CN104332221B - 一种高强度电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强度电缆及其制备方法，所述电缆包括20根铜合金单丝绞合而成的芯材，所述芯材外为绝缘层，最外层为增强层，采用该工艺制备的电缆具有良好的柔软性和强度，从而使电缆具有弯曲耐久性和可绕性，电缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了电缆的环境适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度电缆及其制备方法，属于电缆材料制造领域。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线[每组至少两根]绞合而成的类似绳索的电缆，多架设在空中或装在地下、水底，用于电讯或电力输送。但是在不同环境对电缆的要求都是不同的，传统意义上的电缆仅仅起到承载电流的作用，本身并不具有耐扭转、抗拉等特性，导致电缆在使用过程中容易发生断裂，影响工作，造成大量的资源浪费，所以人们就必须解决这些问题以便提供高质量的电缆来适应各种各样的环境，同时可以赢得市场的竞争，还对现代化建设起到了重大的支持和帮助。
发明内容
本发明提供一种不易发生断裂，不会造成资源浪费、且能够赢得市场的高强度电缆及其制备方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高强度电缆，所述电缆包括20根铜合金单丝绞合而成的芯材，所述芯材外为绝缘层，最外层为增强层，铜合金单丝的各组分质量百分含量为：Al:15-20％、Fe:0.8-1.8％、Sr:0.01-0.05％、La:0.01-0.03％、Y:0.5-1.5％、Ni:0.09-0.1％、Th:0.06-0.08％、Li:0.02-0.04％、K:0.08-0.1％、Ho:0.3-0.5％、Eu:0.25-0.35％、Cs:0.01-0.03％、Dy:2.1-2.3％，余量为铜及不可避免的非金属夹杂。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种高强度电缆的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：包括以下步骤：
(1)用高频感应炉将铜合金单丝的各组分原料熔化并升温至1100-1400℃，加入占铜合金溶液1.4％的铜合金精炼剂，搅拌均匀，控制炉温在1300-1500℃，保温60-90min后，捞出炉渣，备用；
(2)浇铸：采用半连续式浇铸方法进行浇铸，浇铸时用氮气维护，浇铸温度为1100-1200℃，浇铸速度为120mm/min，铸件规格为Ф20mm～Ф30mm，长度≥4000mm；
(3)热处理：将铸件在800-900℃温度范围内进行固溶处理，固溶处理时间为24～36小时，然后进行淬油，将淬油后的铸件在600-700℃下时效处理40小时，制得坯件，备用；
(4)铜合金单丝拉制：将坯件在常温下利用拉丝机拉制成Ф0.2-Ф0.4mm的铜合金单丝；
(5)铜合金单丝热处理：将铜合金单丝加热至500-600℃，保温90-120min，再在300-400℃下，保温60-90min，自然冷却，备用；
(6)绞线：将20根铜合金单丝采用束绞的绞合形式制成芯材；
(7)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形模具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在芯材上形成电缆；所述绝缘体材料各组分质量百分含量为：交联聚乙烯：2-4％、异戊橡胶：1-3％、丁基橡胶：4-6％、氯磺化聚乙烯橡胶：4-6％、乙丙橡胶：3-5％、丁晴橡胶：1-3％、浸渍剂：1-2％、橡胶防老剂：3-5％，对苯二胺：1-3％，余量为聚氯乙烯；
(8)通过绕包机将增强层的纤维材料绕包在电缆上形成高强度电缆；所述纤维材料各组分质量百分含量为：玻璃纤维：30-40％，碳纤维：20-30％，余量为芳纶纤维。
所述的高强度电缆的制备方法，铜合金单丝的各组分质量百分含量为：Al:15％、Fe:0.8％、Sr:0.01％、La:0.01-0.03％、Y:0.5％、Ni:0.09％、Th:0.06％、Li:0.02％、K:0.08％、Ho:0.3％、Eu:0.25％、Cs:0.01％、Dy:2.1％，余量为铜及不可避免的非金属夹杂。
所述的高强度电缆的制备方法，绝缘体材料各组分质量百分含量为：交联聚乙烯：2％、异戊橡胶：1％、丁基橡胶：4％、氯磺化聚乙烯橡胶：4％、乙丙橡胶：3％、丁晴橡胶：1％、浸渍剂：1％、橡胶防老剂：3％，对苯二胺：1％，余量为聚氯乙烯。
所述的高强度电缆的制备方法，纤维材料各组分质量百分含量为：玻璃纤维：30％，碳纤维：20％，余量为芳纶纤维。
根据需要电缆表面增设有屏蔽层和护套层。
本发明的有益效果：采用该制备工艺加上该铜合金成份的合理搭配，有效地加强了芯材的强度，且耐高温，耐腐蚀，不易被氧化，具有良好的柔软性和强度，从而使电缆具有弯曲耐久性和可绕性，使电缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了电缆的环境适应性。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体目的、功能，下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施例1
一种高强度电缆，所述电缆包括20根铜合金单丝绞合而成的芯材，所述芯材外为绝缘层，最外层为增强层，铜合金单丝的各组分质量百分含量为：Al:15％、Fe:0.8％、Sr:0.01％、La:0.01-0.03％、Y:0.5％、Ni:0.09％、Th:0.06％、Li:0.02％、K:0.08％、Ho:0.3％、Eu:0.25％、Cs:0.01％、Dy:2.1％，余量为铜及不可避免的非金属夹杂。
所述高强度电缆的制备方法包括以下步骤：
(1)用高频感应炉将铜合金单丝的各组分原料熔化并升温至1100℃，加入占铜合金溶液1.4％的铜合金精炼剂，搅拌均匀，控制炉温在1300℃，保温60min后，捞出炉渣，备用；
(2)浇铸：采用半连续式浇铸方法进行浇铸，浇铸时用氮气维护，浇铸温度为1100℃，浇铸速度为120mm/min，铸件规格为Ф20mm，长度≥4000mm；
(3)热处理：将铸件在800℃温度范围内进行固溶处理，固溶处理时间为24小时，然后进行淬油，将淬油后的铸件在600℃下时效处理40小时，制得坯件，备用；
(4)铜合金单丝拉制：将坯件在常温下利用拉丝机拉制成Ф0.2mm的铜合金单丝；
(5)铜合金单丝热处理：将铜合金单丝加热至500℃，保温90min，再在300℃下，保温60min，自然冷却，备用；
(6)绞线：将20根铜合金单丝采用束绞的绞合形式制成芯材；
(7)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形模具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在芯材上形成电缆；所述绝缘体材料各组分质量百分含量为：交联聚乙烯：2％、异戊橡胶：1％、丁基橡胶：4％、氯磺化聚乙烯橡胶：4％、乙丙橡胶：3％、丁晴橡胶：1％、浸渍剂：1％、橡胶防老剂：3％，对苯二胺：1％，余量为聚氯乙烯；
(8)通过绕包机将增强层的纤维材料绕包在电缆上形成高强度电缆；所述纤维材料各组分质量百分含量为：玻璃纤维：30％，碳纤维：20％，余量为芳纶纤维。
实施例2
一种高强度电缆，所述电缆包括20根铜合金单丝绞合而成的芯材，所述芯材外为绝缘层，最外层为增强层，铜合金单丝的各组分质量百分含量为：Al:17％、Fe:1.3％、Sr:0.03％、La:0.02％、Y:1.0％、Ni:0.094％、Th:0.07％、Li:2.2％、K:0.09％、Ho:0.4％、Eu:0.3％、Cs:0.02％、Dy:0.03％，余量为铜及不可避免的非金属夹杂。
所述高强度电缆的制备方法包括以下步骤：
(1)用高频感应炉将铜合金单丝的各组分原料熔化并升温至1250℃，加入占铜合金溶液1.4％的铜合金精炼剂，搅拌均匀，控制炉温在1400℃，保温75min后，捞出炉渣，备用；
(2)浇铸：采用半连续式浇铸方法进行浇铸，浇铸时用氮气维护，浇铸温度为1150℃，浇铸速度为120mm/min，铸件规格为Ф25，长度≥4000mm；
(3)热处理：将铸件在850℃温度范围内进行固溶处理，固溶处理时间为30小时，然后进行淬油，将淬油后的铸件在650℃下时效处理40小时，制得坯件，备用；
(4)铜合金单丝拉制：将坯件在常温下利用拉丝机拉制成Ф0.3mm的铜合金单丝；
(5)铜合金单丝热处理：将铜合金单丝加热至550℃，保温115min，再在350℃下，保温75min，自然冷却，备用；
(6)绞线：将20根铜合金单丝采用束绞的绞合形式制成芯材；
(7)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形模具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在芯材上形成电缆；所述绝缘体材料各组分质量百分含量为：交联聚乙烯：3％、异戊橡胶：2％、丁基橡胶：5％、氯磺化聚乙烯橡胶：5％、乙丙橡胶：4％、丁晴橡胶：2％、浸渍剂：1.5％、橡胶防老剂：4％，对苯二胺：2％，余量为聚氯乙烯；
(8)通过绕包机将增强层的纤维材料绕包在电缆上形成高强度电缆；所述纤维材料各组分质量百分含量为：玻璃纤维：35％，碳纤维：25％，余量为芳纶纤维。
实施例3
一种高强度电缆，所述电缆包括20根铜合金单丝绞合而成的芯材，所述芯材外为绝缘层，最外层为增强层，铜合金单丝的各组分质量百分含量为：Al：20％、Fe：1.8％、Sr：0.05％、La：0.03％、Y：1.5％、Ni：0.1％、Th：0.08％、Li：2.3％、K：0.1％、Ho：0.5％、Eu：0.35％、Cs：0.03％、Dy：0.04％，余量为铜及不可避免的非金属夹杂。
所述高强度电缆的制备方法包括以下步骤：
(1)用高频感应炉将铜合金单丝的各组分原料熔化并升温至1400℃，加入占铜合金溶液1.4％的铜合金精炼剂，搅拌均匀，控制炉温在1500℃，保温90min后，捞出炉渣，备用；
(2)浇铸：采用半连续式浇铸方法进行浇铸，浇铸时用氮气维护，浇铸温度为1200℃，浇铸速度为120mm/min，铸件规格为Ф30mm，长度≥4000mm；
(3)热处理：将铸件在900℃温度范围内进行固溶处理，固溶处理时间为36小时，然后进行淬油，将淬油后的铸件在700℃下时效处理40小时，制得坯件，备用；
(4)铜合金单丝拉制：将坯件在常温下利用拉丝机拉制成Ф0.4mm的铜合金单丝；
(5)铜合金单丝热处理：将铜合金单丝加热至600℃，保温120min，再在400℃下，保温90min，自然冷却，备用；
(6)绞线：将20根铜合金单丝采用束绞的绞合形式制成芯材；
(7)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形模具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在芯材上形成电缆；所述绝缘体材料各组分质量百分含量为：交联聚乙烯：4％、异戊橡胶：3％、丁基橡胶：6％、氯磺化聚乙烯橡胶：6％、乙丙橡胶：5％、丁晴橡胶：3％、浸渍剂：2％、橡胶防老剂：5％，对苯二胺：3％，余量为聚氯乙烯；
(8)通过绕包机将增强层的纤维材料绕包在电缆上形成高强度电缆；所述纤维材料各
组分质量百分含量为：玻璃纤维：40％，碳纤维；30％，余量为芳纶纤维。
实施例1-3得到的电缆的性能列于下表
| 实施例 | 抗拉强度 | 屈服强度 | 延伸率 | 导电率 |
| 1 | 20kg/mm2 | 12kg/mm2 | 15％ | 80％IACS |
| 2 | 20kg/mm2 | 16kg/mm2 | 12％ | 83％IACS |
| 3 | 25kg/mm2 | 17kg/mm2 | 13％ | 87％IACS |
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (4)
1.一种高强度电缆，所述电缆包括20根铜合金单丝绞合而成的芯材，所述芯材外为绝缘层，最外层为增强层，铜合金单丝的各组分质量百分含量为：Al:15-20%、Fe:0.8-1.8%、Sr:0.01-0.05%、La:0.01-0.03%、Y:0.5-1.5%、Ni:0.09-0.1%、Th:0.06-0.08%、Li:0.02-0.04%、K:0.08-0.1%、Ho:0.3-0.5%、Eu:0.25-0.35%、Cs:0.01-0.03%、Dy:2.1-2.3%，余量为铜及不可避免的非金属夹杂，所述的高强度电缆的制备方法包括以下步骤：
（1）用高频感应炉将铜合金单丝的各组分原料熔化并升温至1100-1400℃，加入占铜合金溶液1.4%的铜合金精炼剂，搅拌均匀，控制炉温在1300-1500℃，保温60-90min后，捞出炉渣，备用；
（2）浇铸：采用半连续式浇铸方法进行浇铸，浇铸时用氮气维护，浇铸温度为1100-1200℃，浇铸速度为120mm／min，铸件规格为Ф20mm～Ф30mm，长度≥4000mm；
（3）热处理：将铸件在800-900℃温度范围内进行固溶处理，固溶处理时间为24～36小时，然后进行淬油，将淬油后的铸件在600-700℃下时效处理40小时，制得坯件，备用；
（4）铜合金单丝拉制：将坯件在常温下利用拉丝机拉制成Ф0.2-Ф0.4mm的铜合金单丝；
（5）铜合金单丝热处理：将铜合金单丝加热至500-600℃，保温90-120min，再在300-400℃下，保温60-90min，自然冷却，备用；
（6）绞线：将20根铜合金单丝采用束绞的绞合形式制成芯材；
（7）通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形模具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在芯材上形成电缆；所述绝缘体材料各组分质量百分含量为：交联聚乙烯：2-4%、异戊橡胶：1-3%、丁基橡胶：4-6%、氯磺化聚乙烯橡胶：4-6%、乙丙橡胶：3-5%、丁晴橡胶：1-3%、浸渍剂：1-2%、橡胶防老剂：3-5%，对苯二胺：1-3%，余量为聚氯乙烯；
（8）通过绕包机将增强层的纤维材料绕包在电缆上形成高强度电缆；所述纤维材料各组分质量百分含量为：玻璃纤维：30-40%，碳纤维：20-30%，余量为芳纶纤维。
2.如权利要求1所述的高强度电缆，铜合金单丝的各组分质量百分含量为：Al:15%、Fe:0.8%、Sr:0.01%、La:0.01-0.03%、Y:0.5%、Ni:0.09%、Th:0.06%、Li:0.02%、K:0.08%、Ho:0.3%、Eu:0.25%、Cs:0.01%、Dy:2.1%，余量为铜及不可避免的非金属夹杂。
3.如权利要求2所述的高强度电缆，绝缘体材料各组分质量百分含量为：交联聚乙烯：2%、异戊橡胶：1%、丁基橡胶：4%、氯磺化聚乙烯橡胶：4%、乙丙橡胶：3%、丁晴橡胶：1%、浸渍剂：1%、橡胶防老剂：3%，对苯二胺：1%，余量为聚氯乙烯。
4.如权利要求3所述的高强度电缆，纤维材料各组分质量百分含量为：玻璃纤维：30%，碳纤维：20%，余量为芳纶纤维。
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