一種具有銅包鋁合金導(dǎo)線的電纜的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是名稱為:一種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金、合金導(dǎo)線及制備方法、申請日 為：2014年12月30日、申請?zhí)枮椋?01410835885.7的發(fā)明專利的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于材料及線纜技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金、 使用該銅包鋁合金的導(dǎo)線、銅包鋁合金導(dǎo)線的制備方法以及使用該銅包鋁合金導(dǎo)線的電 纜。
【背景技術(shù)】
[0003] 雙金屬銅包鋁線是在鋁心線外表面同心包覆銅層，使兩種金屬在界面形成原子間 的冶金結(jié)合而形成一個整體金屬線材，在保證使用性能的前提下，能同時兼?zhèn)鋬煞N金屬的 優(yōu)點。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家自六、七十年代已開始廣泛使用銅包鋁、銅包鋼等雙金屬復(fù)合線 材。美國、日本等國已形成規(guī)模巨大的產(chǎn)業(yè)，各自都擁有一定特色的專利技術(shù)。例如美國科 普維公司，擁有自有專利技術(shù)叫大規(guī)模生產(chǎn)銅包鋁線，在1997年以前，中國市場上的銅包鋁 產(chǎn)品幾乎都是該公司生產(chǎn);又如日本藤倉電線株式會社，七十年代就研制開發(fā)復(fù)合線材，該 公司生產(chǎn)的直徑很小的銅包鋁電磁線，至今還占領(lǐng)著中國電聲行業(yè)的市場。
[0004] 由于銅包鋁線在確保信號傳輸質(zhì)量的使用情況下，還具有節(jié)省稀缺的銅資源，降 低電纜生產(chǎn)成本，以獲得高附加利潤的優(yōu)點；從而被世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家譽為同軸電纜內(nèi)導(dǎo) 體的一次"革命"。我國自七十年代開始研制生產(chǎn)雙金屬復(fù)合線材的設(shè)備工藝，中科院沈陽 金屬研究所、上海電纜研究所、天津電纜廠、北京有色金屬研究總院曾分別采用電鍍法、套 管冷拉、靜壓擠壓法等進(jìn)行試制，但均未成功或不能形成規(guī)?；a(chǎn)。如較為普遍的試制方 法"套管冷拉法"，由于其設(shè)備及工藝的局限性，產(chǎn)品的性能質(zhì)量較差，其性能滿足不了使用 要求。
[0005] 直到九十年代末，以"包覆焊接裝置"專利技術(shù)為代表的工藝方法，才使得雙金屬 復(fù)合線材不但有了中國自己的生產(chǎn)特點，而且能夠批量生產(chǎn)并將產(chǎn)品投向市場。包覆焊接 法銅包鋁線通過研發(fā)階段轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力并進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段，成功的實現(xiàn)了 "替代 銅線"和"替代進(jìn)口"兩項跨越，首先滿足了通信電纜內(nèi)導(dǎo)體領(lǐng)域的使用要求，為促進(jìn)我國線 纜結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)線纜升級換代作出了巨大貢獻(xiàn)，具有很高的科學(xué)和實用價值，行業(yè)稱之 為："新材料、新工藝"領(lǐng)域中的高科技材料，成為純銅導(dǎo)體的"更新?lián)Q代"產(chǎn)品。
[0006] 因此，包覆焊接法銅包鋁線產(chǎn)品得到信息產(chǎn)業(yè)部線纜協(xié)會和國家廣電總局有線電 視專業(yè)委員會的重視和認(rèn)可，并分別召開了多次全國性行業(yè)會議進(jìn)行推廣。而與該生產(chǎn)方 法相類似的生產(chǎn)工藝在德國已經(jīng)成熟應(yīng)用于銅包鋼生產(chǎn)，我國自1999年以來已經(jīng)成熟的應(yīng) 用于雙金屬銅包鋁、銅包鋼、銅包鋁鎂合金等的生產(chǎn)中。
[0007] 銅包鋁鎂合金線是在銅包鋁線的基礎(chǔ)上推出的新一代高強度產(chǎn)品，以鋁鎂合金作 為芯線、外表同心地包覆銅層;其電氣、機械特性介于銅線與鋁鎂合金線之間，綜合了銅優(yōu) 良導(dǎo)電性和鋁鎂合金線質(zhì)量輕、屏蔽性能好的優(yōu)點。與銅線相比:銅包鋁鎂合金線與純銅線 的比重比為1:2.5,在線徑、質(zhì)量相等的情況下，其長度是純銅線的2.5倍，因此具有質(zhì)量輕， 節(jié)省成本的巨大優(yōu)勢；與鋁鎂合金線相比，銅包鋁鎂合金線由于其芯線表面同心的包覆了 一層純銅，因此具有跟純銅線一樣的可焊性，而不必像鋁鎂合金線那樣做特殊處理。與銅包 鋁線相比，更具有比重輕、阻尼性好、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強以及減振性好等一系列優(yōu) 點，尤其增強了抗拉強度及延伸率，使該產(chǎn)品的機械性及適用性得到大幅提升。目前，銅包 鋁鎂合金線可廣泛應(yīng)用于有線電視同軸電纜、大容量通訊網(wǎng)絡(luò)信號電纜、控制信號電纜、屏 蔽線等方面。CN200710195684.5發(fā)明專利的銅包稀土鋁鎂合金導(dǎo)線的制備方法簡單合理， 它的力學(xué)或機械性能、使用性能、高頻信號傳輸線性能和經(jīng)濟(jì)性能均優(yōu)于純銅導(dǎo)線；同時， 該發(fā)明的銅包稀土鋁鎂合金導(dǎo)線的所有性能，例如電學(xué)或?qū)щ娦阅?、力學(xué)或機械性能、使用 性能、高頻信號傳輸線性能和經(jīng)濟(jì)性能大大優(yōu)于銅包鋁鎂合金導(dǎo)線。然而，無論是銅包鋁導(dǎo) 線、銅包鋁鎂合金導(dǎo)線還是銅包稀土鋁鎂合金導(dǎo)線，其強度的提高是通過提高芯材鋁合金 中鎂含量和增加冷拉變形量來實現(xiàn)的，在強度提高的同時必將會帶來導(dǎo)電率的下降。此外， 對于銅包鋁導(dǎo)線和銅包鋁鎂合金導(dǎo)線來說，由于芯材是純鋁或低鎂的鋁鎂合金，因此，在高 拉伸率的情況下，由于其與表層銅材強度差較大，以至于在拉伸到一定規(guī)格尺寸后再無法 拉成直徑為0.08mm以下的微細(xì)線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是揭示一種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金，進(jìn)一 步地揭示使用該銅包鋁合金的導(dǎo)線、銅包鋁合金導(dǎo)線的制備方法以及使用該銅包鋁合金導(dǎo) 線的電纜;它們是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0009] -種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金，其特征在于按重量百分比計，它包含有以下配 比的化學(xué)成份:銅為0 · 50%~0 · 80%，鎂為0 · 20%~0 · 30%，鐵為0 · 10%~0 · 15%,鉻為0 · 05%~0 · 10%，銀為0 · 015%~0 · 025%，釔為0 · 06%~0 · 20%，鈦為0 · 015%~0 · 03%，鋅為0 · 15%~0 · 25%，錳 為0 · 15%~0 · 20%，鈹0 · 15~0 · 20%，錸0 · 10~0 · 20%，余量為鋁。
[0010] -種導(dǎo)線，其特征在于它是由內(nèi)導(dǎo)體、包覆在內(nèi)導(dǎo)體外的外導(dǎo)體構(gòu)成的；內(nèi)導(dǎo)體是 上述所述的高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金，外導(dǎo)體是純銅或者銅的重量百分比含量2 99.95% 的銅合金;在任一與內(nèi)導(dǎo)體的軸線相垂直的平面上:外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體同圓心、外導(dǎo)體的面積 與內(nèi)導(dǎo)體的面積之比2 2/3;所述導(dǎo)線的直徑范圍是[0.03mm，l.6mm]，所述導(dǎo)線的抗拉強度 2 280MPa，所述導(dǎo)線的電阻率< 0.0223 Ω · m，所述導(dǎo)線的延伸率2 12.0%，所述導(dǎo)線的疲勞 彎折次數(shù)2 30。
[0011] -種制備銅包鋁合金導(dǎo)線的方法，其特征在于它包含以下步驟： 制備內(nèi)部導(dǎo)體的步驟:取銅包鋁合金桿進(jìn)行冷拉伸使其直徑為[3.00_，6.00_]，然后 進(jìn)行酸洗、堿洗及干燥得到內(nèi)部導(dǎo)體;所述銅包鋁合金桿按重量百分比計，包含有以下配比 的化學(xué)成份：銅為0.50%~0.80%，鎂為0.20%~0.30%，鐵為0.10%~0.15%,鉻為0.05%~ 0 · 10%，銀為0 · 015%~0 · 025%，釔為0 · 06%~0 · 20%，鈦為0 · 015%~0 · 03%，鋅為0 · 15%~0 · 25%， 錳為0.15%~0.20%，鈹0.15~0. 20%，錸0.10~0.20%，余量為鋁;所述酸洗中用到的酸洗液 的pH值為5~6;所述堿洗中用到的堿洗液的pH值為8~9; 包覆外部導(dǎo)體的步驟:取純銅帶或者銅的重量百分比含量2 99.95%的銅合金帶進(jìn)行退 火處理，再將銅帶或者銅的重量百分比含量2 99.95%的銅合金帶包覆在內(nèi)部導(dǎo)體外，采用 亞弧包覆焊接機將銅帶或者銅的重量百分比含量2 99.95%的銅合金帶的搭接處進(jìn)行焊接， 并使銅帶或者銅的重量百分比含量2 99.95%的銅合金帶的內(nèi)表面與內(nèi)部導(dǎo)體外表面的最 大距離為0.20mm，焊接完成形成外部導(dǎo)體;所述外部導(dǎo)體與內(nèi)部導(dǎo)體同圓心、外部導(dǎo)體的面 積與內(nèi)部導(dǎo)體的面積之比2 3/4; 形成銅包鋁合金導(dǎo)線半成品的步驟:將外部導(dǎo)體放置在拉絲機上進(jìn)行多次拉伸及整 型，使外部導(dǎo)體直徑比所需制備的銅包鋁合金導(dǎo)線直徑大1%~2%，形成銅包鋁合金導(dǎo)線半 成品；內(nèi)部導(dǎo)體成為內(nèi)導(dǎo)體、外部導(dǎo)體成為外導(dǎo)體； 銅包鋁合金導(dǎo)線的步驟:將銅包鋁合金導(dǎo)線半成品進(jìn)行退火處理得到銅包鋁合金導(dǎo) 線;所述導(dǎo)線在任一與內(nèi)導(dǎo)體的軸線相垂直的平面上:外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體同圓心、外導(dǎo)體的面 積與內(nèi)導(dǎo)體的面積之比2 2/3;所述導(dǎo)線的直徑范圍是[0.03_，1.6_]，所述導(dǎo)線的抗拉強 度2 280MPa，所述導(dǎo)線的電阻率50.0223Ω · m，所述導(dǎo)線的延伸率2 12.0%，所述導(dǎo)線的疲 勞彎折次數(shù)2 30。
[0012] -種電纜，其特征在于它包含有上述所述的導(dǎo)線，所述導(dǎo)線外包覆有絕緣層;所述 絕緣層的材料為聚氯乙烯或低煙無鹵聚乙烯或低煙低鹵聚乙烯或聚胺酯或尼龍或高密度 聚乙烯或中密度聚乙烯或低密度聚乙烯。
[0013] 本發(fā)明中的銅包鋁合金具有強度高、高導(dǎo)電率的有益效果，且易于合成;本發(fā)明中 的導(dǎo)線具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、高導(dǎo)電率、高強度、高延伸率、強抗彎折等性能，可以大規(guī)模 地替代現(xiàn)有技術(shù)中的純銅線，成本在幅度降低;本發(fā)明中的導(dǎo)線制作方法簡單、易掌握、合 格率高;采用本發(fā)明的導(dǎo)線的電纜成本更低、重量更輕。
[0014] 因此，本發(fā)明具有以下主要有益效果:導(dǎo)電率及強度更高、易生產(chǎn)、成本低、生產(chǎn)方 法易掌握、合格率高。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明中銅包鋁合金導(dǎo)線的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 實施實例1 一種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金，其特征在于按重量百分比計，它包含有以下配比的 化學(xué)成份:銅為〇 . 50%，鎂為0.20%，鐵為0.10%，鉻為0.05%，銀為0.015%，釔為0.06%，鈦為 0.015%，鋅為0.15%，錳為0.15%，鈹0.15,錸0.10,余量為鋁。
[0017] 實施實例2 一種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金，其特征在于按重量百分比計，它包含有以下配比的 化學(xué)成份:銅為〇.80%，鎂為0.30%，鐵為0.15%，鉻為0.10%，銀為0.025%，釔為0.20%，鈦為 0 · 03%，鋅為0 · 25%，錳為0 · 20%，鈹0 · 20%，錸0 · 20%，余量為鋁。
[0018] 實施實例3 一種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金，其特征在于按重量百分比計，它包含有以下配比的 化學(xué)成份:銅為〇 . 60%，鎂為0.25%，鐵為0.13%，鉻為0.08%，銀為0.020%，釔為0.10%，鈦為 0.02%，鋅為0.2%，錳為0.18%，鈹0.16%，錸0.15%，余量為鋁。
[0019] 實施實例4 一種高導(dǎo)電率高強度銅包鋁合金，其特征在于按重量百分比計，它包含有以下配比的 化學(xué)成份：銅為〇 . 70%，鎂為0.28%，鐵