非晶鐵芯新型膠粘劑探索研究

文飛鷹，劉宗峰

（1.湖南省桃江縣科學(xué)技術(shù)局，湖南 桃江 413400；2.德國克朗斯股份有限公司北京代表處，北京 100000）

非晶鐵芯新型膠粘劑探索研究

文飛鷹1，劉宗峰2

（1.湖南省桃江縣科學(xué)技術(shù)局，湖南 桃江 413400；2.德國克朗斯股份有限公司北京代表處，北京 100000）

研究了非晶鐵芯新型膠粘劑對非晶鐵芯固化后損耗的影響，找到了粘度更低，可大幅降低固化溫度、固化時(shí)間的JHJh膠粘劑。研究成果可應(yīng)用于電機(jī)等鐵芯固化。

非晶鐵芯；膠粘劑；固化；電能損耗

非晶鐵芯的應(yīng)用前景廣闊，潛力巨大［1］，但其制備技術(shù)尚待進(jìn)一步發(fā)展。目前我國生產(chǎn)用鐵芯膠粘劑大多為丙酮稀釋聚酰胺-E44環(huán)氧樹脂膠粘劑。其優(yōu)點(diǎn)為：（1）粘度相對較低，操作方便，有利于批量生產(chǎn)；（2）固化后鐵芯表面整潔，損耗一致性較好；（3）成本較低。其不足之處在于：（1）生產(chǎn)工期較長，原生產(chǎn)周期為3～4 d，工藝優(yōu)化后縮減為1 d；鐵芯固化成型需兩次處理，工藝復(fù)雜；（2）每10 kg膠粘劑中，含有6～8 kg丙酮，丙酮為危險(xiǎn)化學(xué)品和毒品原料，易燃易爆，揮發(fā)性強(qiáng)，對人體有害；（3）鐵芯產(chǎn)品熱穩(wěn)定性較差，一般工作溫度在100℃以下。

1 非晶鐵芯膠粘劑所需解決的問題

1.1 膠粘劑的粘度

從操作工藝的角度，粘度較高時(shí)，固化前后鐵芯表面難以清理，導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長和人工費(fèi)、材料費(fèi)等費(fèi)用的多余消耗。膠粘劑粘度越低，越有利于具體操作，從而提高生產(chǎn)效率。

1.2 固化強(qiáng)度和耐熱性

膠粘劑強(qiáng)度越高，鐵芯應(yīng)力越大，損耗越高。但從另一方面，強(qiáng)度過低時(shí)，鐵芯無法定型。固化強(qiáng)度過低或過高都不合適，需要找到最佳點(diǎn)。鐵芯產(chǎn)品的耐熱性，取決于膠粘劑的固有物理性能，決定了產(chǎn)品的應(yīng)用性能。由于鐵芯工作時(shí)產(chǎn)生熱量，因此膠粘劑的耐熱性極為重要。理論上，膠粘劑耐受的溫度越高，產(chǎn)品熱穩(wěn)定性越好［2］。

1.3 膠粘劑的使用壽命

就目前工藝而言，膠粘劑的壽命對鐵芯的固化、生產(chǎn)成本控制都至關(guān)重要。理想情況是，配好的膠液可在至少一個(gè)月內(nèi)使用，超過其使用期限，則造成浪費(fèi)。

2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果討論

傳統(tǒng)的鐵芯膠粘劑多用于灌封和表面涂覆粘結(jié)，其粘度非常大（低粘度會(huì)降低涂層厚度），而非晶鐵芯固化則需要與此相反的低粘度膠粘劑。粘度越低，膠粘劑流動(dòng)性越好，在片層之間的分布越均勻。我國在新型環(huán)氧樹脂膠粘劑領(lǐng)域也有一定發(fā)展，低粘度膠粘劑是非晶鐵芯固化領(lǐng)域的重要研究方向［3，4］。

本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)在于開發(fā)低粘度膠粘劑，分兩個(gè)步驟：（1）通過配比調(diào)整降低膠粘劑粘度，配比調(diào)整后，粘度可下降至幾十MPa·s（宏觀上與家庭食用油的粘度相當(dāng)）；（2）通過開發(fā)新型膠粘劑降低粘度，粘度最大可下降至約200 MPa·s。

2.1 不同配比KMT膠粘劑固化鐵芯的電能損耗分析

固化鐵芯的損耗主要表現(xiàn)在電能的損耗上。圖1為C0和C1兩種配比的膠粘劑使用相同工藝固化鐵芯的電能損耗比較（10 kHz，0.1 T），其中C0粘度高于 C1?？梢园l(fā)現(xiàn)，膠粘劑粘度降低時(shí)，鐵芯固化后損耗降低。

進(jìn)一步降低膠粘劑粘度，比較粘度為C1和更低粘度C2的膠粘劑，使用同種工藝固化鐵芯的電能損耗（10 kHz，0.1 T），如圖2所示，C2膠粘劑對應(yīng)的固化鐵芯的電能損耗進(jìn)一步降低。

圖1 配比為C0和C1的膠粘劑固化鐵芯損耗

圖2 配比為C1和C2的膠粘劑固化鐵芯的電能損耗

繼續(xù)降低粘度，比較粘度為C2和更低粘度C3的膠粘劑，使用同種工藝固化鐵芯的電能損耗（10 kHz，0.1 T），如圖3所示。結(jié)果表明，繼續(xù)降低粘度，鐵芯損耗在達(dá)到最低點(diǎn)后開始上升。說明采用這種方法提高鐵芯性能的局限性。

圖3 配比為C2和C3的膠粘劑固化鐵芯的電能損耗

從圖1～圖3還可以看出，固化后鐵芯的損耗比固化前明顯升高，并且波動(dòng)較大，反映出鐵芯成型的不穩(wěn)定性。在更低粘度的膠粘劑固化鐵芯片層之間發(fā)現(xiàn)殘留未反應(yīng)的固化劑，這將嚴(yán)重影響鐵芯使用，降低熱變性溫度。總之，通過配比調(diào)整來降低粘度的方法，能夠降低鐵芯損耗，但較為局限。

2.2 其它種類膠粘劑實(shí)驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表1給出了不同品種膠粘劑固化鐵芯的重要參數(shù)分析。其中E51、QS、KMT、EVA、JHJY、JHJh等分別為不同種類膠粘劑。綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，與通過改變配比降低粘度的方法獲得的膠粘劑相比，JHJh膠粘劑具有更低的粘度、更低的固化溫度和更短的固化時(shí)間，不僅便于生產(chǎn)操作、節(jié)省人力和物力，而且縮短了生產(chǎn)周期。

表1 不同品種膠粘劑固化鐵芯性能

2.3 JHJh膠粘劑實(shí)驗(yàn)

對JHJh膠粘劑進(jìn)行了小批量試驗(yàn)，測量鐵芯損耗數(shù)據(jù)（10 kHz，0.1 T），如圖4所示。固化前鐵芯平均損耗為1.8 W／kg，固化后鐵芯平均損耗為3.3 W／kg，升高了1.5 W／kg，這與使用常規(guī)生產(chǎn)線膠粘劑生產(chǎn)的鐵芯損耗相當(dāng)。但固化時(shí)間大幅度縮短，生產(chǎn)效率提高。該品種在后續(xù)的生產(chǎn)中，確實(shí)為生產(chǎn)節(jié)省了時(shí)間和成本，證明了其實(shí)用價(jià)值。

圖4 JHJh膠粘劑固化鐵芯的電能損耗

3 結(jié) 論

1.通過調(diào)整KMT膠粘劑的成分配比來降低膠粘劑粘度的方法，初期能夠明顯降低固化鐵芯的電能損耗，但后期繼續(xù)降低膠粘劑粘度，對降低固化鐵芯損耗作用不明顯。

2.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)JHJh膠粘劑對固化鐵芯損耗與常規(guī)膠粘劑對鐵芯的損耗相當(dāng)，但具有更低粘度、可大幅降低固化溫度、縮短固化時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。

［1］王立軍，張廣強(qiáng)，李山紅，等.鐵基非晶合金應(yīng)用于電機(jī)鐵芯的優(yōu)勢及前景［J］.金屬功能材料，2010，17（5）：58-62.

［2］袁曉紅，侯茜坪，胡春秀.低粘度環(huán)氧浸漬膠的開發(fā)與應(yīng)用［J］.絕緣材料，2008，41（1）：11-13.

［3］楊學(xué)忠，楊小利，段華軍，等.RTM用低粘度環(huán)氧樹脂研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（3）：10-12.

［4］黃書林，李山紅，余軍，等.適用于非晶電機(jī)定子鐵芯的環(huán)氧樹脂及其固化劑［J］.工程塑料應(yīng)用，2011，39（1）：104-106.

Research on Amorphous Iron Core Model Adhesive

WEN Fei-ying1，LIU Zong-feng2
（1.Hunan Province Taojiang County Bureau of Science and Technology，Taojiang 413400，China；2.Krones AG Beijing Representative Office，Beijing 100000，China）

This paper studied the adhesive viscosity effect on the loss of the amorphous iron core after curing；finding that the adhesive viscosity is small，loss of the iron core after curing is small.But the viscosity was reduced to a certain degree，curing loss reduction is not obvious.The influence of various adhesive experiments on production performance of amorphous iron core，the discovery of JHJh adhesive can decrease the curing temperature，improve production efficiency and product performance.

amorphous iron core；adhesive；curing；electric energy loss

TQ437+.3

A

1003-5540（2015）01-0061-03

2014-11-11

文飛鷹（1979-），男，工程師，主要從事非晶合金制備研究工作。