CN117334372A - 一种金属复合线杆材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属复合线杆材及其制备方法，属于线材制备技术领域。本发明的金属复合线杆材的制备方法，包括以下步骤：在绞合线材的外周面上包覆金属熔体，冷却凝固，得到金属复合线杆材；所述绞合线材由至少两股金属基线进行绞合得到或者由至少两股复合金属线进行绞合得到，所述复合金属线包括金属基线和包覆在所述金属基线周向表面的石墨烯层。本发明通过在绞合线材的外周面上包覆金属熔体，然后冷却凝固，得到由金属保护层包覆的绞合线材，包覆的金属层不仅可以起到增强增导的作用，又可以起到防止绞合线表面石墨烯涂层脱落的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属复合线杆材及其制备方法，属于线材制备技术领域。
背景技术
线材作为导电、信号传输的重要载体，在集成电路封装、电子通讯、连接器、音视频及电力传输等领域得到了广泛应用。随着5G、大数据、工业互联网等“新基建”工程大力推进，线材用量急剧增加，其常用材料主要有金、银和铜等。
由于铜基线材具有优良的传导性能和力学性能，且与金/银材料相比，成本优势显著，应用前景广阔。随着现代电子设备和集成电路的复杂性和功能需求不断增加，对线材的性能需求不断提高。为了提高铜基线材的导电性，可以在线材表面涂覆石墨烯层，得到复合金属线，然后对复合金属线进行绞合，得到绞合线材，从而提高铜基线材的强度和导电性。例如，中国专利文献CN114472579A公开了一种金属基复合材料及其制备方法，包括以下步骤：将至少两股复合金属线进行绞合得到绞合线材，再将绞合线材进行连续挤压成型；所述复合金属线包括金属基线和涂覆在金属基线表面的石墨烯层，但是该方法制备的绞合线材中的石墨烯层有部分裸露在外，造成石墨烯层易脱落，并且石墨烯层的强度偏低，影响产品使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属复合线杆材的制备方法，可以解决目前制备的含有石墨烯层的绞合线材存在使用寿命较短的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种金属复合线杆材，可以解决目前的绞合线材中的石墨烯层易脱落和强度较低的问题。
为了实现上述目的，本发明的金属复合线杆材的制备方法所采用的技术方案为：
一种金属复合线杆材的制备方法，包括以下步骤：在绞合线材的外周面上包覆金属熔体，冷却凝固，得到金属复合线杆材；所述绞合线材由至少两股金属基线进行绞合得到或者由至少两股复合金属线进行绞合得到，所述复合金属线包括金属基线和包覆在所述金属基线周向表面的石墨烯层；所述金属熔体为铝、铝合金、锡、锡合金、镁或镁合金。
本发明的金属复合线杆材的制备方法，通过在绞合线材的外周面上包覆金属熔体，然后冷却凝固，得到由金属保护层包覆的绞合线材，包覆的金属层不仅可以起到增强增导的作用，又可以起到防止绞合线表面石墨烯涂层脱落的作用。
优选地，所述金属基线为铜或铜合金。纯铜线材相较于其他铜基线材具有更好的导电性，能够显著提高制得的材料的导电性。铜合金为铜银合金，铜银合金中的银含量为1％～20％，例如，可以采用市售的Cu-1Ag、Cu-2Ag、Cu-4Ag和Cu-20Ag线材。
优选地，所述金属基线的径向截面积为0.00785～0.785mm2。例如，金属基线的径向截面积为0.19625mm2。金属基线的径向截面积过大会导致动力传输困难，在某些应用领域中，例如，传输电能或信号领域，如果金属基线的径向截面积过大，会导致电流或信号的传输受到限制，从而影响系统的正常运行。如果金属基线的截面积过小，会导致导热性能受到限制，导致热量在基线中积聚，可能导致系统过热。
本发明中，金属基线的径向截面的形状为圆形、方形、椭圆形等。例如，所述金属基线的径向截面为圆形，所述金属基线的直径为0.1～1mm。
优选地，所述复合金属线由包括以下步骤的方法制得：在金属基线的周向表面涂覆石墨烯分散液，然后进行干燥，得到复合金属线。本发明中的复合金属线的制备方法可以参考中国专利文献CN113058818B中的实施例2，本发明中所用的石墨烯分散液可以采用现有技术中的石墨烯分散液，例如，中国专利文献CN113058818B中的石墨烯涂渡液。
优选地，所述石墨烯层的厚度为30～100nm。石墨烯层的厚度过小会造成以下问题：1、石墨烯作为一个单原子厚度的材料，具有极高的电子迁移率和良好的导电性能；但是，当石墨烯层的厚度较小时，由于电流只能通过单层的石墨烯进行传输，电流密度会受到限制，这会导致电流传输的能力受到限制。2、石墨烯的机械特性优异，但其单层结构使得其在垂直方向上的机械稳定性相对较差。当石墨烯层非常薄时，其容易受到外界压力或拉伸力的影响，导致其机械性能下降，容易发生变形或破裂。石墨烯层的厚度过大也会带来一些问题：1、石墨烯的电子迁移率受到层数影响，随着层数的增加，电子迁移率会逐渐降低；当石墨烯层数较多时，电子传输受到层与层之间相互作用的影响，导致电子迁移率下降，降低了导电性能。2、石墨烯的单层结构相对较容易制备，但当厚度逐渐增加时，制备工艺将变得更加复杂和昂贵。此外，厚石墨烯层的生产也容易引入缺陷和杂质，进一步降低其性能和应用潜力。
绞合线材的外周面上包覆的金属熔体的厚度决定了最终包覆在绞合线材的外周面上的金属保护层的厚度，金属保护层的厚度过小，无法有效改善复合金属线的强度，金属保护层的厚度过大，会导致复合金属线的导电性较差。
优选地，所述金属熔体为铝，金属熔体的温度为690～720℃；所述金属熔体为锡，金属熔体的温度为285～315℃；所述金属熔体为镁，金属熔体的温度为690～720℃。金属熔体的温度过低，造成金属熔体的粘度偏大，流动性差，不易在绞合线材的外周面上包覆，金属熔体的温度过高，会引起热应力，导致线材或其他材料变形、破裂或损坏。高温条件下，金属熔体很容易发生反应，与周围环境中的氧气、湿气或其他杂质发生氧化、腐蚀或其他化学反应，导致金属质量的损失或品质下降。
为了同时兼顾金属复合线杆材的导电性和机械强度，优选地，在绞合线材的外周面上包覆的金属熔体冷却凝固后形成的保护层的厚度为1～2mm。
优选地，所述冷却是将外周面上包覆金属熔体后的绞合线材在5～15min内冷却至室温。较快的冷却速率会导致金属保护层中的晶粒较小，这对于提高金属保护层的强度和硬度是有利的。小晶粒尺寸有助于提高材料的强化效果，提高其抗拉强度和耐磨性能。此外，较快的冷却速率还可以减少晶界的相关缺陷，提高材料的韧性。然而，过快的冷却速率会导致冷却过程中产生过多的残余应力和变形，对产品的尺寸稳定性和整体性能产生负面影响。而冷却速率过慢会导致生产效率降低，并且会导致晶粒生长过大，从而影响金属保护层的性能。
为了便于连续规模化生产，本发明中的金属复合线杆材可以采用连铸成型设备，例如，中国专利文献CN104148598A公开的包覆材料固/液复合连铸成型设备或者中国专利文献CN114247859A中公开的连铸成型设备。采用连铸成型设备，具有生产效率高、可以实现连续大规模生产的优点，同时可以保证产品质量的一致性和稳定性，减少了人为因素造成的误差，能够提高材料的紧实度，减少空气夹杂。
优选地，所述绞合线材由12～60股金属基线进行绞合得到；所述金属基线的直径为0.1～0.5mm。实验结果表明，当金属基线的股数为12～60时，制备得到的金属复合线杆材具有较好的导电性。
本发明的金属复合线杆材所采用的技术方案为：
一种金属复合线杆材，包括绞合线材和包覆所述绞合线材的外周面上的保护层，所述保护层为铝、铝合金、锡、锡合金、镁或镁合金；所述绞合线材由至少两股金属基线进行绞合得到或者由至少两股复合金属线进行绞合得到，所述复合金属线包括金属基线和包覆在所述金属基线周向表面的石墨烯层。
本发明的金属复合线杆材，外层是具有起到增强增导作用的低熔点金属保护层，内部是具有纤维组织的复合金属绞合线，金属保护层可以起到增强增导的作用，又可以起到防止绞合线表面石墨烯涂层脱落的作用，本发明的金属复合线杆材同时具有良好的强度和导电性。
优选地，金属复合线杆材中的金属基线为铜或铜合金。
优选地，金属复合线杆材中的金属基线的径向截面积为0.00785～0.785mm2。例如，金属复合线杆材中的金属基线的径向截面积为0.19625mm2。
优选地，金属复合线杆材中，包覆在金属基线周向表面的石墨烯层的厚度为30～100nm。
优选地，金属复合线杆材中的复合金属线由包括以下步骤的方法制得：在金属基线的周向表面涂覆石墨烯分散液，然后进行干燥，得到复合金属线。
优选地，所述保护层的厚度为1～2mm。例如，所述保护层的厚度为1mm。
本发明中，保护层的厚度等于金属复合线杆材的半径与绞合线材的最大外半径的差值。
优选地，所述金属复合线杆材采用如上所述的金属复合线杆材的制备方法制备得到。
附图说明
图1为本发明实施例1中的固液连铸装置使用时的状态示意图；
附图标记如下：1-料仓；2-插板阀；3-石墨结晶器；4-绞合线材；5-导向轮；6-充芯管；7-钳锅；8-第一支撑架；9-金属熔体，10-密封圈；11-保温隔热垫；12-铜冷套；13-第二支撑架；14-牵引辊；15-金属复合线杆材。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
一、本发明的金属复合线杆材的制备方法的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的金属复合线杆材的制备方法，采用如图1所示的固液连铸装置进行连续生产，在对制备方法进行叙述前，先对固液连铸装置进行简单介绍说明。
固液连铸装置使用时的状态示意图如图1所示，包括料仓1、插板阀2、石墨结晶器3、导向轮5、充芯管6、钳锅7、第一支撑架8、密封圈10、保温隔热垫11、铜冷套12、第二支撑架13和牵引辊14；其中，料仓1用于储存金属块(铝、铝合金、锡或锡合金)，插板阀2作为控制开关，控制料仓1中的金属块进入钳锅7中，钳锅7作为加热装置，将金属块加热成为金属熔体9并储存金属熔体9，导向轮5和牵引辊14用于控制绞合线材4的运动，充芯管6用于对绞合线材4进行定位，并起到对绞合线材4进行密封、隔热和防氧化的作用，充芯管6的下端口设置有密封圈10，用于防止金属熔体9进入充芯管6中，铜冷套12和石墨结晶器3组成熔体凝固装置，用于对包覆金属熔体9后的绞合线材4进行冷却，使金属熔体9凝固，形成金属保护层，第二支撑架13用于作为铜冷套12和石墨结晶器3的支撑基体，保温隔热垫11设置于作为钳锅7与铜冷套12、石墨结晶器3之间，起到隔热作用。
固液连铸装置的工作过程如下：将绞合线材4穿过导向轮5、充芯管6和牵引辊14，然后将金属块(铝、铝合金、锡或锡合金)放入料仓1中，打开插板阀2，使金属块下落进入钳锅7中，钳锅7中设置的加热器对钳锅7中的金属块进行加热至金属块熔化，形成金属熔体9，金属熔体9在重力作用下向下运动，同时，绞合线材4在导向轮5和牵引辊14的作用下向下运动，运动过程中，金属熔体9在钳锅7的底部包覆在绞合线材4的外周面上，进入熔体凝固装置后，金属熔体9在绞合线材4表面凝固，形成金属复合线杆材15，在金属熔体9和绞合线材4的连续向下运动过程中，实现金属复合线杆材15的连铸成形。
本实施例的金属复合线杆材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将直径为1mm的金属基线进行表面清洁，去除金属基线表面的油污等杂物，以提高石墨烯层在金属基线表面的附着；本实施例中的金属基线为铜线；
(2)将石墨烯分散液刷涂在金属基线的表面，然后在室温下静置干燥，得到复合金属线，复合金属线中的石墨烯层的厚度为30nm；本实施例中所用的石墨烯分散液为中国专利文献CN113058818B的实施例2中的涂渡液，该涂渡液包括以下质量百分比的组份：单层石墨烯纳米片5％、溶剂82％、添加剂13％；其中，溶剂由质量比为17:20:25:20的乙醇、乙二醇、聚乙二醇600和聚乙二醇800组成，添加剂由质量比为6:2:4.5:0.5的分散剂、缓蚀剂、成膜剂和调节剂组成，分散剂由质量比为5:1的油酸和十二烷基苯磺酸钠组成，缓蚀剂为聚天冬氨酸，成膜剂由质量比为3.5:1的聚丙烯酰胺改性松香和壳聚糖组成，调节剂为精氨酸；
(3)将6根复合金属线进行绞合，得到最大外直径为6mm的绞合线材；绞合时的参数为：绞合速度为1.5m/min、绞合张力为10N、绞合角度为30°、绞合节距为0.5mm；
(4)采用上述的固液连铸装置将金属熔液包覆在绞合线材的外周面上，冷却后，金属熔液形成保护层，得到金属复合线杆材，本实施例制备的金属复合线杆材的直径为8mm；本实施例中所用的金属熔液为铝熔液，金属熔液的温度为700℃，金属熔液冷却后形成的保护层的厚度为1mm(保护层的厚度等于金属复合线杆材的半径与绞合线材的最大外半径的差值)，冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在10min内冷却至室温。
实施例2
本实施例的金属复合线杆材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将直径为1mm的金属基线进行表面清洁，去除金属基线表面的油污等杂物，以提高石墨烯层在金属基线表面的附着；本实施例中的金属基线为铜线；
(2)将金属基线浸没于石墨烯分散液中，采用浸涂的方法将石墨烯分散液涂覆于金属基线的表面，然后在烘箱中加热干燥(加热干燥的温度为250℃)，得到复合金属线，复合金属线中的石墨烯层的厚度为100nm；本实施例中所用的石墨烯分散液为中国专利文献CN113058818B的实施例2中的涂渡液，该涂渡液包括以下质量百分比的组份：单层石墨烯纳米片5％、溶剂82％、添加剂13％；其中，溶剂由质量比为17:20:25:20的乙醇、乙二醇、聚乙二醇600和聚乙二醇800组成，添加剂由质量比为6:2:4.5:0.5的分散剂、缓蚀剂、成膜剂和调节剂组成，分散剂由质量比为5:1的油酸和十二烷基苯磺酸钠组成，缓蚀剂为聚天冬氨酸，成膜剂由质量比为3.5:1的聚丙烯酰胺改性松香和壳聚糖组成，调节剂为精氨酸；
(3)将6根复合金属线进行绞合，得到最大外直径为6mm的绞合线材；绞合时的参数为：绞合速度为1.5m/min、绞合张力为10N、绞合角度为30°、绞合节距为0.5mm；
(4)采用实施例1中的固液连铸装置将金属熔液包覆在绞合线材的外周面上，冷却后，金属熔液形成保护层，得到金属复合线杆材，本实施例制备的金属复合线杆材的直径为8mm；本实施例中所用的金属熔液为铝熔液，金属熔液的温度为700℃，金属熔液冷却后形成的保护层的厚度为1mm(保护层的厚度等于金属复合线杆材的半径与绞合线材的最大外半径的差值)，冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在10min内冷却至室温。
实施例3
本实施例的金属复合线杆材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将直径为1mm的金属基线进行表面清洁，去除金属基线表面的油污等杂物，以提高石墨烯层在金属基线表面的附着；本实施例中的金属基线为铜线；
(2)将石墨烯分散液刷涂在金属基线的表面，然后在烘箱中加热干燥(加热干燥的温度为250℃)，得到复合金属线，复合金属线中的石墨烯层的厚度为65nm；本实施例中所用的石墨烯分散液为中国专利文献CN113058818B的实施例2中的涂渡液，该涂渡液包括以下质量百分比的组份：单层石墨烯纳米片5％、溶剂82％、添加剂13％；其中，溶剂由质量比为17:20:25:20的乙醇、乙二醇、聚乙二醇600和聚乙二醇800组成，添加剂由质量比为6:2:4.5:0.5的分散剂、缓蚀剂、成膜剂和调节剂组成，分散剂由质量比为5:1的油酸和十二烷基苯磺酸钠组成，缓蚀剂为聚天冬氨酸，成膜剂由质量比为3.5:1的聚丙烯酰胺改性松香和壳聚糖组成，调节剂为精氨酸；
(3)将6根复合金属线进行绞合，得到最大外直径为6mm的绞合线材；绞合时的参数为：绞合速度为1.5m/min、绞合张力为10N、绞合角度为30°、绞合节距为0.5mm；
(4)采用实施例1中的固液连铸装置将金属熔液包覆在绞合线材的外周面上，冷却后，金属熔液形成保护层，得到金属复合线杆材，本实施例制备的金属复合线杆材的直径为8mm；本实施例中所用的金属熔液为锡熔液，金属熔液的温度为300℃，金属熔液冷却后形成的保护层的厚度为1mm(保护层的厚度等于金属复合线杆材的半径与绞合线材的最大外半径的差值)，冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在5min内冷却至室温。
实施例4
本实施例的金属复合线杆材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将直径为1mm的金属基线进行表面清洁，去除金属基线表面的油污等杂物，以提高石墨烯层在金属基线表面的附着；本实施例中的金属基线为铜线；
(2)将6根复合金属线进行绞合，得到最大外直径为6mm的绞合线材；绞合时的参数为：绞合速度为1.5m/min、绞合张力为10N、绞合角度为30°、绞合节距为0.5mm；
(3)采用上述的固液连铸装置将金属熔液包覆在绞合线材的外周面上，冷却后，金属熔液形成保护层，得到金属复合线杆材，本实施例制备的金属复合线杆材的直径为8mm；本实施例中所用的金属熔液为镁熔液，金属熔液的温度为700℃，金属熔液冷却后形成的保护层的厚度为1mm(保护层的厚度等于金属复合线杆材的半径与绞合线材的最大外半径的差值)，冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在10min内冷却至室温。
实施例5
本实施例的金属复合线杆材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将直径为0.5mm的金属基线进行表面清洁，去除金属基线表面的油污等杂物，以提高石墨烯层在金属基线表面的附着；本实施例中的金属基线为铜线；
(2)将12根复合金属线进行绞合，得到最大外直径为6mm的绞合线材；绞合时的参数为：绞合速度为1.5m/min、绞合张力为10N、绞合角度为30°、绞合节距为0.5mm；
(3)采用上述的固液连铸装置将金属熔液包覆在绞合线材的外周面上，冷却后，金属熔液形成保护层，得到金属复合线杆材，本实施例制备的金属复合线杆材的直径为8mm；本实施例中所用的金属熔液为铝熔液，金属熔液的温度为700℃，金属熔液冷却后形成的保护层的厚度为1mm(保护层的厚度等于金属复合线杆材的半径与绞合线材的最大外半径的差值)，冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在10min内冷却至室温。
实施例6
本实施例的金属复合线杆材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将直径为0.1mm的金属基线进行表面清洁，去除金属基线表面的油污等杂物，以提高石墨烯层在金属基线表面的附着；本实施例中的金属基线为铜线；
(2)将60根复合金属线进行绞合，得到最大外直径为6mm的绞合线材；绞合时的参数为：绞合速度为1.5m/min、绞合张力为10N、绞合角度为30°、绞合节距为0.5mm；
(3)采用上述的固液连铸装置将金属熔液包覆在绞合线材的外周面上，冷却后，金属熔液形成保护层，得到金属复合线杆材，本实施例制备的金属复合线杆材的直径为8mm；本实施例中所用的金属熔液为铝熔液，金属熔液的温度为700℃，金属熔液冷却后形成的保护层的厚度为1mm(保护层的厚度等于金属复合线杆材的半径与绞合线材的最大外半径的差值)，冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在10min内冷却至室温。
对比例1
本对比例的金属复合线杆材的制备方法与实施例1的金属复合线杆材的制备方法的区别仅在于，本对比例的金属复合线杆材的制备方法中制备的保护层的厚度为0.5mm。
对比例2
本对比例的金属复合线杆材的制备方法与实施例1的金属复合线杆材的制备方法的区别仅在于，本对比例的金属复合线杆材的制备方法中制备的保护层的厚度为2mm。
对比例3
本对比例的金属复合线杆材的制备方法与实施例1的金属复合线杆材的制备方法的区别仅在于，本对比例的金属复合线杆材的制备方法中的冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在5min内冷却至室温。
对比例4
本对比例的金属复合线杆材的制备方法与实施例1的金属复合线杆材的制备方法的区别仅在于，本对比例的金属复合线杆材的制备方法中的冷却是将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液在15min内冷却至室温。
二、本发明的金属复合线杆材的具体实施例如下：
本实施例的金属复合线杆材采用实施例1-6中任一金属复合线杆材的制备方法制备得到，此处不再赘述。
实验例
为了评价实施例1-6和对比例1-4制备的金属复合线杆材的强度和导电性能，采用相同的方法测试实施例1-6和对比例1-4制备的金属复合线杆材的拉伸强度和导电性，同时按照相同的方法测试了实施例1-6中的绞合线材和金属基线的拉伸强度和导电性，为了便于对比，将实施例1-2中的金属基线的拉伸强度和导电性分别均定为100，然后分别计算得到实施例1和对比例1-4中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的拉伸强度与实施例1中的绞合线材的拉伸强度的比值，然后将计算的比值乘以100，得到相对拉伸强度；然后按照上述方法分别计算得到实施例1和对比例1-4中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的相对导电性，结果如表1所示。
同样地，按照上述方法计算得到实施例2中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的拉伸强度与实施例2中的金属基线的拉伸强度的比值，再将计算的比值乘以100，得到实施例2中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的相对拉伸强度，然后分别采用同样的方法，计算得到实施例2中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的相对导电性，结果如表2所示。
最后，按照上述方法计算得到实施例3中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的拉伸强度与实施例3中的金属基线的拉伸强度的比值，再将计算的比值乘以100，得到实施例3中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的相对拉伸强度，然后分别采用同样的方法，计算得到实施例3中的绞合线材或者制备的金属复合线杆材的相对导电性，结果如表3所示。
同时，将实施例4中的绞合线材的拉伸强度和导电性分别均定为100，然后计算实施例4制备的金属复合线杆材的拉伸强度与实施例4中的绞合线材的拉伸强度的比值，然后将计算的比值乘以100，得到相对拉伸强度；计算实施例4制备的金属复合线杆材的导电性与实施例4中的绞合线材的导电性的比值，然后将计算的比值乘以100，得到相对导电性；再按照同样的方法计算实施例5和实施例6制备的金属复合线杆材的相对拉伸强度和相对导电性，结果如表3所示。
另外，为了考察金属复合线杆材外的金属层对线材性能稳定性的影响，将实施例1-6和对比例1-4制备的金属复合线杆材进行老化实验，老化实验在QUV老化试验机(Q-Lab,Westlake,OH,USA)内进行，实验时的相对湿度(Relative humidity,RH)为100％，为了加速水分在线材中的扩散速率，促进材料老化过程而又不造成材料过早降解，将老化温度设置为70℃，实验时间为7d，然后再测试老化实验后的金属复合线杆材的拉伸强度和导电性，然后计算老化后的金属复合线杆材的拉伸强度与老化前的金属复合线杆材的拉伸强度的比值A以及老化后的金属复合线杆材的导电性与老化前的金属复合线杆材的导电性的比值B，结果如表4所示。
表1实施例1和对比例1-4制备的金属复合线杆材的相对拉伸强度和相对导电性
| 样品类型 | 相对拉伸强度 | 相对导电性 |
| 实施例1中的金属基线 | 100 | 100 |
| 实施例1中的绞合线材 | 100 | 105 |
| 实施例1制备的金属复合线杆材 | 99 | 95 |
| 对比例1制备的金属复合线杆材 | 98 | 93 |
| 对比例2制备的金属复合线杆材 | 94 | 92 |
| 对比例3制备的金属复合线杆材 | 99 | 93 |
| 对比例4制备的金属复合线杆材 | 98 | 94 |
表2实施例2制备的金属复合线杆材的相对拉伸强度和相对导电性
| 样品类型 | 相对拉伸强度 | 相对导电性 |
| 实施例2中的金属基线 | 100 | 100 |
| 实施例2中的绞合线材 | 100 | 108 |
| 实施例2制备的金属复合线杆材 | 100 | 97 |
表3实施例3-6制备的金属复合线杆材的相对拉伸强度和相对导电性
| 样品类型 | 相对拉伸强度 | 相对导电性 |
| 实施例3中的金属基线 | 100 | 100 |
| 实施例3中的绞合线材 | 100 | 107 |
| 实施例3制备的金属复合线杆材 | 91 | 84 |
| 实施例4中的绞合线材 | 100 | 100 |
| 实施例4制备的金属复合线杆材 | 93 | 87 |
| 实施例5中的绞合线材 | 100 | 100 |
| 实施例5制备的金属复合线杆材 | 97 | 107 |
| 实施例6中的绞合线材 | 100 | 100 |
| 实施例6制备的金属复合线杆材 | 97 | 110 |
表4实施例1-6和对比例1-4制备的金属复合线杆材的老化测试结果
| 金属复合线杆材 | 比值A | 比值B |
| 实施例1 | 0.980 | 0.979 |
| 实施例2 | 0.990 | 0.990 |
| 实施例3 | 0.978 | 0.976 |
| 实施例4 | 0.968 | 0.966 |
| 实施例5 | 0.969 | 0.972 |
| 实施例6 | 0.959 | 0.964 |
| 对比例1 | 0.969 | 0.969 |
| 对比例2 | 0.977 | 0.975 |
| 对比例3 | 0.974 | 0.972 |
| 对比例4 | 0.970 | 0.969 |
为了考察工艺参数对实验结果的影响，按照实施例1的方法重复制备金属复合线杆材，区别在于，将金属熔液的温度由700℃调整为690℃或720℃，或者将保护层的厚度由1mm调整为1.5mm或者2mm，或者将包覆在绞合线材的外周面上的铝熔液冷却至室温的时间由10min调整为5min或者15min，然后按照上述方法测试调整工艺参数后制备的金属复合线杆材的性能，结果发现，调整工艺参数后制备的金属复合线杆材的性能与实施例1制备的金属复合线杆材的性能一致。
此外，按照实施例3的方法重复制备金属复合线杆材，区别在于，将金属熔液的温度由300℃调整为285℃或315℃，然后按照上述方法测试调整工艺参数后制备的金属复合线杆材的性能，结果发现，调整工艺参数后制备的金属复合线杆材的性能与实施例3制备的金属复合线杆材的性能一致。
同时，按照实施例4的方法重复制备金属复合线杆材，区别在于，将金属熔液的温度由700℃调整为690℃或720℃，然后按照上述方法测试调整工艺参数后制备的金属复合线杆材的性能，结果发现，调整工艺参数后制备的金属复合线杆材的性能与实施例4制备的金属复合线杆材的性能一致。
Claims (10)
1.一种金属复合线杆材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在绞合线材的外周面上包覆金属熔体，冷却凝固，得到金属复合线杆材；所述绞合线材由至少两股金属基线进行绞合得到或者由至少两股复合金属线进行绞合得到，所述复合金属线包括金属基线和包覆在所述金属基线周向表面的石墨烯层；所述金属熔体为铝、铝合金、锡、锡合金、镁或镁合金。
2.如权利要求1所述的金属复合线杆材的制备方法，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为30～100nm。
3.如权利要求1所述的金属复合线杆材的制备方法，其特征在于，所述金属基线为铜或铜合金。
4.如权利要求1-3中任一项所述的金属复合线杆材的制备方法，其特征在于，所述金属基线的径向截面积为0.00785～0.785mm2。
5.如权利要求1-3中任一项所述的金属复合线杆材的制备方法，其特征在于，所述金属熔体为铝，金属熔体的温度为690～720℃；所述金属熔体为锡，金属熔体的温度为285～315℃；所述金属熔体为镁，金属熔体的温度为690～720℃。
6.如权利要求1-3中任一项所述的金属复合线杆材的制备方法，其特征在于，所述冷却是将外周面上包覆金属熔体后的绞合线材在5～15min内冷却至室温。
7.一种金属复合线杆材，其特征在于，包括绞合线材和包覆所述绞合线材的外周面上的保护层，所述保护层为铝、铝合金、锡、锡合金、镁或镁合金；所述绞合线材由至少两股金属基线进行绞合得到或者由至少两股复合金属线进行绞合得到，所述复合金属线包括金属基线和包覆在所述金属基线周向表面的石墨烯层。
8.如权利要求7所述的金属复合线杆材，其特征在于，所述保护层的厚度为1～2mm。
9.如权利要求7所述的金属复合线杆材，其特征在于，金属复合线杆材中的金属基线为铜或铜合金；金属复合线杆材中的金属基线的径向截面积为0.00785～0.785mm2；所述石墨烯层的厚度为30～100nm。
10.如权利要求7-9中任一项所述的金属复合线杆材，其特征在于，所述金属复合线杆材采用如权利要求1-6中任一项所述的金属复合线杆材的制备方法制备得到。
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