[發明專利]鋁繞組表面的耐高溫絕緣層材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110271754.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112962130A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 梁永齊;徐其恩;饒正丹
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C25D11/10
• 分類號: C25D11/10;C25D11/18
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 王巧麗

本發明公開了一種鋁繞組表面的耐高溫絕緣層材料及其制備方法，采用電化學氧化法，鋁繞組作為電化學陽極，陰極采用不銹鋼、石墨、鉛或鉑材料制成的網狀或棒狀電極，以酸溶液作電解質對陽極進行電化學氧化，在鋁繞組表面氧化形成氧化鋁絕緣層薄膜。該絕緣層材料是在鋁基體表面通過陽極氧化法直接氧化形成，與鋁繞組基底結合緊密，不易脫落；氧化鋁絕緣層結構穩定，耐磨性好，且具有良好的高溫介電特性，使利用鋁繞組的變壓器可工作于高于200℃的環境溫度。本發明耐高溫絕緣層的制備過程不受鋁繞組的復雜形狀影響，制備時間周期短，產生的廢水對環境的影響可控，適合工業大規模批量處理。

技術領域

本發明屬于變壓器鋁繞組技術領域，尤其涉及鋁繞組表面的耐高溫絕緣層材料及其制備方法。

背景技術

電力變壓器是一種用于變換電流、電壓的高效控制設備，電力變壓器在航海、陸地軌道交通(軌道交通及電動汽車)、航空航天器等領域以及各種能源和電力轉化過程中(如風力電站以及大功率太陽能光伏電站)均具有廣泛的應用。鋁制繞組由于質量密度較高，在電力變壓器中被廣泛使用，但各種應用環境下鋁制繞組匝間的絕緣性以及鋁制繞組與設備環境中其它金屬設備間的電氣絕緣情況是需要考慮的重要因素。

目前變壓器中鋁繞組的表面絕緣主要依賴于涂敷的有機高分子絕緣層，有機絕緣層(絕緣漆)通常由聚酰亞胺等高分子樹脂組成。但是，由于高分子材料普遍在200℃以上會變軟，絕緣性能明顯下降，因而現有的采用高分子絕緣層的鋁繞組峰值工作溫度一般在250℃以下。但隨著變壓器應用領域的拓展，越來越多的應用環境對變壓器的要求越來越苛刻。能耐300℃甚至400℃高溫環境的絕緣層，將極大的拓展變壓器在高速軌道交通以及風力電站中的應用范圍。即使變壓器不是應用于連續的高溫場合，提高其絕緣層對環境峰值溫度的適用度也是具有重要的意義。

發明內容

針對上述背景技術中指出的不足，本發明提供了一種鋁繞組表面的耐高溫絕緣層材料及其制備方法，旨在解決上述背景技術中現有鋁繞組絕緣層峰值工作溫度低，高溫條件下絕緣性能顯著下降的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種鋁繞組表面的耐高溫絕緣層材料，鋁繞組的導體采用鋁錠材料，所述導體表面原位生長一層氧化鋁絕緣層薄膜；所述氧化鋁絕緣層薄膜包括緊密附著于導體表面的致密阻擋層和形成于致密阻擋層上的多孔層，所述多孔層具有一維的準直型孔道，且準直型孔道垂直于致密阻擋層。

本發明進一步提供了一種鋁繞組表面的耐高溫絕緣層材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)對鋁繞組表面進行清洗；

(2)采用電化學氧化法，鋁繞組作為電化學陽極，陰極采用不銹鋼、石墨、鉛或鉑材料制成的網狀或棒狀電極，以酸溶液作電解質，在5～20℃的恒溫條件下通過直流驅動進行電化學陽極氧化反應，在陽極鋁繞組表面氧化形成一層氧化鋁絕緣層薄膜。

優選地，所述電解質采用多種不同比例的硫酸、磷酸和草酸的混合液。

優選地，所述電化學陽極氧化反應的電流密度為1mA/cm²～10mA/cm²，陽極氧化時間為0.5h～2h。

優選地，當鋁繞組表面氧化鋁絕緣層未達到絕緣要求時，將陽極氧化反應后的鋁繞組在酸液中浸泡一定時間去除表面氧化物后，再重復步驟(1)和(2)的陽極氧化過程，然后測定絕緣層的絕緣性能，若仍未達到絕緣要求，繼續用酸液浸泡后重復步驟(1)和(2)的陽極氧化過程，直至達到絕緣要求為止。

優選地，所述酸液采用磷酸和鉻酸的混合液，鋁繞組浸泡時間為1h-18h。

優選地，當鋁繞組表面氧化鋁絕緣層未達到絕緣要求時，將陽極氧化反應后的鋁繞組于有機硅的醇溶液中浸泡處理。

優選地，所述氧化鋁絕緣層薄膜的均一性通過染色方法鑒定。