将除油清洗后的镀有所述铝膜层的所述铜线本体送入阳极氧化槽内且接上阳极，进行阳极氧化处理，所述铝膜层转化为多孔的氧化铝层，得到所述无机包覆绝缘铜线；
S5，对所述无机包覆绝缘铜线使用去离子水进行清洗；
S6，将所述无机包覆绝缘铜线放入蒸汽炉内，以进行封孔处理，多孔的所述氧化铝层转化为致密的所述氧化铝层；
S7，干燥处理，得到表面均匀、光洁的所述无机包覆绝缘铜线。
可选地，在S2步骤中，所述真空蒸镀炉包括送料卷扬器、蒸发室、卷线对轴体和送料卷扬器，将所述铜线本体放到所述送料卷扬器上，并绕在所述卷线对轴体上且位于所述蒸发室内，启动所述蒸发室使得所述铝膜层镀在所述铜线本体上，从所述收料卷扬器送出。
可选地，在S2步骤中，将镀有所述铝膜层的所述铜线本体进行外表面切割，以检测所述铝膜层的厚度和均匀性。
可选地，在S3步骤中，对镀有所述铝膜层的所述铜线本体依次进行酸洗处理、碱蚀处理和中和处理。
可选地，在S6步骤中，所述蒸汽炉内的温度区间为100℃-125℃；以及所述蒸汽炉内的压力取值为3kg/cm2-6kg/cm2。
可选地，在S4步骤中，所述阳极氧化槽内含有150g/L-180g/L的H2SO4，5g/L-15g/L的Al离子以及余量的H2O。
本发明的一种无机包覆绝缘铜线的制备方法的有益效果：首先在铜线本体的表面镀上铝膜层，再将镀上铝膜层的铜线本体经过铝阳极化处理后，铝膜层转化成多孔氧化铝层结构，然后进行高温蒸气封孔处理成致密的氧化铝膜层，最后制备得到硬质高、耐高温、耐压力、均匀的无机包覆绝缘铜线，致密性好，提高了包覆膜层的耐磨性，以及绝缘铜线的应用温度，制备过程稳定、可靠。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的无机包覆绝缘铜线的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的真空蒸镀炉的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的一种无机包覆绝缘铜线的制备方法的步骤流程图。
附图标记：
1-铜线本体；2-氧化铝层；3-真空蒸镀炉；31-送料卷扬器；32-蒸发室；33-卷线对轴体；34-收料卷扬器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面参考图1描述本发明实施例的无机包覆绝缘铜线的具体结构。
如图1所示，本实施例提供了一种无机包覆绝缘铜线，包括铜线本体1和氧化铝层2，氧化铝层2包覆在铜线本体1的表面上。
需要说明的是，将氧化铝层2包覆在铜线本体1的表面上以形成耐高温、耐高压、硬度和质量高、包覆均匀的无机包覆绝缘铜线，且具有较强的稳定性和可靠性，致密性和耐磨性好，以及满足在使用环境与元件制作工艺上的应用温度。
可选地，氧化铝层2的厚度均匀。
可以理解的是，氧化铝层2各处的厚度保持一致、均匀，有利于无机包覆绝缘铜线能够更均匀地受热耐温、避免某处由于厚度较薄而影响了整个无机包覆绝缘铜线的耐高温、耐高压、硬度高等特性，更加可靠和稳定。
可选地，氧化铝层2厚度D的范围为30um～200um，能够满足在使用环境与元件制作工艺上的应用温度。在本发明的其他优选实施例中，氧化铝层2厚度D不做具体限制，可根据实际需求进行选择。
一种无机包覆绝缘铜线的制备方法，步骤如下：首先在铜线本体1的表面镀上铝膜层，再将镀上铝膜层的铜线本体1经过铝阳极氧化处理与封孔处理后，铝膜层转化成致密的氧化铝层2，最后形成无机包覆绝缘铜线。
需要说明的是，首先在铜线本体1的表面镀上铝膜层，再将镀上铝膜层的铜线本体1经过铝阳极化处理与封孔处理后，铝膜层转化为多孔的氧化铝层2，再转为为致密的氧化铝层2，最后制备得到硬质高、耐高温、耐压力、均匀的无机包覆绝缘铜线，致密性好，提高了包覆膜层的耐磨性，以及绝缘铜线的应用温度，制备过程稳定、可靠。
可选地，如图3所示的无机包覆绝缘铜线的制备方法的具体步骤如下：
S1，将铜线本体1放入超声波清洗器内，使用酒精溶液和丙酮溶液对铜线本体1的表面进行清洗，再烘烤干燥，得到表面光洁的铜线本体1；
S2，将表面光洁的铜线本体1送入真空蒸镀炉3内进行蒸镀铝处理，得到镀有铝膜层的铜线本体1；
S3，对镀有铝膜层的铜线本体1的外表面进行除油清洗处理；
S4，再将除油清洗后的镀有铝膜层的铜线本体1送入阳极氧化槽内且接上阳极，进行阳极氧化处理，铝膜层转化为多孔的氧化铝层2，得到无机包覆绝缘铜线；
S5，对无机包覆绝缘铜线使用去离子水进行清洗；
S6，将无机包覆绝缘铜线放入蒸汽炉内，以进行封孔处理，多孔的氧化铝层2转化为致密的氧化铝层；
S7，干燥处理，得到表面均匀、光洁的无机包覆绝缘铜线。
可以理解的是，铜线本体1依次经过清洗除油、真空镀铝、再次清洗除油、铝阳极处理、水洗、封孔和干燥等工序，得到表面均匀、光洁的无机包覆绝缘铜线。该具体步骤具有如下几个优点，一是本发明制备方法简单易行，能得到均匀致密、强度高耐磨的包覆有氧化铝层2的铜线本体1，即无机包覆绝缘铜线；二是本发明的氧化铝层2具有耐高温度的特性，可以满足铜线本体1在高温(400℃～800℃)环境下使用；三是本发明的氧化铝层2具有较高的绝缘耐压性能，可以使无机包覆绝缘铜线的表面绝缘达到109Ω·cm。
特别说明一下，S6步骤将无机包覆绝缘铜线放入蒸汽炉内以进行封孔处理，通过氧化铝的水合反应将非晶态的氧化铝转化为水合氧化铝，由于水合氧化铝比非晶态的氧化铝的体积大，体积的膨胀使得氧化铝层2的微孔填充封闭，达到封孔的目的。
可选地，在S6步骤中，无机包覆绝缘铜线放入蒸汽炉内的工艺参数如下，蒸汽炉内的温度区间为100℃-125℃；以及蒸汽炉内的压力取值为3kg/cm2-6kg/cm2；蒸汽时间为30min。
具体地，在S1步骤中，将铜线本体1放入超声波清洗器内，使用酒精溶液和丙酮溶液对铜线本体1的表面进行清洗3min-5min，再在120℃-150℃的温度下进行烘烤干燥，得到表面光洁的铜线本体1。
可选地，如图2所示，在S2步骤中，真空蒸镀炉3包括送料卷扬器31、蒸发室32、卷线对轴体33和收料卷扬器34，将铜线本体1放到送料卷扬器31上，并绕在卷线对轴体33上且位于蒸发室32内，启动蒸发室32使得铝膜层镀在铜线本体1上，从收料卷扬器34送出。
需要说明的是，将铜线本体1绕在卷线对轴体33上且位于蒸发室32内，能够增加铜线本体1与铝蒸气的接触均匀性，有利于得到表面均匀的铝膜层。真空蒸镀炉3还包括外罩、抽真空泵、蒸发舟、铝丝卷和送铝丝转子，共同配合实现在铜线本体1的外表面镀上铝膜层。
补充说明一下启动真空蒸镀炉3的工艺参数，真空度4*10-2～10-3Pa；蒸发舟温度范围为1200℃～1400℃；纯铝丝纯度>99.9％；送丝速度0.5～2mm/min；铜丝卷扬速度为10～30mm/min,铝膜层厚度范围为30um～100um。
可选地，在S2步骤中，将镀有铝膜层的铜线本体1进行外表面切割，以检测铝膜层的厚度与均匀性。需要说明的是，要垂直于铜线的轴向进行切割，然后置于1000X显微镜下检测厚度与均匀性，便于确认效果。
可选地，在S3步骤中，对镀有铝膜层的铜线本体1依次进行酸洗处理、碱蚀处理和中和处理。
需要说明的是，对镀有铝膜层的铜线本体1依次进行酸洗处理、碱蚀处理和中和处理，能够有效地去除表面可能存在的氧化物、污渍、油渍等杂质，在不确定具体污染物的情况下，先通过用酸液、碱液的方式进行处理，更能彻底地清理上述杂质，最后进行的中和处理便于中和残留的碱液，得到光洁的金属表面。
补充说明一下酸洗处理、碱蚀处理和中和处理的工艺参数，酸洗处理中使用2％～3％酸水溶液，温度取值范围为20℃～30℃，超声波处理0.5min～2min；碱蚀处理中使用30～50g/L的NaOH溶液，温度取值范围为20℃～30℃,浸洗0.5min～2min；中和处理中使用100g～150g/L的HNO3溶液，温度取值范围为20℃～30℃,浸洗0.5min～2min，以中和残留的碱溶液，中和效果较佳。
可选地，在S4步骤中，阳极氧化槽内含有150g/L-180g/L的H2SO4，溶液浓度低于150g/L时反应速度会转慢并很快会停下来，而浓度高于180g/L时，反应速度会较快，但氧化层结构疏松、孔隙大，不利于后续的封孔处理，150g/L-180g/L的H2SO4浓度区间为较优实施例的选择。
阳极氧化槽内含有5g/L-15g/L的Al离子以及余量的H2O，Al离子含量升高会使电流密度下降，而5g/L-15g/L的铝含量对氧化膜厚度，耐蚀性，耐磨性有很大好处。
阳极氧化槽内温度控制在在5℃～15℃。温度越高其反应速度越快，所形成的氧化铝层的致密性低即硬度越低，反之亦然。所以低温条件的氧化铝层硬度较优。
阳极氧化处理的控制时间为30min～90min，使消耗的铝膜层与其厚度相当，不影响到铜线本体1本身；电流密度范围为100A/cm2～150A/cm2；，电流密度大与成膜效率成正比，但过高的电流密度可能会烧坏工件。
阳极氧化处理的电压范围为12V～24V。阳极氧化电压与氧化膜的孔径大小成正比，低压生成的膜孔径小，孔数多，而高压生成的膜孔径大，孔数少。
具体地，在S5步骤中，去离子清洗1min-3min。清洗、去除处理后的铜线的溶液残留以及粘附在表面的杂质。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”、“安装”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述属于在本发明中的具体含义。
此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种无机包覆绝缘铜线，其特征在于，包括铜线本体(1)和氧化铝层(2)，所述氧化铝层(2)包覆在所述铜线本体(1)的表面上。
2.如权利要求1所述的无机包覆绝缘铜线，其特征在于，所述氧化铝层(2)的厚度均匀。
3.如权利要求2所述的无机包覆绝缘铜线，其特征在于，所述氧化铝层(2)厚度D的范围为30um～200um。
4.一种无机包覆绝缘铜线的制备方法，其特征在于，制备如权利要求1-3任一项所述的无机包覆绝缘铜线的步骤如下：
首先在铜线本体(1)的表面镀上铝膜层，再将镀上所述铝膜层的铜线本体(1)经过铝阳极氧化处理与封孔处理后，所述铝膜层转化成致密的氧化铝层(2)，最后形成无机包覆绝缘铜线。
5.如权利要求4所述的无机包覆绝缘铜线的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1，将所述铜线本体(1)放入超声波清洗器内，使用酒精溶液和丙酮溶液对所述铜线本体(1)的表面进行清洗，再烘烤干燥，得到表面光洁的所述铜线本体(1)；
S2，将表面光洁的所述铜线本体(1)送入真空蒸镀炉(3)内进行蒸镀铝处理，得到镀有所述铝膜层的所述铜线本体(1)；
S3，对镀有所述铝膜层的所述铜线本体(1)的外表面进行除油清洗处理；
S4，再将除油清洗后的镀有所述铝膜层的所述铜线本体(1)送入阳极氧化槽内且接上阳极，进行阳极氧化处理，所述铝膜层转化为多孔的所述氧化铝层(2)，得到所述无机包覆绝缘铜线；
S5，对所述无机包覆绝缘铜线使用去离子水进行清洗；
S6，将所述无机包覆绝缘铜线放入蒸汽炉内，以进行封孔处理，多孔的所述氧化铝层(2)转化为致密的所述氧化铝层(2)；
S7，干燥处理，得到表面均匀、光洁的所述无机包覆绝缘铜线。
6.如权利要求5所述的无机包覆绝缘铜线的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，所述真空蒸镀炉(3)包括送料卷扬器(31)、蒸发室(32)、卷线对轴体(33)和收料卷扬器(34)，将所述铜线本体(1)放到所述送料卷扬器(31)上，并绕在所述卷线对轴体(33)上且位于所述蒸发室(32)内，启动所述蒸发室(32)使得所述铝膜层镀在所述铜线本体(1)上，从所述收料卷扬器(34)送出。
7.如权利要求5所述的无机包覆绝缘铜线的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，将镀有所述铝膜层的所述铜线本体(1)进行外表面切割，以检测所述铝膜层的厚度和均匀性。
8.如权利要求5所述的无机包覆绝缘铜线的制备方法，其特征在于，在S3步骤中，对镀有所述铝膜层的所述铜线本体(1)依次进行酸洗处理、碱蚀处理和中和处理。
9.如权利要求5所述的无机包覆绝缘铜线的制备方法，其特征在于，在S6步骤中，所述蒸汽炉内的温度区间为100℃-125℃；以及所述蒸汽炉内的压力取值为3kg/cm2-6kg/cm2。
10.如权利要求5所述的无机包覆绝缘铜线的制备方法，其特征在于，在S4步骤中，所述阳极氧化槽内含有150g/L-180g/L的H2SO4，5g/L-15g/L的Al离子以及余量的H2O。
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