CN106548822B - 一种耐高温复合导体及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温复合导体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温复合导体及其制造方法。与现有技术相比，根据本发明实施例的制造方法采用铜粉、氧化铜、氧化镁、氧化锌、氧化硅、氧化铝、乙基纤维素、松油醇、邻苯二甲酸二丁脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚、三乙醇胺、苯二酸、正丁醇、硅烷偶联剂等制备导电隔热浆料，对铜导体进行在线涂覆，在氮气保护气氛下进行烘干处理和烧结热处理。根据本发明实施例的耐高温复合导体，在保证导体导电性能和机械性能的同时，显著提高其隔热、耐高温、耐火焰的能力，使导体应用更安全。

Description

一种耐高温复合导体及其制备方法
技术领域
本发明属于功能金属材料领域，涉及一种金属导体及其制备方法，尤其涉及一种耐高温复合导体及其制备方法。
背景技术
随着社会经济发展，更加复杂和苛刻的应用环境和场所如石油化工、高层建筑等对电力传输线路的要求越来越高，因此导体是否具有优良的综合性能特别是耐高温性能极其重要，如何在保证导体导电性能和机械性能的同时，提高其耐高温性能，可以增加线路安全性能，意义重大。
在本发明完成之前，尚未见到用与本发明制备方法相同的耐高温复合导体产品，也未见到有与本发明相同的耐高温复合导体的制备方法在文献中有记载。
发明内容
本发明旨在提供一种耐高温复合导体以及耐高温复合导体的制备方法。
根据本发明的第一方面，所述的一种耐高温复合导体由铜导体、导电隔热涂层组成；所述导电隔热涂层中，沿铜导体轴向(即，铜导体的长度方向)，铜颗粒相互接触形成多个连续导电通道，各连续导电通道由无机粉体烧结后形成的陶瓷相隔开。
根据本发明的实施例，所述导电隔热涂层厚度为15μm-22μm，在25℃时沿厚度方向等效热导率为0.095W/(m·k)-0.102W/(m·k)，在600℃时沿厚度方向热导率为15.825W/(m·k)-20.332W/(m·k)，其最高使用温度为600℃-800℃。
根据本发明的第二方面，一种耐高温复合导体的制备方法，包括以下步骤：
将不同粒径的铜粉按一定比例混合均匀，采用0.01mol/L的稀盐酸对混合铜粉进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸馏水除去残留稀盐酸，在氮气保护气氛、在70℃的条件下干燥20min；
将氧化铜、氧化镁、氧化锌、氧化硅、氧化铝按一定配比混合均匀，形成无机粘接剂粉体；
将乙基纤维素、松油醇、邻苯二甲酸二丁脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚、三乙醇胺、苯二酸、正丁醇、硅烷偶联剂(KH-550)按一定比例混合，加温至70±1℃，热熔得到有机载体；
按比例将干燥后的铜粉、无机粘接剂粉体、有机载体进行混合，搅拌并采用超声波振荡制备成导电隔热浆料；
使铜导体以一定速率通过充满导电隔热浆料、并且温度为70±1℃的浆料槽，对铜导体以0.5m/s-5m/s的速率进行在线涂覆；
在氮气保护气氛下，以10℃/min升至100℃，保温10min，对涂覆后的铜导体进行烘干；以及
在氮气保护气氛下，在350℃-370℃环境中进行热处理，热处理时间为30min。
根据本发明的实施例，所述导电隔热浆料配比按重量百分比为：混合铜粉67％-73％、无机粘接剂粉体8％-12％、有机载体19-21％，其粘度为5Pa.S-8Pa.S。
根据本发明的实施例，所述铜粉为粒径分别为1μm、5μm和15μm的铜颗粒按重量百分比以52.5:18.5:9均匀混合而成。
根据本发明的实施例，所述无机粘接剂粉体配比按重量百分比为：氧化铜5％、氧化镁51％、氧化锌21％、氧化硅15％、氧化铝8％，所述无机粘接剂粉体平均粒径为1-3μm。
根据本发明的实施例，所述有机载体配比按重量百分比为：乙基纤维素6％、松油醇66％、邻苯二甲酸二丁脂5％、乙酸乙酯8％、二乙二醇丁醚5％、三乙醇胺3％、苯二酸2％、正丁醇2％、以及硅烷偶联剂(KH-550)3％。
根据本发明的实施例，所述耐高温复合导体的伸长率为25％-35％，电阻率为0.017241Ω·mm2/m。
本发明所制备的耐高温复合导体，综合运用材料和创新性工艺制备导电隔热涂层。在导电隔热涂层中，沿金属导体轴向，铜颗粒相互接触形成连续导电通道，各连续导电通道由无机粉体烧结后形成的陶瓷相隔开；导电隔热涂层厚度为15μm-22μm，在25℃时沿厚度方向等效热导率为0.095W/(m·k)-0.102W/(m·k)，在600℃时沿厚度方向热导率为15.825W/(m·k)-20.332W/(m·k)，其使用最高温度为600℃-800℃，具有优异的隔热性能。制备的耐高温复合导体的伸长率为25％-35％，电阻率为0.017241Ω·mm2/m。
与现有技术相比，根据本发明实施例，在保证导体导电性能和机械性能的同时，显著提高了金属导体的隔热、耐高温、耐火焰的能力，使导体应用更安全。
具体实施方式
为使本发明技术方案和优点更加清楚，通过以下几个具体实施例对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
1、采用铜作为导体。
2、将粒径分别为1μm、5μm和15μm的铜颗粒按重量百分比以52.5:18.5:9混合均匀，采用0.01mol/L的稀盐酸对混合铜粉进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸馏水除去残留稀盐酸，在氮气保护气氛、在70℃的条件下干燥20min。
3、将平均粒径为2μm的氧化铜、氧化镁、氧化锌、氧化硅、氧化铝按重量百分比为：氧化铜5％、氧化镁51％、氧化锌21％、氧化硅15％、氧化铝8％，混合均匀成无机粘接剂粉体。
4、将乙基纤维素、松油醇、邻苯二甲酸二丁脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚、三乙醇胺、苯二酸、正丁醇、硅烷偶联剂(KH-550)按重量百分比为：乙基纤维素6％、松油醇66％、邻苯二甲酸二丁脂5％、乙酸乙酯8％、二乙二醇丁醚5％、三乙醇胺3％、苯二酸2％、正丁醇2％、硅烷偶联剂(KH-550)3％混合均匀，加温至70±1℃热熔得到有机载体。
5、按重量百分比为：铜粉67％、无机粘接剂粉体12％、有机载体21％，将干燥后的铜粉、无机粘接剂粉体、有机载体进行混合，搅拌并采用超声波振荡制备成导电隔热浆料，所得浆料粘度为8Pa.S。
6、使铜导体以一定速率通过充满浆料、温度为70±1℃的浆料槽，对铜导体以0.5m/s的速率进行在线涂覆。
7、在氮气保护气氛下，以10℃/min速度升至100℃，保温10min，对涂覆后的铜导体进行烘干。
8、在氮气保护气氛下，在370℃进行热处理，热处理时间为30min。
根据本发明的实施例，所得导电隔热涂层的厚度为15μm。
采用QTM-500型隔热测试仪，按GB/T 10294-2008对制得的导电隔热涂层进行测量，在25℃时沿厚度方向等效热导率为0.098W/(m·k)，在600℃时沿厚度方向热导率为18.185W/(m·k)。
复合导体电阻按GB/T 3048.2-2007测试，其电阻率为0.017241Ω·mm2/m；复合导体的伸长率按GB/T 4049.3-2009测试，其伸长率为25％。
实施例2：
1、采用铜作为导体。
2、将粒径分别为1μm、5μm和15μm的铜颗粒按重量百分比以52.5:18.5:9混合均匀，采用0.01mol/L的稀盐酸对混合铜粉进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸馏水除去残留稀盐酸，在氮气保护气氛、在70℃的条件下干燥20min。
3、将平均粒径为2μm的氧化铜、氧化镁、氧化锌、氧化硅、氧化铝按重量百分比为：氧化铜5％、氧化镁51％、氧化锌21％、氧化硅15％、氧化铝8％，混合均匀成无机粘接剂粉体。
4、将乙基纤维素、松油醇、邻苯二甲酸二丁脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚、三乙醇胺、苯二酸、正丁醇、硅烷偶联剂(KH-550)按重量百分比为：乙基纤维素6％、松油醇66％、邻苯二甲酸二丁脂5％、乙酸乙酯8％、二乙二醇丁醚5％、三乙醇胺3％、苯二酸2％、正丁醇2％、硅烷偶联剂(KH-550)3％混合均匀，加温至70±1℃热熔得到有机载体。
5、按重量百分比为：铜粉70％、无机粘接剂粉体10％、有机载体20％，将干燥后的铜粉、无机粘接剂粉体、有机载体进行混合，搅拌并采用超声波振荡制备成导电隔热浆料，所得浆料粘度为6Pa.S。
6、使铜导体以一定速率通过充满浆料、温度为70±1℃的浆料槽，对铜导体以0.5m/s的速率进行在线涂覆。
7、在氮气保护气氛下，以10℃/min速度升至100℃，保温10min，对涂覆后的铜导体进行烘干。
8、在氮气保护气氛下，在370℃进行热处理，热处理时间为30min。
根据本发明的实施例，所得导电隔热涂层的厚度为20μm。
采用QTM-500型隔热测试仪，按GB/T 10294-2008对制得的导电隔热涂层进行测量，在25℃时沿厚度方向等效热导率为0.095W/(m·k)，在600℃时沿厚度方向热导率为15.825W/(m·k)。
复合导体电阻按GB/T 3048.2-2007测试，其电阻率为0.017241Ω·mm2/m；复合导体的伸长率按GB/T 4049.3-2009测试，其伸长率为35％。
实施例3：
1、采用铜作为导体。
2、将粒径分别为1μm、5μm和15μm的铜颗粒按重量百分比以52.5:18.5:9混合均匀，采用0.01mol/L的稀盐酸对混合铜粉进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸馏水除去残留稀盐酸，在氮气保护气氛、在70℃的条件下干燥20min。
3、将平均粒径为2μm的氧化铜、氧化镁、氧化锌、氧化硅、氧化铝按重量百分比为：氧化铜5％、氧化镁51％、氧化锌21％、氧化硅15％、氧化铝8％，混合均匀成无机粘接剂粉体。
4、将乙基纤维素、松油醇、邻苯二甲酸二丁脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚、三乙醇胺、苯二酸、正丁醇、硅烷偶联剂(KH-550)按重量百分比为：乙基纤维素6％、松油醇66％、邻苯二甲酸二丁脂5％、乙酸乙酯8％、二乙二醇丁醚5％、三乙醇胺3％、苯二酸2％、正丁醇2％、硅烷偶联剂(KH-550)3％混合均匀，加温至70±1℃热熔得到有机载体。
5、按重量百分比为：铜粉73％、无机粘接剂粉体8％、有机载体19％，将干燥后的铜粉、无机粘接剂粉体、有机载体进行混合，搅拌并采用超声波振荡制备成导电隔热浆料，所得浆料粘度为5Pa.S。
6、使铜导体以一定速率通过充满浆料、温度为70±1℃的浆料槽，对铜导体以0.6m/s的速率进行在线涂覆。
7、在氮气保护气氛下，以10℃/min速度升至100℃，保温10min，对涂覆后的铜导体进行烘干。
8、在氮气保护气氛下，在350℃-370℃进行热处理，热处理时间为30min。
根据本发明的实施例，所得导电隔热涂层的厚度为22μm。
采用QTM-500型隔热测试仪，按GB/T 10294-2008对制得的导电隔热涂层进行测量，在25℃时沿厚度方向等效热导率为0.102W/(m·k)，在600℃时沿厚度方向热导率为20.332W/(m·k)。
复合导体电阻按GB/T 3048.2-2007测试，其电阻率为0.017241Ω·mm2/m；复合导体的伸长率按GB/T 4049.3-2009测试，其伸长率为35％。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种耐高温复合导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粒径分别为1μm、5μm和15μm的铜粉按重量百分比以52.5:18.5:9混合均匀，采用0.01mol/L的稀盐酸对混合铜粉进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸馏水除去残留稀盐酸，在氮气保护气氛、在70℃的条件下干燥20min；
将氧化铜5wt％、氧化镁51wt％、氧化锌21wt％、氧化硅15wt％、氧化铝8wt％混合均匀，形成无机粘接剂粉体；
将乙基纤维素6wt％、松油醇66wt％、邻苯二甲酸二丁脂5wt％、乙酸乙酯8wt％、二乙二醇丁醚5wt％、三乙醇胺3wt％、苯二酸2wt％、正丁醇2wt％、硅烷偶联剂3wt％混合，加温至70±1℃，热熔得到有机载体；
将干燥后的铜粉67wt％-73wt％、无机粘接剂粉体8wt％-12wt％、有机载体19wt％-21wt％进行混合，搅拌并采用超声波振荡制备成导电隔热浆料；
使铜导体以一定速率通过充满导电隔热浆料、并且温度为70±1℃的浆料槽，对所述铜导体以0.5m/s-5m/s的速率进行在线涂覆；
在氮气保护气氛下，以10℃/min的速度升至100℃，保温10min，对涂覆后的铜导体进行烘干；以及
在氮气保护气氛下，在350℃-370℃环境中进行热处理，热处理时间为30min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电隔热浆料的粘度为5Pa.S-8Pa.S。
3.根据权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于，所述无机粘接剂粉体平均粒径为1-3μm。
4.根据权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于，所述耐高温复合导体的伸长率为25％-35％，电阻率为0.017241Ω·mm2/m。
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Denomination of invention: The invention relates to a high temperature resistant composite conductor and a preparation method thereof

Granted publication date: 20170901

License type: Common License

Record date: 20220328

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract
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Assignee: Tianjin Qingchuan Technology Co.,Ltd.

Assignor: Tianjin Dingtuo Hengyuan Intellectual Property Service Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022120000014

Date of cancellation: 20230316

TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20240123

Address after: 471000 Jianxi District, Luoyang City, Henan Province, No. 50 Jianxi Road

Patentee after: CHINALCO LUOYANG COPPER PROCESSING CO.,LTD.

Country or region after: China

Address before: 300000 room 1-2079, Block E, No. 6, Huafeng Road, Huaming high tech Industrial Zone, Dongli District, Tianjin

Patentee before: Tianjin Dingtuo Hengyuan Intellectual Property Service Co.,Ltd.

Country or region before: China