RU2513377C2 - Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия проводов - Google Patents
Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия проводов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513377C2 RU2513377C2 RU2012120516/03A RU2012120516A RU2513377C2 RU 2513377 C2 RU2513377 C2 RU 2513377C2 RU 2012120516/03 A RU2012120516/03 A RU 2012120516/03A RU 2012120516 A RU2012120516 A RU 2012120516A RU 2513377 C2 RU2513377 C2 RU 2513377C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sol
- coating
- heat treatment
- wire
- glass
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 9
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 6
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Chemical class 0.000 description 3
- 239000002184 metal Chemical class 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000007614 solvation Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000269586 Ambystoma 'unisexual hybrid' Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000604 Polyethylene Glycol 200 Polymers 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N lead nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Pb]O[N+]([O-])=O RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical class [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Insulated Conductors (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к стеклокерамическим изоляционным материалам, предназначенным для электроизоляции проволоки из никеля и его сплавов, термоэлектродных сплавов и биметаллических проводов. Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия на проводах включает приготовление золя на основе тетраэтоксисилана, гидролизованного в кислой среде и легированного неорганическими кислотами и смесью нитратов металлов, смешивание золя с тугоплавким оксидом, гомогенизирование полученной суспензии ультразвуковым воздействием с последующим нанесением покрытия на провод и термообработкой покрытия. Нанесение покрытия и его термообработку осуществляют путем пропускания провода через ванну с суспензией и через туннельную печь со скоростью 0,5-3 м/мин, УЗ с частотой 20-44 кГц при соотношении золь/оксид, равном 1-2/1. Техническим результатом изобретения является возможность получать гибкие тонкие от 5 до 30 мкм стеклокерамические покрытия. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к стеклокерамическим изоляционным материалам, предназначенным для электроизоляции проволоки из никеля и его сплавов, термоэлектродных сплавов и биметаллических проводов с верхним слоем, не содержащим меди, которые могут эксплуатироваться при повышенной температуре и радиации, например, для использования в датчиках, измеряющих температуру в помещениях атомных станций, и т.п.
Стеклокерамические покрытия, обеспечивающие электроизоляцию обмоточных проводов, должны отвечать ряду обязательных требований. Одним из основных требований является хорошая кроющая способность суспензии, из которой происходит нанесение покрытий, т.е. на поверхности проволоки должен формироваться тонкий, сплошной, равномерный по толщине и однородный по структуре слой, имеющий прочное сцепление с поверхностью покрываемого материала при минимальном количестве дефектов. Образование при формировании покрытия значительного количества дефектов, таких как непокрытые, оголенные участки, наплывы, точечные сколы и др., препятствует использованию их в качестве электроизоляции. Высокими электроизоляционными свойствами при комнатной и повышенной температуре, а также в условиях повышенной радиации обладают большинство керамических материалов и стеклоэмалей.
Приготовление стеклоэмалей и керамических электроизоляционных материалов осуществляется по традиционной технологии, которая основана на нанесении на предварительно подготовленную поверхность слоя порошка стеклянной фритты и(или) керамических оксидов и последующего оплавления их при соответствующей температуре [Белинская Г.В., Пешков И.Б., Харитонов Н.П. Жаростойкая изоляция обмоточных проводов. Л.: Наука. 1978. - 160 с.]. Стеклокерамические покрытия наносят из водных суспензий, получаемых смешиванием порошков тугоплавких оксидов (например, оксидов алюминия, циркония, кремния) с фриттой, полученной, например, из свинецсодержащих боросиликатных стекол. После гомогенизации суспензий в шаровой мельнице в течение 4 ч ее наносят окунанием на проволоку, и куски проволоки подвергают термообработке в силитовых печах при температуре 980-1000°С. Таким способом на нихромовых и никелевых проводах получают стеклокерамические покрытия толщиной порядка 6-7 мкм с пробивными напряжениями в нормальных условиях порядка 300 В. Недостатками данного способа являются трудоемкость и энергозатратность технологического процесса, связанного с операциями помола фритты и гомогенизации суспензии в шаровых мельницах. Кроме того, эластичность такого провода является недостаточной при его намотке на катушки малого диаметра.
Принципиально новым подходом, основанным на применении приемов золь-гель технологии, является использование вместо стеклянной фритты золей, которые смешивают с порошком тугоплавких оксидов, например оксидами хрома или алюминия [Борисенко А.И., Николаева Л.В. Тонкие стеклоэмалевые и стеклокерамические покрытия. Л.: Наука. 1980. - 88 с.]. Золи на основе алкоксисоединений, например тетраэтоксисилана, обволакивают частицы порошков, цементируют эти зерна тонкими гибкими прослойками геля, который после термообработки превращается в стеклофазу, выполняя функции стеклосвязки. При этом стекловидные прослойки однородны по составу и высокоэластичны, прежде всего, в силу того, что они имеют очень маленькую толщину, чего нельзя достичь, используя фритту. Золь для получения стекловидной связки готовят следующим образом. Пленкообразующее вещество - тетраэтоксисилан (ТЭОС) - смешивают с этанолом, водой и неорганической кислотой. В результате протекания реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана образуется кремнезоль. В золь вводят легирующие соединения, улучшающие электрофизические свойства будущей стеклосвязки - это обычно нитраты металлов и неорганические кислоты, хорошо растворимые в водно-спиртовой среде, которые подвергаются диссоциации и сольватации. Продукты диссоциации и сольватации, в силу электростатического и вандерваальсового взаимодействий, равномерно распределяются по всей структуре кремнезоля [Хамова Т.В., Шилова О.А., Голикова Е.В. Исследование структурообразования в золь-гель системах на основе тетраэтоксисилана // Физика и химия стекла. 2006. Т. 32. №4. С.615-631]. Для стеклокерамических покрытий, полученных из суспензий на основе легированного кремнезоля и высокодисперсного оксида хрома (III), характерны следующие свойства: толщина порядка 10-20 мкм, пробивное напряжение при 25°С - 600-700 В, гибкость, определяемая как отношение диаметра изгиба к диаметру сечения проволоки (Dизгиба/dпроволоки), 35-50. Однако при реализации этого способа появляется брак, который связан с трудностью равномерного распределения высокодисперсного порошка в золе и появлением в результате его агломерации точечных дефектов и наплывов. Наличие таких дефектов приводит к нарушению целостности изоляционного слоя при навивании проводов на катушки, особенно малых диаметров.
Известен способ получения композиционного стеклокерамического материала на основе порошка тугоплавкого оксида (наполнитель) и золя водно-спиртового раствора тетраэтоксисилана с добавкой неорганической кислоты и солей металлов путем их смешивания с последующей гомогенизацией полученной суспензии, ее сушкой и термообработкой, который характеризуется тем, что гомогенизированную суспензию выдерживают до гелеобразования, а в золь вводят водный раствор поливинилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас.%: наполнитель - 45-49,5; золь - 45-49,5; поливиниловый спирт -1-10, см. патент РФ №2204532.
Известен способ получения стеклокерамического покрытия на основе золя водно-спиртового раствора тетраэтоксисилана, неорганической кислоты, смеси нитратов металлов и тугоплавкого оксида путем смешивания, гомогенизирования, нанесения на подложку и термообработки, который характеризуется тем, что смесь гомогенизируют ультразвуковым воздействием (УЗВ) в течение 10-15 мин, см. патент РФ №2260569.
Данное техническое решение по количеству сходных признаков и достигаемому техническому результату выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Задачей изобретения является формирование гибкого стеклокерамического покрытия на проводах малого сечения диаметром от 0,1 до 0,5 мм с толщиной, регулируемой в диапазоне 3-25 мкм, не разрушающегося при навивании на катушки малого сечения (диаметром вплоть до 4-8 мм).
Сущность изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия на проводах, включающий приготовление золя на основе тетраэтоксисилана (ТЭОС), гидролизованного в кислой среде и легированного неорганическими добавками, смешивание золя с тугоплавким оксидом, гомогенизирование полученной суспензии ультразвуковым воздействием с последующим нанесением покрытия на провод и термообработкой покрытия, характеризуется тем, что нанесение покрытия и его термообработку осуществляют путем последовательного пропускания обрабатываемого провода через ванну с суспензией и через туннельную печь со скоростью 0,5-3 м/мин.
Заявленное техническое решение характеризуется также наличием ряда факультативных признаков, а именно:
- смешивание золя с тугоплавким оксидом осуществляют при соотношении золь/оксид=(1-2)/1;
- ультразвуковое воздействие осуществляют с частотой 20-44 кГц в течение 10-15 минут;
- операции нанесения и термообработки повторяют неоднократно;
- термообработку покрытия в туннельной печи производят при постепенном нарастании температуры;
- золь модифицируют добавками водоспирторастворимых органических модификаторов, например полиолов;
- в качестве полиола используют глицерин в количестве 0,1-2,0 мас.%;
- поверх нанесенного электроизоляционного слоя наносят и подвергают термообработке, по меньшей мере, один слой из органосиликатных материалов, представляющих собой суспензии измельченных силикатов и оксидов металлов в растворах, содержащих органические и элементоорганические полимеры;
- перед нанесением электроизоляционного слоя наносят и подвергают термообработке, по меньшей мере, один слой из коемнезоля на основе тетраэтоксисилана, легированного неорганическими соединениями:
- поверх нанесенного электроизоляционного слоя наносят и подвергают термообработке, по меньшей мере, один слой из кремнезоля на основе тетраэтоксисилана, легированного неорганическими соединениями.
При реализации заявленной совокупности существенных признаков достигается технический результат, заключающийся в следующем. Регулируя скорость протягивания провода через ванну с суспензией в заявленном интервале, обеспечивается возможность, не ухудшая состояния поверхности покрытия, однородности его структуры и равномерности по толщине, изменять толщину покрытия от минимального до максимального в пределах 5-30 мкм. Постепенное нарастание температуры в туннельной печи препятствует термоудару, что способствует формированию однородного, сплошного покрытия без микротрещин и сколов.
Прием нанесения покрытий методом окунания известен при нанесении стекловидных покрытий из золей на изделия разнообразной формы, но не на провода [Brinker C.J., Scherer G.W. Sol-Gel Science. The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. San Diego: Academic Press, Inc. 1990, 908]. При этом о применении этого приема для нанесения покрытий из суспензий, полученных золь-гель методом, на провода и о совмещении этой операции с непрерывным процессом термообработки в туннельной печи, в патентной и научно-технической литературе информации нет, кроме упоминания в рассмотренном выше аналоге [Борисенко А.И., Николаева Л.В. Тонкие стеклоэмалевые и стеклокерамические покрытия. Л.: Наука. 1980. - 88 с.]. Так, в этом аналоге рассматривается возможность использования непрерывного способа нанесения покрытия на проволоку диаметром 0,5 мм с последующей термообработкой покрытия, но не оговаривается скорость протяжки покрытия, что очень важно, особенно для покрытий, нанесенных на провода с еще меньшим сечением жилы (0,1-0,3 мм). Слишком маленькое время пребывания провода в суспензии не позволит хорошо смочить поверхность, а слишком длительное время нахождения в суспензии не только уменьшит производительность технологического процесса, но и приведет к ухудшению качества покрытия, т.к. золи имеют склонность к гелированию, особенно в присутствии высокодисперсных порошков. Аналогично, это относится и к скорости протяжки проволоки с нанесенным покрытием через туннельную печь. Слишком маленькое время пребывания в печи не позволит полностью сформироваться стеклосвязке и хорошо закрепить оксидный наполнитель на поверхности проволоки; чересчур длительная термообработка может вызвать чрезмерное окисление и даже разрушение тонкой жилы металлической проволоки.
Заявляемую процедуру нанесения покрытия можно осуществлять неоднократно, нанося и закрепляя на поверхности провода несколько тонких слоев. При этом для увеличения гибкости покрытия в золь в качестве пластификатора можно вводить водоспирторастворимые органические модификаторы, например полиолы, такие как глицерин или полиэтиленгликоли, в количестве 0,1-2,0 г на 100 мл золя, формируя таким образом специфическую структуру покрытия. Прием введения глицерина в качестве модифицирующей добавки в золи на основе ТЭОС, содержащие борную кислоту, описан в работе [Шилова О.А. Наноразмерные пленки, получаемые из золей на основе тетраэтоксисилана, и их применение в планарной технологии изготовления полупроводниковых газовых сенсоров / Физика и химия стекла. 2005. Т. 31. №2. С.270-294]. Глицерин в этом случае вводится не как пластификатор, а для увеличения растворимости борной кислоты и уменьшения скорости испарения золя во время нанесения на центрифуге, что препятствует кристаллизации легирующей добавки и способствует образованию прозрачного покрытия. Полиэтиленгликоли с различной молекулярной массой (ПЭГ 200, 400, 600) вводят в золи как порообразующие агенты при получении пористых пленок [Васильев В.А., Серегин Д.С., Воротилов К.А. Гибридные пористые силикатные пленки с управляемой наноструктурой // Нано- и микросистемная техника. 2007. №12. С.23-28]. После термообработки органическая добавка выгорает, образуя поры необходимого диаметра в зависимости от размера молекулы полиэтиленгликоля. В нашем случае введение органических полиолов улучшает кроющую способность золей, что улучшает смачиваемость ими высокодисперсных наполнителей, а также способствует образованию специфической структуры покрытия, менее плотной, чем без введения полиолов, что обеспечивает превышение сил адгезии над силами когезии и препятствует отрыву покрытия от проволоки (сколу). При этом количество органического модификатора не должно быть слишком большим, чтобы не сделать покрытие существенно менее твердым, но и не слишком маленьким, чтобы эти добавки ощутимо влияли на его структуру.
Осуществление операции нанесения и термообработки может осуществляться в непрерывном режиме неоднократно, обеспечивая получение 2-, 3-, 4- и 5-слойных покрытий в зависимости от требуемой толщины и электрической плотности. Помимо суспензий на основе золя и оксидов тугоплавких металлов для нанесения верхнего слоя в некоторых случаях можно использовать продажные готовые органосиликатные композиции по ТУ 84-725-78 «Композиции органосиликатные. Технические условия». Их использование для изоляции проводов известно [Белинская Г.В., Пешков И.Б., Харитонов Н.П. Жаростойкая изоляция обмоточных проводов. Л.: Наука. 1978. - 160 с.]. Однако сами по себе эти композиции не обеспечивают температурную устойчивость - они начинают деградировать уже при температуре 450°С. Кроме того, органосиликатные покрытия разрушаются под действием горючесмазочных материалов. В то же время, если использовать органосиликатные композиции для нанесения верхних слоев, формируемых поверх стеклокерамических покрытий, нанесенных по предлагаемому способу из суспензий на основе водно-спиртового золя ТЭОС и оксидов тугоплавких металлов, то при термообработке происходит спекание верхнего слоя с нижним и образование качественно нового материала, лишенного вышеперечисленных недостатков, присущих органосиликатным материалам.
В ряде случаев для улучшения адгезии к проволоке можно перед нанесением суспензии пропусканием проволоки через золь нанести стекловидный слой и термообработать тонкий стекловидный слой, выполняющий функции грунтового слоя.
Для уменьшения шероховатости покрытий поверх электроизоляционного слоя, нанесенного из суспензии и термообработанного пропусканием через туннельную печь, можно нанести тонкий стекловидный слой посредством пропускания проволоки через ванну с золем на основе гидролизованного ТЭОС, легированного неорганическими соединениями, с последующим закреплением этого слоя за счет пропускания проволоки через туннельную печь.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
1. Приготовление золя:
- приготовление водно-спиртового раствора ТЭОС: для этого к 100 г ТЭОС приливают при интенсивном перемешивании 45 мл 85%-ного этилового спирта; к такой смеси добавляют 15 мл дистиллированной воды и с помощью пипетки вводят 2 капли концентрированной азотной кислоты;
- приготовление водно-солевого раствора, содержащего легирующие компоненты - соли металлов (например, для стеклосвязки состава 43SiO2·24SrO·23PbO·5K2O·4B2O3 мас.%): для этого навески борной кислоты и нитратов стронция, калия, кобальта в количестве 2,8 г и 19,6 г, 4,3 г, 1,6 г соответственно растворяют в 99,7 г воды; навеску нитрата свинца 13,6 г растворяют отдельно в 26,05 г воды;
- приготовление результирующего золя, содержащего все компоненты: к навеске водно-спиртового раствора ТЭОС 90,5 г малыми порциями при интенсивном перемешивании приливают полученный водно-солевой раствор.
2. Приготовление результирующего золя, модифицированного органическими полиолами: для этого к навеске водноспиртового раствора ТЭОС 100 г прибавляют по каплям при интенсивном перемешивании 0,4 г глицерина или полиэтиленгликоля (ПЭГ); далее к навеске 90,9 г полученного раствора малыми порциями при интенсивном перемешивании приливают полученный водно-солевой раствор.
3. Приготовление суспензии: тугоплавкий оксид хрома (III) с размером частиц ~1 мкм вводят в ранее приготовленный результирующий золь или в результирующий золь, модифицированный органическими полиолами, в массовом соотношении золь:оксид хрома=1:1.
4. Гомогенизация смеси ультразвуковым воздействием. Гомогенность полученной смеси обеспечивается посредством ультразвукового воздействия с частотой 22 кГц в течение 15 минут.
5. Нанесение покрытия: обрабатываемый провод протягивают через ванну с суспензией со скоростью 0,5-3 м/мин.
6. Термообработка: полученное покрытие непосредственно после нанесения подвергают термообработке, для чего провод с нанесенным не его поверхность покрытием пропускают через туннельную печь со скоростью 0,5-3 м/мин.
8. Повторение цикла нанесения и термообработки: провод с нанесенным и термообработанным слоем снова пропускают через ванну с суспензией и затем через туннельную печь со скоростью 0,5-3 м/мин.
В качестве последнего защитного слоя покрытия используют органосиликатные композиции ОС-92-18 серая или ОС-92-28 коричневая по ТУ 84-725-78 «Композиции органосиликатные. Технические условия».
Для нанесения грунтового подслоя используют результирующий золь.
В качестве последнего слоя вместо органосиликатной композиции используют результирующий золь.
В таблице 1 приведены электрофизические свойства покрытий, нанесенных на нихромовую проволоку сечением 0,3 мм непрерывным способом в одну стадию по способу-прототипу и в 3 стадии по предлагаемому способу.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование электрофизических свойств | Покрытие по способу-прототипу | Покрытие по предлагаемому способу | ||
| Количество протяжек на 2-й стадии | ||||
| 1 | 2 | 3∗ | ||
| Толщина, мкм | 10 | 15 | 20 | 30/25 |
| Напряжение пробоя после навивания на катушку диаметром 8 мм, В | 100 | 200 | >240 | >240 |
| Гибкость (Dизгиба/dпроволоки) | 35-40 | 25 | 26 | 20/25 |
| ∗На 3-й стадии используется ОС - органосиликатная композиция ОС-92-18 серая по ТУ 84-725-78 или результирующий золь, результаты приведены через слеш - для ОС/золь соответственно | ||||
Как видно из таблицы 1, использование непрерывного приема нанесения суспензии на проволоку, осуществляемого со скоростью 0,5-3 м/мин, позволяет получать тонкие от 5 до 30 мкм стеклокерамические покрытия, отличающиеся гибкостью, что позволяет им сохранять высокую электрическую прочность после навивания на катушки малого диаметра. При этом использование дополнительных приемов: модификация результирующего золя глицерином, а также нанесение в том же непрерывном режиме грунтового стекловидного слоя, нанесение поверх стеклокерамического слоя органосиликатной композиции или тонкого стекловидного слоя, усиливает достигнутый технический результат.
Из таблицы 2 видно положительное влияние непрерывного способа нанесения покрытия и влияние скорости нанесения покрытия на свойства электроизоляционного слоя.
| Таблица 2. | ||||
| Наименование электрофизических свойств | Покрытие по способу-прототипу | Покрытие по предлагаемому способу | ||
| Скорость нанесения | ||||
| 0,5 | 2 | 3 | ||
| Толщина, мкм | 10 | 30 | 20 | 15 |
| Напряжение пробоя после навивания на катушку диаметром 8 мм, В | 100 | >240 | >240 | 200 |
| Гибкость (Dизгиба/dпроволоки) | 35-40 | 26 | 20 | 25 |
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в изобретении средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения.
Claims (7)
1. Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия проводов, включающий приготовление золя на основе тетраэтоксисилана, гидролизованного в кислой среде и легированного неорганическими кислотами и смесью нитратов металлов, смешивание золя с тугоплавким оксидом, гомогенизирование полученной суспензии ультразвуковым воздействием с последующим нанесением покрытия на провод и термообработкой покрытия, отличающийся тем, что смешивание золя с тугоплавким оксидом осуществляют при соотношении золь/оксид, равном (1-2)/1, ультразвуковое воздействие осуществляют с частотой 20-44 кГц в течение 10-15 минут, а нанесение покрытия и его термообработку осуществляют путем последовательного пропускания обрабатываемого провода через ванну с суспензией и через туннельную печь со скоростью 0,5-3 м/мин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операции нанесения и термообработки повторяют неоднократно.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что золь модифицируют добавками водоспирторастворимых органических модификаторов, например полиолов.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве полиола используют глицерин в количестве 0,1-2,0 мас.%.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что поверх нанесенного электроизоляционного слоя наносят и подвергают термообработке, по меньшей мере, один слой из органосиликатных материалов, представляющих собой суспензии измельченных силикатов и оксидов металлов в растворах, содержащих органические и элементоорганические полимеры.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что поверх нанесенного электроизоляционного слоя наносят и подвергают термообработке, по меньшей мере, один слой из кремнезоля на основе тетраэтоксисилана, легированного неорганическими кислотами и смесью нитратов металлов.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что перед нанесением электроизоляционного слоя наносят и подвергают термообработке, по меньшей мере, один слой из кремнезоля на основе тетраэтоксисилана, легированного неорганическими кислотами и смесью нитратов металлов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012120516/03A RU2513377C2 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия проводов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012120516/03A RU2513377C2 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия проводов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012120516A RU2012120516A (ru) | 2013-11-27 |
| RU2513377C2 true RU2513377C2 (ru) | 2014-04-20 |
Family
ID=49624886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012120516/03A RU2513377C2 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия проводов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2513377C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112759422B (zh) * | 2021-02-01 | 2022-12-27 | 云南省第一人民医院 | 一种制备具有高结合力界面的牙科氧化锆-饰面瓷的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1675384A1 (ru) * | 1988-02-10 | 1991-09-07 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Способ приготовлени растворной керамики |
| EP1060142B1 (en) * | 1998-03-03 | 2003-05-14 | PPG Industries Ohio, Inc. | Glass fiber strands coated with thermally conductive inorganic particles and products including the same |
| RU2260569C1 (ru) * | 2003-12-31 | 2005-09-20 | Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Способ получения стеклокерамического покрытия |
| US20110255141A1 (en) * | 2003-03-05 | 2011-10-20 | Ajjer Llc | Electrochromic Mirrors and other Electrooptic Devices |
-
2012
- 2012-05-17 RU RU2012120516/03A patent/RU2513377C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1675384A1 (ru) * | 1988-02-10 | 1991-09-07 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Способ приготовлени растворной керамики |
| EP1060142B1 (en) * | 1998-03-03 | 2003-05-14 | PPG Industries Ohio, Inc. | Glass fiber strands coated with thermally conductive inorganic particles and products including the same |
| US20110255141A1 (en) * | 2003-03-05 | 2011-10-20 | Ajjer Llc | Electrochromic Mirrors and other Electrooptic Devices |
| RU2260569C1 (ru) * | 2003-12-31 | 2005-09-20 | Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Способ получения стеклокерамического покрытия |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БОРИСЕНКО А.И. и др. Тонкие стеклоэмалевые и стеклокерамичексие покрытия, Ленинград, Наука, 1980, с.88. . * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012120516A (ru) | 2013-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101945580B1 (ko) | 자심용 분말의 제조 방법 | |
| JP4761788B2 (ja) | 被覆無機顔料、その製造方法及びその用途 | |
| TWI605478B (zh) | 軟磁性材料粉末及其製造方法、以及磁心及其製造方法 | |
| CN108585948B (zh) | 一种氧化铝基陶瓷纤维表面改性的方法 | |
| JP6048378B2 (ja) | 圧粉磁心、磁心用粉末およびそれらの製造方法 | |
| WO2014187100A1 (zh) | 封接微晶玻璃的原料和封接方法 | |
| TW201037741A (en) | Insulation composition capable of enduring high temperature and insulation coil and magnetic device using same | |
| CN107799197A (zh) | 实现空气排胶的低温共烧陶瓷用导电铜膜及其制备方法 | |
| CN106205935A (zh) | 一种非晶态软磁复合磁粉芯及其制备方法 | |
| JP2021108379A (ja) | 圧粉磁心の製造方法 | |
| WO2005095298A1 (ja) | 赤外線カットガラス | |
| RU2513377C2 (ru) | Способ получения стеклокерамического электроизоляционного покрытия проводов | |
| CN103626398A (zh) | 一种析晶型无铅低温封接玻璃及其制备与使用方法 | |
| TWI405739B (zh) | 摻雜劑源及其製造方法 | |
| CN101533199B (zh) | 一种银、金纳米颗粒分散二氧化硅光学薄膜及制备方法 | |
| JP6389431B2 (ja) | 微小アルミノシリケート中空粒子 | |
| CN101591166B (zh) | 复合陶瓷涂层制备方法 | |
| CN102758200B (zh) | 一种溶胶凝胶二氧化硅薄膜的制备方法 | |
| WO2020196657A1 (ja) | 方向性電磁鋼板被膜形成用塗布剤および方向性電磁鋼板の製造方法 | |
| KR100841880B1 (ko) | 수성/유기 금속 산화물 분산액 및 이로써 제조된 코팅 기판및 성형물 | |
| RU2260569C1 (ru) | Способ получения стеклокерамического покрытия | |
| CN117964243B (zh) | 一种微晶玻璃及其制备方法 | |
| JP7333147B2 (ja) | 誘電率段階調整可能な低温共焼結誘電体材料及びその製造方法 | |
| JPH054839A (ja) | ゾルゲル法による薄膜の作製方法 | |
| CN112299720B (zh) | 低温封接玻璃 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160211 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190518 |