湯曉水，龍香林，賴維東，羅至勇

（江西銅業(yè)加工事業(yè)部，江西 南昌 330096）

1 引言

隨著漆包線市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，目前常規(guī)的漆包線品種由于工藝技術(shù)成熟、穩(wěn)定，漆包線行業(yè)利潤已進(jìn)入微利時(shí)代，而企業(yè)為了生存和發(fā)展，必須要加大新產(chǎn)品的研發(fā)力度，尤其是要對(duì)新能源汽車、5G、軍工、軌道交通等目前國內(nèi)新興領(lǐng)域用特種漆包線新產(chǎn)品的研發(fā)，以提升產(chǎn)品的技術(shù)水平與行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。我國在加大水電、火電、核電等發(fā)電站建設(shè)的同時(shí)，也引進(jìn)了西門子、阿爾斯通、三菱重工等國外一些大型發(fā)電機(jī)組的制造加工技術(shù)。而漆包線產(chǎn)品屬于制造發(fā)電機(jī)組的核心部件，大多數(shù)是采購進(jìn)口的漆包線，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的制造加工成本大幅增加。因此，國內(nèi)的一些大型的發(fā)電機(jī)制造廠商，例如東方電機(jī)、上海氣發(fā)、哈爾濱電氣等開始進(jìn)行漆包線國產(chǎn)化的研究，尤其是國內(nèi)的一些制造發(fā)電機(jī)組的軍工企業(yè)，為突破國外技術(shù)的封鎖以及原材料的采購限制，進(jìn)一步加快了對(duì)制造發(fā)電機(jī)組用特種漆包線國產(chǎn)化的研究進(jìn)程。所以也催生了一大批大型發(fā)電機(jī)用特種漆包線的制造生產(chǎn)廠家。我公司面對(duì)國內(nèi)的生產(chǎn)需求，與國內(nèi)一家生產(chǎn)軍工船舶發(fā)電機(jī)的知名企業(yè)合作，研制出軍工船舶發(fā)電機(jī)用耐熱等級(jí)為200級(jí)、Φ2.00mm以上大規(guī)格、具有零針孔、高柔韌性、高附著性和高耐浸漬漆等性能要求的特種漆包線，使產(chǎn)品進(jìn)入軍工船舶發(fā)電機(jī)行業(yè)中漆包線產(chǎn)品的高端市場(chǎng)，從而擴(kuò)大了公司漆包線新品種與技術(shù)儲(chǔ)備，提升公司的技術(shù)創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品研發(fā)能力。

2 特種漆包線的性能要求

適用于新型軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線產(chǎn)品必須滿足惡劣的工作環(huán)境需要，除了需長期承受高溫、高濕、高鹽霧、粉塵、煙霧、油霧等侵蝕破壞和設(shè)備震動(dòng)、沖擊等機(jī)械作用破壞外，還要耐受特殊情況下發(fā)電機(jī)受水噴濺或者短暫浸泡，從而加劇了發(fā)電機(jī)絕緣材料的老化，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)繞組用漆包線容易發(fā)生龜裂。因此必須對(duì)發(fā)電機(jī)繞組按照濕熱電機(jī)的要求經(jīng)過特殊的浸漆處理，使其良好的防潮、煙霧和防鹽霧等性能。該系列軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線產(chǎn)品必須滿足180℃高溫烘烤后反復(fù)二次真空壓力浸漆的特殊要求，并且在耐熱等級(jí)200℃的絕緣系統(tǒng)中長期穩(wěn)定運(yùn)行，因而當(dāng)特種漆包線產(chǎn)品繞制成電機(jī)繞組后浸漆，能夠滿足不同的浸漬漆對(duì)漆膜附著性要求［4］。由于軍工船舶發(fā)電機(jī)功率較大，要求相應(yīng)用的漆包線規(guī)格也較大（Φ2.00mm以上），而生產(chǎn)漆包線規(guī)格越大，伴隨其柔韌性和附著性的下降。以上條件決定了軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線產(chǎn)品在工藝技術(shù)和產(chǎn)品的功能上必須具有創(chuàng)新性，耐高溫、零針孔、良好的柔韌性、高附著性和高耐浸漬漆等性能是該系列規(guī)格產(chǎn)品的特性亮點(diǎn)。

研制軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線系列產(chǎn)品的型號(hào)為Q(ZY/XY)-2/200 ，以該系列規(guī)格中的Φ2.24mm為例，其性能指標(biāo)應(yīng)在完全符合GB/T6109.20-2008標(biāo)準(zhǔn)外，還必須滿足客戶的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，從而根據(jù)該規(guī)格產(chǎn)品的性能指標(biāo)要求制定產(chǎn)品的內(nèi)控檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［2-3］，其性能指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 特種漆包線性能指標(biāo)對(duì)比

從表1數(shù)據(jù)分析可知，軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線系列產(chǎn)品對(duì)質(zhì)量要求很苛刻。其導(dǎo)體不圓度、漆膜偏心度、柔韌性、附著性、熱沖擊 、耐溶劑、耐油性、擊穿電壓、鹽水針孔、靜摩擦系數(shù)、高耐浸漬漆性能等性能指標(biāo)均高于GB/T6109.20-2008標(biāo)準(zhǔn)。

3 特種漆包線關(guān)鍵技術(shù)與主要研究?jī)?nèi)容

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

樣品品質(zhì)考核：漆包線產(chǎn)品是否符合客戶的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。即研制的漆包線樣品應(yīng)通過客戶進(jìn)行的各種性能檢測(cè)，來驗(yàn)證漆包線的機(jī)械性能、化學(xué)性能、電性能、熱性能等各項(xiàng)性能指標(biāo)與客戶的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的符合性。

繞線使用性能：漆包線是否適用繞組繞制工程。即研制的漆包線靜摩擦系數(shù)小，表面潤滑性能好，確保嵌線性能優(yōu)良，槽滿率低，繞制成電機(jī)繞組后漆包線漆膜完好無破損，絕緣抗擊穿性能良好［6］，漆包線符合客戶的使用性能要求。

耐浸漬漆工藝性能：漆包線是否適合軍工船舶發(fā)電機(jī)的高耐浸漬漆要求。即研制的漆包線經(jīng)繞制成發(fā)電機(jī)繞組后浸漆，能夠滿足不同的浸漬漆以及180℃高溫烘烤后反復(fù)二次真空壓力浸漆對(duì)漆包線漆膜附著性的特殊要求。

船舶發(fā)電機(jī)整機(jī)可靠性：漆包線是否能滿足軍工船舶發(fā)電機(jī)使用要求。即組裝后的船舶發(fā)電機(jī)必須通過中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法》（GJB150A）的“三防試驗(yàn)”（防濕熱、防鹽霧、防霉菌）及振動(dòng)、沖擊、傾斜、水噴濺試驗(yàn)［1］。

3.2 主要研究?jī)?nèi)容

3.2.1 特種漆包線漆膜絕緣材料的選擇

通過對(duì)軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線使用不同的絕緣材料涂層進(jìn)行附著性、耐浸漬漆試驗(yàn)、熱沖擊 、耐溶劑、耐油性、表面滑性等性能進(jìn)行對(duì)比分析以及繞制成繞組時(shí)的張力控制進(jìn)行研究，確定適合該性能特性的特種漆包線使用的絕緣材料，使漆包線漆膜的柔韌性大于漆膜與裸銅線之間的附著力，滿足漆包線高附著性和高耐浸漬漆等性能要求。不同的絕緣材料涂層的性能對(duì)比如表2所示。

表2 不同的絕緣材料涂層的性能對(duì)比

從表2分析可知，船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線使用的絕緣材料確定為賽克改性高溫聚酯+聚酰胺酰亞胺+自潤滑漆（PE+AI+AI自潤滑）這三種絕緣油漆的組合。即底涂采用耐熱指數(shù)200級(jí)賽克改性高溫聚酯，中涂采用耐熱指數(shù)220級(jí)聚酰胺酰亞胺，面涂采用耐熱指數(shù)220級(jí)聚酰胺酰亞胺自潤滑漆，其產(chǎn)品的柔韌性、附著性和耐浸漬漆性能以及繞制性能是最優(yōu)的。

3.2.2 特種漆包線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

目前我公司生產(chǎn)Φ1.00mm以下規(guī)格的耐冷媒漆包線采用聚酯亞胺復(fù)合聚酰胺酰亞胺產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完全滿足客戶的需求。但眾所周知，生產(chǎn)漆包線規(guī)格越大，柔韌性和附著性則越差。因而需要對(duì)Φ2.24mm大規(guī)格漆包線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，由于聚酯亞胺漆膜彈性較差，將耐冷媒漆包線的絕緣結(jié)構(gòu)由聚酯亞胺+聚酰胺酰亞胺改為賽克改性高溫聚酯+聚酰胺酰亞胺+自潤滑漆，利用賽克改性高溫聚酯漆膜的高附著性、聚酰胺酰亞胺漆膜的高柔韌性和漆膜的零針孔性，以滿足客戶的特殊性能要求［5］。

根據(jù)以上確定特種漆包線使用的絕緣材料，對(duì)不同絕緣涂層比例涂覆后的特種漆包線進(jìn)行附著性、耐浸漬漆試驗(yàn)、熱沖擊、耐溶劑等性能測(cè)試對(duì)比，如表3 所示。根據(jù)測(cè)試對(duì)比結(jié)果并結(jié)合生產(chǎn)成本控制情況，確定最終的涂層比例為底涂層∶中涂層∶面涂層=60%∶30%∶10%，這樣不僅能滿足漆包線高附著性和高耐浸漬漆等加工要求，而且具有良好的機(jī)械、化學(xué)、絕緣性能。

表3 不同絕緣涂層比例的性能測(cè)試對(duì)比

4 特種漆包線研制的生產(chǎn)工藝技術(shù)

根據(jù)軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線的特殊性能要求，結(jié)合加工事業(yè)部漆包線廠現(xiàn)有的工藝裝備和多年來的技術(shù)儲(chǔ)備以及生產(chǎn)工藝路線，在此基礎(chǔ)上確定其生產(chǎn)設(shè)備、主要原材料、最佳涂漆、退火和烘烤工藝控制，從而制定最佳的工藝方案，確保產(chǎn)品研制成功。

4.1 生產(chǎn)工藝流程圖

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

4.2 特種漆包線Q（ZY/XY）-2/200 Φ2.24mm研制的生產(chǎn)工藝

4.2.1 主工藝設(shè)備的選擇

生產(chǎn)設(shè)備可以使用奧地利MAG公司生產(chǎn)的MOZART V6/4-4/20D 立式連拉連包高速漆包機(jī)。裸銅線進(jìn)線規(guī)格Ф1.0-Ф3.5mm；生產(chǎn)規(guī)格為Ф0.50-2.00 mm（經(jīng)改造目前最大可生產(chǎn)Ф2.50mm）；收線機(jī)械速度最高352m/min；模具涂漆道次24道；最大烘烤溫度700℃，最大退火溫度700℃，最大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速4500rpm等。

4.2.2 主要原材料選擇

（1）立式漆包機(jī)裸銅線進(jìn)線采用由SCR工藝生產(chǎn)的型號(hào)規(guī)格為TR Ф2.60 mm的低氧銅桿；

（2）絕緣涂料選用艾倫塔斯公司生產(chǎn)的涂料組合：賽克改性高溫聚酯PE（966/40HVS）+聚酰胺酰亞胺PAI(595/36MB)+自潤滑漆PAI(595/36MBA)；

（3）特種漆包線產(chǎn)品表面潤滑油采用1.0%濃度的合成石蠟(848/330)溶液。以改善漆包線表面滑性，降低靜摩擦系數(shù)。

4.2.3 研制的生產(chǎn)工藝

（1）拉絲、涂漆工藝。根據(jù)客戶對(duì)漆包線的導(dǎo)體徑、漆膜厚度等性能要求及上述所確定的各涂層比例，確定拉絲、涂漆工藝如下。

拉絲模具排列：2.261（±0.001）-2.512mm。

涂漆模具排（11+5+1）：

2.295-2.300-2.305-2.310-2.315-2.320-2.325-2.330-2.335-2.340-2.345mm（PE）+2.350-2.355-2.360-2.360-2.365mm（PAI）+2.365mm（ 自 潤 滑PAI）。

（2）退火和烘烤工藝。

通過漆膜介質(zhì)損耗（tgδ）來驗(yàn)證漆包線漆膜的交聯(lián)固化反應(yīng)程度以及柔軟度，從而確定漆包機(jī)的退火溫度、烘爐固化溫度、線速度，循環(huán)、排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等工藝技術(shù)參數(shù)如下：退火溫度：590℃（一區(qū)）+580℃（二區(qū)）；烘烤溫度：烘爐固化溫度580℃；線速度：35.0m/min；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：4200rpm，排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：2200rpm。

4.2.4 過程質(zhì)量控制要求

漆包線是連續(xù)作業(yè)的生產(chǎn)模式，為研制出性能穩(wěn)定、均一性高以及加工性能優(yōu)良的漆包線，必須對(duì)其制造過程嚴(yán)加控制，要嚴(yán)格按漆包線生產(chǎn)過程質(zhì)量控制流程圖作業(yè)。漆包線生產(chǎn)線上安裝在線粒子針孔檢測(cè)儀（HVC），對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，杜絕漆包線表面粒子及針孔，保證漆膜的連續(xù)性；通過對(duì)漆膜剖面的光學(xué)分析及偏心比度的測(cè)試，對(duì)產(chǎn)品漆膜涂覆的均一性進(jìn)行控制，保證漆膜的一致性；加強(qiáng)工藝衛(wèi)生、工藝紀(jì)律的執(zhí)行以及關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)的檢查。

5 性能考核

5.1 特種漆包線漆膜介質(zhì)損耗測(cè)試曲線

圖2 特種漆包線漆膜介質(zhì)損耗測(cè)試曲線

5.2 特種漆包線常規(guī)性能及耐浸漬漆性能考核

性能考核產(chǎn)品為型號(hào)規(guī)格Q（ZY1XY）-21200Ф2.24mm，研制樣品方法為GB/74074-2008，檢驗(yàn)日期2018年9月2日。

表4 特種漆包線常規(guī)性能及耐浸漬漆性能檢測(cè)數(shù)據(jù)

5.3 特種漆包線繞制成船舶發(fā)電機(jī)整機(jī)可靠性考核

表5 軍工船舶發(fā)電機(jī)整機(jī)可靠性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過對(duì)研制的特種漆包線的漆膜介質(zhì)損耗測(cè)試曲線可知，比對(duì)分析漆膜固化程度，其漆膜交聯(lián)固化程度處于最佳狀態(tài)；通過對(duì)研制的特種漆包線常規(guī)性能及耐浸漬漆性能檢測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，特種漆包線的品質(zhì)考核、繞線使用性能、耐浸漬漆工藝性能等各項(xiàng)指標(biāo)完全滿足客戶的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；通過對(duì)研制的特種漆包線繞制成船舶發(fā)電機(jī)整機(jī)可靠性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，組裝后船舶發(fā)電機(jī)的“三防試驗(yàn)”及振動(dòng)、沖擊、傾斜、水噴濺試驗(yàn)全部通過國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB150A的檢驗(yàn)。

6 結(jié)語

江西銅業(yè)加工事業(yè)部漆包線廠與知名軍工企業(yè)合作成功開發(fā)研制出軍工船舶發(fā)電機(jī)用特種漆包線產(chǎn)品，產(chǎn)品滿足客戶的各項(xiàng)技術(shù)要求，其中附著性、高耐浸漬漆性能和整機(jī)可靠性等指標(biāo)明顯優(yōu)于國內(nèi)外其他漆包線生產(chǎn)廠家，2019年3月份開始進(jìn)入批量生產(chǎn)并供貨。該產(chǎn)品成為公司漆包線產(chǎn)品中的高端產(chǎn)品，為挖掘和搶占中漆包線高端產(chǎn)品市場(chǎng)奠定基礎(chǔ)，從而擴(kuò)大了公司漆包線新品種與技術(shù)儲(chǔ)備，提升了科研創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)能力。