CN115910475A - 一种组合式镀锡铜绞线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式镀锡铜绞线，涉及铜绞线领域，其包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；所述导体层与所述铜骨架并联。本发明的一种组合式镀锡铜绞线，采用超导体和铜骨架组合式结构，可以在铜骨架通过大电流时起到分流的作用，而且超导体不会消耗电能，而且电阻率非常低。
Description
技术领域
本发明涉及铜绞线领域，具体讲是一种组合式镀锡铜绞线。
背景技术
镀锡铜绞线是在裸铜绞线的单丝表层均匀的镀上一层锡，用于保护里面的铜，起到耐腐蚀，易焊接，抗氧化的作用。镀锡铜绞线也分软硬两种，分别叫做镀锡硬铜绞线和镀锡软铜绞线。铜绞线镀锡之后不影响绞线的导电率，抗拉强度等。
铜绞线，是一种用铜线以相互缠绕的方式形成的线，一般具有绝缘外层，在生产加工过程中，铜线受到牵引拉伸，扭曲卷绕，在这一过程中，铜线内部势必产生应力，且局部会发硬，更易被氧化。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种组合式镀锡铜绞线。
本发明的技术解决方案如下：
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
优选地，所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在导电溶液中，进行通电处理，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
优选地，所述通电处理10-60min。
优选地，所述金属基材为铜带、镍带、铜镍合金带、镀铜不锈钢带或镀镍不锈钢带中的任意一种。
优选地，所述导电溶液为氯化钠溶液。
优选地，所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热，通入氢气调节气压，继续通入甲烷气体反应。
优选地，所述气压为30-40mbar。
优选地，所述YBCO薄膜的制备方法：将乙酸钡、乙酸铜、乙酸钇粉末溶于水中，加热使其溶解，然后加入三氟乙酸络合剂进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
优选地，所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、30-450℃的低温烧结，第二段：在湿氩气氛围下550-850℃晶化烧结；降温到550℃下、干氧气氛围保温3-6h。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种组合式镀锡铜绞线，采用超导体和铜骨架组合式结构，可以在铜骨架通过大电流时起到分流的作用，而且超导体不会消耗电能，而且电阻率非常低。
(2)本发明的一种组合式镀锡铜绞线，通过先将金属基材进行通电处理，能提前将金属基材的内应力进行释放，减少了后续在其表面形成松弛层和超导层因应力存在而出现的质量问题。
(3)本发明的一种组合式镀锡铜绞线，通过在金属基材和超导层之间增设含有石墨烯的松弛层，由于石墨烯具有优异的导热和导电性能，还有具有非常好的韧性，能够提高其绕铜骨架绕设的能力，减少其发硬断裂的可能性。
具体实施方式
以下以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
需要说明的是以下实施例中的铜骨架采用镀锡铜线。
实施例1
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在35wt％浓度的氯化钠溶液中，进行通电处理10min，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为铜带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至30mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制1.5mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、150℃的低温烧结2h，第二段：在湿氩气氛围下750℃晶化烧结1.5h；降温到550℃下、干氧气氛围保温3h。
实施例2
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在25wt％浓度的氯化钠溶液中，进行通电处理20min，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为镍带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至35mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制2mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、250℃的低温烧结1.5h，第二段：在湿氩气氛围下650℃晶化烧结1h；降温到550℃下、干氧气氛围保温4h。
实施例3
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在35wt％浓度的氯化钠溶液中，进行通电处理30min，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为镍带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至40mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制2.5mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、350℃的低温烧结1h，第二段：在湿氩气氛围下850℃晶化烧结2h；降温到550℃下、干氧气氛围保温4h。
实施例4
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在35wt％浓度的氯化钠溶液中，进行通电处理60min，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为镀铜不锈钢带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至40mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制2mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、150℃的低温烧结2h，第二段：在湿氩气氛围下850℃晶化烧结2h；降温到550℃下、干氧气氛围保温6h。
实施例5
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在35wt％浓度的氯化钠溶液中，进行通电处理30min，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为铜镍合金带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至35mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制1.5mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、200℃的低温烧结1.5h，第二段：在湿氩气氛围下600℃晶化烧结3h；降温到550℃下、干氧气氛围保温2h。
对比例1(无通电处理)
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为铜镍合金带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至35mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制1.5mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、200℃的低温烧结1.5h，第二段：在湿氩气氛围下600℃晶化烧结3h；降温到550℃下、干氧气氛围保温2h。
对比例2(无松弛层)
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在35wt％浓度的氯化钠溶液中，进行通电处理30min，然后在表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为铜镍合金带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至35mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制1.5mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、200℃的低温烧结1.5h，第二段：在湿氩气氛围下600℃晶化烧结3h；降温到550℃下、干氧气氛围保温2h。
对比例3(一段式烧结)
一种组合式镀锡铜绞线，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在35wt％浓度的氯化钠溶液中，进行通电处理30min，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
所述金属基材为铜镍合金带。
所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热1050℃，通入氢气调节气压至35mbar，继续通入甲烷气体反应，获得松弛层。
所述YBCO薄膜的制备方法：将摩尔比为1:2:3的乙酸钇、乙酸钡、乙酸铜粉末溶于水中，加热35℃使其溶解，然后加入占粉末总质量3wt％三氟乙酸络合剂在68℃下进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制1.5mol/L浓度的溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
所述烧结在湿氩气氛围下850℃晶化烧结5h。
对上述实施例和对比例的性能进行测试，测试结果见表1。
从上表可以看出，实施例的性能优于对比例，主要的原因可能如下：对比例1的分析可知，实施例通过先将金属基材进行通电处理，能提前将金属基材的内应力进行释放，减少了后续在其表面形成松弛层和超导层因应力存在而出现的质量问题，对比例2的分析可知，通过在金属基材和超导层之间增设含有石墨烯的松弛层，由于石墨烯具有优异的导热和导电性能，还有具有非常好的韧性，能够提高其绕铜骨架绕设的能力，减少其发硬断裂的可能性。对比例3的分析可知，实施例中，现在低温湿氧条件下进行，使得凝胶膜进行缓慢的热分解，是有机物完全分解，生成均匀的氟化物、氧化物和氟氧化物固体膜，随后在湿氩气下进行晶化烧结，生成四方相的YBCO，最后在低温下保温，将四方相转为具有超导的正交相，即该烧结方式能够使得超导层具有更多具有超导性能的正交相，而且分段式烧结也更利于金属基材的应力缓释，减少应力集聚，影响性能。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，包括由内至外设置的铜骨架、导体层以及绝缘层，其中所述导体层为超导带材，缠绕铜骨架设置；
所述超导带材包括金属基材、松弛层以及超导层；
所述导体层与所述铜骨架并联。
2.根据权利要求1所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述超导带材的制备方法如下：
先将金属基材浸渍在导电溶液中，进行通电处理，然后将石墨烯生长在金属基材上，最后在石墨烯表面制备YBCO薄膜。
3.根据权利要求2所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述通电处理10-60min。
4.根据权利要求2所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述金属基材为铜带、镍带、铜镍合金带、镀铜不锈钢带或镀镍不锈钢带中的任意一种。
5.根据权利要求2所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述导电溶液为氯化钠溶液。
6.根据权利要求2所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述石墨烯生长在金属基材上的方法为：将金属基材置于真空条件下加热，通入氢气调节气压，继续通入甲烷气体反应。
7.根据权利要求6所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述气压为30-40mbar。
8.根据权利要求2所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述YBCO薄膜的制备方法：将乙酸钡、乙酸铜、乙酸钇粉末溶于水中，加热使其溶解，然后加入三氟乙酸络合剂进行反应，取反应产物加入甲醇进行负压蒸馏，制得凝胶，然后将凝胶加入有机溶剂，配制溶胶，将溶胶涂覆于金属基材上，烧结，制得。
9.根据权利要求8所述的一种组合式镀锡铜绞线，其特征在于，所述烧结分为三段式进行，第一段：在湿氧气氛围下、30-450℃的低温烧结，第二段：在湿氩气氛围下550-850℃晶化烧结；降温到550℃下、干氧气氛围保温3-6h。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202211500529.0A CN115910475A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种组合式镀锡铜绞线 |
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2022
- 2022-11-28 CN CN202211500529.0A patent/CN115910475A/zh not_active Withdrawn
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