第十五届全国表面工程大会

随着电力设备向高功率密度和轻量化方向发展，亟需具有高导热绝缘的电磁线。微弧氧化技术可在铝导线表面原位制备高导热绝缘的无机陶瓷膜，但在其连续生产过程中因其表面状态、电场分布与电流竞争分配不均导致陶瓷膜呈现非同步生长，制约了其规模化工程应用。本文研究了陶瓷导线在连续制备过程中的非同步生长机制。首先通过分析连续制备过程中导线表面不同区域的放电行为、生长行为及微观结构，发现导线表面陶瓷绝缘膜的生长过程呈现两个阶段。第一阶段：导线形状和初始表面状态的不均匀程度显著影响了反应初期的电流分配和电场分布，反应电流会优先经过微区低阻区域，电场集中在导线表面曲率大的区域，致使放电状态呈现非均匀分布，生长状态呈现结构差异化，陶瓷膜呈现非同步生长状态。第二阶段：随着氧化铝在低阻和大曲率区域的沉积，电流分布和电场强度最大区域将在陶瓷绝缘导线表面重新分配。陶瓷绝缘膜的生长过程始终呈现非同步状态，但电流和电场强度可根据陶瓷膜的微区阻抗进行自适应调节，在样品表面重新分配，最终使陶瓷绝缘膜不同区域的阻抗趋向均一化。非同步生长的两阶段模型本质是微区低阻吸引电流与宏观电场反馈的动态调节。进一步研究表明，提高电流密度、增加初始膜厚度的不均匀度以及优化电极结构可加速陶瓷绝缘膜微区阻抗趋向均一化的进程，研究结果可为扁线、箔材等宽截面导线的工艺优化提供指导。

无机绝缘导线；陶瓷膜；非同步生长机制；微弧氧化；放电特性；