絕緣鋁芯繞組線陽極氧化改性工藝與性能研究.pdf

1、鋁制繞組線因其具有重量輕、比強(qiáng)度高等一系列優(yōu)點，比傳統(tǒng)的銅芯繞組線能夠更好地滿足航空航天飛速發(fā)展的要求。同時氧化鋁陶瓷由于其具有較高的硬度和電阻率、良好的耐腐蝕和耐磨性等優(yōu)點，并且相比于其他陶瓷絕緣薄膜材料的制備方法更為簡單，因此是一種極具潛力的繞組線絕緣材料。通過在鋁絲表面制備一層氧化鋁薄膜，可得到綜合以上優(yōu)點的繞組線，應(yīng)用前景十分廣闊。
　　本課題以制備具有良好耐蝕性、絕緣性和耐擊穿電壓性能的氧化膜層為主要目標(biāo)，采用操作工藝簡

2、便、對設(shè)備要求較低的陽極氧化方法在鋁絲表面制備了氧化鋁薄膜，進(jìn)而得到絕緣鋁芯繞組線。首先探究了不同成分的電解液對氧化膜層微觀組織結(jié)構(gòu)和性能的影響，得到最優(yōu)的混合酸電解液配比為：H2SO4153.3 g /L；H2C2O4 20 g/L；H3BO333.3 g/L；C3H8O316.7 g/L。其次，采用正交試驗法，以氧化膜厚度和增重為評價指標(biāo)對陽極氧化工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，初步確定最優(yōu)制備工藝參數(shù)為：溫度10℃，電流密度7 A/dm2，時間

3、60 min，此條件下得到的膜層綜合評價指數(shù)(G)最大。在此基礎(chǔ)上通過控制單因素變量法，分別改變溫度和電流密度來精細(xì)表征氧化膜的組織結(jié)構(gòu)和性能。采用渦流測厚法、X射線衍射法，電子掃描顯微鏡、透射電子顯微鏡和極化曲線測試以及交流阻抗譜測試等方法，分析得到的主要結(jié)論如下：
　　相同電流密度下，隨溫度升高，膜層厚度呈下降趨勢，孔徑增大；溫度相同，電流密度增大，膜層厚度增加，孔徑增大。經(jīng)沸水封孔處理，氧化膜表面呈網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，微米孔洞消失，

4、封孔效果好。經(jīng)封孔+熱處理后，大部分試樣的耐腐蝕性能下降，阻抗降低。
　　氧化工藝30℃，1 A/dm2所制備的陶瓷層在氧化后處理前后都具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和阻抗性能。經(jīng)封孔處理后，電流密度為7 A/dm2所制備的氧化膜層的耐蝕性和阻抗提升最大。
　　陽極氧化陶瓷層的經(jīng)封孔處理后的耐擊穿電壓值良好，在10oC，5A/dm2時高達(dá)0.99kV。經(jīng)過熱處理后，陶瓷層的耐壓值均有所降低，最小降低比例為10.3％，最大降低比例為94

5、%，30℃時的平均降低比例最小。陽極氧化膜的納米硬度從基體/氧化膜界面處向表面逐漸變大。試驗參數(shù)范圍內(nèi)，相同電流密度，溫度越高納米硬度越高；相同溫度時，電流密度越大，納米硬度越大。35℃，7 A/dm2時的表面納米硬度達(dá)到最大，為2.15 GPa。陽極氧化對鋁絲的拉伸強(qiáng)度會產(chǎn)生不利影響，特定參數(shù)時可以實現(xiàn)增強(qiáng)效果，35℃，5 A/dm2時有最大值113.4 MPa。一定溫度下，隨電流密度增大，抗拉強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢。試驗參數(shù)范圍內(nèi)