CN114566310B - 一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电缆的领域，具体公开了一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆，包括缆芯以及绝缘镀层，缆芯由若干线芯组成，线芯由铝合金材料制成，绝缘镀层镀覆于缆芯的外部，绝缘镀层为在线芯表面原位生长的一层包括α‑Al₂O₃、γ‑Al₂O₃的成分，铝合金材料为Al‑稀土元素的复合材料，稀土元素包括La和Ce，La和Ce分别占铝合金材料的质量百分比为0.12%‑0.19%、0.16%‑0.21%。本申请还公开一种电缆的制备方法，包括以下步骤：（1）配料；（2）熔炼；（3）锻打；（4）制备线芯；（5）清洗液的处理；（6）电镀。本申请具有使得绝缘镀层更好地与导线的外表面贴合的效果。

Description

一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆及其制备方法

技术领域

本申请涉及电缆的领域，更具体地说，它涉及一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆及其制备方法。

背景技术

目前，随着新能源汽车的普及，对新能源汽车用电缆的需求进一步提高。新能源汽车用电缆一般是由几根或几组导线，并且每组至少两根导线绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有绝缘外皮，用来连接电路、电器等。由于电缆的绝缘外皮主要是由橡胶材料制成的，橡胶材料制成的绝缘外皮往往很厚，使得电缆的重量增大，因此，一般会在导线的外表面直接镀一层绝缘镀层。然而，采用绝缘镀层替代绝缘外皮，由于绝缘镀层容易出现与导线外表面附着力不好的现象，使得电缆的使用期限缩短。因此，仍有改进的空间。

发明内容

为了使得绝缘镀层更好地与导线的外表面贴合，本申请提供一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆及其制备方法。

一方面，本申请提供的本申请提供一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆，采用如下的技术方案：

一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆，包括缆芯以及绝缘镀层，所述缆芯由若干线芯组成，所述线芯由铝合金材料制成，所述绝缘镀层镀覆于缆芯的外部，所述绝缘镀层为在线芯表面原位生长的一层包括α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃的成分，所述铝合金材料为Al-稀土元素的复合材料，所述稀土元素包括La和Ce，所述La和Ce分别占铝合金材料的质量百分比为0.12％-0.19％、0.16％-0.21％。

通过采用上述技术方案，铝合金材料以铝为基体，并与特定比例的特殊稀土元素(La、Ce)复合，使得电缆具有质轻且柔软的效果，缆芯采用α-Al₂O₃以及γ-Al₂O₃镀覆，具有很好的绝缘效果，取代了传统厚重的绝缘外皮，进一步减轻了电缆的重量，同时，还有利于提高铝合金线芯的柔韧性，使其与绝缘镀层之间更好地贴合，进而使得绝缘镀层不容易与线芯发生脱离，有利于延长电缆的使用寿命。

优选的，所述稀土元素还包括0.14％-0.22％的Pr以及0.13％-0.19％的Nd。

通过采用上述技术方案，采用特定比例的Pr和Nd互相配合，有利于减轻电缆的重量，增强了电缆的机械强度和耐腐蚀性能，并且，还使得绝缘镀层不容易从缆芯的外表面脱落下来，以此延长电缆的使用期限。另外，还有利于提高线芯的导电性，从而使得电缆具有优良的力学性能以及电学性能。

优选的，所述铝合金材料中La和Ce的质量比为2:1。

通过采用上述技术方案，采用上述特定比例的物质制备的铝合金材料，使得缆芯具有较强的韧性和导电性，以此使得电缆的性能提高。

第二方面，本申请提供一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，采用如下

的技术方案：

一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：按配方称取Al、La、Ce、Pr以及Nd作为线芯的原料；

(2)熔炼：将原料加入熔炉中加热熔融，原料被熔炼形成合金溶液；

(3)锻打：将合金溶液进行连铸连扎并拉丝，得到毛培，然后利用锻打的方式将拉丝后的毛培锻打精炼；

(4)制备线芯：将精炼后的毛培绞合制成线芯，然后将若干根线芯绞合制得缆芯；

(5)清洗液的处理：清洗液包括以下质量份数的原料：氨基三亚甲基膦2-5份、聚乙二醇6-9份、油酸聚乙二醇酯3-7份以及水40-84份，将缆芯浸入清洗液中处理；

(6)电镀：将涂覆有清洗液的缆芯放入电解液中进行化学电镀，使得缆芯的外表面镀覆一层绝缘镀层，电解液由磷酸水溶液、柠檬酸以及乙二胺配制而成。

通过采用上述技术方案，清洗液采用氨基三亚甲基膦、聚乙二醇以及油酸聚乙二醇酯组成，有利于去除缆芯表面的油污，并且，还能和金属键形成稳定的螯合物，有利于增强缆芯与绝缘镀层之间的结合力，保护缆芯的表面，使得清洗过后的缆芯不容易进一步被腐蚀，以此使得绝缘镀层与缆芯之间的贴合度提高，从而使得绝缘镀层不容易发生脱落。

另外，研发人员还意外发现，缆芯经过清洗液的处理后，再放入电解液中进行化学电镀，缆芯表面所镀覆的绝缘镀层的表面暴露面不会粘到另一金属的表面，绝缘镀层光亮平滑，覆盖力好，使得绝缘镀层均匀镀覆于缆芯的表面，使得绝缘镀层与缆芯之间的贴合紧密，进而使得绝缘镀层不容易从缆芯的表面脱落下来。

优选的，所述步骤(5)中清洗液还包括以下质量份数的原料：

二甲基甲酰胺8-14份。

通过采用上述技术方案，清洗液中加入二甲基甲酰胺，有利于促进缆芯的导电性，并且，还使得制备得到的电缆具有很好的柔韧性，不易缠绕的效果。

优选的，所述步骤(5)中清洗液包括以下质量份数的原料：氨基三亚甲基膦3份、聚乙二醇8份、油酸聚乙二醇酯6份以及水55份。通过采用上述技术方案，清洗液采用上述特定质量份数的物质，不仅有利于更好地去除缆芯表面的油污，进而使得缆芯的表面不容易发生腐蚀的现象，从而使得清洗过后的缆芯不容易进一步被腐蚀。

优选的，所述步骤(5)中电解液的温度为30-35℃，电镀时间为5-10min。

通过采用上述技术方案，调整电镀的温度、电镀时间，有利于提高绝缘镀层的机械强度和耐腐蚀性能，同时，还使得绝缘镀层更不容易从缆芯的表面脱落下来，有利于提高电缆的使用寿命。

优选的，所述步骤(2)中，熔炉的温度为1910-1980℃。

通过采用上述技术方案，通过控制原料熔融的温度在一定的范围，有利于提高线芯的机械强度以及柔韧性，使得线芯具有良好的力学性能，进而使得电缆的使用寿命延长。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过铝合金材料以铝为基体，并与特定比例的特定稀土元素(La、Ce)复合，并且，缆芯采用α-Al₂O₃以及γ-Al₂O₃镀覆，使得电缆具有质轻且柔软的效果；还有利于提高铝合金线芯的柔韧性，使得绝缘镀层不容易与线芯发生脱离，有利于延长电缆的使用寿命。

2.通过采用特定比例的Pr和Nd互相配合，不仅有利于减轻电缆的质量，提高电缆的机械强度，还使得绝缘镀层不容易从缆芯的外表面脱落下来，有利于延长电缆的使用寿命。

3.通过采用本申请的方法制备电缆，不仅有利于去除缆芯表面的油污，还有利于提高缆芯与绝缘镀层之间的结合力，使得经过清洗液处理后的缆芯不容易进一步被腐蚀。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例以及对比例中所采用的原料物质来源如表1所示。

表1

氨基三亚甲基膦	山东中润海化化工科技有限公司出售的货号为ZRHH-203
		聚乙二醇	广州市长鸿化工科技有限公司出售的货号为3
油酸聚乙二醇酯	江苏省海安石油化工厂出售的货号为5656

实施例1

本实施例公开一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆，包括缆芯以及绝缘镀层，缆芯由四根线芯组成，线芯由铝合金材料制成，绝缘镀层镀覆于缆芯的外表面，绝缘镀层为在线芯表面原位生长的一层包括α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃的成分，铝合金材料为Al-稀土元素的复合材料，稀土元素包括La和Ce，La和Ce的用量见表2所示。

本实施例公开一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：按表2中的配方称取Al、La以及Ce作为线芯的原料；

(2)熔炼：将原料加入熔炉中加热熔融，控制熔炉的温度为1910℃，原料被熔炼形成合金溶液；

(3)锻打：将合金溶液进行连铸连扎并拉丝，得到毛培，然后利用锻打的方式将拉丝后的毛培锻打精炼；

(4)制备线芯：将精炼后的毛培绞合制成线芯，然后将若干根线芯绞合制得缆芯；

(5)清洗液的处理：清洗液包括以下原料：氨基三亚甲基膦、聚乙二醇、油酸聚乙二醇酯以及水(具体用量见表2)，将缆芯浸入清洗液中处理；

(6)电镀：将涂覆有清洗液的缆芯放入电解液中进行化学电镀，使得缆芯的外表面镀覆一层绝缘镀层(氧化铝薄膜)，即制得电缆，电解液由磷酸水溶液、柠檬酸以及乙二胺配制而成(具体用量见表2)，其中，电解液的温度为30℃，电镀速度为每小时12米，电镀时间为5min。

实施例2

与实施例1的区别在于：稀土元素包括La和Ce，La和Ce的用量见表2；步骤(2)中将原料加入熔炉中加热熔融，控制熔炉的温度为1980℃；步骤(5)中清洗液包括以下原料：氨基三亚甲基膦、聚乙二醇、油酸聚乙二醇酯以及水(具体用量见表2)；步骤(6)中电解液的温度为35℃，电镀速度为每小时12米，电镀时间为10min。

实施例3

与实施例1的区别在于：稀土元素包括La和Ce，La和Ce的用量见表2；步骤(2)中将原料加入熔炉中加热熔融，控制熔炉的温度为1950℃；步骤(5)中清洗液包括以下原料：氨基三亚甲基膦、聚乙二醇、油酸聚乙二醇酯以及水(具体用量见表2)；步骤(6)中电解液的温度为32℃，电镀速度为每小时12米，电镀时间为8min。

表2

实施例4

与实施例3的区别在于：稀土元素还包括Pr和Nd，Pr和Nd分别占铝合金材料的质量百分比为0.14％、0.13％。

实施例5

与实施例3的区别在于：稀土元素还包括Pr和Nd，Pr和Nd分别占铝合金材料的质量百分比为0.22％、0.19％。

实施例6

与实施例5的区别在于：以等量的Pr替代Nd。

实施例7

与实施例5的区别在于：以等量的Nd替代Pr。

实施例8

与实施例3的区别在于：以等量的水替代聚乙二醇、氨基三亚甲基膦以及油酸聚乙二醇酯。

实施例9

与实施例3的区别在于：以等量的聚天冬氨酸替代聚乙二醇。

实施例10

与实施例3的区别在于：步骤(5)中清洗液还包括二甲基甲酰胺8份。

实施例11

与实施例3的区别在于：步骤(5)中清洗液还包括二甲基甲酰胺14份。

实施例12

与实施例3的区别在于：稀土元素还包括Pr和Nd，Pr和Nd分别占铝合金材料的质量百分比为0.22％、0.19％；步骤(5)中清洗液还包括二甲基甲酰胺8份；La和Ce的质量比为2:1。

对比例1

与实施例3的区别在于：以等量的Tb替代La、Ce。

对比例2

与实施例3的区别在于：以等量的Tb替代Ce。

对比例3

与实施例3的区别在于：以等量的Tb替代La。

对比例4

与实施例3的区别在于：以等量的铜替代铝合金。

对比例5

与实施例3的区别在于：稀土元素包括La和Ce，La和Ce分别占铝合金材料的质量百分比为0.29％、0.08％。

对比例6

与实施例3的区别在于：稀土元素包括La和Ce，La和Ce分别占铝合金材料的质量百分比为0.10％、0.31％。

实验1

本实验根据GB/T5270-2005《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法评述》中2.10缠绕实验，分别检测上述实施例以及对比例所制备得到的电缆的韧性，缠绕等级越低，说明电缆的韧性越好。缠绕等级具体的评价等级见表3。

表3

等级	韧性评价
		1	不缠绕
2	有一点缠绕
		3	缠绕在一起，很难分开

实验2

本实验根据GB/T5270-2005《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法评述》中2.8划线和划格试验，分别检测上述实施例以及对比例所制备得到的电缆的附着力，附着力等级越低，说明绝缘镀层越不容易脱落。具体的评价等级见表4。

表4

等级	附着力评价
		1	镀层无脱离，起皮和凸起现象
2	镀层无脱离，起皮，稍微有点凸起现象
		3	镀层无脱离，但稍微起皮现象
4	镀层有些脱离，起皮和凸起现象

实验3

本实验根据GB/T12966-2008《铝合金电导率涡流测试方法》，分别检测上述实施例以及对比例所制备得到的电缆的电导率(％)，电导率越高，说明电缆的导电性能越好。

以上实验数据均见表5。

表5

根据表5中对比例1-4分别与实施例3的数据分析可得，对比例1中稀土元素没有加入La和Ce，对比例2中稀土元素没有加入Ce，对比例3中稀土元素没有加入La，对比例1-3的导电性能基本相近，附着力等级也基本相近，而实施例3中稀土元素中同时加入了La和Ce，电缆的导电率从20％左右升高至39％，实施例3中附着力等级由3降至2，说明同时加入La和Ce，并与Al互相配合，有利于提高电缆的导电性能，并且，还使得绝缘镀层具有很好的附着力，使得绝缘镀层不容易从缆芯的外表面脱落，从而使得电缆具有很好的性能。

根据表5中实施例4-7分别与实施例3的数据对比可得，实施例6稀土元素没有加入Pr，实施例7稀土元素中没有加入Nd，实施例6-7的导电率基本接近，附着力等级相同，而实施例4-5中稀土元素同时加入了Pr和Nd，导电率从39％左右升高至45％左右，附着力等级由2降至1，说明同时加入Pr和Nd互相配合，不仅有利于提高电缆的导电性能，还有利于绝缘镀层更好地贴合缆芯的外表面，使得电缆的使用期限延长。

根据表5中实施例8-9分别与实施例3的数据对比可得，实施例8中没有同时加入氨基三亚甲基膦、聚乙二醇以及油酸聚乙二醇酯，电缆的导电率基本接近，附着力等级也基本接近，而实施例3中清洗液同时加入了氨基三亚甲基膦、聚乙二醇以及油酸聚乙二醇酯，电缆的导电率从25％左右升高至39％，附着力等级由3降至2，说明缆芯经过清洗液的处理后，有利于提高电缆的导电率，同时，还使得电缆的绝缘镀层具有很好的附着力，有利于提高电缆的使用寿命。

根据表5中实施例10-11的数据分别与实施例3分析可得，实施例10-11清洗液中还加入了二甲基甲酰胺，电缆的导电率从39％升高至48％左右，缠绕等级从2降至1，说明清洗液中加入二甲基甲酰胺，不仅有利于提高电缆的导电性，还有利于提高电缆的韧性，使得电缆不容易发生缠绕，以此使得在生产过程中不容易发生缠绕，从而使得生产更加方便。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆，其特征在于：包括缆芯以及绝缘镀层，所述缆芯由若干线芯组成，所述线芯由铝合金材料制成，所述绝缘镀层镀覆于缆芯的外部，所述绝缘镀层为在线芯表面原位生长的一层包括α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃的成分，所述铝合金材料为Al-稀土元素的复合材料，所述稀土元素包括La和Ce，所述La和Ce分别占铝合金材料的质量百分比为0.12％-0.19％、0.16％-0.21％；

所述稀土元素还包括0.14％-0.22％的Pr以及0.13％-0.19％的Nd。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆，其特征在于：所述铝合金材料中La和Ce的质量比为2:1。

3.一种权利要求1-2任一项所述的新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)配料：按配方称取Al、La、Ce、Pr以及Nd作为线芯的原料；

(2)熔炼：将原料加入熔炉中加热熔融，原料被熔炼形成合金溶液；

(3)锻打：将合金溶液进行连铸连扎并拉丝，得到毛培，然后利用锻打的方式将拉丝后的毛培锻打精炼；

(4)制备线芯：将精炼后的毛培绞合制成线芯，然后将若干根线芯绞合制得缆芯；

(5)清洗液的处理：清洗液包括以下质量份数的原料：氨基三亚甲基膦2-5份、聚乙二醇6-9份、油酸聚乙二醇酯3-7份以及水40-84份，将缆芯浸入清洗液中处理；

(6)电镀：将涂覆有清洗液的缆芯放入电解液中进行化学电镀，使得缆芯的外表面镀覆一层绝缘镀层，电解液由磷酸水溶液、柠檬酸以及乙二胺配制而成。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中清洗液还包括以下质量份数的原料：二甲基甲酰胺8-14份。

5.根据权利要求3所述的一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中清洗液包括以下质量份数的原料：氨基三亚甲基膦3份、聚乙二醇8份、油酸聚乙二醇酯6份以及水55份。

6.根据权利要求3-5任一所述的一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中电解液的温度为30-35℃，电镀时间为5-10min。

7.根据权利要求3-5任一所述的一种新能源汽车用轻质、绝缘型电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，熔炉的温度为1910-1980℃。