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高电介质绝缘体——环氧粉末涂料
ROBERT VAN HORN

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虽然有多种方式可将电源分布于整个电气系统中，不过选择最适合的方式通常是由操作环境、几何形状、电源要求和成本所决定。遵循相同的标准，也有多种方式可提供充足的电气绝缘性，它不仅可以保护制造商、技术服务人员和客户，而且还能保护电力系统中接近的昂贵组件。可提供优于其他广泛的应用程序的一种方法是环氧粉末涂料，它可有效地用作铜或铝导体的高介电绝缘体。若恰当使用该方法，几乎所有的配置都可被均匀涂覆并带来一致的绝缘层。环氧粉末涂料因其耐用性无需顾虑电缆绝缘体中的直通性或高电压峰值。尤其是使用这种绝缘制程而受益原型和短期需求可减少多个导体组件中所需的昂贵又费时的层压夹具。粉末喷涂技术自20世纪50年代初开始就已经存在，相对于湿式应用而言，它是公认的可为许多形状和大小的组件涂覆保护层的一种优越的方法。最初，该工艺主要是将涂料涂覆于商业耗材的一种经济且持续一致的方法，并未考虑到电气应用方面。多年来，在应用方法和粉末化学方面的发展扩大了粉末喷涂在电气领域内的使用。现在常见的应用包括电机组件、开关设备和电缆更换等。许多用于这类电气绝缘应用领域的粉末被归为B类服务涂料（266F/130C），并符合UL 94 V - 0阻燃等级。在适当的表面前处理、应用方法和组件形状的基础上，某些粉末配方的电介质强度可持续达到800v/mil。表面处理。在粉末应用前，表面需彻底清洗并干燥。必须清除所有的污染物以确保恰当的附着力。常用磷酸盐溶液和冲洗的方法。同时也有很多方法可达到该目的，包括喷涂棒应用、浸泡系统或在完整的干燥周期后进行循环喷淋式清洗机处理。此外，边缘条件必不可少。缓和尖锐的边缘更容易使物质流出并带来更一致的电介质强度。部件中使用的工艺根据组件的大小和几何形状而定。翻滚小部件是常见的做法，而更大的组件则需要手动去毛刺。若合适，可订购一些有圆角边缘的原材料，可消除二次操作。应用方法。有多种方法适用于粉末喷涂，而每一种都有自己的属性。其中，最为人们认可的两种方法是流化床和静电喷涂法。流化床工艺需对部件进行预热，然后通过含有悬浮粉末的料层，粉末即刻粘附到基板上并流出，此工艺的最后一步是在烤箱中完全固化。尽管20 - 25mils是最常见的厚度，不过根据时间和温度，粉的厚度至少可达到60mils，并与几何形状无关。静电喷涂应用需要基材和粉末之间的电荷相互作用。零件通常挂起并接地，然后与恰当的粉末回收设备一并移至喷房中。料斗中的粉末被送入所使用的可使粉末荷负电并沉积的喷雾器中。电流强度、速度和容量均被精确控制。若仅需6-8 mil厚的涂层，该工艺无需预热。10mil及更厚的涂层则可能需要预热过程。不过，根据零件的几何形状和粉末配方，想得到均匀的沉积厚度则会受到限制。喷雾过程完成后，将部件移至炉中固化。部件几何形状。组件的大小和形状及所需的电介质强度可决定粉末涂覆的应用方法。如果组件相对平坦，或是有开口的几何形状可使粉末均匀分布，则静电喷涂是首选方法。但是，如果组件有紧凑的几何形状，若使用静电喷涂应用工艺则会产生法拉第笼效应或回电离现象，若需要较厚的涂层，则建议应用流化床。空间、热量条件、可靠性和成本方面的考虑将继续推动工程师进行更高效的设计。以下是粉末喷涂中需考虑的两种应用：（图片）单导线与电缆（见图1）。有效利用一个单一的铜或铝冲压，可生产任何形状。如有必要，可使用成型操作将部件配置为一个均匀的组件。这可使电缆达到更牢固的弯曲，并带来更大的利用空间。通过计算既定电流所需的最合适的宽度与厚度比，人们可改进该系统内的气流。消除终端的褶皱可降低压降和元件的数量，并在重负荷或振动的情况下增强系统的可靠性。（图片）多导线组件（见图2）。应用相同的原理可生产多导体组件，并最大限度地降低成本及缩短交货时间。再次，操作环境和电气性能可决定最佳的操作方法。有三种基本方法可生产多导体粉末涂层组件： 1. 最简单的是粉末喷涂每根导线，并用环氧树脂胶或不导电的紧固件将他们紧固在一起。任意一种方法都足以使组件紧固在一起，并提供单一的模块化装配并减少零件安装的数量。 2. 另一种方法是使用一片含有双面粘合剂薄膜的绝缘体将组件连接在一起。这种材料不需要热活化，因此，生成过程中的位置变得更加敏感。然而，它会改善结构的完整性和系统的电气性能。 3.最后一种方法是涂覆内层，并在一个普通的双导线组件中加入一个绝缘体，它将提供最佳的电气性能。消除导体之间的粉末涂料的厚度并依靠绝缘体的电介质强度可降低感应系数并增加电容。与导体越接近，效果越好。设计注意事项工程师总是考虑组件之间是如何相互连结以及它们在电力系统内的特定功能。这一原则对于粉末喷涂零件上指定的某些参数而言同样重要。线条和圆形上涂覆位置的自由公差有助于降低成本。一般来说，将一个高温的压力敏感带缠在标签或安置在接触面上进行手动涂覆。位置范围或覆盖的限值已在涂覆定位中率先指定，这使得操作者和检查更为自由。如有必要在导体上划线将有利于更准确的定位涂覆位置。在进行粉末喷涂前，工程师应计算基底导体的尺寸，然后指定粉末所需的厚度范围。如有可能避免小切口，因为它们的边缘处理更困难，会导致潜在的测试失效。如有需要，可进行高电位的电气测试，在两倍的操作电压外加一千伏的电压下扫描所有表面。文档中应指出所要求的测试规范。使用环氧粉末涂料作为电介质绝缘体是已被证明并被推荐的可为电器元件提供优质保护性能的技术。粉末涂层导体通过改善气流，降低压降和元件数量，优化空间和可靠性等显著优势提高系统的整体效率。它还能加快多层组件投放市场的时间，而成本往往较低。对于最有效的系统优化，您可与应用工程师讨论所推荐的选择。作者：美国纽约州奥尼昂塔CUSTOM ELECTRONICS, INC.电力系统部董事长ROBERT VAN HORN 10/8/2012


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