CN105002392A - 屏蔽电磁波的电缆以及该电缆中的铜铁合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种屏蔽电磁波的电缆，其特征在于，包括：线芯，由导体制成；绝缘体层，包绕所述线芯；屏蔽材料层，包绕在所述绝缘体层外；以及保护层，包绕在所述屏蔽材料层外面，其中，所述屏蔽材料由铜铁合金制成，所述铜铁合金包含铜基质和分散在所述铜基质中的以铁为主成分的晶体粒片，按照重量比，铁的含量为所述铜铁合金总重量的5-45％。本发明可提高屏蔽电磁波效果,并且外观上更美观，重量更轻，也不会出现因铁素体磁心使用不当产生的冲突等。并且铜铁合金的机械强度非常出色，可让屏蔽线体的直径变小，从而让电缆轻量化，为作业生产作出贡献。

Description

屏蔽电磁波的电缆以及该电缆中的铜铁合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种电缆，尤其涉及一种屏蔽电磁波的电缆。

背景技术

以前，电缆的电磁波屏蔽是在电缆上包上具有屏蔽效果的铜材或者铝材等导电性金属。但是此方法只对电磁波中的电波起到屏蔽作用，对于磁波起不到明显效果。还有由导电性金属做成的屏蔽材料会因天线效果产生共模噪声。特别是在弱电流方面，作为减少导电金属做成的屏蔽材料的天线效果的方法，采用铁素体磁心包裹电线的方法来实施。

发明内容

本发明的目的在于提由铜铁合金制作成的屏蔽电磁波的电缆以解决上述问题。

本发明提供一种屏蔽电磁波的电缆，其特征在于，包括：线芯，由导体制成；绝缘体层，包绕线芯；屏蔽材料层，包绕在绝缘体层外；以及保护层，包绕在屏蔽材料层外面，其中，屏蔽材料由铜铁合金制成，铜铁合金包含铜基质和分散在铜基质中的以铁为主成分的晶体粒片，按照重量比，铁的含量为铜铁合金总重量的5-45％。

另外，本发明的屏蔽电磁波的电缆，还可以具有这样的特征：其中，屏蔽材料层为网状，由线径0.05-0.5mm的铜铁合金线构成。

另外，本发明的屏蔽电磁波的电缆，还可以具有这样的特征：其中，屏蔽材料层为厚度0.05-0.5mm的薄板材料。

另外，本发明还提供一种用于上述的屏蔽电磁波的电缆的铜铁合金的制备方法，其特征在于：

铜铁合金在制备的过程中，首先将预定量的铜原料和铁原料分别熔化，然后再进行混合。

优选的，本发明的铜铁合金制备方法，在铜原料和铁原料分别熔化的过程中，还包括脱氢的步骤，使用氧气进行脱氢，在脱氢的时候氧气分压保持在1.5atm～3atm。

优选的，本发明的铜铁合金制备方法，在脱氧的步骤之后，还具有脱氧步骤，使用Ca、Si、Mn、P、Al、Ti,、Li等单体或复合体进行脱氧。

优选的，本发明的铜铁合金制备方法，在铜铁合金混合后，还包括急速冷却的步骤，急速冷却的温度下降速度≧常温冷却的温度下降速度*2。

本发明的有益效果

本发明的屏蔽电磁波的电缆。不仅屏蔽电波成分，还可屏蔽磁波，具有高性能的反射电磁波功能，所以没必要插入对冲共模噪声(基础杂音)的铁素体磁芯，从而可提高屏蔽电磁波效果,并且外观上更美观，重量更轻，也不会出现因铁素体磁心使用不当产生的冲突等。并且铜铁合金的机械强度非常出色，可让屏蔽线体的直径变小，从而让电缆轻量化，为作业生产作出贡献。

屏蔽电磁波电缆具有高性能的屏蔽电磁波能力，并且有着较使用铁氧体磁心更好的防止电磁波辐射效果。铜铁合金与铝比较，从机械角度来讲强度更高，所以可以把素线和薄板等轻型化，薄板化，从而可以实现电线的轻型化，轻量化。

附图说明

图1是本发明的屏蔽电磁波的电缆的结构示意图；

图2是本发明的铜铁合金材料与现有的电缆常用的电磁屏蔽材料的屏蔽效果比较；

图3是本发明的屏蔽电磁波的电缆与现有的电缆的对共鸣噪音的防护效果；

图4是传统的使用铁氧体磁心的电缆对电磁波辐射的防止效果；

图5是本发明的电缆对电磁波辐射的防止效果。

具体实施方式

如图1所示，由铜铁合金制作成的屏蔽电磁波的电缆，包括导体1，绝缘体2，约束层3，屏蔽材料4，保护层5。约束层3由铝箔和聚酯胶带及薄片胶带组成。

复数个导体1被各自绝缘体2包住后，集束在一起。被包住的复数的导体1由约束层3包住，并且被铜铁合金的线材编织网或者薄板型的屏蔽材料层4所包围。然后，屏蔽材料层4被保护层5包住。

其电缆特征是在被绝缘体包住的导体上,加上在铜基质中以铁为主成分的微小的晶体粒片，铁的含量为合金总重量的5-45％。，构成铜铁合金为线径0.05-0.5mm的网状屏蔽材料，来实现屏蔽电磁波功能。

其电缆特征是在被绝缘体包住的导体上,加上在铜基质中以铁为主成分的微小的晶体粒片，按照重量比5-45％,构成铜铁合金为板材厚度0.05-0.5mm的薄板材料，来实现屏蔽电磁波功能。

本发明的电磁波遮蔽电线的特征是，由被绝缘体包住的导体上，屏蔽材料及保护层依次被包住的电磁波屏蔽电线方面，使用的屏蔽材料是由铜铁合金的网状或者薄板构成。

通过本发明的电磁波遮蔽电线，可把铜基质中以铁为主要成分的微小晶体粒片独立分散，从而对电波成分和磁波成分起到屏蔽作用，减少共鸣噪音。高性能的机械强度让屏蔽材料的素线小轻型化或者薄板更加轻量化。

图2和图3中是各种材料和本发明的屏蔽材料的电磁波特性比较。图中铜铁合金-20是指Cu90％-Fe10％的铜铁合金，PER是强磁性铁镍合金，SUY是纯铁，SUS是不锈钢，字母后面的数字20表示材料的厚度为20μm。

图2为各种材料的电磁波屏蔽效果(100kHz～1GHz)，图2中纵轴的“-dB”前面的负号是表示分贝减少的效果。

对共鸣噪音的屏蔽效果，如图3所示。图3的结果是把电脑和打印机用各种待测电缆连接后测量得到的。

图4显示的是从前的电缆+铁素体磁心的屏蔽效果，图5显示的是本发明的电缆的屏蔽效果。根据电磁波的频率，将每个带域分开比较，可以看出图4和图5具有很明显的差别。由此可见，本发明的屏蔽效果优于现有的电缆。

本发明的屏蔽材料的制备方法如下：

步骤一、将高质量的铜在电气炉里进行溶解。一般将纯度大于99.9％的铜称之为高质量的铜。将碎铜片放入电器炉里进行搅拌，把温度提升到熔点(810.24k)以上，溶化后进行脱氢操作。

(1)使用氧气进行脱氢，使用氧气进行脱氢操作，需要使氧气分压保持调到高位，氧气分压的范围：1.5atm～3atm，atm指标准大气压。之后保持温度调整到熔点以上50℃～100℃，使溶融铜上的氧气元素增加，相律的进行氢气。脱氢完成后进行脱氧工艺。

(2)脱氧时使用与氧气结合力强的脱氧剂。脱氧剂可使用例如：Ca、Si、Mn、P、Al、Ti、Li等单体或复合体，或者与其它多种金属的复合剂。期间，为了防止氢气和氧气返回原有状态，在溶解炉汤面灌入大量的惰性气体。在使用脱氧剂的同时，使用除渣滓助剂集合发生氧化的物质的渣滓，并从溶汤中分离。除渣滓助剂采用Ca、Mg系的矿物的低熔点化合物。

(3)高质量铁溶解时，为了防止因炉材元素混入造成熔点变动或者出现混合变化，应事先分析制造金属的不纯物含油量及选择杂质元素含量少的炉材。

步骤二、高质量铁在电气炉上溶解的工序，步骤二与步骤一分别同时进行。

取高质量的铁片，高质量的铁指纯度大于99.9％的铁，在电气炉里进行搅拌，把温度提升到铁的熔点(1261.84k)以上，熔化后，情况如下：

脱氧时使用，与氧气结合力强的复合型脱氧剂。例如：Ca、Si、Mn、P、Al、Ti,、Li等单体或复合体，或者与多金属的复合剂。期间，为了防止氢气和氧气返回原有状态，在炉汤面灌入大量的惰性气体。还有使用脱氧剂的时候，使用除渣滓助剂，来集合发生氧化物的渣滓，并从汤中分离。除渣滓助剂采用Ca、Mg系的矿物的低熔点化合物。

还有，高质量铁熔化时，为了防止因炉材元素混入造成熔点变动或者出现混合变化，会提前使用机器分析制造金属的不纯物含油量及选择适当的炉材。

步骤三、高质量铜和高质量铁的溶汤的混合工艺

为了混合各自炉中的高质量铜和高质量铁，按照铸块所需混合比率，铜铁的重量比5-45％，在防止空气被卷入情况下，注入到混合电气炉里。

被注入的溶液以高质量铁的熔融温度为基准来升温，促进晶化反应。铜里放入铁的溶解度，从二元状态图来看，约为2％，所以变成过饱和成分状态，成长成金属间化合物，浓度与铜液相似，所以在铜的液体里产生小块儿形状的铁。这个形状有粒状也有扁平状的，如分散浓度高的话，成黏糊状，粘度上升。

步骤四、注入铸模的工艺

将步骤三中，粘度上升的状况视作反应结束的基准，和注入模具的时机。

铸模具里的溶液凝固时，为了控制凝固时间，通常使用自然冷却，强制急速冷却，加热温度控制冷却等方法。同时，通过自然冷却、强制急冷却、加热温度控制冷却3种冷却方法还能够对结晶粒和混合粒进行控制。温度下降的速度快的话，结晶粒、混合粒就小；温度下降的速度慢的话，结晶粒、混合粒就大。从而作成适合展伸材的结晶粒度及助长树胶状晶。注汤温度以高质量铁的溶解温度1261.84k为基准。

注入模具后，可以采用以下几种方式进行冷却：

一、用砂模的自然冷却，操作条件：使用带有冷却性能的沙子制作而成的铸模。操作条件：使用金属制作而成的金属模具。

二、用金属模具的自然冷却或者冷水强制急冷。

三、加热冷却：金属模具用控制加热温度方法冷却，操作条件：使用电或者天然气对金属模具进行加热。加热冷却的降温速度是常温冷却降温速度的一半或者更慢。

急速冷却：急速冷却的温度下降速度≧常温冷却的温度下降速度*2

加热冷却：加热冷却的温度下降速度≧常温冷却的温度下降速度/2

即、例如从1500℃冷却到常温，常温冷却所用的时间为50秒，则急速冷却的冷却时间应小于25秒，加热冷却的时间应在100秒以上。

为得到更好的屏蔽效果。本实施例采用急速冷却的方法进行冷却。

铸块的锻接工艺

在制造好的铸块上内外均匀加热后，处于半溶融锻接状态，从而使结晶粒产生方向性，适合展伸性材料的用途。另外作为目的之一，是把内部的气泡挤出和压力粘合。

在700～800℃之间的加热炉上内部均匀加热后用锻造器压力粘合。

铸块的展伸工序

制造好的铸块在700-800度之间或者在常温展伸后，做出二次，三次产品的例子如下：

铸块在700-800℃之间铸造，作成圆棒材，方材。

热间(700-800℃)滚轮压延后，再常温压延拉线反复进行，抽出径0.05-0.5mm的细线，织成屏蔽网。

当然，也可以将铸块制成厚度为0.05-0.5mm薄板包绕导线，同样可以达到屏蔽的效果。

Claims (7)

1.一种屏蔽电磁波的电缆，其特征在于，包括：

线芯，由导体制成；

绝缘体层，包绕所述线芯；

屏蔽材料层，包绕在所述绝缘体层外；以及

保护层，包绕在所述屏蔽材料层外面，

其中，所述屏蔽材料由铜铁合金制成，所述铜铁合金包含铜基质和分散在所述铜基质中的以铁为主成分的晶体粒片，按照重量比，铁的含量为所述铜铁合金总重量的5-45％。

2.如权利要求1所述的屏蔽电磁波的电缆，其特征在于：

其中，所述屏蔽材料层为网状，由线径0.05-0.5mm的铜铁合金线构成。

3.如权利要求1所述的屏蔽电磁波的电缆，其特征在于：

其中，所述屏蔽材料层为厚度0.05-0.5mm的薄板材料。

4.一种用于如权利要求1所述的屏蔽电磁波的电缆的铜铁合金的制备方法，其特征在于：

所述铜铁合金在制备的过程中，首先将预定量的铜原料和铁原料分别熔化，然后再进行混合。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

其中，在铜原料和铁原料分别熔化的过程中，还包括脱氢的步骤，使用氧气进行脱氢，在脱氢的时候氧气分压保持在1.5atm～3atm。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

在所述脱氧的步骤之后，还具有脱氧步骤，使用Ca、Si、Mn、P、Al、Ti,、Li等单体或复合体进行脱氧。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

其中，所述铜铁合金混合后，还包括急速冷却的步骤，所述急速冷却的温度下降速度≧常温冷却的温度下降速度*2。