CN103943281B - 一种具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，步骤包括：将硫酸铜、硫酸、表面活性剂和盐酸配制成铜镀液；在铜镀液中加入石墨烯纳米片制得含石墨烯的电镀液；然后以磷铜片为阳极，经清洗的基板为阴极，置于电镀液中电镀，获得具有铜-石墨烯复相镀层的板材，再经轧制和拉伸成为导电线芯。本发明制备的导电线芯由于采用了铜-石墨烯复相，因此获得的电线电缆重量轻、机械强度高、导电性能好、抗氧化以及抗腐蚀性能优异。本发明制备工艺简单，导电线芯的性能可通过电镀工艺的调节进行控制，因此工艺的可控性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电线芯及其制备方法，尤其是具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法。
背景技术
目前，电线电缆的导电线芯通常是铜或铝，一般都经过金属熔炼以及轧制拉伸等制作成导电线芯。导电线芯的性能通常通过后续的工艺进行改善，如在导电线芯表面电镀锡和镍分别改善其抗氧化性能和机械性能及耐腐蚀性能等。后续工艺中引入的金属通常其导电性较差，对电线电缆的性能具有不利影响，且层数的增多不仅会增加工艺的繁琐，且会使得电线电缆的重量增加，增加其成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、可控性强，且具有优异电性能、机械性能、抗氧化性能及耐腐蚀性能的具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，包括以下步骤:
1）使用摩尔浓度为5-30%的盐酸去除基板表面的氧化物，去离子水冲洗；
2）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；铜镀液中的硫酸铜为150-250g/L，硫酸为40-110g/L，氯离子为50-120ppm，表面活性剂为0.1-2g/L；
3)将石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为0.01-4g/L，充分搅拌，得到含石墨烯的电镀液；
4）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的基板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为10-40oC、电流密度为0.5-16A/dm2，在搅拌条件下电镀1-1000h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的板材；
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的板材经轧制和拉伸成为导电线芯。
本发明中，所述的基板是厚度为0.01-20mm的铜板或铝板或铜合金板或铝合金板。所述的石墨烯纳米片可以为单层或多层。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。
本发明可在获得的导电线芯外包塑绝缘层。
本发明与背景技术相比具有的有益效果有：
本发明制备的导电线芯由于采用了铜-石墨烯复相，因此获得的电线电缆重量轻、机械强度高、导电性能好、抗氧化以及抗腐蚀性能优异。本发明制备工艺简单，导电线芯的性能可通过电镀工艺的调节进行控制，因此工艺的可控性强。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明：
实施例1
1）使用摩尔浓度为10%的盐酸去除厚度为0.01mm的铜板表面的氧化物，去离子水冲洗；
2）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；铜镀液中的硫酸铜为150g/L，硫酸为40g/L，氯离子为50ppm，十二烷基硫酸钠为0.1g/L；
3)将多层石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为0.01g/L，充分搅拌，得到含石墨烯的电镀液；
4）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的铜板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为40oC、电流密度为4A/dm2，在搅拌条件下电镀1h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的铜板；
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的铜板经轧制和拉伸成为导电线芯。
实施例2
1）使用摩尔浓度为30%的盐酸去除铝板表面的氧化物，去离子水冲洗；
2）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；铜镀液中的硫酸铜为250g/L，硫酸为110g/L，氯离子为120ppm，十二烷基苯磺酸钠为1g/L；
3)将单层石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为4g/L，充分搅拌，得到含石墨烯的电镀液；
4）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的铝板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为25oC、电流密度为1A/dm2、在搅拌条件下电镀500h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的铝板；
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的铝板经轧制和拉伸成为导电线芯。
实施例3
1）使用摩尔浓度为10%的盐酸去除铜合金表面氧化物，去离子水冲洗；
2）将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基磺酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液；铜镀液中的硫酸铜为200g/L，硫酸为80g/L，氯离子为50ppm，十二烷基磺酸钠为2g/L；
3)将单层石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为1g/L，充分搅拌，得到含石墨烯的电镀液；
4）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的铜合金板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为10oC、电流密度为16A/dm2、在搅拌条件下电镀50h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的铜合金板。
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的铜合金板经轧制和拉伸成为导电线芯。
实施例4
1）使用摩尔浓度为20%的盐酸去除铝合金板表面氧化物，去离子水冲洗；
2）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；铜镀液中的硫酸铜为180g/L，硫酸为70g/L，氯离子为90ppm，十二烷基苯磺酸钠为0.8g/L；
3)将多层石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为3g/L，充分搅拌，得到含石墨烯的电镀液；
4）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的铝合金板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为35oC、电流密度为2A/dm2、在搅拌条件下电镀900h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的铝合金板。
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的铝合金板经轧制和拉伸成为导电线芯。
实施例5
1）使用摩尔浓度为5%的盐酸去除铜板表面的氧化物，去离子水冲洗；
2）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；铜镀液中的硫酸铜为220g/L，硫酸为80g/L，氯离子为60ppm，十二烷基苯磺酸钠为0.1g/L；
3)将单层石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为0.1g/L，充分搅拌，得到含石墨烯的电镀液；
4）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的铜板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为25oC、电流密度为8A/dm2、在搅拌条件下电镀400h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的铜板。
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的铜板经轧制和拉伸成为导电线芯，在获得的导电线芯外包塑绝缘层。
实施例6
1）使用摩尔浓度为30%的盐酸去除铝板表面的氧化物，去离子水冲洗；
2）将硫酸铜用水溶解，在其中依次加入硫酸、十二烷基磺酸钠和盐酸，搅拌均匀，获得铜镀液；铜镀液中的硫酸铜为210g/L，硫酸为50g/L，氯离子为60ppm，十二烷基磺酸钠为1.2g/L；
3)将多层石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，石墨烯纳米片的浓度为2.5g/L，充分搅拌，得到含石墨烯的电镀液；
4）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的铝板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为32oC、电流密度为0.5A/dm2、在搅拌条件下电镀1000h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的铝板。
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的铝板经轧制和拉伸成为导电线芯，在获得的导电线芯外包塑绝缘层。
Claims (5)
1.一种具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，包括以下步骤:
1）使用摩尔浓度为5-30%的盐酸去除基板表面的氧化物，去离子水冲洗；
2）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；铜镀液中的硫酸铜为150-250g/L，硫酸为40-110g/L，氯离子为50-120ppm，表面活性剂为0.1-2g/L；
3)将石墨烯纳米片先用少量步骤2)的铜镀液润湿并超声后，再加入到剩余铜镀液中，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）以磷铜片为阳极，经过步骤1）处理的基板为阴极，置于步骤3)的含石墨烯纳米片的电镀液中，调节温度为10-40oC、电流密度为0.5-16A/dm2，在搅拌条件下电镀1-1000h，获得具有铜-石墨烯复相镀层的板材；
5）将步骤4）得到的具有铜-石墨烯复相镀层的板材经轧制和拉伸成为导电线芯。
2.根据权利要求1所述的具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，其特征在于：所述的基板是厚度为0.01-20mm的铜板或铝板或铜合金板或铝合金板。
3.根据权利要求1所述的具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，其特征在于：所述的石墨烯纳米片为单层或多层。
4.根据权利要求1所述的具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，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。
5.根据权利要求1所述的具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，其特征是在获得的导电线芯外包塑绝缘层。
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