CN113284653A - 一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法 - Google Patents

一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，所述复合包覆的高性能导线，它的断面形状或为圆形、或为扁平、或为矩形等，复合包覆的高性能导线的材质和结构由里至外分别依次为铜芯线、镍层、内玻璃层、云母绝缘层、外玻璃层；所述制备方法包括如下步骤：1)将铜芯线通过化学镀或电镀形成镀镍层；2)将镀镍后的芯线进行除油脱脂处理；3)采用低熔点玻璃粉涂覆或熔融拉挤法制备内玻璃包覆层；4)在内玻璃包覆层的外面进行云母带绕包以形成云母绝缘层；5)采取低熔点玻璃粉涂覆并烧结或熔融拉挤法制备外玻璃包覆层。它耐高温、耐腐蚀、耐辐照、耐高电压、耐潮湿等是综合性能优良的金属复合导线。

Description

一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备 方法
技术领域
本发明涉及多元材料复合包覆的电导线技术领域，尤其涉及一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法。
背景技术
随着现代电气技术的快速发展，对金属复合导线的综合性能提出了全新的要求。在航天、原子能、军工、化工、冶炼等许多领域的最新应用场合中，都越来越迫切地需要具备耐高温、耐腐蚀、耐辐照、耐高电压等综合性能的金属复合导线。
目前，复合导线有以下几大类：第一类如传统的漆包线、纱包线或熔融纺丝包覆类导线，该类产品成本低、使用广泛，但耐腐蚀、耐辐照及耐高温性能较差，最高使用温度为200-240℃左右；第二类如云母绕包+浸渍有机硅漆固化制备的高温导线，该类产品综合性能良好，但最高使用温度在
240-300℃左右；第三类如陶瓷、玻璃等无机材料包覆并烧结而成的导线，其耐辐照、耐高温性能优良，可使用在450℃以上的真空高温环境中，但其耐潮湿、耐高电压性能差，一般耐压不足500V，不适用于高温高湿环境。
上述各类复合导线因某一方面性能存在的不足，使其应用范围受到了一定局限。本发明针对以上问题，提出一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，可制得一种耐高温、耐腐蚀、耐辐照、耐高电压、耐潮湿等是综合性能优良的金属复合导线，以满足核能、航空航天、化工、军工、冶金等领域的特殊应用需求。
发明内容
为了解决该问题，本发明公开了一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，它可制得一种耐高温、耐腐蚀、耐辐照、耐高电压、耐潮湿等是综合性能优良的金属复合导线，以满足核能、航空航天、化工、军工、冶金等领域的特殊应用需求。
一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：所述复合包覆的高性能导线，它的断面形状或为圆形、或为扁平、或为矩形等，复合包覆的高性能导线的材质和结构由里至外分别依次为铜芯线、镍层、内玻璃层、云母绝缘层、外玻璃层；铜芯线外表包覆的镍层为化学镀或电镀类方法所制备，铜芯线的截面形状或为圆形、或为扁平、或为矩形等；铜芯线截面的面积大于0.5mm2，玻璃包覆层厚为0.01-0.15mm，镍层的单边厚不大于0.15mm。
一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
1)将铜芯线通过化学镀或电镀，在其外表上形成单边厚度不大于0.15mm的镀镍层；
2)将镀镍后的芯线进行除油脱脂处理，工艺过程为：用有机溶剂清洗芯线，并充分干燥；
3)采用低熔点玻璃粉涂覆或熔融拉挤法制备内玻璃包覆层，(1)其方法之一是“玻璃粉涂覆”，具体工艺过程为：将芯线进入到低熔点玻璃粉槽中并穿过，让芯线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在芯线的外表面；(2)其方法之二为“熔融拉挤法”，具体工艺过程为：让芯线进入到熔融态玻璃池中，从熔融态玻璃池中穿过，使芯线与熔融态玻璃完全接触，让熔融态玻璃均匀包覆在芯线的外表面，然后经过拉挤从模具的出口拉出，从而在芯线外表形成厚度为0.01-0.15mm的玻璃液包覆层；
4)在内玻璃包覆层的外面进行云母带绕包以形成云母绝缘层，具体工艺过程为：将已经具有内玻璃包覆层的导线进入到常规的云母带绕包机中，以云母带旋转绕包的方式在导线的内玻璃包覆层之外形成云母绝缘层；
5)采取低熔点玻璃粉涂覆并烧结或熔融拉挤法制备外玻璃包覆层，(1)其方法之一是“玻璃粉涂覆并烧结”，具体工艺过程为：将绕包好云母绝缘层的导线进入到低熔点玻璃粉槽中并穿过，让导线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在云母绝缘层的外表面，之后再匀速通过加热区域使得低熔点玻璃粉烧结固化而形成最外层的玻璃膜；(2)其方法之二为“熔融拉挤法”，具体工艺过程为：将绕包好云母绝缘层的导线进入到熔融态玻璃池中，从熔融态玻璃池中穿过，使导线与熔融态玻璃完全接触，让熔融态玻璃均匀包覆在导线的外表面，然后经过拉挤从模具的出口拉出，再经冷却后在云母绝缘层的外表形成厚度为0.01-0.15mm的玻璃包覆层。
本发明的有益效果为：
(1)与漆包线、纱包线或熔融纺丝包覆导线、云母绕包+浸渍有机硅漆固化制备的高温导线相比，本发明所制备的产品耐高温、耐辐照、耐腐蚀性能更为优良，可适用于450℃以上的高辐射、高温、潮湿、腐蚀等场合。
(2)与陶瓷、玻璃等无机材料包覆导线相比，本发明所制备的产品耐高温性能相当，但耐潮湿、耐高电压性能大幅度提升，可适用于高温、高湿度、高电压等场合。
(3)本发明能够制备出耐高温、耐腐蚀、耐辐照、耐潮湿、耐高电压等综合性能优良的金属复合导线，可满足航空航天、核能、化工、军工、冶金等领域的使用要求。
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
结合以下详细说明本发明的优点和特征。
附图说明
无。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
以下对本发明的实施例做出详细描述。
一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：所述复合包覆的高性能导线，它的断面形状或为圆形、或为扁平、或为矩形等，复合包覆的高性能导线的材质和结构由里至外分别依次为铜芯线、镍层、内玻璃层、云母绝缘层、外玻璃层；铜芯线外表包覆的镍层为化学镀或电镀类方法所制备，铜芯线的截面形状或为圆形、或为扁平、或为矩形等；铜芯线截面的面积大于0.5mm2，玻璃包覆层厚为0.01-0.15mm，镍层的单边厚不大于0.15mm。
一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
1)将铜芯线通过化学镀或电镀，在其外表上形成单边厚度不大于0.15mm的镀镍层；
2)将镀镍后的芯线进行除油脱脂处理，工艺过程为：用有机溶剂清洗芯线，并充分干燥；
3)采用低熔点玻璃粉涂覆或熔融拉挤法制备内玻璃包覆层，(1)其方法之一是“玻璃粉涂覆”，具体工艺过程为：将芯线进入到低熔点玻璃粉槽中并穿过，让芯线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在芯线的外表面；(2)其方法之二为“熔融拉挤法”，具体工艺过程为：让芯线进入到熔融态玻璃池中，从熔融态玻璃池中穿过，使芯线与熔融态玻璃完全接触，让熔融态玻璃均匀包覆在芯线的外表面，然后经过拉挤从模具的出口拉出，从而在芯线外表形成厚度为0.01-0.15mm的玻璃液包覆层；
4)在内玻璃包覆层的外面进行云母带绕包以形成云母绝缘层，具体工艺过程为：将已经具有内玻璃包覆层的导线进入到常规的云母带绕包机中，以云母带旋转绕包的方式在导线的内玻璃包覆层之外形成云母绝缘层；
5)采取低熔点玻璃粉涂覆并烧结或熔融拉挤法制备外玻璃包覆层，(1)其方法之一是“玻璃粉涂覆并烧结”，具体工艺过程为：将绕包好云母绝缘层的导线进入到低熔点玻璃粉槽中并穿过，让导线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在云母绝缘层的外表面，之后再匀速通过加热区域使得低熔点玻璃粉烧结固化而形成最外层的玻璃膜；(2)其方法之二为“熔融拉挤法”，具体工艺过程为：将绕包好云母绝缘层的导线进入到熔融态玻璃池中，从熔融态玻璃池中穿过，使导线与熔融态玻璃完全接触，让熔融态玻璃均匀包覆在导线的外表面，然后经过拉挤从模具的出口拉出，再经冷却后在云母绝缘层的外表形成厚度为0.01-0.15mm的玻璃包覆层。
实施例1：φ1mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆导线的成形工艺
复合包覆导线的铜芯直径为φ1mm、镀镍层单边厚度为0.01mm、内玻璃包覆层单边厚为0.02mm、云母绝缘层单边厚度为0.12mm、外玻璃包覆层单边厚为0.05mm。
φ1mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆导线的生产步骤为：
1)将无氧铜芯线进行电镀，在其外表镀上单边厚度0.01mm的镍层。
2)将镀镍芯线用丙酮类有机溶剂擦洗，之后加热干燥，完成除油脱脂处理。
3)进行玻璃粉涂覆：选用始熔温度为550℃的低熔点玻璃粉，将洁净的镀镍芯线穿过低熔点玻璃粉的粉槽，使之与玻璃粉完全接触，让低熔点玻璃粉包覆在镀镍层的外表面上，之后再穿过一个比自身线径只大0.04mm的孔，使得玻璃粉包覆层的单边厚度为0.02mm。
4)将已经涂覆有低熔点玻璃粉的导线引入到常规的云母带绕包机中，以云母带旋转绕包的方式在其外表绕制出云母绝缘层：选用厚度为0.06-0.08mm的少胶云母带并以适当的叠包率进行绕包，使得云母绝缘层的单边厚度控制为0.12mm。
5)采取熔融拉挤法制备外玻璃包覆层：将绕包好云母绝缘层的导线进入到熔融态玻璃池中，池中玻璃的软化点为600℃，玻璃熔池的加热温度设定为730-750℃；导线从熔融态玻璃池中穿过，使玻璃液均匀包覆在导线的外表面，然后再经过拉挤从一个出口直径为φ1.4mm的金属模具中均匀拉出，模具出口端保持恒定的拉线张力。
6)导线经过冷却后，在云母绝缘层外形成了单边厚度约为0.05mm的外玻璃包覆层，再经过绕盘成卷、检测、包装后最终成为复合包覆导线制成品。
实施例2：φ1.8mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆导线的成形工艺
复合包覆导线的铜芯直径为φ1.8mm、镀镍层单边厚度为0.015mm、云母绝缘层单边厚度为0.14mm、外玻璃包覆层单边厚为0.06mm。
Φ1.8mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆导线的生产步骤为：
1)将无氧铜芯线进行化学镀，在其外表镀上单边厚度0.015mm的镍层。
2)将镀镍芯线用乙醇类有机溶剂清洗，之后烘干以完成除油脱脂处理。
3)进行玻璃粉涂覆：选用始熔温度为450℃的低熔点玻璃粉，将洁净的镀镍芯线穿过低熔点玻璃粉槽，使芯线与玻璃粉完全接触，让低熔点玻璃粉包覆在镀镍层的外表面上，再穿过一个比自身线径只大0.06mm的孔，使得玻璃粉涂覆的单边厚度约为0.03mm。
4)将已经涂覆有低熔点玻璃粉的导线引入到常规的云母带绕包机中，以云母带旋转绕包的方式在其外表绕制出云母绝缘层：选用厚度为0.07-0.08mm的云母带并以适当的叠包率进行绕包，使得云母绝缘层的单边厚度为0.14mm。
5)进行最外层的玻璃粉涂覆并烧结：将绕包好云母绝缘层的导线再次进入到低熔点玻璃粉槽中并穿过，让导线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在云母绝缘层的外表面，之后让其从一个出口直径为φ2.3mm的金属模具中通过，再匀速经过600℃的加热区域，使得导线上的低熔点玻璃粉得以烧结固化。
6)导线经过冷却后，云母绝缘层的内、外表面就都形成了玻璃包覆膜层；再经过绕盘成卷、检测、包装后成为复合包覆导线制成品。
实施例3：φ2.5mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆导线的成形工艺
复合包覆导线的铜芯直径为φ2.5mm、镀镍层单边厚度为0.017mm、内玻璃包覆层单边厚为0.033mm、云母绝缘层单边厚度为0.16mm、外玻璃包覆层单边厚为0.07mm。
Φ2.5mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆导线的生产步骤为：
1)将无氧铜芯线进行电镀，在其外表镀上单边厚度0.017mm的镍层。
2)将镀镍芯线用乙醇、丙酮类有机溶剂清洗，之后充分烘干，完成除油脱脂处理。
3)采取熔融拉挤法制备内玻璃包覆层：将洁净的镀镍芯线进入到熔融态玻璃池中，池中玻璃的软化点为600℃，玻璃熔池加热温度设定为710-730℃；芯线从熔融态玻璃池中穿过，使玻璃液均匀包覆在镀镍层的外表，然后经过拉挤从一个出口直径为φ2.6mm的金属模具中均匀拉出，模具出口端保持恒定的拉线张力；被拉出模具的芯线在其表面就形成了一层单边厚度约为0.033mm的玻璃液包覆层。
4)将已有玻璃液包覆的导线引入常规的云母带绕包机中，以云母带旋转绕包的方式在其外表绕制出云母绝缘层：玻璃液在此成为了云母带与芯线之间的粘结剂；选用厚度为0.07-0.09mm的云母带并以适当的叠包率进行绕包，使得云母绝缘层的单边厚度为0.16mm。
5)进行最外层的玻璃粉涂覆并烧结：将绕包好云母绝缘层的导线引入到低熔点玻璃粉的粉槽中并穿过，让导线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在云母绝缘层的外表面，之后让其从一个出口直径为φ3.06mm的金属模具中通过，再匀速经过600℃的加热区域，使得低熔点玻璃粉烧结固化而形成最外层的玻璃膜。
6)经过冷却后，在云母绝缘层的外表形成了单边厚度约为0.07mm的玻璃包覆层；再经过绕盘成卷、检测、包装后成为复合包覆导线制成品。
实施例4：2.5×5mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆扁线的成形工艺
复合包覆扁线的铜芯截面尺寸为2.5×5mm、镀镍层单边厚度为0.02mm、内玻璃包覆层单边厚为0.04mm、云母绝缘层单边厚度为0.18mm、外玻璃包覆层单边厚为0.07mm。
2.5×5mm铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆扁线的生产步骤为：
1)将无氧铜扁芯线进行电镀，在其外表镀上单边厚度0.02mm的镍层。
2)将镀镍后的扁芯线用有机溶剂进行表面除油脱脂，并充分干燥。
3)采取熔融拉挤法制备内玻璃包覆层：将洁净的镀镍扁芯线进入到熔融态玻璃池中，池中玻璃的软化点为560℃，玻璃熔池加热温度设定为700-730℃；扁芯线从熔融态玻璃池中穿过，使玻璃液均匀包覆在镀镍层的外表，然后经过拉挤从一个出口尺寸为2.62×5.12mm的金属模具中均匀拉出，模具出口端保持恒定的拉线张力；被拉出模具的扁芯线在外表上就覆盖了一层厚度为0.04mm的热玻璃液。
4)将已被玻璃液包覆的扁线引入到常规的扁线云母带绕包机中，以云母带旋转绕包的方式在其外表绕制出云母绝缘层：玻璃液在此成为了云母带与扁芯线之间的粘结剂；选用厚度为0.09-0.10mm的少胶云母带并以适当的叠包率进行绕包，使得云母绝缘层的单边厚度为0.18mm。
5)再次采取熔融拉挤法制备外玻璃包覆层：将绕包好云母绝缘层的扁线再次进入到熔融态玻璃池中，池中玻璃的软化点为560℃，玻璃熔池加热温度设定为700-730℃；导线从熔融态玻璃池中穿过，使玻璃液均匀包覆在导线的外表面，然后经过拉挤从一个出口尺寸为3.12×5.62mm的金属模具中均匀拉出，模具出口端保持恒定的拉线张力。
6)经过冷却后，在云母绝缘层的外表形成了单边厚度约为0.07mm的外玻璃包覆层；再经过绕盘成卷、检测、包装后成为复合包覆扁线制成品。
本实施例的有益效果为：
(1)与漆包线、纱包线或熔融纺丝包覆导线、云母绕包+浸渍有机硅漆固化制备的高温导线相比，本发明所制备的产品耐高温、耐辐照、耐腐蚀性能更为优良，可适用于450℃以上的高辐射、高温、潮湿、腐蚀等场合。
(2)与陶瓷、玻璃等无机材料包覆导线相比，本发明所制备的产品耐高温性能相当，但耐潮湿、耐高电压性能大幅度提升，可适用于高温、高湿度、高电压等场合。
(3)本发明能够制备出耐高温、耐腐蚀、耐辐照、耐潮湿、耐高电压等综合性能优良的金属复合导线，可满足航空航天、核能、化工、军工、冶金等领域的使用要求。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (4)

1.一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：所述复合包覆的高性能导线，它的断面形状或为圆形、或为扁平、或为矩形，复合包覆的高性能导线的材质和结构由里至外分别依次为铜芯线、镍层、内玻璃层、云母绝缘层、外玻璃层；铜芯线外表包覆的镍层为化学镀或电镀类方法所制备，铜芯线的截面形状或为圆形、或为扁平、或为矩形；铜芯线截面的面积大于0.5mm2，玻璃包覆层厚为0.01-0.15mm，镍层的单边厚不大于0.15mm。
2.根据权利要求1所述的一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
1)将铜芯线通过化学镀或电镀，在其外表上形成单边厚度不大于0.15mm的镀镍层；
2)将镀镍后的芯线进行除油脱脂处理，工艺过程为：用有机溶剂清洗芯线，并充分干燥；
3)采用低熔点玻璃粉涂覆或熔融拉挤法制备内玻璃包覆层，(1)其方法之一是“玻璃粉涂覆”，具体工艺过程为：将芯线进入到低熔点玻璃粉槽中并穿过，让芯线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在芯线的外表面；(2)其方法之二为“熔融拉挤法”，具体工艺过程为：让芯线进入到熔融态玻璃池中，从熔融态玻璃池中穿过，使芯线与熔融态玻璃完全接触，让熔融态玻璃均匀包覆在芯线的外表面，然后经过拉挤从模具的出口拉出，从而在芯线外表形成厚度为0.01-0.15mm的玻璃液包覆层；
4)在内玻璃包覆层的外面进行云母带绕包以形成云母绝缘层，具体工艺过程为：将已经具有内玻璃包覆层的导线进入到常规的云母带绕包机中，以云母带旋转绕包的方式在导线的内玻璃包覆层之外形成云母绝缘层；
5)采取低熔点玻璃粉涂覆并烧结或熔融拉挤法制备外玻璃包覆层，(1)其方法之一是“玻璃粉涂覆并烧结”，具体工艺过程为：将绕包好云母绝缘层的导线进入到低熔点玻璃粉槽中并穿过，让导线与玻璃粉完全接触，使低熔点玻璃粉均匀包覆在云母绝缘层的外表面，之后再匀速通过加热区域使得低熔点玻璃粉烧结固化而形成最外层的玻璃膜；(2)其方法之二为“熔融拉挤法”，具体工艺过程为：将绕包好云母绝缘层的导线进入到熔融态玻璃池中，从熔融态玻璃池中穿过，使导线与熔融态玻璃完全接触，让熔融态玻璃均匀包覆在导线的外表面，然后经过拉挤从模具的出口拉出，再经冷却后在云母绝缘层的外表形成厚度为0.01-0.15mm的玻璃包覆层。
3.根据权利要求2所述的一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：玻璃的软化点为550-700℃，玻璃加热温度设定为650-850℃，模具出口端保持恒定的拉线张力。
4.根据权利要求2所述的一种铜/镍/玻璃/云母/玻璃复合包覆的高性能导线及其制备方法，其特征在于：加热区的温度为低熔点玻璃粉始熔温度之上的120-280℃。
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