CN110729076A - 一种航空用耐高温高压导线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种航空用耐高温高压导线及其制备方法，包括镀25％‑32％镍铜合金绞合导体，所述镀25％‑32％镍铜合金绞合导体外绕包耐高温防火内绝缘层；所述内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯三种材料复合带作为外绝缘层。通过本专利的导体绞合、绕包内绝缘、绕包外绝缘、绝缘烧结方法得到的导线整体抗拉强度强，具有导线耐400℃高温的性能，烧结定型导线能够密封导线绝缘层，使导线具有非常强的耐湿热性能。

Description

一种航空用耐高温高压导线及其制备方法
技术领域
本发明涉及航空用导体电缆技术领域，具体涉及一种航空用耐高温高压导线及其制备方法。
背景技术
随着我国航空工业技术发展，新产品新设备在不断更新换代，相关配套的电子元器件也需要升级换代，来满足配套航空设备的需求，航空特种线缆作为航空设备必不可少的一种元器件，也是需要不断升级不断发展，根据专家预测，30年国内航空线缆需求的总产值将超过300亿元，针对航空特种线缆如火如荼的发展态势，其中特别是航空发动机舱室内耐高温耐高压点火导线，目前市场上生产的多数点火导线还不能满足长时间在发动机旁工作。发动机在工作时内部气体燃烧高温区域温度达到1700℃形成这样的温度只是很短的时间，后来随着内能转化成机械能这个温度下降很快，发动机旁的工作温度也达到350～400℃，一般的耐高温导线只能达到260℃，很难满足400℃这种要求。
发明内容
为了克服现有技术的航空用导线不能耐400℃高温、耐10kV高压的问题，本发明提供一种航空用耐高温高压导线及其制备方法，制备出内外双层绝缘的耐400℃高温、耐10kV高压点火导线，可以满足其它电性能及机械性能指标要求的同时，具有导线耐400℃高温，耐湿热，柔软耐弯曲且易安装，使用周期长，能够满足在航空发动机工作高温舱室内使用。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种航空用耐高温高压导线，
包括镀25％-32％镍铜合金绞合导体；所述镀25％-32％镍铜合金绞合导体外绕包耐高温防火的内绝缘层；
所述内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯三种材料复合带作为外绝缘层。
进一步地，所述内绝缘层为双面合成云母带，厚度为1.0mm～1.2mm；所述外绝缘层与内绝缘层采用高温烧结成型。
进一步地，所述外绝缘层厚度为1.5mm～1.6mm。
进一步地，所述镀25-32％镍铜合金绞合导体为镀27％镍铜合金绞合导体并且为19股；所述镀27％镍铜合金包括Cu：66％、Ni：27％、Zn：6.25％、Mn：0.5％、Fe：0.25％。
进一步地，所述镀25-32％镍铜合金绞合导体的节径比控制在14.0-16.0倍之间。
为进一步阐明本发明航空用耐高温高压导线的技术效果，提供一种制备方法：
一种制备航空用耐高温高压导线的制备方法，包括以下步骤：
导体绞合：用成缆机从内到外依次排列单根导体，由内而外同向束绞出镀25-32％镍铜合金绞合导体，导体的节径比控制在14.0～16.0倍之间；
绕包内绝缘：将绞合完成的多股镀25-32％镍铜合金导体送入绕包机内，给其外上绕包双面合成云母带作为内绝缘层，制成初级线缆；
绕包外绝缘：将初级线缆送入绕包机内，在内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，制成成品线缆。
绝缘烧结：将成品线缆送入烧结炉内，炉内温度控制在290-420℃，牵引速度9m/s～11m/s，对成品线缆进行高温烧结得到航空用耐高温高压导线。
进一步地，所述导体绞合中，导体采用规格为19/0.455mm的镀27％镍铜合金导体,排序结构为(1+6)+12，内外两层同心正反绞合；内层节距20±2mm，右向；外层节距27mm±5mm，左向；导体绞合外径2.25±0.05mm。
进一步地，所述绕包内绝缘层中，内绝缘层采用规格为12mm×0.25mm双面合成云母带绕包；节距5.5±0.1mm，张力10N，右向，绕包重叠率50％～55％，绕包外径3.3±0.1mm。
进一步地，所述绕包外绝缘层中,外绝缘层采用规格为15mm×0.05mm聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带绕包，共绕包八层，每层绕包重叠率50％～55％，绕包外径4.9±0.2mm。
进一步地，所述制备方法还包括高温耐压测试，具体是将制备好的电缆放入高温箱中，温度402℃±2℃，保温4h后取出电缆，将电缆接入高压试验台，升压速度为500V/s,待升压到10kV后，保持3min。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1.本发明的一种制备航空用耐高温高压导线的方法，包括以下步骤：导体绞合：用成缆机从内到外依次排列单根导体，由内而外同向束绞出镀27％镍铜合金绞合导体，导体的节径比控制在14.0～16.0倍之间；绕包内绝缘层：将绞合完成的多股镀27％镍铜合金导体送入绕包机内，给其外上绕包耐高温防火双面合成云母带作为内绝缘层，制成初级线缆；绕包外绝缘层：将初级线缆送入绕包机内，在内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，制成成品线缆。绝缘烧结：将成品线缆送入烧结炉内，炉内温度控制在290-420℃，牵引速度9m/s～11m/s，对成品线缆进行高温烧结得到航空用耐高温高压导线。
本申请实施例中由于导线的绝缘层采用内外双层绝缘，内绝缘层采用双面合成云母带，双面合成云母带介电强度＞10kV/mm，绕包厚度大于1.0mm，耐电压性能极好；外绝缘层采用聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带，复合带厚度1.5mm，能够耐电压15kV。综合内外绝缘层，导线能够耐电压在15kV以上，能够满足耐高温耐高压使用要求。
进一步地，由于采用镀27％镍铜合金绞合导体，合金铜材在空气中800℃才开始软化，导线内绝缘层采用耐高温防火双面合成云母带，而双面合成云母带是由矿物质合成，耐温等级在1000℃左右；进一步地，导线外绝缘层采用聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，复合带长时间耐450℃高温电性能不改变，使得整个线缆具有极高的耐高温性能。进一步地云母带在高温烧结无粉末，具有良好的环保性能；由于导体的节径比控制在14.0～16.0倍之间，提升了导线柔软性、耐湿热性能：导线在设计过程充分考虑到了柔软性和抗张强度要求，为了避免导线在使用过程中出现被拉断的情况，所选用导体为镀27％镍铜合金绞合导体，该种材料的抗拉强度要远远大于普通镀镍铜导体，提高了导体的整体抗拉强度；在高空中，发动机工作舱室内的湿热较大，烧结定型导线能够密封导线绝缘层，使导线具有非常强的耐湿热性能，满足在高空发动机工作舱室内使用。
2.本发明的一种航空用耐高温高压导线，包括镀25％-32％镍铜合金绞合导体；所述镀25％-32％镍铜合金绞合导体外绕包耐高温防火的内绝缘层；所述内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯三种材料复合带作为外绝缘层。整体抗拉强度；在高空中，发动机工作舱室内的湿热较大，烧结定型导线能够密封导线绝缘层，使导线具有非常强的耐湿热性能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图标记：
1、镀25-32％镍铜合金绞合导体，2、内绝缘层，3、外绝缘层。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，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。
说明：显然本发明主要是提供一种构思，所有技术特征细节不可能完全细化，没有公开的内容均站在本领域技术人员知识面和高度进行选择。
实施例1，结合附图1、参数性能对比表、工艺参数表进行描述。
一种航空用耐高温高压导线，参考性能参数对比表、工艺表和附图1具体说明如下：
包括镀25％镍铜合金绞合导体1，所述镀25％镍铜合金绞合导体1外绕包耐高温防火的内绝缘层2；
所述内绝缘层2外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯三种材料复合带作为外绝缘层3。
进一步地，所述内绝缘层2为双面合成云母带，厚度为1.0mm；所述外绝缘层与内绝缘层采用高温烧结成型。所述云母带由矿物质云母、镁硅、石英、玻璃纤维合成。
进一步地，所述外绝缘层外编织玻璃纤维被覆层；所述外绝缘层厚度为1.5mm。
进一步地，所述镀25％镍铜合金绞合导体为镀27％镍铜合金绞合导体并且为19股；所述镀25％镍铜合金包括Cu：66％、Ni：27％、Zn：6.25％、Mn：0.5％、Fe：0.25％。
进一步地，所述镀25％镍铜合金绞合导体的节径比控制在14.0倍。
为进一步阐明本发明航空用耐高温高压导线的技术效果，提供一种制备方法：
一种制备航空用耐高温高压导线的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、导体绞合：用成缆机从内到外依次排列单根导体，由内而外同向束绞出镀25％镍铜合金绞合导体，导体的节径比控制在14.0倍；
步骤2、绕包内绝缘：将绞合完成的多股镀25％镍铜合金导体送入绕包机内，给其外上绕包耐高温防火双面合成云母带作为内绝缘层，制成初级线缆；
步骤3、绕包外绝缘：将初级线缆送入绕包机内，在内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，制成成品线缆。
步骤4、绝缘烧结：将成品线缆送入烧结炉内，炉内温度控制在290℃，牵引速度9m/s，对成品线缆进行高温烧结得到航空用耐高温高压导线。
进一步地，所述步骤1导体绞合中，导体采用规格为19/0.455mm的镀25％镍铜合金导体,排序结构为(1+6)+12，内外两层同心正反绞合；内层节距19.8mm，右向；外层节距26.5mm，左向；导体绞合外径2.20mm。
进一步地，所述步骤2绕包内绝缘中，内绝缘层采用规格为12mm×0.25mm双面合成云母带绕包；节距5.4mm，张力10N，右向，绕包重叠率50％，绕包外径3.2mm。
进一步地，所述步骤3绕包外绝缘层中外绝缘层采用规格为15mm×0.05mm聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带绕包，共绕包八层，每层绕包重叠率50％，绕包外径4.7mm。
进一步地，所述制备方法还包括步骤4高温耐压测试，具体是将制备好的电缆放入高温箱中，温度400℃，保温4h后取出电缆，将电缆接入高压试验台，升压速度为500V/s,待升压到10kV后，保持3min；
绝缘烧结后在外绝缘外通过锭编织机编织玻璃纤维被覆层。
采用本发明的技术方案的电缆与普通电缆的性能参数对比表
Figure BDA0002232680520000081
在实施例1的基础上，实施例2，结合附图1、参数性能对比表、工艺参数表进行描述。
一种航空用耐高温高压导线，参考性能参数对比表、工艺表和附图1具体说明如下：
包括镀27％镍铜合金绞合导体，所述镀27％镍铜合金绞合导体外绕包耐高温防火的内绝缘层；
所述内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯三种材料复合带作为外绝缘层。
进一步地，所述内绝缘层为耐高温防火双面合成云母带，厚度为1.1mm；所述外绝缘层与内绝缘层采用高温烧结成型。
进一步地，所述外绝缘层外编织玻璃纤维被覆层；所述外绝缘层厚度为1.55mm。
进一步地，所述镀27％镍铜合金绞合导体为镀27％镍铜合金绞合导体并且为19股；所述镀27％镍铜合金包括Cu：66％、Ni：27％、Zn：6.25％、Mn：0.5％、Fe：0.25％。
进一步地，所述镀27％镍铜合金绞合导体的节径比控制在15倍。
为进一步阐明本发明航空用耐高温高压导线的技术效果提供一种制备方法：
一种制备航空用耐高温高压导线的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、导体绞合：用成缆机从内到外依次排列单根导体，由内而外同向束绞出镀27％镍铜合金绞合导体，导体的节径比控制在15倍；
步骤2、绕包内绝缘：将绞合完成的多股镀27％镍铜合金导体送入绕包机内，给其外上绕包耐高温防火双面合成云母带作为内绝缘层，制成初级线缆；
步骤3、绕包外绝缘：将初级线缆送入绕包机内，在内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，制成成品线缆。
步骤4、绝缘烧结：将成品线缆送入烧结炉内，炉内温度控制在360℃，牵引速度10m/s，对成品线缆进行高温烧结得到航空用耐高温高压导线。
进一步地，所述步骤1导体绞合中，导体采用规格为19/0.455mm的镀27％镍铜合金导体,排序结构为(1+6)+12，内外两层同心正反绞合；内层节距20mm，右向；外层节距27mm，左向；导体绞合外径2.25。
进一步地，所述步骤2绕包内绝缘层中，内绝缘层采用规格为12mm×0.25mm双面合成云母带绕包；节距5.5mm，张力10N，右向，绕包重叠率53％，绕包外径3.3mm。
进一步地，所述步骤3绕包外绝缘层中外绝缘层采用规格为15mm×0.05mm聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带绕包，共绕包八层，每层绕包重叠率53％，绕包外径4.9mm。
进一步地，所述制备方法还包括步骤4高温耐压测试，具体是将制备好的电缆放入高温箱中，温度400℃，保温4h后取出电缆，将电缆接入高压试验台，升压速度为500V/s,待升压到10kV后，保持3min；
绝缘烧结后在外绝缘外通过锭编织机编织玻璃纤维被覆层。
采用本发明的技术方案的电缆与普通电缆的性能参数对比表
Figure BDA0002232680520000111
实施例3，结合附图1、实施例2、参数性能对比表、工艺参数表进行描述。
一种航空用耐高温高压导线，参考性能参数对比表、工艺表和附图1具体说明如下：
包括镀32％镍铜合金绞合导体，所述镀32％镍铜合金绞合导体外绕包耐高温防火的内绝缘层；
所述内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯三种材料复合带作为外绝缘层。
进一步地，所述内绝缘层为耐高温防火双面合成云母带，厚度为1.2mm；所述外绝缘层与内绝缘层采用高温烧结成型。
进一步地，所述外绝缘层外编织玻璃纤维被覆层；所述外绝缘层厚度为1.6mm。
进一步地，所述镀32％镍铜合金绞合导体为镀32％镍铜合金绞合导体并且为19股；所述镀32％镍铜合金包括Cu：66％、Ni：27％、Zn：6.25％、Mn：0.5％、Fe：0.25％。
进一步地，所述镀32％镍铜合金绞合导体的节径比控制在16.0倍。
为进一步阐明本发明航空用耐高温高压导线的技术效果提供一种制备方法：
一种制备航空用耐高温高压导线的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、导体绞合：用成缆机从内到外依次排列单根导体，由内而外同向束绞出镀32％镍铜合金绞合导体，导体的节径比控制在16.0倍之间；
步骤2、绕包内绝缘：将绞合完成的多股镀32％镍铜合金导体送入绕包机内，给其外上绕包耐高温防火双面合成云母带作为内绝缘层，制成初级线缆；
步骤3、绕包外绝缘：将初级线缆送入绕包机内，在内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，制成成品线缆。
步骤4、绝缘烧结：将成品线缆送入烧结炉内，炉内温度控制在420℃，牵引速度11m/s，对成品线缆进行高温烧结得到航空用耐高温高压导线。
进一步地，所述步骤1导体绞合中，导体采用规格为19/0.455mm的镀32％镍铜合金导体,排序结构为(1+6)+12，内外两层同心正反绞合；内层节距20.2mm，右向；外层节距27.5mm，左向；导体绞合外径2.30mm。
进一步地，所述步骤2绕包内绝缘层中，内绝缘层采用规格为12mm×0.25mm双面合成云母带绕包；节距5.6mm，张力10N，右向，绕包重叠率55％，绕包外径3.4mm。
进一步地，所述步骤3绕包外绝缘层中外绝缘层采用规格为15mm×0.05mm聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带绕包，共绕包八层，每层绕包重叠率55％，绕包外径5.1mm。
进一步地，所述制备方法还包括步骤4高温耐压测试，具体是将制备好的电缆放入高温箱中，温度404℃，保温4h后取出电缆，将电缆接入高压试验台，升压速度为500V/s,待升压到10kV后，保持3min；
绝缘烧结后在外绝缘外通过锭编织机编织玻璃纤维被覆层。
采用本发明的技术方案的电缆与普通电缆的性能参数对比表
Figure BDA0002232680520000131
Figure BDA0002232680520000141
综上所述本申请实施例1-3中由于导线的绝缘层采用内外双层绝缘，内绝缘层采用耐高温防火双面合成云母带，双面合成云母带介电强度＞10kV/mm，绕包厚度大于1.0mm，耐电压性能极好；外绝缘层采用聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带，复合带厚度1.5mm，能够耐电压15kV。综合内外绝缘层，导线能够耐电压在15kV以上，能够满足耐高温耐高压使用要求。
进一步地，由于最佳采用镀27％镍铜合金绞合导体，合金铜材在空气中800℃才开始软化，导线内绝缘层采用耐高温防火双面合成云母带，而双面合成云母带是由矿物质合成，耐温等级在1000℃左右；进一步地，导线外绝缘层采用聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，复合带长时间耐450℃高温电性能不改变，使得整个线缆具有极高的耐高温耐热性能。进一步地，云母带在高温烧结无粉末，具有良好的环保性能。
由于导体的节径比控制在16～20倍之间，提升了导线柔软性好、耐湿热性能：导线在设计过程充分考虑到了柔软性和抗张强度要求，为了避免导线在使用过程中出现被拉断的情况，所选用导体为镀27％镍铜合金绞合导体，该种材料的抗拉强度要远远大于普通镀镍铜导体，提高了导体的整体抗拉强度；在高空中，发动机工作舱室内的湿热较大，烧结定型导线能够密封导线绝缘层，使导线具有非常强的耐湿热性能，满足在高空发动机工作舱室内使用。
本发明的产品工艺参数表
Figure BDA0002232680520000151
Figure BDA0002232680520000161

Claims (10)

1.一种航空用耐高温高压导线，其特征在于：
包括镀25％-32％镍铜合金绞合导体；所述镀25％-32％镍铜合金绞合导体外绕包耐高温防火的内绝缘层；
所述内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯三种材料复合带作为外绝缘层。
2.如权利要求1所述的航空用耐高温高压导线，其特征在于，所述内绝缘层为双面合成云母带，厚度为1.0mm～1.2mm；所述外绝缘层与内绝缘层采用高温烧结成型。
3.如权利要求2所述的航空用耐高温高压导线，其特征在于，所述外绝缘层厚度为1.5mm～1.6mm。
4.如权利要求3所述的航空用耐高温高压导线，其特征在于，所述镀25-32％镍铜合金绞合导体为镀27％镍铜合金绞合导体并且为19股；所述镀27％镍铜合金包括Cu：66％、Ni：27％、Zn：6.25％、Mn：0.5％、Fe：0.25％。
5.如权利要求1-4任一所述的航空用耐高温高压导线，其特征在于，所述镀25-32％镍铜合金绞合导体的节径比控制在14.0-16.0倍之间。
6.一种制备如权利要求1-5所述的航空用耐高温高压导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
导体绞合：用成缆机从内到外依次排列单根导体，由内而外同向束绞出镀25-32％镍铜合金绞合导体，导体的节径比控制在14.0～16.0倍之间；
绕包内绝缘：将绞合完成的多股镀25-32％镍铜合金导体送入绕包机内，给其外上绕包双面合成云母带作为内绝缘层，制成初级线缆；
绕包外绝缘：将初级线缆送入绕包机内，在内绝缘层外正反向交叉绕包聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带作为外绝缘层，制成成品线缆。
绝缘烧结：将成品线缆送入烧结炉内，炉内温度控制在290-420℃，牵引速度9m/s～11m/s，对成品线缆进行高温烧结得到航空用耐高温高压导线。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述导体绞合中，导体采用规格为19/0.455mm的镀27％镍铜合金导体,排序结构为(1+6)+12，内外两层同心正反绞合；内层节距20±2mm，右向；外层节距27mm±5mm，左向；导体绞合外径2.25±0.05mm。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述绕包内绝缘中，内绝缘采用规格为12mm×0.25mm双面合成云母带绕包；节距5.5±0.1mm，张力10N，右向，绕包重叠率50％～55％，绕包外径3.3±0.1mm。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述绕包外绝缘中，外绝缘采用规格为15mm×0.05mm聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯复合带绕包，共绕包八层，每层绕包重叠率50％～55％，绕包外径4.9±0.2mm。
10.如权利要求6-9任一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括高温耐压测试，具体是将制备好的电缆放入高温箱中，温度402℃±2℃，保温4h后取出电缆，将电缆接入高压试验台，升压速度为500V/s,待升压到10kV后，保持3min。
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