本發(fā)明屬于電磁線，涉及一種高溫絕緣導(dǎo)線的制備方法和電感器。

背景技術(shù)：

1、電磁線是用于制造電工產(chǎn)品中線圈或繞組的絕緣導(dǎo)線。電磁線的結(jié)構(gòu)一般包括導(dǎo)電線芯和包覆導(dǎo)電線芯的電絕緣層。在鐵氧體上纏繞線圈便可以構(gòu)成繞線電感，一體成型電感、薄膜電感等領(lǐng)域也都會(huì)運(yùn)用到線圈。而目前常用的線圈為了保證良好的耐彎折性能，往往會(huì)使用有機(jī)絕緣層涂覆到線芯表面，這樣會(huì)導(dǎo)致線圈無法承受較高的溫度，一般情況下當(dāng)溫度超過260℃，性能就會(huì)出現(xiàn)下降，甚至完全失效。

2、cn111883289a公開了一種一種絕緣導(dǎo)線，包括線芯和包覆在線芯外圍的金屬氧化物絕緣層；或包括線芯和依次包覆在線芯外圍的中間層和金屬氧化物絕緣層；線芯的材質(zhì)包括cu、al、ag或其合金；中間層包括ni、nb、cr、fe、al、zr、ti、v、w、mo、cu單質(zhì)或含有上述一種或多種金屬元素的合金，中間層與線芯的材質(zhì)不同；金屬氧化物絕緣層包括ni、nb、cr、fe、al、zr、ti、v、w、mo、cu中一種或多種金屬元素的氧化物。但是該發(fā)明中制備的絕緣導(dǎo)線的制備方法相對(duì)復(fù)雜。

3、cn112185628a公開了一種本技術(shù)提供一種高溫絕緣導(dǎo)線半成品，包括線芯和包覆在線芯外圍的溶膠凝膠復(fù)合涂層，溶膠凝膠復(fù)合涂層包括聚乙烯醇改性的凝膠基質(zhì)和分散在聚乙烯醇改性的凝膠基質(zhì)中的無機(jī)填料，聚乙烯醇改性的凝膠基質(zhì)包括凝膠基質(zhì)本體和連接在凝膠基質(zhì)本體上的聚乙烯醇，凝膠基質(zhì)本體包括由-si-o-si-和/或-m-o-m-重復(fù)構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中m為金屬原子。該高溫絕緣導(dǎo)線半成品通過在線芯外圍形成溶膠凝膠復(fù)合涂層，具有良好的絕緣性能和耐彎折性能，可以滿足各類線圈和繞組的繞制需求。但是整個(gè)制備過程較為復(fù)雜，影響因素較多，不利于控制產(chǎn)品均一性，耗時(shí)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。同時(shí)這種方法設(shè)計(jì)多步化學(xué)反應(yīng)和金屬溶液，容易污染環(huán)境。

4、cn103700469a公開了一種用于片式電感器的線圈，該專利中的線圈包括：含有導(dǎo)電金屬的線圈層和線圈層周圍的絕緣層以及絕緣層周圍的粘結(jié)層。該專利發(fā)明的線圈能夠防止由于高溫磁性樹脂的填充或應(yīng)用線圈到電感器時(shí)在高溫度的固化導(dǎo)致的變形，但是該專利中絕緣層和粘結(jié)層之間為聚酰亞胺層，將會(huì)影響到整體線圈的高溫絕緣性能。

5、傳統(tǒng)的一體成型電感由于是在較高的壓力下熱壓或冷壓下制成的，需要通過較高的溫度來退火去除應(yīng)力，因此制備一種具有高溫絕緣同時(shí)又具有良好的耐彎折性能的導(dǎo)線逐漸成為近年來的研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫絕緣導(dǎo)線的制備方法和電感器。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明目的之一在于提供一種高溫絕緣導(dǎo)線的制備方法，所述制備方法包括：

4、在預(yù)處理后的銅線上依次鍍ni中間層、鍍zro2絕緣層和鍍ta2o5絕緣層，得到所述高溫絕緣導(dǎo)線。

5、本發(fā)明先通過磁控濺射在銅線的表面鍍ni薄膜作為中間層，之后在此基礎(chǔ)上依次鍍zro2薄膜和ta2o5薄膜作為絕緣層。作為中間層的ni薄膜有著與銅接近的晶格常數(shù)，因此可以有效地調(diào)節(jié)絕緣層隨溫度升高而發(fā)生的膨脹。絕緣層上zro2薄膜不僅有著較高的熔點(diǎn)和良好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)zro2薄膜也能夠?yàn)樽钔鈱拥膖a2o5薄膜提供一個(gè)良好的襯底以有利于ta2o5薄膜與線圈的結(jié)合。ta2o5薄膜有著高介電常數(shù)，可以提高線圈整體的介電強(qiáng)度，承受較高的擊穿電壓。

6、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述預(yù)處理的方法包括：

7、將銅線依次進(jìn)行第一超聲清洗、酸洗、第二超聲清洗和烘干，完成對(duì)銅線的預(yù)處理。

8、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一超聲清洗在丙酮中進(jìn)行。

9、優(yōu)選地，所述第一超聲清洗的時(shí)間為5～10min，其中所述時(shí)間可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

10、優(yōu)選地，所述酸洗在硫酸溶液中進(jìn)行。

11、優(yōu)選地，所述硫酸溶液的濃度為5～10％，其中所述濃度可以是5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

12、優(yōu)選地，所述酸洗的時(shí)間為5～8min，其中所述時(shí)間可以是5min、6min、7min或8min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

13、優(yōu)選地，所述第二超聲清洗包括：依次進(jìn)行去離子水超聲清洗和丙酮超聲清洗。

14、優(yōu)選地，所述去離子水超聲清洗的時(shí)間為10～15min，其中所述時(shí)間可以是10min、11min、12min、13min、14min或15min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣同樣適用。

15、優(yōu)選地，所述丙酮超聲清洗的時(shí)間為5～10min，其中所述時(shí)間可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

16、優(yōu)選地，所述烘干的溫度為60～100℃，其中所述溫度可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

17、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鍍ni中間層的方法包括：對(duì)預(yù)處理后的銅線進(jìn)行ni的濺射。

18、優(yōu)選地，所述ni濺射在設(shè)置有磁控濺射儀的濺射室內(nèi)進(jìn)行，在磁控濺射靶架上安裝ni靶材。

19、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述濺射室的本底真空度為1×10-3～3×10-3pa，其中所述真空度可以是1×10-3pa、2×10-3pa或3×10-3pa等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

20、優(yōu)選地，所述ni濺射的氛圍包括氬氣。

21、優(yōu)選地，所述ni濺射的壓力為0.3～0.6pa，其中所述壓力可以是0.3pa、0.4pa、0.5pa或0.6pa等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

22、優(yōu)選地，所述ni濺射的時(shí)間為10～20min，其中所述時(shí)間可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、優(yōu)選地，所述ni靶材的純度≥99％，其中所述純度可以是99％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或100％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

24、優(yōu)選地，所述ni濺射的功率為1.5～1.8kw，其中所述功率可以是1.5kw、1.6kw、1.7kw或1.8kw等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

25、本發(fā)明中ni濺射的功率過高會(huì)導(dǎo)致沉積速度過快，使得薄膜的表面粗糙度增大，影響其與zro2鍍層的結(jié)合能力。本發(fā)明中濺射的功率過低會(huì)導(dǎo)致濺射原子到達(dá)cu線上能量低，使得ni未能完全且均勻的覆蓋在cu線上，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致其調(diào)節(jié)隨溫度升高而發(fā)生膨脹的能力變?nèi)酢?/p>

26、優(yōu)選地，所述ni濺射的溫度為150～200℃，其中所述溫度可以是150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

27、本發(fā)明中ni濺射的溫度設(shè)置在150～200℃之間，ni濺射的溫度過高會(huì)導(dǎo)致原子的生長(zhǎng)動(dòng)能加大，尤其是對(duì)于金屬原子ni，使得其更加溶液結(jié)晶和晶粒體積增大，最終使得薄膜表面的粗糙度增加，影響其與zro2鍍層的結(jié)合能力。而ni濺射的溫度過低會(huì)使得濺射的原子很快失去動(dòng)能，快速在表面凝結(jié)，導(dǎo)致薄膜容易形成無定型結(jié)構(gòu)，缺陷也會(huì)變多。

28、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鍍zro2絕緣層的方法包括：對(duì)鍍ni中間層后的銅線進(jìn)行zro2的濺射。

29、優(yōu)選地，所述zro2濺射在設(shè)置有磁控濺射儀的濺射室內(nèi)進(jìn)行，在磁控濺射靶架上安裝zro2靶材。

30、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述濺射室的本底真空度為4×10-4～6×10-4pa，其中所述真空度可以是4×10-4pa、5×10-4pa或6×10-4pa等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

31、優(yōu)選地，所述zro2濺射的氛圍包括氬氣。

32、優(yōu)選地，所述zro2濺射的壓力為0.5～0.8pa，其中所述壓力可以是0.5pa、0.6pa、0.7pa或0.8pa等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

33、優(yōu)選地，所述zro2濺射的時(shí)間為0.5～1.5h，其中所述時(shí)間可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1.0h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

34、優(yōu)選地，所述zro2靶材的純度≥99.9％，其中所述純度可以是99.9％、99.95％、99.99％或100％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

35、優(yōu)選地，所述zro2濺射的功率為80～120w，其中所述功率可以是80w、85w、90w、95w、100w、105w、110w、115w或120w等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

36、本發(fā)明中zro2濺射的功率過高會(huì)改變zro2薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，由原本的納米晶結(jié)構(gòu)薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢罹ЫY(jié)構(gòu)薄膜，而后者較前者有著彈性恢復(fù)能力較差，塑性變形大的缺點(diǎn)，使得該zro2鍍層容易在受到外力時(shí)易發(fā)生變形和斷裂。zro2濺射的功率過低，會(huì)導(dǎo)致無法形成致密且均勻的zro2鍍層，從而會(huì)導(dǎo)致ta2o5鍍層直接與ni層相接觸，容易使得ta2o5鍍層脫落。

37、優(yōu)選地，所述zro2濺射的溫度為15～25℃，其中所述溫度可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或25℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

38、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鍍ta2o5絕緣層的方法包括：對(duì)鍍zro2絕緣層后的銅線進(jìn)行ta2o5濺射。

39、優(yōu)選地，所述ta2o5濺射在設(shè)置有磁控濺射儀的濺射室內(nèi)進(jìn)行，在磁控濺射靶架上安裝ta2o5靶材。

40、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述濺射室的本底真空度為3×10-5～6×10-5pa，其中所述真空度可以是3×10-5pa、4×10-5pa、5×10-5pa或6×10-5pa等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

41、優(yōu)選地，所述ta2o5濺射的氛圍包括氬氣和/或氧氣，優(yōu)選為氬氣和氧氣。

42、優(yōu)選地，所述氬氣和氧氣的流量比為3:1～5:1，其中所述流量比可以是3:1、4:1或5:1等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

43、本發(fā)明中的氬氣為濺射氣體，而氧氣為反應(yīng)氣體，ta2o5由于其材料本身的性質(zhì)，在濺射沉積到樣品上時(shí)很容易失氧，所以需要在沉積的過程中通入適當(dāng)?shù)难鯕鈦韽浹a(bǔ)失去的氧，從而保持涂層的成分符合化學(xué)計(jì)量比。同時(shí)通入的氧氣的流量又不能太高，如果氬氣和氧氣的流量比過低的話，真空室內(nèi)的氧氣分子和高能氬氣粒子碰撞的幾率增加，客觀上會(huì)降低入射粒子能量，使得轟擊靶材的粒子總能量降低，導(dǎo)致濺射產(chǎn)率降低，沉積速率降低，最終導(dǎo)致ta2o5鍍層的厚度和致密性不如預(yù)期，影響樣品的絕緣性?？傊?，本發(fā)明中的氬氣和氧氣的流量比過高或者過低都會(huì)影響ta2o5鍍層的質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致樣品的絕緣性能下降。

44、優(yōu)選地，所述ta2o5濺射的壓力為0.5～0.8pa，其中所述壓力可以是0.5pa、0.6pa、0.7pa或0.8pa等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

45、優(yōu)選地，所述ta2o5濺射的時(shí)間為0.5～2.5h，其中所述時(shí)間可以是0.5h、0.8h、1.0h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2.0h、2.2h、2.4h或2.5h等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

46、優(yōu)選地，所述ta2o5靶材的純度≥99.9％，其中所述純度可以是99.9％、99.95％、99.99％或100％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

47、優(yōu)選地，所述ta2o5濺射的功率為100～140w，其中所述功率可以是100w、105w、110w、115w、120w、125w、130w、135w或140w等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

48、優(yōu)選地，所述ta2o5濺射的溫度為15～25℃，其中所述溫度可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或25℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

49、本發(fā)明目的之二在于提供一種電感器，所述電感器包括高溫絕緣導(dǎo)線，所述高溫絕緣導(dǎo)線由如目的之一所述的制備方法制備得到。

50、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點(diǎn)值，還包括沒有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

51、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

52、(1)本發(fā)明采用磁控濺射法，在銅線上鍍ni作為中間層，之后依次鍍zro2薄膜和ta2o5薄膜作為絕緣層，制備的導(dǎo)線具有良好的高溫絕緣性能以及較好的耐彎折性能，解決了傳統(tǒng)導(dǎo)線當(dāng)溫度高于260℃時(shí)性能下降或失效的問題和傳統(tǒng)導(dǎo)線在高溫下退火應(yīng)用導(dǎo)致性能無法充分發(fā)揮的問題；

53、(2)本發(fā)明導(dǎo)線制備工藝中采用的磁控濺射法可以有效地控制鍍層的厚度，加快沉積速度，實(shí)現(xiàn)成膜致密均勻的效果；

54、(3)本發(fā)明中制備方法采用的磁控濺射法可用于大批量生產(chǎn)高溫絕緣導(dǎo)線，具有環(huán)境友好性。