CN103943170B - 一种电线电缆的核-鞘结构导电线芯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的电线电缆的核-鞘结构导电线芯，是以铜或铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构。其制备包括：将硫酸铜、硫酸、表面活性剂和盐酸配制成铜镀液；将石墨烯纳米片加入到铜镀液中，得到含石墨烯纳米片的电镀液；以磷铜片为阳极，去除表面氧化物的铜或铝线为阴极，置于电镀液中电镀，得到以铜或铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。本发明的电线电缆的导电线芯具有重量轻、机械强度高、抗腐蚀性能优异、导电性能好以及抗氧化等优点。

Description

一种电线电缆的核-鞘结构导电线芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电线电缆的导电线芯，尤其是具有核-鞘结构的导电线芯及其制备方法。
背景技术
电线电缆常用的导电线芯通常是铜或铝。为提高导电线芯的性能，同时降低其成本，通常使用铜包铝的核-鞘导电线芯。然而，铜易于氧化，通常需要在铜上沉积抗氧化层，如采用电镀的方法在其表面电镀一层锡，而锡的电阻率很大。此外，铜的机械性能和耐腐蚀性能比较差，通常还需要在其表面镀镍来改善相应的性能，而镍的导电性也较差。
由上可知，不管是镀镍还是镀锡，都增加了工艺的繁琐性，且不仅降低了电线电缆的性能，还增加了其成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单，且具备优异导电性能、机械性能、抗耐腐蚀性能及抗氧化性能的电线电缆的核-鞘结构导电线芯及其制备方法。
本发明的电线电缆的核-鞘结构导电线芯是以铜或铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构。
通常，铜-石墨烯复相的厚度为0.01-50μm。
本发明的电线电缆的核-鞘结构导电线芯的制备方法，包括如下步骤:
1）使用摩尔浓度为5-30%的盐酸去除铜或铝线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、表面活性剂和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为150-250g/L，硫酸浓度为40-110g/L，氯离子浓度为50-120ppm，表面活性剂为0.1-2g/L；
3）电镀液配置：将石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为0.01-4g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铜或铝线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为10-40oC、电流密度为0.5-16A/dm2，在搅拌条件下电镀1-120min，在铜或铝线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铜或铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。
本发明中，所述的表面活性剂可为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。所述的石墨烯纳米片可以是单层或多层。
本发明与背景技术相比具有的有益效果有：
本发明电线电缆的导电线芯采用了铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构，由于铜-石墨烯复相具有优异的电导、热导、抗氧化性能、抗腐蚀性能以及优异的机械性能，因此，可提高电线电缆的性能，并有利于降低运输成本。本发明的电线电缆的核-鞘结构导电线芯制备工艺简单。
附图说明
图1是本发明的导电线芯示意图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明：
如图1所示，本发明的电线电缆的导电线芯是以铜或铝为核1，以铜-石墨烯复相为鞘2的核-鞘结构。
实施例1
1）使用摩尔浓度为5%的盐酸去除铜线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基硫酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为190g/L，硫酸浓度为40g/L，氯离子浓度为100ppm，十二烷基硫酸钠浓度为0.1g/L；
3）电镀液配置：将单层石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为0.01g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铜线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为35oC、电流密度为4A/dm2，在搅拌条件下电镀80min，在铜线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铜为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。
实施例2
1）使用摩尔浓度为30%的盐酸去除铝线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基硫酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为220g/L，硫酸浓度为110g/L，氯离子浓度为80ppm，十二烷基硫酸钠浓度为2g/L；
3）电镀液配置：将多层石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为4g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铝线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为25oC、电流密度为2A/dm2，在搅拌条件下电镀50min，在铝线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。
实施例3
1）使用摩尔浓度为10%的盐酸去除铜绞合线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基硫酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为200g/L，硫酸浓度为60g/L，氯离子浓度为70ppm，十二烷基硫酸钠浓度为1g/L；
3）电镀液配置：将单层石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为1g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铜绞合线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为30oC、电流密度为1A/dm2，在搅拌条件下电镀30min，在铜绞合线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铜为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。
实施例4
1）使用摩尔浓度为15%的盐酸去除铝绞合线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基苯磺酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为250g/L，硫酸浓度为70g/L，氯离子浓度为60ppm，十二烷基苯磺酸钠浓度为0.5g/L；
3）电镀液配置：将多层石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为2g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铝绞合线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为20oC、电流密度为6A/dm2，在搅拌条件下电镀60min，在在铜线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。
所获得的电线电缆的核-鞘导电线芯具有机械强度高、导电性好、抗氧化性能好以及抗腐蚀性能好等优点。
实施例5
1）使用摩尔浓度为20%的盐酸去除铜线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基苯磺酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为150-250g/L，硫酸浓度为80g/L，氯离子浓度为120ppm，十二烷基苯磺酸钠浓度为1.5g/L；
3）电镀液配置：将单层石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为3g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铜线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为40oC、电流密度为16A/dm2，在搅拌条件下电镀1min，在铜线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铜为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。
实施例6
1）使用摩尔浓度为25%的盐酸去除铝线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基苯磺酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为150g/L，硫酸浓度为90g/L，氯离子浓度为50ppm，十二烷基苯磺酸钠浓度为1.8g/L；
3）电镀液配置：将多层石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为0.1g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铝线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为10oC、电流密度为0.5A/dm2，在搅拌条件下电镀120min，在铝线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。

Claims (3)

1.一种电线电缆的核-鞘结构导电线芯的制备方法，该导电线芯是以铜或铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构，其特征在于包括如下步骤:
1）使用摩尔浓度为5-30%的盐酸去除铜或铝线表面的氧化物，然后去离子水冲洗；
2）铜镀液配置：将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、表面活性剂和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液，铜镀液中的硫酸铜浓度为150-250g/L，硫酸浓度为40-110g/L，氯离子浓度为50-120ppm，表面活性剂为0.1-2g/L；
3）电镀液配置：将石墨烯纳米片先用少量步骤2)配置的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余的铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为0.01-4g/L，充分搅拌，得到含石墨烯纳米片的电镀液；
4）电镀：以磷铜片为阳极，经步骤1)处理的铜或铝线作为阴极，置于步骤3)的电镀液中，调节温度为10-40oC、电流密度为0.5-16A/dm2，在搅拌条件下电镀1-120min，在铜或铝线表面形成铜-石墨烯复相，获得以铜或铝为核，以铜-石墨烯复相为鞘的核-鞘结构的导电线芯。
2.根据权利要求1所述的电线电缆的核-鞘结构导电线芯的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的电线电缆的核-鞘结构导电线芯的制备方法，其特征在于：所述的石墨烯纳米片为单层或多层。
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