CN109285617A - 一种用于led灯的导线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED灯导线领域，特别涉及一种用于LED灯的导线；其技术方案的要点是：包括导线本体与保护壳体，所述导线本体包括90％以上的Cu、0.2％‑1.21％的Cr、Zr、Hf三种元素，7.65％的Mg、Zn、Ag、Si、Au、Zn，Fe，七种元素，0.01％‑0.35％的稀土以及不可避免的杂质。解决了现有导线质量大、不耐使用、导向性能不佳的问题。

Description

一种用于LED灯的导线

技术领域

本发明涉及LED灯导线领域，特别涉及一种用于LED灯的导线。

背景技术

导线系统是LED照明设备中的一种基础组件，主要使用的是软Cu线或其上镀有锡等的 Cu线绞合形成的捻线作为导体，该导体上覆盖有同心圆状的氯乙烯或胶联氯乙烯等绝缘体的 电线。

近年来对LED照明设备中导线的耐久性、耐折性及导电性能的要求越来越高。从节省能 源的角度出发，减小电线导体的直径以减轻重量和节省材料，但以往的电线导体的通电容量 是一定的，减小电线直径也就减小了通过容量的减小。并且电线导体直径的减小导致耐折性 能下降，因此现有的导线已经无法满足这些要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于LED灯的导线。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于LED灯的导线，包括导线本体与保护壳体，所述导线本体包括90％以上的Cu、 0.2％-1.21％的Cr、Zr、Hf三种元素，7.65％的Mg、Zn、Ag、Si、Au、Zn，Fe，七种元素，0.01％-0.35％的稀土以及不可避免的杂质。

进一步设置为：所述Cr的含量不高于0.8％，所述Zr的含量不高于0.25％。

进一步设置为：所述Mg的含量不高于0.05％，所述Si的含量不高于0.1％。

进一步设置为：所述Au、Ag含量为4.8％。

进一步设置为：所述保护壳体包括绝缘层、纤维层以及由聚全氟乙丙烯制成的外壳。

进一步设置为：所述纤维层为改性碳纤维结构，所述纤维层由多根纤维丝相互编织形成 并呈空心管状设置。

进一步设置为：取石墨放入马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700℃煅烧3min，取出， 粉碎成粉末状，得到物料1；

将物料1、碳纤维以及纳米二氧化硅依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min， 然后预热到100℃，静置5min，再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式 将其拉出并切碎，即得改性碳纤维；其中，物料1、碳纤维、纳米二氧化Si以及双酚A型环 氧树脂的质量比为3:15:1:20。

进一步设置为：S1、按重量百分含量将Cr0.7％，Zr0.2％，Si0.05％，Ag4％，Hf0.16％， Zn0.8％，Fe2％，Au0.8％余量为无氧铜混合后，送入低频电磁半连续铸造系统中进行熔炼， 熔炼1200℃；

S2、待无氧铜完全熔炼为液体时，向溶液中加入稀土0.3％，并及时扒掉液体表面漂浮的 浮渣，随后将得到的铜合金金属溶液浇铸到模具中，得到具有直径：250mm、长：3m尺寸的 圆柱状铜合金铸锭；

S3、对该圆柱状铜合金铸锭在CO气体气氛中、温度：900℃、保持1小时的条件下进行 加热，制造直径：25mm、长：300m的粗轧制线；

S4、将S3制得的粗轧制线进行热压接形成长的粗热轧线，接着实施固溶处理，该固溶处 理包括CO气体气氛中、温度：950℃、1小时的保持和此后的水冷；

S5、将实施了上述固溶处理的直径：25mm的粗轧制线的表面氧化物除去。然后，重复N 次冷拉拔加工，制作所需直径的线材。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明制得的导线具备高电导率，优良的力学性能、耐热耐腐蚀性能，同时采用改性 碳纤维结构，减轻了导线质量；

2、本发明中稀土Au属改善了导线内铜合金材料中晶体的组织结构，提高了铜合金的加 工性能和耐腐蚀性能；

3、本发明碳纤维可以减轻导线的重量，使导线耐磨损耐疲劳，并且与合金材料的相容性 更好；

4、本发明制备工艺简单可行，通过控制工艺参数，改善了应力作用对导体组织的不利影 响，使得导线的耐挠曲疲劳特性提高。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具 有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：一种用于LED灯的导线，包括导线本体与保护壳体。保护壳体包括绝缘层、 纤维层以及由聚全氟乙丙烯制成的外壳，纤维层由多根纤维丝相互编织形成的空心管状，并 且纤维层为改性碳纤维。绝缘层包裹于铜合金导线的外侧并位于纤维层内侧，由聚全氟乙丙 烯制成的外壳包裹于纤维层外侧，并且绝缘层、纤维层以及聚全氟乙丙烯外壳呈一体设置。

下面是导线的加工流程：

1.取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700℃煅烧3min，取出， 粉碎成粉末状，得到物料1；

2.将物料1、碳纤维以及纳米二氧化硅依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min， 然后预热到100℃，静置5min，再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式 将其拉出并切碎，即得改性碳纤维；其中，物料1、碳纤维、纳米二氧化Si以及双酚A型环 氧树脂的质量比为3:15:1:20；

3.按重量百分含量将Cr0.7％，Zr0.2％，Si0.05％，Ag4％，Hf0.16％，Zn0.8％，Fe2％， Au0.8％余量为无氧铜混合后，送入低频电磁半连续铸造系统中进行熔炼，熔炼1200℃，待 无氧铜完全熔炼为液体时，向溶液中加入稀土0.3％，并及时扒掉液体表面漂浮的浮渣，随后 将得到的铜合金金属溶液浇铸到模具中，得到具有直径：250mm、长：3m尺寸的圆柱状铜合 金铸锭；

4.对该圆柱状铜合金铸锭在CO气体气氛中、温度：900℃、保持1小时的条件下进行加 热，制造直径：25mm、长：300m的粗轧制线。对该粗轧制线进行热压接形成长的粗热轧线，接着实施固溶处理，该固溶处理包括CO气体气氛中、温度：950℃、1小时的保持和此后的 水冷；

5.将实施了上述固溶处理的直径：25mm的粗轧制线的表面氧化物除去。然后，重复N次 冷拉拔加工，制作所需直径的线材。

4.将线材外依次包裹绝缘层、纤维增以及聚全氟乙丙烯，即得导线。

其中：

Cr和Zr一起以分散粒子形式存在于Cu基体材料中，由此提高耐磨损性。而且，还提高 耐热强度的成分。然而，Cr含量超过0.8％时或者Zr含量超过0.25％时，上述分散粒子增大，加工后的精加工线的压接部强度降低。而且，引弧率升高，耐集电滑动磨损性降低。另一方面，Cr含量小于0.15％时或者Zr含量小于0.01％时，得不到所需的效果。因此，将各 自的含量规定为Cr：0.15～0.8％、Zr：0.01～0.25％的范围。

Si具有提高压接强度、进而提高滑动磨损特性的作用。然而，Si的含量小于0.01％时， 得不到所需的效果。另一方面，若含有超过0.1％的Si，则电导率降低。因此，将Si的含量 规定为0.01～0.1％。

Mg也与Si同样地具有提高滑动磨损特性的作用，同时Mg可以引起铜导线基体的晶格畸 变，从而增强导线的强度。然而，Mg的含量小于0.001％时，得不到所需的效果。若含有超 过0.05％的Mg，一方面会使导线与集电板的接触变差，另一方面会扩大导线中电子的散射范 围，使导线的电阻率增加。因此，将Mg的含量规定为0.001～0.05％。

Hf具有使铸锭的结晶粒微细化，由此降低铸造缺陷、提高铸锭的致密性和制造成品率的 作用，以及提高铸锭的热加工和此后的冷加工的加工性，由此抑制裂纹等缺陷产生的作用。 具有这些作用的同时，使最终制品(铜合金导线)的结晶粒径为30μm以下，由此具有提高疲 劳强度的作用。然而，Hf的含量小于0.1ppm时，得不到晶粒微细化的效果。另一方面，即 使含有超过30ppm的Hf，也不能充分得到效果，而导致成本升高的同时电导率降低。因此， 将Hf的含量规定为0.1～30ppm。

Ag材料具有较佳的柔韧性和延展性，提升铜合金导线的柔韧性和延展性，另外，铜合金 导线焊接时，会使导线的沾锡效果良好，可以保证导线能够可靠的焊接在对应物件上。在影 响铜导电率的各元素中，银对铜导电率的影响最小。铜银合金是典型的固溶强化型合金，在 共晶温度(779℃)时，银在铜中的溶解度可达8％。银分布在固溶体中，产生显著的固溶强 化效应，从而提高了铜的强度和硬度。

稀土可以对铜起到净化作用，硫和过量的氧是铜合金导线的有害物质，硫与铜生成 Cu₂S降低铜银合金导线的塑性，过量的氧与铜生成Cu₂O，降低了韧性，对于材料的加 工性能有不良影响。稀土元素与氧、硫的结合能力很强，因此可代替铜，生成稳定的稀土 的氧化物和稀土硫化物，飘浮于铜液之上可以除去。

实施例二：与实施例一不同之处在于，各组分的重量百分含量为：Cr0.1％，Zr0.3％， Si0.2％，Ag4％，Hf0.06％，Zn0.8％，Fe2％，Au0.8％。

实施例三：与实施例一不同之处在于，各组分的重量百分含量为：Cr0.7％，Zr0.005％， Si0.005％，Ag4％，Hf0.4％，Zn0.8％，Fe2％，Au0.8％。

各实施例检测结果如下表：

从测试数据可以看出，本发明中实施例一制得的导线性能最佳，符合LED灯导线的需求。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅 读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保 护范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种用于LED灯的导线，包括，导线本体与保护壳体，其特征在于，所述导线本体包括90％以上的Cu、0.2％-1.21％的Cr、Zr、Hf三种元素，7.65％的Mg、Zn、Ag、Si、Au、Zn，Fe，七种元素，0.01％-0.35％的稀土以及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的导线，其特征在于，所述Cr的含量不高于0.8％，所述Zr的含量不高于0.25％。

3.根据权利要求1所述的导线，其特征在于，所述Mg的含量不高于0.05％，所述Si的含量不高于0.1％。

4.根据权利要求1所述的导线，其特征在于，所述Au、Ag含量为4.8％。

5.根据权利要求1所述的导线，其特征在于，所述保护壳体包括绝缘层、纤维层以及由聚全氟乙丙烯制成的外壳。

6.根据权利要求5所述的导线，其特征在于，所述纤维层为改性碳纤维结构，所述纤维层由多根纤维丝相互编织形成并呈空心管状设置。

7.一种LED灯导线中碳纤维的合成方法，其特征在于，取石墨放入马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料1；

将物料1、碳纤维以及纳米二氧化硅依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置5min，再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，即得改性碳纤维；其中，物料1、碳纤维、纳米二氧化Si以及双酚A型环氧树脂的质量比为3:15:1:20。

8.一种LED灯导线中导电合金的制备方法，其特征在于，

S1、按重量百分含量将Cr0.7％，Zr0.2％，Si0.05％，Ag4％，Hf0.16％，Zn0.8％，Fe2％，Au0.8％余量为无氧铜混合后，送入低频电磁半连续铸造系统中进行熔炼，熔炼1200℃；

S2、待无氧铜完全熔炼为液体时，向溶液中加入稀土0.3％，并及时扒掉液体表面漂浮的浮渣，随后将得到的铜合金金属溶液浇铸到模具中，得到具有直径：250mm、长：3m尺寸的圆柱状铜合金铸锭；

S3、对该圆柱状铜合金铸锭在CO气体气氛中、温度：900℃、保持1小时的条件下进行加热，制造直径：25mm、长：300m的粗轧制线；

S4、将S3制得的粗轧制线进行热压接形成长的粗热轧线，接着实施固溶处理，该固溶处理包括CO气体气氛中、温度：950℃、1小时的保持和此后的水冷；

S5、将实施了上述固溶处理的直径：25mm的粗轧制线的表面氧化物除去。然后，重复N次冷拉拔加工，制作所需直径的线材。