5.3 Термическое оксидирование

Для получения оксидной изоляции на поверхности сплавов высокого сопротивления типа нихрома, константана и других можно применять термическое оксидирование. Покрытую оксидной изоляцией проволоку из сплава высокого сопротивления можно наматывать при изготовлении проволочных резисторов плотно, виток к витку, конечно, если напряжение между ними не слишком велико. Достаточно гибкая и механически прочная оксидная изоляция на поверхности константана получается при кратковременном (не более 3 с) нагреве проволоки на воздухе примерно до 900 ⁰С. Для этой цели перематывающаяся с одной катушки на другую проволока проходит через два металлических ролика, к которым подведено напряжение. Регулируя скорость движения проволоки и напряжение, можно подобрать режим, наиболее подходящий для термического оксидирования проволоки определенного диаметра из сплава данного состава.

5.4 Электроизоляционные лаки

Большое значение в электроизоляционной технике имеют лаки и компаунды. В процессе изготовления изоляции их используют в жидком состоянии. Таким образом, лаки и компаунды являются твердеющими материалами.

Лаки - это коллоидные растворы смол, битумов, высыхающих масел и оставляющих так называемую лаковую основу в летучих растворителях. При сушке лака растворитель улетучивается, а лаковая основа переходит в твердое состояние, образуя (в тонком слое) лаковую пленку.

По применению электроизоляционные лаки подразделяются на пропиточные, покрывные и клеящие.

Пропиточные лаки служат для пропитки пористой и, в частности волокнистой изоляции. После пропитки поры в изоляции оказываются заполненными не воздухом, а высохшим лаком, имеющим более высокие электрическую прочность и теплопроводность, чем воздух. В результате пропитки повышается пробивное напряжение, увеличивается теплопроводность (это важно для отвода тепла потерь), уменьшается гигроскопичность, улучшаются механические свойства изоляции. После пропитки органическая изоляция в меньшей мере подвергается окисляющему влиянию воздуха и поэтому ее нагревостойкость повышается.

Покрывные лаки служат для образования механически прочной, гладкой, блестящей, влагостойкой пленки на поверхности (часто предварительно пропитанной) твердой изоляции. Эта пленка повышает напряжение поверхностного разряда и поверхностное сопротивление изоляции, защищает лакируемое изделие от действия влаги, растворителей, и химически активных веществ, а также улучшает внешний вид изделия и затрудняет приставание к нему загрязнений.

Специальные покрывные лаки (эмаль-лаки) наносят непосредственно на металл, создавая на его поверхности электроизоляционный слой (эмалированные провода, изоляция листов ферромагнетика в расслоенных магнитопроводах).

Клеящие лаки применяют для склеивания твердых электроизоляционных материалов или для приклеивания их к металлу. Они должны обеспечивать высокую адгезию к склеиваемым материалам.

Приведенная классификация лаков по областям применения не всегда может быть выдержана достаточно строго. Так при изготовлении гетинакса и текстолита лак является одновременно и пропиточным и клеящим.

По режиму сушки различают лаки горячей (печной) сушки, для которых требуется повышенная (обычно более 100 ^оС) температура, и лаки холодной (воздушной), сушки, которые достаточно хорошо и быстро сохнут при комнатной температуре. Режим сушки лака определяется как его основой, так и растворителем. Если основа лака термоактивна, для сушки обычно требуется нагрев; лаки с термопластичной основой требуют запекания пленки при высокой температуре. Однако для лаков, в состав которых входит растворитель, кипящий при высокой температуре (например, керосин), требуется печная сушка независимо от основы; для лаков с растворителем легко испаряющимся при нормальной температуре (например, бензин или ацетон), достаточна воздушная сушка, если только их основа не требует высокой температура для запекания пленки. Как правило, лаки печной сушки дают более высококачественную пленку, чем лаки воздушной сушки.

Электроизоляционные лаки очень многочисленны и разнообразны. Рассмотрим лишь некоторые из них.

Смоляные лаки - это растворы различных синтетических, искусственных или природных смол: бакелита, глифталя, шеллака и т.п.

Целлюлозные лаки являются растворами термопластичных эфиров целлюлозы. Для большей части целлюлозных лаков достаточна холодная сушка. Наибольшее значение из них имеют нитроцеллюлозные лаки (нитролаки). Пленки нитролаков механически прочны, отличаются блеском, хорошим сопротивлением к воздействию воздуха, влаги, масел и др. Нитролаки плохо пристают к металлам, по этому на металле обычно предварительно создают слой “грунтового” лака, хорошо пристающего к металлу, менее стойкого к воздействию воздуха, света и влаги (например, глифталевого), а затем уже слой нитролака. Первое покрытие для закрепления грунта требует горячей сушки и ее производят до нанесения нитролака. Нитролаки применяют также для пропитки хлопчатобумажных оплеток проводов.

Масляные лаки. Основу их составляют высыхающие масла, способные при воздействии нагрева, освещения, соприкосновения с кислородом воздуха и других факторов переходить в твердое состояние. Тонкий слой масла, налитый на поверхность какого-либо материала, высыхает и образует твердую, блестящую, прочно пристающую к подложке электроизоляционную пленку. Высыхание масел - это сложный химический процесс, связанный с поглощением маслом некоторого количества кислорода из воздуха. Для полного высыхания масел при сушке лаков необходим доступ воздуха. Скорость высыхания увеличивается с повышением температуры, при освещении, а также в присутствии катализаторов химических реакций - так называемых сиккативов. В качестве сиккативов используют соединения свинца, кальция, кобальта и др. Наиболее распространенными высыхающими маслами являются льняное и тунговое.

Черные лаки. В их состав входят битумы, которые определяют черный цвет как жидкого лака, так и лаковой пленки. Битумы - аморфные материалы, представляющие собой в основном сложные смеси углеводородов. Различают битумы искусственные (нефтяные), представляющие собой тяжелые продукты перегонки нефти, и природные (ископаемые), называемые также асфальтами.

Черные лаки по сравнению с масляными дешевле, образуют пленки менее гигроскопичные, но зато менее эластичные и более подверженные действию растворителей; при нагреве пленки этих лаков склонны к размягчению. Поэтому в качестве электроизоляционных используют не чисто битумные, а масляно-битумные лаки.

Наилучшими растворителями для масляно-битумных лаков являются ароматические углеводороды (бензол, толуол и др.), а также скипидар. Из-за существенной вредности для организма человека ароматики, особенно бензола, широко применяют смеси этих растворителей с бензином.

Применяют и другие электроизоляционные лаки, главным образом на основе синтетических полимеров. Марки лаков (а также компаунды) обычно состоят из условных букв и цифр; пример: БТ-980 - черный масляно-битумный пропиточный лак; ГФ-95 - светлый масляно-глифталевый пропиточный маслостойкий лак; КО-964 - светлый кремнийорганический лак для пропитки обмоток, работающих в условиях повышенной температуры и влажности (первая цифра 9 означает, что лак предназначен для электрической изоляции).