專利名稱：用于制造電工線圈的鋁合金導線連續(xù)涂漆的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用于制造電工線圈的鋁合金導線在粗拉狀態(tài)下連續(xù)涂漆的方法。
象銅一樣，鋁也是一種良好的導電體，由于比重較小，在制造電器設備時，具有明顯節(jié)省原料的優(yōu)點，尤其是當這些電器設備用于運輸業(yè)時，可大大減輕重量。正是由于這種原因，特別是在絕緣電纜和導線中，已開始以一定規(guī)模用鋁來代替銅。
然而，我們知道，就用作鋁合金漆包線而言，目前尚未進行引人注目的開發(fā)工作。
對于絕緣金屬導線，在大多數(shù)情況下，只是簡單地在其外部包復絕緣的塑料套管。套管通過擠出產(chǎn)生，未經(jīng)粘接地包復在金屬裸線上，這樣，例如在為了連接導線而需剝離線端時，使得套管容易脫除。相反，對于漆包線來說，瓷漆或清漆必須以漆膜形式提供絕緣作用，為了使線圈占有的空間量降低到最低限，漆膜的厚度必須比上述絕緣套管薄得多，而且，漆膜必須牢固地粘著在金屬芯線上，以便適用于連續(xù)變形，例如當導線纏繞成線圈時，不存在瓷漆或清漆剝落的危險。
如今，雖然對于銅來說，涉及涂漆的問題已經(jīng)以相當滿意的方式得到解決，而對于鋁來說，這種情況是不同的。事實上，通常鋁的表面覆蓋著一層很薄的天然氧化物，當金屬鋁處于粗拉狀態(tài)時，該薄層上浸漬著潤滑油，這些雜質(zhì)降低了金屬鋁與清漆的粘著力。
本專利申請人注意到了上述事實并尋求擴大鋁的應用范圍，曾尋找克服上述缺點的方法。
為此目的，申請人從其過去的工作中，尤其是其在美國專利№4196060中所描述的陽極氧化方法中吸取了經(jīng)驗。事實上，申請人驚奇地注意到，這樣一種方法不但在鋁導線表面起到形成氧化層的作用，這種氧化物層的接觸電阻既低又穩(wěn)定，而且還具有可賦于電工用途的瓷漆膜或清漆膜以牢固粘著力的性能。
因此，本發(fā)明包括一種對用于制造電工線圈的鋁合金導線進行連續(xù)涂漆的方法，其特征在于使鋁合金導線以移動方式連續(xù)地穿過一個交流陽極氧化槽，然后再通過涂漆裝置，所述陽極氧化槽裝有含足夠量磷酸的水溶液，以保持所述溶液的電導為0.02～0.1西門子，溶液溫度為50-80℃，該溶液還含有0.5～30克/升具有除垢和乳化作用不產(chǎn)生泡沫的表面活性劑，鋁合金導線通過溶液的時間為15秒以下。
該方法的基本特征如下一方面，陽極氧化是在電導相當穩(wěn)定的磷酸槽中進行的，以便形成適合瓷漆粘著的氧化物層。這種穩(wěn)定性通過不斷地測量電導值并在必要時加入磷酸而達到，以及另一方面，使用一種可起到除垢和乳化作用的表面活性劑。
這種表面活性劑可從含表面活性物質(zhì)和除垢物質(zhì)的酸混合物中選取?？墒褂玫谋砻婊钚晕镔|(zhì)可以是或不是離子型的、陰離子型和/或兩性的;其中可提到的包括含4～20個碳原子的全氟化直鏈或支鏈的有機多氟衍生物，聚乙氧基脂肪醇，取代酚和烷基鏈含有例如8～9個碳原子的烷基磺酸鹽。作為除垢物質(zhì)，可使用二醇和聚乙二醇。所使用的表面活性劑必須是為其加入介質(zhì)中時能大大降低該介質(zhì)的表面張力，又不產(chǎn)生泡沫，并必須使復蓋住待處理導線的潤滑劑殘留物能進入懸浮液液。例如，當從30克/升的比例加入該表面活性劑時，使含100(克/升)H3PO4的磷酸水溶液于70℃時的表面張力降低到將近30 10-7N·m是理想的。
該表面活性劑中所含有的表面活性物質(zhì)的量可以很小，例如對于上述氟化衍生物來說可小于3%(重量)，對于乙氧基脂肪醇為5～10%(重量)，而對于取代酚或烷基磺酸鹽為百分之幾(重量)。聚乙二醇或二醇的含量為百分之幾，例如2-5%。表面活性劑的用量一般為0.5～30(克/升)最佳量則需根據(jù)該表面活性劑的組成來確定。
如果陽極氧化電解液的基本組分的濃度大小和種類以及表面活性劑的含量都取本發(fā)明所需要的方式，那么其它陽極氧化條件就并不嚴格，條件是它們能快速處理(無論如何持續(xù)時間不超過5秒鐘)。例如，電壓通常取決于電解槽的特性、裝置的形式，移動速度以及該方法中最重要的電工參數(shù)電流密度。
對于非強制循環(huán)的電解槽來說，電流密度在2～20A/dm2(安培/分米2)之間，最好在6～12A/dm2之間，如果采用強制循環(huán)，可大大提高電流密度。電壓一般在4～45V(伏特)之間。對溫度也不作嚴格要求，主要取決于該裝置所使用材料的性質(zhì)和所使用表面活性劑的特性。浸入式電極最好由對該電解槽惰性的材料構(gòu)成，例如石墨。
如上所述，導線的處理時間很短，通常為3～10秒。這使得讓導線穿過電解槽進行連續(xù)處理成為可能，例如使用一個稱之為“液體電流饋電方法”的已知規(guī)程，以高達100m/分的速度穿過5m長的電解槽。
根據(jù)本發(fā)明的該方法可直接使用由拉絲工序加工出的金屬導線，該導線表面或多或少覆蓋著一層與其它雜質(zhì)一起使用的潤滑劑連續(xù)膜。
該方法可直接納入為加工銅線而設計的涂漆生產(chǎn)線中，因為這只須將陽極氧化槽置于退繞粗拉導線裝置和為賦于所述導線以適宜機械特性的二次加熱爐之間即可。法國專利№.1，403，541中描述了許多根導線的同時通過而設計的這種涂漆生產(chǎn)線的例子。
所使用的清漆或瓷漆可以為通常用于銅線的任何一種，具體地講它們屬于由聚氨酯類、聚酯類、聚酯酰亞胺類、乙烯類聚合物、聚酰胺類和聚乙烯醇縮甲醛樹脂所形成的物質(zhì)。這些清漆通常以厚度小于50μm的膜的形式逐層沉積。這種導線易于在一種適宜的溶劑中使清漆局部溶解后相連接起來。經(jīng)陽極處理的金屬相對于時間處于穩(wěn)定的低接觸電阻而言，它仍保持著這些性能，這一點是令人欣慰的。
根據(jù)本發(fā)明的涂漆鋁導線由于瓷漆和鋁之間的牢固的粘著力而具有引人注目的絕緣特性。
通過嚴格的應用試驗，例如圍繞鋁線自身直徑進行纏繞，或包括對其施加拉力直至斷裂的試驗都未發(fā)現(xiàn)瓷漆有任何破裂、脫層或剝落。此外，涂覆的清漆與鋁線表面的極強的粘著力還改善了涂層對液體溶劑和油類(電機和變壓器的線圈繞組通常浸泡在其中)的化學惰性。可參照如下本發(fā)明的使用實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
1.將聚酯酰酰亞胺清漆(H類，2級)涂覆在直徑1.7mm的1370-50(鋁協(xié)會標準)鋁合金線上
·表面未經(jīng)處理，發(fā)現(xiàn)漆包鋁線纏繞在其本身直徑上后有許多處漆膜剝落。
·處理之后，在同樣的試驗過程中未發(fā)現(xiàn)有漆膜破裂現(xiàn)象。
2.將聚乙烯醇縮甲醛樹脂清漆(E類，2級)涂覆在直徑1.7mm的1370-50鋁合金線上·未進行表面處理，當拉伸至斷裂后，將漆包鋁線維繞在本身直徑上時，發(fā)現(xiàn)清漆膜全部脫層。
·按照本發(fā)明的方法處理后，在同樣的條件下，該鋁線未發(fā)生任何破裂。
3.將1370-50(φ0.5～5mm)和1340-50(φ0.1～0.5mm)鋁合金線在一臺包括一個2.5m長槽的工業(yè)裝置上涂漆，直徑3mm的合金線以12m/分的速度通過所述槽，而直徑1mm的合金線以高達40m/分的速度通過。處理之后，經(jīng)水洗，進入干燥爐，然后再進入傳統(tǒng)的多通道涂漆機，在該機中，合金線表面接受清漆、聚乙烯醇縮甲醛樹脂型或聚酯酰亞胺電絕緣劑的不同涂覆層，涂層在每次通過中聚合。
以該方法生產(chǎn)的漆包鋁線成功地經(jīng)受了為漆包銅線而制定的標準試驗，例如突然拉伸，圍鐵芯纏繞、電壓擊穿、熱塑性和熱沖擊等試驗。
尤其是關(guān)于使漆包線剝落的扭轉(zhuǎn)試驗，沿著漆包線相距50厘米的兩個母點的對稱軸使其扭轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)-未經(jīng)處理的漆包線，扭轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)后漆膜脫層。
-按照本發(fā)明方法處理的漆包線，在扭轉(zhuǎn)超過100轉(zhuǎn)后未有漆膜脫層，而這樣的轉(zhuǎn)數(shù)通常已使鋁線的表面膜破裂。
漆包鋁線的這些性能指標比得上漆銅包線，因此，不需大量投資，便可望在電機、變壓器及其它電工線圈領域中用鋁線代替銅線作漆包線，從節(jié)能的角度講，這一應用也完全適于當務之急。
權(quán)利要求
1.一種用于制造電工線圈的鋁合金導線的連續(xù)涂漆方法，其特征在于使所述導線以移動方式連續(xù)地通過一個內(nèi)含磷酸和表面活性劑的水溶液的交流陽極氧化槽，然后再通過一臺涂漆裝置，其中磷酸含量足以使所述溶液的電導維持在0·02-0·1西門子之間，溶液的溫度為50-80℃，具有除垢和乳化作用的、且不產(chǎn)生泡沫的表面活性劑的含量為0·5～30g/l，鋁合金導線通過溶液的時間在15秒以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述陽極氧化電流通過液體電流饋電系統(tǒng)輸入所述鋁合金線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述陽極氧化電流密度為2～20A/dm2(安培/分米2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述表面活性劑是由屬于二醇和聚乙二醇中的至少一種物質(zhì)和屬于有機多氟化衍生物、聚乙氧基脂肪醇，取代酚和烷基磺酸鹽中的至少一種物質(zhì)構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述瓷漆屬于聚氨酯、聚酯、聚酯酰亞胺、乙烯類聚合物、聚酰胺和聚乙烯醇縮甲醛樹脂這一類。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述瓷漆厚度小于50μm。
全文摘要
本發(fā)明是涉及一種在粗粒狀態(tài)的鋁合金線的連續(xù)涂漆方法。
文檔編號C23D3/00GK1039677SQ8910455
公開日1990年2月14日 申請日期1989年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月6日
發(fā)明者加布里埃爾·科隆比埃, 雅克·勒菲布維爾, 貝爾納·洛諾 申請人:皮奇尼鉛公司