CN110120272A - 一种电缆芯及其加工方法 - Google Patents

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SHENZHEN CHOSEAL INDUSTRIAL Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电缆芯及其加工方法，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，并控制聚乙炔石墨烯复合材料占较大的体积分数，降低了金属用量，使得电缆芯重量较轻。利用多种金属单质制成合金基体，保证了较好的力学性能。聚乙炔石墨烯复合材料穿插于合金基体中，赋予电缆芯优异的导电性能。

Description

一种电缆芯及其加工方法
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，特别是涉及一种电缆芯及其加工方法。
背景技术
随着我国经济的持续快速增长以及电力工业、数据通信业、城市轨道交通业等行业规模的不断扩大，电缆的需求量逐年攀升，未来电线电缆业具有巨大的发展潜力。
目前供电输变线路中广泛使用钢芯铝绞线（钢芯和铝线绞合而成），由于铝的重量较铜轻，并且价格较便宜，可以有效控制供电输变成本，但是，其存在很多问题。例如自重大，不宜大跨度架空；环境腐蚀，金属间腐蚀难以避免；对金属需求大等。
专利CN1898085B公开了一种用于电力传输缆的复合芯，是由内芯和外芯构成，内芯为碳纤维增强聚合物，外芯为玻璃纤维增强环氧树脂，在复合材料芯的外部为金属导体。其优点是大大降低了重量，但是缺点是以高分子聚合物为基体，碳纤维为增强物，力学性能不够理想，输电线路的任何异常的过热或环境引起的老化变质，都会造成整个线路灾难性破坏。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种电缆芯及其加工方法，重量轻、具有优异的力学性能和导电性能。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：
一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为75～85%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁3～5%，锌2～4%，镍1～2%，锆0.3～0.4%，锑0.1～0.2%，铈0.03～0.09%，余量为铝。
优选的，所述聚乙炔石墨烯复合材料是以活化石墨烯为原料，通入乙炔气体，聚合反应而得。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换2～3次，再由进气管通入乙炔气体，通气20～30分钟后静置反应1～2小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合10～15小时，得到混合粉料，加热至800～900℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理1～2分钟，处理过程中利用二氧化硫或六氟化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
优选的，步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3～4小时，超声处理2～3小时，静置24～48小时；然后转移至水热反应釜中，160～180℃处理1～2小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，50～60℃烘干3～4小时，即得。
优选的，步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：20～30mL。
优选的，步骤（1）中，乙炔气体的进气速率为10mL/min。
优选的，步骤（1）中，后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤3～4次，最后105～110℃干燥3～4小时。
优选的，步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
优选的，步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：粉碎研磨，倒入质量浓度1～2%的氟锆酸钾水溶液中浸泡1～2分钟，过滤取出后干燥。
进一步优选的，将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至50～60目。
优选的，步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为1～5mm。
优选的，步骤（4）中，成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下10～50mm和液面以上100～200mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明的电缆芯是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，并控制聚乙炔石墨烯复合材料占较大的体积分数（体积分数过低，影响导电性能；体积分数过高，影响力学性能），降低了金属用量，使得电缆芯重量较轻。利用多种金属单质制成合金基体，保证了较好的力学性能。聚乙炔石墨烯复合材料穿插于合金基体中，赋予电缆芯优异的导电性能。
2、聚乙炔石墨烯复合材料是以活化石墨烯为原料，通入乙炔气体，聚合反应而得。石墨烯活化后会在表面产生大量纳米级微孔，具有更大的比表面积，提高导电性能，通入乙炔气体后，形成聚乙炔结构后，进一步提高了导电性能。
3、合金基体以铝为主，加入了镁、锌、镍、锆、锑和铈等金属，在降低金属整体用量的前提下，仍旧具备较好的力学性能。
4、聚乙炔石墨烯复合材料在制备时，以活化石墨烯为原料，石墨烯活化后可与通入的乙炔气体反应，从而形成聚乙炔结构，进一步提高活化石墨烯的导电性能。
5、各金属单质的粉末充分混料后加热熔融，促进它们的充分混合，保证合金基体的均匀性，利用带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具，使得聚乙炔石墨烯复合材料可以均匀分布于合金基体，保证产品对的力学性能和导电性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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
一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为75%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁3%，锌2%，镍1%，锆0.3%，锑0.1%，铈0.03%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换2次，再由进气管通入乙炔气体，通气20分钟后静置反应1小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合10小时，得到混合粉料，加热至800℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理1分钟，处理过程中利用二氧化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3小时，超声处理2小时，静置24小时；然后转移至水热反应釜中，160℃处理1小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，50℃烘干3小时，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：20mL。乙炔气体的进气速率为10mL/min。后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤3次，最后105℃干燥3小时。
步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至50目，倒入质量浓度1%的氟锆酸钾水溶液中浸泡1分钟，过滤取出后干燥。
步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为1mm。成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下10mm和液面以上100mm。
实施例2
一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为85%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁5%，锌4%，镍2%，锆0.4%，锑0.2%，铈0.09%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换3次，再由进气管通入乙炔气体，通气30分钟后静置反应2小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合15小时，得到混合粉料，加热至900℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理2分钟，处理过程中利用六氟化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌4小时，超声处理3小时，静置48小时；然后转移至水热反应釜中， 180℃处理2小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性， 60℃烘干4小时，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g： 30mL。乙炔气体的进气速率为10mL/min。后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤4次，最后110℃干燥4小时。
步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至60目，倒入质量浓度2%的氟锆酸钾水溶液中浸泡2分钟，过滤取出后干燥。
步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为5mm。成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下50mm和液面以上200mm。
实施例3
一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为75%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁5%，锌2%，镍2%，锆0.3%，锑0.2%，铈0.03%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换3次，再由进气管通入乙炔气体，通气20分钟后静置反应2小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合10小时，得到混合粉料，加热至900℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理1分钟，处理过程中利用二氧化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌4小时，超声处理2小时，静置48小时；然后转移至水热反应釜中，160℃处理2小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，50℃烘干4小时，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：20mL。乙炔气体的进气速率为10mL/min。后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤4次，最后105℃干燥4小时。
步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至50目，倒入质量浓度2%的氟锆酸钾水溶液中浸泡1分钟，过滤取出后干燥。
步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为5mm。成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下10mm和液面以上200mm。
实施例4
一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为85%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁3%，锌4%，镍1%，锆0.4%，锑0.1%，铈0.09%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换2次，再由进气管通入乙炔气体，通气30分钟后静置反应1小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合15小时，得到混合粉料，加热至800℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理2分钟，处理过程中利用六氟化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3小时，超声处理3小时，静置24小时；然后转移至水热反应釜中， 180℃处理1小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性， 60℃烘干3小时，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g： 30mL。乙炔气体的进气速率为10mL/min。后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤3次，最后110℃干燥3小时。
步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至60目，倒入质量浓度1%的氟锆酸钾水溶液中浸泡2分钟，过滤取出后干燥。
步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为1mm。成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下50mm和液面以上100mm。
实施例5
一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为80%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁4%，锌3%，镍1.5%，锆0.35%，锑0.15%，铈0.05%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换3次，再由进气管通入乙炔气体，通气25分钟后静置反应1.5小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合12小时，得到混合粉料，加热至850℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理2分钟，处理过程中利用六氟化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3.5小时，超声处理2.5小时，静置32小时；然后转移至水热反应釜中，170℃处理1.5小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，55℃烘干3.5小时，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：25mL。乙炔气体的进气速率为10mL/min。后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤4次，最后108℃干燥3.5小时。
步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至60目，倒入质量浓度1.5%的氟锆酸钾水溶液中浸泡2分钟，过滤取出后干燥。
步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为3mm。成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下30mm和液面以上150mm。
对比例1
一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为80%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁4%，锌3%，锆0.35%，锑0.15%，铈0.05%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换3次，再由进气管通入乙炔气体，通气25分钟后静置反应1.5小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合12小时，得到混合粉料，加热至850℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理2分钟，处理过程中利用六氟化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3.5小时，超声处理2.5小时，静置32小时；然后转移至水热反应釜中，170℃处理1.5小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，55℃烘干3.5小时，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：25mL。乙炔气体的进气速率为10mL/min。后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤4次，最后108℃干燥3.5小时。
步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至60目，倒入质量浓度1.5%的氟锆酸钾水溶液中浸泡2分钟，过滤取出后干燥。
步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为3mm。成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下30mm和液面以上150mm。
对比例2
一种电缆芯，是由基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为80%，基体为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换3次，再由进气管通入乙炔气体，通气25分钟后静置反应1.5小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）铝液的制备：称取配方量的铝粉，加热至熔融，得到铝液，保持熔融，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理2分钟，处理过程中利用六氟化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有铝液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成铝复合材料丝，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3.5小时，超声处理2.5小时，静置32小时；然后转移至水热反应釜中，170℃处理1.5小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，55℃烘干3.5小时，即得。
步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：25mL。乙炔气体的进气速率为10mL/min。后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤4次，最后108℃干燥3.5小时。
步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：将聚乙炔石墨烯复合材料粉碎研磨至60目，倒入质量浓度1.5%的氟锆酸钾水溶液中浸泡2分钟，过滤取出后干燥。
步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为3mm。成丝模具通孔的两端分别位于铝液的液面以下30mm和液面以上150mm。
对比例3
一种电缆芯，是由合金基体和石墨烯组成，石墨烯均匀分布于合金基体内，石墨烯在电缆芯中所占的体积分数为80%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁4%，锌3%，镍1.5%，锆0.35%，锑0.15%，铈0.05%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：
（1）石墨烯粉末，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合12小时，得到混合粉料，加热至850℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）利用氮气吹粉机将石墨烯粉末吹入合金液中，吹粉速率为1kg/min，保持熔融状态，让合金液进入连铸连轧机里进行铸坯，铸坯温度为550℃，得到合金杆；在热处理炉内进行热处理，温度为400℃，时间为36小时，冷却后在拉丝机上拉丝，经拉丝得直径3mm电缆芯，在250℃条件下热处理220分钟后，自然冷却。
步骤（2）中，将金属单质制成200目的粉末。
对比例4
一种电缆芯，是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁4%，锌3%，镍1.5%，锆0.35%，锑0.15%，铈0.05%，余量为铝。
上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合12小时，得到混合粉料，加热至850℃，得到熔融态的合金液，保持熔融状态，让合金液进入连铸连轧机里进行铸坯，铸坯温度为550℃，得到合金杆；在热处理炉内进行热处理，温度为400℃，时间为36小时，冷却后在拉丝机上拉丝，经拉丝得直径3mm电缆芯，在250℃条件下热处理220分钟后，自然冷却。
试验例
对实施例1～5和对比例1～4的电缆芯，进行力学性能和导电性能测试，结果见表1。
表1.力学性能和导电性能比较
导电率IACS% 抗拉强度（MPa） 延伸率（%）
实施例1 ≥94 350 45
实施例2 ≥94 351 46
实施例3 ≥94 354 47
实施例4 ≥94 354 47
实施例5 ≥94 357 48
对比例1 88 125 21
对比例2 85 101 14
对比例3 77 334 40
对比例4 68 327 37
由表1可知，实施例1～5的电缆芯具有优异的力学性能和导电性能。对比例1略去了合金基体中的镍，对比例2将合金基体替换为铝基体，力学性能变差，对比例3将聚乙炔石墨烯复合材料替换为石墨烯，对比例4略去了聚乙炔石墨烯复合材料，导电性能变差。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种电缆芯，其特征在于，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为75～85%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁3～5%，锌2～4%，镍1～2%，锆0.3～0.4%，锑0.1～0.2%，铈0.03～0.09%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的一种电缆芯，其特征在于，所述聚乙炔石墨烯复合材料是以活化石墨烯为原料，通入乙炔气体，聚合反应而得。
3.权利要求1或2所述的一种电缆芯的加工方法，其特征在于，包括步骤：
（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换2～3次，再由进气管通入乙炔气体，通气20～30分钟后静置反应1～2小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；
（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温混合10～15小时，得到混合粉料，加热至800～900℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；
（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理1～2分钟，处理过程中利用二氧化硫或六氟化硫气氛保护；
（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3～4小时，超声处理2～3小时，静置24～48小时；然后转移至水热反应釜中，160～180℃处理1～2小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，50～60℃烘干3～4小时，即得。
5.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：20～30mL。
6.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，步骤（1）中，后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤3～4次，最后105～110℃干燥3～4小时。
7.根据权利要求1-3所述的加工方法，其特征在于，步骤（3）中，聚乙炔石墨烯复合材料的预处理方法为：粉碎研磨，倒入质量浓度1～2%的氟锆酸钾水溶液中浸泡1～2分钟，过滤取出后干燥。
8.根据权利要求1-3所述的加工方法，其特征在于，步骤（4）中，所述成丝模具为氧化铝陶瓷模具，通孔直径为1～5mm。
9.根据权利要求1-3所述的加工方法，其特征在于，步骤（4）中，成丝模具通孔的两端分别位于合金液的液面以下10～50mm和液面以上100～200mm。
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