浅析自粘漆包线的应用

Some analysis application of self-bonding electro-magnetic wire

前言
目前，电子变压器等磁性元件的制造，一般使用QZ聚酯漆包线绕制，然后线圈再浸漆。如果使用复合涂层的自粘漆包线（self-bonding wire）来绕制线圈，就改变了传统的变压器制造模式，不用浸漆，只需热熔即可使线圈成为一个整体，具有一定的机械性能和防潮绝缘性能。这样可以缩短变压器等磁性元件的制造周期，大大提高批量生产的效率。自粘漆包线现主要用于微型电机、仪表、电信设备用线圈。
1自粘漆包线的特点及其粘合的机理
一般的聚酯漆包线属于单一涂层的漆包线，表面的聚酯漆是由对苯二甲酸二甲酯与多元醇进行缩聚反应而制成的一类漆包线漆，由于聚酯漆包线具有较好的耐热性（B级、F级）、电绝缘性、耐刮性、耐溶剂性，因而得到了较广泛的应用。
复合涂层漆包线是当前发展的方向，从其绝缘结构来说，是由两种以上的漆膜组成的漆包线。自粘漆包线就属于复合涂层漆包线，目前大致分为两种：自粘聚酯漆包线和自粘聚氨酯漆包线。

自粘聚酯漆包线，是以聚酯漆包圆铜线为基础，外涂粘合漆层，自粘性漆主要由环氧树脂和酚醛树脂溶于溶剂中组成，其溶剂以正丁醇、二甲苯混合溶剂为主，反应机理同环氧漆。
自粘聚氨酯漆包线，是以聚氨酯为基的漆包线，聚氨酯漆有以下特点：（1）直焊性好，由于聚氨酯漆膜在高温下会分解，并能起焊剂作用，因而无须预先除去漆膜便可直接搪锡焊接。（2）高频性能好，在高频条件下介质损耗角正切比较小。
自粘聚氨酯漆包线表面的复合涂层为自粘直焊漆，该种漆包线既有自粘性，又有真焊性；用它绕制的线圈不仅可用陪烘的方法在短时间内自行粘合成型，而且在焊接头时不必预先除去漆膜，可直接搪锡、焊接。应此，大大简化了工艺，提高了生产效率。
自粘直焊漆的组成及反应机理：1）聚酯树脂，为了保证既有自粘直焊性，又有一定的物理、力学和电绝缘性能，在聚酯分子中引入醚链，使分子链具有柔韧性，并控制树脂具有一定的羟基，以便交联固化，反应机理同聚酯漆。2）封闭式聚氨酯树脂，含有封闭的异氰酸酯基和具有一定的羟基的聚氨酯树脂，使漆膜不但具有直焊性，而且在自粘过程中能交联固化，反应机理同聚氨酯漆。3）自粘固化过程：见自粘直焊漆基变化示意图（略）。4）制漆的关键：必须将漆基中的活性团调节适当，如果氨基甲酸酯含量不足，直焊性不好；羟基含量不足，自粘性不好；因此，漆基中的OH ： -NCO一般控制在1:0.4～1:0.85范围内。
2 几种漆包线性能的比较
2．1 QZ、QZN、QAN漆包线的性能比较：（表2）

2．2 QA漆包线和 QZ漆包线其它性能比较（机械性能、耐有机溶剂性能、耐化学腐蚀性能）：（表3）

3 自粘漆包线的应用分析
3.1 可加工性
自粘漆包线和普通漆包线一样，有较好的可加工性，从绕制性（windability）、成型性（formability）、嵌入性（insertability）来衡量。绕制性即指在绕制线圈过程中，绕组线抗拒机械损坏和电气损坏的能力，绕成的线圈最紧密最服贴。成型性即指能经受弯曲和保持线圈的形状的能力，成型性好时，形状不变，从绕线机上取下后，线圈能保持各种角度，长方形线圈不会鼓成桶形，单根线不会跳出。嵌入性是指嵌入线槽的能力。
3.2价格
自粘漆包线的价格成本是其应用必须考虑的问题。自粘漆包线和普通漆包线价格的趋向相同，线径越细价格越高。相同线径（规格）的情况下，自粘漆包线要比普通漆包线的价格（每kg）高20-80元，但自粘漆包线在其应用的过程中，节省的漆料、工时费、浸漆设备折旧费，以及节省的生产周期形成的效益远大于其价格差。
3.3相容性
自粘漆包线与其它材料化学成分、温度指数的相容性。在变压器等磁性元件的产品中使用的其他材料：胶木或金属骨架、聚四氟乙烯薄膜或电话纸（绝缘层）、AF引出线等，从化学成分和温度指数上来讲，均与自粘漆包线相容。
3.4温度指数与热性能
一般根据变压器产品的允许温升，或者线圈中可能出现的最高热点指数，选用相应温度指数的绕组线。自粘聚酯漆包线的温度指数是130℃，自粘直焊型聚氨酯漆包线的温度指数是120℃。当前我厂制造变压器产品，使用的漆包线温度指数是130℃，而实际大多数为小功率变压器，工作状态的最高温度一般为70-80℃。
3.5空间因素
电子仪器的设计趋向于密集小型化，缩小变压器体积，提高绕组的空间因素，是选用绕组线必须考虑的问题。导线截面积相同的绕组线，以箔带（平面式变压器）的空间因素最高，扁线次之，圆线最小。自粘漆包线与普通圆漆包线比较，没有缩小绕组体积，但采用自粘漆包线在一些情况下，可不用线圈骨架（电感线圈），有利于改进产品结构。
3.6电性能
自粘漆包线与普通漆包线线芯的电导率相同，由于自粘漆包线属于复合涂层漆包线，所以绝缘层有足够的稳定的耐电压能力（击穿电压）和绝缘电阻，比普通漆包线耐电压能力要高一些。
3.7机械性能
绕组线的选用应具有适当的耐磨性、耐刮性、耐弯曲性。线圈绕组承受应力较大时，以采用复合层绝缘漆包线为宜。自粘聚酯漆包线（QZN）和聚酯漆包线QZ的耐磨性抗刮性较好。
3.8耐有机溶剂和化学腐蚀的性能
自粘聚氨酯漆包线（QAN）和聚氨酯漆包线QA耐有机溶剂和化学腐蚀的性能较强（见表3）。
3.9 直焊性
普通漆包线（QZ）不具有直焊性，焊接时，需要用砂纸或其它工具将漆层去除干净，尤其当变压器线圈引出头较多（有几十个焊点）时，相当耗费时间；而且当漆包线线径很细时，去漆层容易使线芯受伤。自粘聚氨酯漆包线（QAN）和聚酯漆包线QA具有直焊性，提高了变压器端头处理的效率。
锡焊试验：用Ф0.12的自粘聚氨酯漆包线（QAN）绕制了3只变压器，端头全部采用直焊方式，焊接后通路和绝缘良好。有些研究所或厂家给出了焊锡试验后的一些参数：1）线径为0.10mm及以下的漆包线，浸入温度为375℃±5℃的焊锡锅中2秒后，镀锡表面平滑，无针孔及漆膜残渣。2）线径为0.10mm以上的漆包线，浸入温度为375℃±5℃的焊锡锅中规定时间t秒后，镀锡表面平滑，无针孔及漆膜残渣。时间t按下式计算，最少为3秒。t=K×d，d为漆包线标称直径（mm），K为常数，1级取10，2级取15。
3.10 热粘合
用自粘漆包线绕制的线圈，通过陪烘使自粘涂层相融流粘结，进行物理化学作用，冷却后自行固定成形。国标中的热粘合试验：将绕制好的试样线圈，放入170℃±2℃的烘箱温度下处理后，施加规定的负荷，均不得拉开。实际产品热粘合的温度和时间需要通过进一步试验来确定合适的参数。
对于自粘漆包线的应用，热粘合性能的另外两个指标：1）再软化温度，是对处理过的具有一定粘结力的线圈，失去粘结力的温度，它对考核自粘性漆包线的粘结层耐热性能，是有实际意义的。用以下数据来表明三种Φ0.31自粘漆包线再软化温度：

2）高温区域的粘结力，是研究自粘线圈粘结力随温度的变化而变化的规律，一般粘结力随温度升高而呈下降趋势，具体的参数需要进一步试验，但是在耐热级别的温度下，粘结力均超过标准规定的数值。
4 结束语
自粘聚氨酯和聚酯漆包线，在微型电机和音频线圈中有了广泛的应用，自粘聚氨酯漆包线在高频线圈中逐渐有了较多的应用，随着表面贴装技术的普及，贴片式无骨架变压器设计，首先考虑的应该是铜箔或自粘漆包线。
在变压器等磁性元件产品面临大批量短周期的情况下，自粘漆包线应用的高效性就得到了充分的体现。

参考文献(略)