铜包铝复合线材
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漆包线的铜包铝线(CCA)与其它同类产品的比较铜体积比(%) 15 15 100 0比重(g/cm3) 3.63 3.63 8.89 2.70相同线径重量下的长度比 2.5:1 2.5:1 1:1 3.29:1导电率(%IACS) 69 65 100 62漆包线的中小规格漆包线技术发展趋势细径化由于电器产品的小型化,如摄录一体机、随身听、电子钟表、微型继电器、汽车、摩托车配件、电子仪表、洗衣机、电视机元件等所用的漆包线都朝着细径化方向发展。
例如,彩电用高压包即一体化行输出回扫变压器用漆包线原采用分段槽绕法绝缘时,使用规格范围为?φ 0.06~0.08 mm且均为加厚绝缘,现设计改为平绕法层间绝缘绕制结构后,线径改为?φ 0.03~0.04 mm,且薄漆层即可。
我国每年彩电生产近3 000万台,仅此一项估算需耗用?φ 0.03~0.04 mm漆包线近350 t/a,再加上其他产品需求,用量相当可观,但目前绝大部分仍需依靠进口。
轻量化根据电器产品的设计要求,在一些要求不高的使用场合所采用的轻量化方法是选材轻量化而非细径轻量化,如一些要求不高的微型电机、扬声器音圈、人工心脏起搏器、微波炉变压器等,产品采用漆包铝线、漆包铜包铝线来加工,这些选材与我们普通的漆包铜线相比有重量轻,价格低的优点,也存在着加工困难、焊接性差、抗拉强度小等缺点。
仅微波炉变压器一项,按我国每年生产1 000万台计算,已相当可观。
目前国内市场上此类产品除采用铜漆包线以外均以韩国生产的铝漆包线为主,国内尚无厂家生产,韩国LG公司的市场占有份额较大。
自粘性自粘性漆包线的特殊性能表现在可绕制无骨架线圈或免浸渍。
主要用于彩电偏转,扬声器音圈、蜂鸣器、微电机、电子变压器等场合。
根据底面漆的不同组合,选材不同也有不同的耐热等级,可分别满足不同使用场合。
该品种在电声及彩电偏转方面用量相当可观。
(扬声器年用量约350 t;彩偏年用量约2 500 t),扬声器配套以常州耀卫、常州钟山、福州大通、山东蓬莱为主,彩电偏转配套的自粘性漆包线,以日本进口为主。
铜包铝的应用范围-------------------------------------------------------------------------------------------- 一、技术特点和发展背景:随着铜导体的价格不断上升,电力部门和电缆生产厂家都很伤脑筋,一方面要保证相同传输容量,另一方面还要节约工程费用。
如果用铝导体电缆,接触电阻比较大,容易氧化和被腐蚀,电力故障危险比较大;用铜导体电缆费用又比较高,为了达到理想要求,铜包铝电缆应运而生。
铜包铝线材是一种双金属线材,是在铝线外表包复一层一定厚度的铜层,经过拉丝退火,使该线材成为高性能的双金属线材,最大电阻率0.02743Ω.mm2/m,伸长率能达到10%,其铜层厚度大约占单线最小半经的3.5%,导电率大约是铜线的62.9% 。
二、经济效益概述1.直流电阻率:铜包铝线的电阻率比纯铜线大,约为纯铜线的1.5倍,在直流电阻相同时,铜包铝线重量约为纯铜线的60%左右,但截面要大15%左右,总成本节约40%-50%,在线径、重量相等的情况下,其长度是铜线的2.5倍,所以在长途运输、施工和降低成本上有很大的优势而且能保证和纯铜线相同的电性能。
2.通过对铜包铝各项参数的计算和实际应用的跟踪检测,结合国内外行业资料的对比,进一步确认在与铜导体直流电阻相同的条件下:a.其导体与接线端子的热循环指标要比铜好,降低夹具松动现象b.其交流电阻、载流量要比铜好,从而线损也要低c.用冷压焊接法和电镀法,使接头和破损处理上工艺成熟d.接触电阻与铜相同e.其电阻率可以通过铜层厚度和导体截面来修正。
f.载流量比铝导体大3%。
3.交流电阻:交流电阻是电缆载流量的主要依据,根据集肤效应的原理,单根导线的表面要比中心电流要大,所以铜包铝的设计是合理的经济的。
影响交流电阻的指标有直流电阻、集肤效应和邻近效应。
在单根导线和绞合导体里,铜总是在最外面,保证了电阻的最小化,而铝没铜对集肤效应和邻近效应敏感,但铜包铝导体与铜导体相比会增加导体的截面,改善电缆的散热条件,增加散热面积,而铝的导热系数和铜相近,相比较成本和改善载流量,铜包铝指标要好的多。
铜包铝线鉴别方法铜包铝线是一种电线材料,由铜芯和铝包层组成。
由于铜和铝的导电性能不同,铜包铝线在一些特定场合具有一定的应用价值。
然而,铜包铝线与纯铜线相比,由于铝的导电性能较差,容易导致线路负载过大,产生安全隐患。
因此,正确鉴别铜包铝线的方法显得尤为重要。
下面将介绍几种常用的铜包铝线鉴别方法。
一、外观鉴别法通过观察线材外观,可以初步判断是否为铜包铝线。
铜包铝线的外观颜色为铜红色,铜包层较厚,表面光滑。
而纯铜线的外观颜色为黄金色,光泽度较强。
此外,铜包铝线的外观上可能会标有“CCA”字样,表示铜包铝线的缩写。
因此,通过外观鉴别法可以初步判断线材的材质。
二、电阻鉴别法铜和铝的电阻差异较大,通过测量线材的电阻可以判断其材质。
铜包铝线的电阻值要大于纯铜线,且电阻值的单位应为欧姆。
测量时应使用专业的电阻测量仪器进行,避免误差的产生。
三、磁性鉴别法铜是非磁性材料,而铝是具有一定磁性的材料。
因此,通过使用磁铁进行吸附测试,可以初步判断线材的材质。
纯铜线不会被磁铁吸附,而铜包铝线则会被吸附。
四、导电性鉴别法铜具有良好的导电性能,而铝的导电性能较差。
通过使用导电性测试仪器,可以测试线材的导电性能。
纯铜线的导电性能要好于铜包铝线。
以上是常用的几种铜包铝线鉴别方法,但这些方法都有一定的局限性。
为了更加准确地鉴别铜包铝线,可以使用专业的检测设备进行测试。
这些设备可以测量线材的电导率、电阻率等参数,从而判断线材的材质。
总结起来,鉴别铜包铝线的方法有外观鉴别法、电阻鉴别法、磁性鉴别法和导电性鉴别法等。
在实际应用中,可以结合多种方法进行鉴别,以提高准确性。
铜包铝线与纯铜线相比,具有一定的优势和劣势,适用于一些特定的场合。
但在一些对电线材料要求较高的场合,还是应选择纯铜线,以确保电路的正常运行和安全性。
铜与铜包铝线的综合性能比较电缆按内导体的不同来分,主要有两种,一种是纯铜材料,一种是铜包铝材料。
铜包铝的英文是:Cooper Clad Aluminum,所以铜包铝导体也常称为:CCA导体。
铜包铝复合线材最早由德国在上个世纪30年代推出,随后在英国、美国、法国等国得以推广,广泛应用于各个领域。
美国的CATV电缆早在1968年就开始试用铜包铝线,消耗数量达3万吨/年。
现在美洲国家已经用铜包铝(钢)电缆代替了纯铜电缆。
近年来,我国铜包铝CATV电缆也开始被大量使用。
国家于2000年制定了行业标准——SJ/T11223-2000,大力推广宣传使用铜包铝电缆。
目前上海、广州、浙江、辽宁等地的有线电视台已经普遍采用了铜包铝电缆,反应良好。
铜包铝是在铝或铝钢合金芯材表面同心包覆铜层,经拉拔而成,铜层厚度在0.55mm以上。
由于高频信号在导体上传输具有趋肤效应的特点,有线电视信号在0.008mm以上的铜层表面传递,铜包铝内导体能完全满足信号传输要求,其信号的传输特性与相同直径线铜体相一致。
我们可以将铜包铝和纯铜进行以下三方面的比较:机械特性纯铜导体强度、伸长率比铜包铝导体大,也就是说纯铜在机械性能方面比铜包铝好。
从电缆设计的角度来看,纯铜导体比铜包铝导体机械强度好的优点,在实际应用过程中不一定需要。
铜包铝导体比纯铜轻很多,因此铜包铝的电缆在整体重量上比纯铜导体电缆要轻,这样会给电缆的运输和电缆的架设施工带来方便。
另外铜包铝比纯铜软一点,用铜包铝导体生产的电缆在柔软性方面比纯铜的电缆好一点。
电气性能因为铝的导电性比铜差,使得铜包铝导体的直流电阻比纯铜导体大,这点有无影响主要看电缆是否会被用来供电,如给放大器提供电源,如果被用来供电的话,铜包铝导体将会导致额外的电力消耗,电压降低较多。
当频率超过5MHz时,此时的交流电阻衰减在这两种不同的导体下没有明显的区别。
当然,这主要是因为高频电流的集肤效应,频率越高,电流的流动就越接近导体表面,在铜包铝导体的表面实际上纯铜材料,当频率高到一定时候,整个电流镀在铜材质里面流动了。
铜包铝电缆的特点及其应用1.铜包铝的物理性能铜包铝是一种金属复合材料,在一根线材上发挥两种金属材料性能,铜包铝线将铜的优良导电性和铝比重轻的优点结合在一起,形成一种轻型导电材料。
另外,从电缆造价上看,在同等载流量的情况下,在铜价如此高的情况下,无论是电缆使用者还是设计单位,在保证载流量相同的情况下,选择铜包铝电缆是完全可行的,这样不仅使电缆生产企业能够回避风险,有利于行业的健康发展,同时对抑制铜价的上涨也会起到一定的作用. 业内人士认为,电线电缆行业采用铜包铝电缆也是一种缓解目前企业压力的好办法 ,假设我国电线电缆行业实现了以铜包铝代替铜,可节约大量有限的铜资源. 2.铜包铝电缆的应用场合欧美的美国、英国等国家早在20世纪60年代就开始研究和应用铜包铝材料,日本等国家也一直开发相关材料,并进入了实用阶段,使铜包铝成为继铜、铝后的第三种导体。
由于铝表面极容易氧化,产生氧化膜又极难除去造成接触电阻大和不能焊锡焊接,严重影响了铝代铜的普及率,而铜包铝的开发成功,开创了铝代铜的转机。
由于铜包铝导体材料生产的产业化,目前国内已可以实现大批量的产能,加之铜包铝具有重量轻、成本低、价格稳定等优点,克服了铜成本高、价格大起大落等弊端,其应用范围越来越广,而且深受广大建筑房产商和制造商的欢迎,例如:(1)铜包铝可用于电力与电器工业。
(4)工程用电线电缆导线。
(5)电力电缆用导体等,在西方发达国家,铜包铝的开发应用已有30多年,,我国线缆行业本来就是微利企业,面对铜价的巨幅波动,面对国际铜价上涨这个不可抗拒的外因,自主创新寻找原料替代品降低成本似乎就成为了企业自救的唯一可行的方法。
欧美一些国家早就开始广泛应用于建筑、电话、电视、电力等行业。
上世纪80年代人们采用以铝代铜,铝作为导体材料,有其固有的缺点:容易氧化,接触电阻大,不能用焊锡焊接,比铜易腐蚀,从而影响使用,不能占据主力市场。
铜包铝导体与铜导体直流电阻相同的条件下,根据集肤效应原理,铜包铝电缆有以下优点:(1)其导体间和与接线端子的热循环指标要比铜好;(2)其交流电阻、电流载流量要比铜好,从而线损也要比铜低;(3)其与锡可焊性与铜相同;(4)其接触电阻与铜相同;(5)其电阻率可通过导体截面和铜含量以及复合导体来解决。
一文读懂铜包铝线的结构、性能及应用一、铜包铝线概述铜包铝线采用先进的包覆焊接制造技术,将高品质铜带同心地包覆在铝杆或钢丝等芯线的外表面,并使铜层和芯线之间形成牢固的原子间的冶金结合。
使两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体,可以象加工单一金属丝那样作拉拔和退火处理,拉拔过程中铜和铝同比例地变径,铜层体积比则保持相对恒定不变。
由于高频信号具有“趋肤效应”的特点,因此铜包铝线和铜包钢线在传输高频信号(大于5MHz)时,具有与纯铜线相同的导电性能。
独特的复合性能:铜包铝线同时具备铜的导电性与铝的密度小的复合特性;而铜包钢线则将铜的导电性与钢的高强度结合在一起。
镀锡铜包钢线发挥了锡的可焊性和抗硫化性;镀银铜包钢线则提高了导电性、导热性、增大了耐蚀性、抗氧化性。
因而具有广阔的应用范围。
二、铜包铝线的结构铜包铝(Copper cladaluminum wire)简写为CCA,它是由铝芯线和紧密包覆其外的铜层构成的双金属线,这就使得在一根导线上发挥了两种金属材料的特点,使铜的优良导电性和铝的重量轻的特点结合在一起,克服了铝导线的缺点,形成具有导电性好、密度小、柔软、耐腐蚀、易焊接、价钱低廉等特点的铜包铝线。
从而发展成为一种新的金属导电材料。
三、铜包铝线的特点1、结构参数按铜层体积比分可以分为:10%和15%两种,铜层体积比为15%的铜包铝线主要用于传输高频信号的同轴电缆内导体,10%的铜包铝线主要用于传输低频电流线缆的导体。
按铜层重量,可以计算出铜层体积比为10%和15%的铜包铝线,其铜层重量比分别为26.8%和36.8。
另外,按照它的使用状态可以分为软态(A类)和硬态(H类)两种。
2、物理性能⑴ 密度对于铜层体积比为15%的铜包铝线,其密度为3.63g/cm3;而铜层体积比为15%的铜包铝线,其密度为3.32g/cm3。
由于铜包铝线的密度小,使铜包铝线具有很多优点:① 对于同样重量和线径的纯铜线和铜包铝线相比,铜包铝线的长度约为纯铜线的1.7~2.5倍,这将为厂商降低材料成本。
绪论双金属铜包铝线(Copper clad aluminum wire)简写为CCA,采用先进的包覆焊接制造技术,将高品质铜带同心的包覆在铝杆等芯线的外表面,并使铜层和芯线之间形成牢固的原子间的冶金结合。
这就使得在一根导线上发挥了两种金属材料的特点,使铜的优良导电性和铝的重量轻的特点结合在一起,克服了铝导线的缺点,形成具有导电性好、密度小、柔软、耐腐蚀、易焊接、价格低廉等特点的铜包铝线。
从而发展成为一种新的金属导电材料。
信息产业的迅速发展为射频同轴电缆的大量应用与发展带来了重要机遇。
铜的导电性能好,具有较强的耐腐蚀性能,在铜中加入少量的锡或银后,其耐磨和耐热性能可得到进一步提高。
因此同或铜合金一直被视为同轴电缆内导体的首选材料。
但铜的密度高,铜资源比较少,且纯铜导体的价格较高。
随着复合技术的不断发展与进步,在保证导电性能的前提下采用复合技术,用廉价的金属部分代替铜以降低生产成本,已经成为国内外研究开发人员努力的LI标。
其中铜包铝复合材料是一种比较理想的替代品。
如今我国现有的绝缘电线电缆常用的内导体主要有铜(Cu)、铝(A1)两种单金属,而且采用铜做内导体的居多,铝芯线缆用户主要集中在东北、中部、西北部地区。
我国铝资源非常丰富,铜资源相对匮乏,20世纪30年代到70年代中期我国广泛推广使用铝芯线缆,铝排铝漆包线等产品,当时铝导体的用量占导体总用量的比例达60%以上,80年代到90年代,山于铜铝价差的缩小,铜固有的导电性能大大优于铝的性能,再加上国际铜业组织一味鼓噪推崇铜导体,使铝芯电缆的推广使用受到阻碍,也使铜价一路飙升,给电缆制造行业带来前所未有的压力, 造成流动资本增加,利润空间缩小,相当一部分企业纷纷改行、停产。
在这铜价高起的市场背景下,寻找新的导体材料已刻不容缓。
根据国家推荐标准,在20°C时,某一铜导体截面的直流电阻值与对应大的两个规格的铜包铝导体直流电阻值相当,也就是说,从传输过程中的能量损失考虑, 某一铜导体电力电缆完全可以山对应大的两个规格的铜包铝导体电缆所替代,它们的载流量是相当的。
铜包铝线及其制备加工技术1 铜包铝复合线材的特点及其应用复合材料,就是由两种或两种以上的材料经一定的复合工艺制造出来的一种新型材料,兼备两种材料的优点于一身。
双金属复合导线是在20世纪30年代由德国发明的,随后在美、英、法等先进国家推广,并广泛应用于高频信号传输电缆、电力电缆、控制电缆、电磁线和特殊漆包线等领域。
目前,双金属复合导线主要有铜包铝线、铜包钢线和铝包钢线,其中铜包铝线和铜包钢线是线缆行业中应用最广泛的双金属复合线材。
双金属复合线材是集两种性能不同的金属于一体而制成的新型线材。
铜包铝线同时具备铝的密度小和铜的导电性好的特点,而铜包钢线则同时具备钢的高强度和铜的导电性好的特点。
由于高频信号的电流“集肤效应”,采用双金属复合线作为传导线或作为内导体的同轴电缆,不仅具有高的信号传输特性,而且具有重量轻或强度高、生产成本低等优点,特别在节约日日增长的铜资源需求上有着重大的实际意义。
其中,铜包铝复合线材(以下简称铜包铝线)是兼备铜和铝两种材料的优点的复合材料,最早由德国于上世纪30年代推出,随后英国、美国、法国、前苏联等国也相继采用各种不同方法生产铜包铝线。
与纯铜线相比较,铜包铝线具有如下特点:(1)节约了金属铜,大大降低了生产成本。
同时用铜包铝代替纯铜,节约了稀有资源。
(2)提高了同轴电缆信号传输的稳定性和可靠性。
同轴电缆常用铝作为外导体,因铜包铝线的膨胀系数相对纯铜而言与铝材更为接近,从而减小了因温度变化使电缆内、外导体膨胀不匹配而产生的连接故障。
(3)铜包铝线质量轻、密度小,便于运输和安装,大大减小了网络施工中的劳动强度。
铜与铝的质量比为3.3︰1,铜包铝线的密度仅为纯铜密度的37.3%~40.8%。
在直径相同的条件下,1吨铜包铝线的长度是相同质量的纯铜线长度1.7~2.45倍。
铜包铝线的结构特点是:外层为纯铜或紫铜,其厚度较小,芯部为铝金属。
有线电视信号和移动通信信号的频率很高,一般在50~800MHz左右,由于“集肤效应”,高频电流主要集中在导体的表面层传输,而且铝本身也具有良好的导电性能,因而采用铜包铝复合材料代替纯铜或紫铜可以保证电缆的传输效率。
铝的价格低于铜,其密度不足铜的三分之一,因而可以大幅度减轻线材单位长度的重量,有利于电缆的安装与施工。
因此铜包铝线具有广阔的应用前景。
采用铜包铝线为内导体的电缆具有以下一些优点:(1)密度低,铜包铝线的密度是纯铜线的37%~40%,直接用作射频电缆的内导体均可使其重量大幅度降低,便于运输、安装,降低敷设费用;(2)复合线材的铜铝截面比一般为15%︰85%,可以节省我国较缺乏的铜资源;(3)当CA TV同轴射频电缆用铝管作外导体时,采用铜包铝线作为内导体,可使其热膨胀系数和弹性模量与铝管相接近,从而提高了电缆使用的稳定性和可靠性。
而且与用纯铜作内导体的情形相比,在信号传递,特别是在高频信号传递方面,由于导体的“趋肤效应”,性能上相差很小。
目前上海、深圳等地各有线电视台已经采用了用铜包铝线作为内导体的同轴电缆,实际应用效果表明,与纯铜线没有区别。
CA TV电缆工业是铜包铝线的最大应用市场,美国的CA TV电缆早在1968年就开始使用铜包铝线,消耗数量曾达3万吨/年之巨。
近年来由于国产铜包铝线问世,我国生产的型号为75-9、75-12和540等CA TV电缆也开始大量使用铜包铝线作内导体。
我国是CA TV用户最多的国家。
随着信息产业的迅速发展,有线电视网络将不断兴建或更新,并将发展有线电视、电话和计算机三网合一的网络,因此采用优质的铜包铝线来代替纯铜线制造同轴电缆将具有广阔的应用前景。
2 铜包铝线的制备技术与研究现状2.1 双金属复合材料的制备加工技术双金属复合导线的制备方法多种多样,根据至目前的研究和生产的应用,其方法有复合挤压法、轧制法、连续挤压包覆法(简称包覆法)、热浸镀法、电镀法、连续铸挤法、铸拉法、充芯连铸法等。
(1)复合挤压法该方法是利用液压挤压机把己经复合在一起的坯料通过挤压模使其变形,生产出所需的尺寸的线材。
该方法要求挤压筒与工件之间润滑良好,以减少摩擦,从而得到较大挤压力。
该方法主要适用于生产铜-铝等塑性较好、结构性能相差较小的双金属所组成的复合材料。
(2)轧制法日立电线株式会社研究所开发了用轧制法生产铜包铝线的工艺。
首先对铜带进行酸洗,然后在还原气氛中加热,与剥皮后的铝线一起进入轧机进行轧制复合。
(3)连续挤压包覆法其技术过程是,首先,将薄的铜带经多道轧辊逐步形成管状包覆在铝杆或钢丝上,铜的管状接缝以氢弧焊机焊合,经过挤压模使两金属界面紧密结合,通过连续多道挤压使界面形成牢固的原子间结合,并制成尺寸要求的线材。
(4)包覆拉拔法通常所说的包覆法就是该方法的简称。
包覆法是目前铜包钢、铜包铝及铝包钢双金属线生产的主要方法。
与连续挤压包覆法类似,也是将薄的铜带经多道轧辊逐步形成管状包覆在铝杆或钢丝上,铜的管状接缝以高频焊合,因此,也称为包覆焊接拉拔法。
经拉拔并通过拉丝模使两金属界面紧密结合,经过多道拉丝模可制成尺寸要求的线材,双金属界面结合更紧密。
包覆拉拔法与连续挤压包覆法两者的差别是压力变形的模具上,前者是拉丝模,后者是挤压模。
(5)热浸镀法经过表面处理的钢线从熔融的铜液中通过,液态铜冷凝在钢线表面热浸镀,形成具有一定厚度的铜包钢线。
该方法的优点是结合强度高,铜覆层可控范围大。
(6)电镀法钢丝经除油、清洗后用焦磷酸盐(Cu2P2O7)预镀铜,采用硫酸铜(CuSO4)高速加厚镀铜方法,采取连续的拉镀生产铜包钢线。
这种电镀法成本高且存在着环境污染问题。
(7)连续铸挤法这是一种高效的半固态/固态复合加工工艺,用于连续铸挤工艺生产铝包钢线,铝钢焊合是铝热压合机制和扩散机制,通过压紧、压合及定径3个阶段完成的。
(8)铸拉法该工艺主要分表面处理、钢丝加热、铸拉和后处理等环节,其中铸拉是关键。
表面处理包括除油、酸洗、水洗和涂助焊剂,其主要目的是保证钢丝表面光洁,以得到结合性能较好的钢铝界面。
钢丝加热一方面是为了铝液能更好的浸润钢的表面,以达到铝钢复合的目的,同时也是工艺的需要。
与铸挤法的差别仅在于采用了拉拔的加工方式。
(9)充芯连铸法充芯连铸法由导流管和结晶器构成铸管的铸型,外层金属液在其中凝固形成铸管,下拉金属管的同时,心部金属液随之充入铸管中,在一定的拉速和温度下,实现心部金属的凝固并与外层金属复合。
根据上述所列的许多种工艺方法,从两种金属界面冶金结合的角度,可以归纳为3类方法,第1类是固相复合方法,第2类是液相-固相复合方法,第3类是电镀方法。
第1类和第2类方法还可以分别归于固相焊接和液相/固相焊接。
这样分类有利于理解和研究其双金属结合原理,以及加工过程的组织结构转变及对性能改变的影响,进而对工艺技术进行改进。
上述方法中的复合挤压法,轧制法,连续挤压包覆法属于固相复合方法;充芯连铸法,连续铸挤法和铸拉法,以及热浸镀法都属于液相-固相复合方法;另外就是在电流作用下,铜离子还原的电镀法。
2.2 铜包铝线材的研究现状由于铜包铝线的高频电导率与纯铜线材相差很小,而其单位长度重量显著降低,具有良好的综合性能,因此铜包铝线的制备工艺研究受到较为广泛的关注,研究开发了各种新工艺新技术。
但目前采用的工艺方法大多是固体压接成形法,包括轧制压接法、包覆焊接法、静压挤压法等。
这些工艺方法均需要对芯材或包覆层金属进行表面清理,工序较复杂。
因此,探索新的制备工艺方法以降低成本、稳定质量,是当前复合线材研究的重点内容之一。
较早应用于工业生产的方法是铝线镀铜法。
它是在铝芯线表面电镀铜层以获得铜包铝线的方法。
这种方法较为简单,但镀铜层的成分不纯,脆性大,并且往往因为镀铜层的不均匀而导致镀层与铝芯线不同心,难以满足同轴电缆的使用要求,目前此方法已被淘汰。
其次为轧制压接法。
将经过清洗并加热的两条铜带从上下两个方向包覆铝芯线,利用轧辊施加的压力将铜带与铝芯线压接在一起,然后将铜带接缝的两个凸耳切除形成线坯。
将线坯进行拉拔获得所需直径的线材,再通过热处理赋予线材所需性能。
这种方法具有产品质量好、生产效率高及环保问题少等优点,但工艺比较复杂,涉及的工序比较多,通过轧制获得线坯的设备投资较大,因而生产成本较高。
目前应用较为广泛的是包覆焊接法,其工艺原理是采用包覆焊接装置,将经过清洗的铜带逐步形成圆管状,包覆在清洗过的铝芯线周围。
采用氩弧焊将铜管的纵缝焊接起来形成线坯。
然后通过拉拔和热处理获得所需的线材直径和性能。
这种工艺模式相对较为简单,设备不太复杂,所生产的铜包铝线质量较好,为目前国内主要的生产方法。
此外,还有静液挤压法,这是一种特殊的润滑挤压加工工艺。
这种工艺方法是将大直径的铜包铝复合线坯通过静液挤压获得铜包铝线材,利用的是高静水压力和大加工变形率实现铜、铝的固相结合。
其特点为:在挤压过程当中,坯料周围充满粘性介质,挤压压力通过粘性介质传递到坯料上,坯料受到均匀的等静水压力,挤压轴、挤压筒之间没有接触,坯料与模具之间的摩擦也被控制在最小范围内,从表面到芯层都可以获得均匀的变形,因而能够得到固相结合较好的铜包铝线。
国外还尝试将铝液浇铸到铜管内来进行铜包铝线复合线坯的制备,随后再利用热挤压的方法获得复合线材。
国内也有专家对该方法的可行性进行了研究,并提出该方法制备的复合线坯固相结合良好,有利于后续挤压加工过程中进一步实现铜、铝的结合。
该方法适合铜包铝等芯部金属熔点低,外层金属熔点高的双金属复合材料,可以得到包覆层均匀,芯部形状规整的复合金属材料棒材。
国外有尝试采用将铝液浇注到铜管内进行复合形成复合线坯,然后再进行热挤压过程获得复合线的研究。
综合以上,铜包铝线的制备工艺基本上均采用固相结合法,即通过塑性变形使两金属结合面接近到原子间距离,形成大量的结合点,经过扩散热处理,最终形成界面的牢固结合。
3 感兴趣的理由铜的导电性能好,具有较强的耐腐蚀性能,在铜中加入少量的锡或银后,其耐磨和耐热性能可能得到进一步提高。
因此,铜或铜合金一直被视为同轴电缆内导体的首选材料。
但铜的密度较高,铜资源比较稀少,且纯铜导体的价格较高。
随着复合技术的不断发展与进步,在保证导电性能的前提下采用复合技术,用廉价的金属部分替代铜以降低生产成本,已经成为国内外研究开发人员努力的目标。
其中铜包铝复合线材是一种比较理想的替代品。
随着信息产业的迅速发展,如有线电视、移动通讯及电力改造等,对射频同轴电缆的需求量越来越大,这为其发展带来了广阔的空间。
而铜以良好的导电性能和较强的耐腐蚀性能一直以来备受青睐,被视为射频同轴电缆内导体的首选材料。
但铜资源缺乏,价格昂贵,全部用铜作为射频同轴电缆的内导体会造成资源的浪费和巨额的成本。
同时考虑到高频信号传播过程中的趋肤效应和铝的良好的导电、导热性能,因此,用铝代替铜,实现铜、铝的复合,开发出铜包铝复合线材,可以大大减少稀少铜的用量。