[發明專利]一種鋁包碳纖維導線的制備方法

有效

• 申請號: 201610057852.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105679459B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 鄭開宏;王順成;甘春雷;黎小輝
• 申請（專利權）人: 廣東省材料與加工研究所
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所44216
• 代理人: 劉卉

技術領域

本發明屬于導線制造技術領域，具體是涉及一種鋁包碳纖維導線的制備方法。

背景技術

我國長距離、大跨越架空輸電導線目前主要使用鋼芯鋁絞線或者鋁包鋼線，這種以鋼芯增強的鋁導線在實際應用中仍然存在重量大、強度低、電能損耗大、線膨脹系數大、不耐腐蝕、不耐高溫等缺點。隨著我國長距離、大跨越架空輸電線路的建設需要，迫切需要開發強度更高、導電性能更好的新型架空輸電導線。

碳纖維具有強度高、密度低、模量高、線膨脹系數小、耐腐蝕、無蠕變、非氧化環境下耐高溫、耐疲勞和導電導熱性能好等優點。碳纖維的密度約為1.5～2.0克/立方厘米，其比重比鋁還要輕，不到鋼的四分之一，但其強度卻是鋼的20倍以上。因此，利用碳纖維芯代替鋼芯制造的鋁包碳纖維導線具有強度高、重量輕、導電性能好、耐腐蝕等優點。目前，鋁包碳纖維導線的生產制造正成為電力電纜行業研究的熱點，受到世界各國的廣泛關注。

對現有技術的文獻資料檢索發現，專利CN104538107A公開了一種帶有碳纖維芯的輸電導線制作設備及工藝，其技術方案是采用單輪單槽的連續擠壓包覆機，將固體鋁材料擠壓形成液態，液態鋁材料再進入擠壓模腔中將碳纖維芯棒包覆，最后得到鋁包碳纖維芯棒的輸電導線。該方法首先需要先制備好帶護套的碳纖維芯棒和固體鋁材料，然后將固體鋁材料校直、清洗后再進入擠壓包覆機中擠壓成液態，液態鋁材料在擠壓模腔中再包覆碳纖維芯棒，最后得到鋁包碳纖維芯棒的輸電導線。該方法雖然實現了鋁包碳纖維芯棒的輸電導線的連續生產，但仍然存在生產工序多、工藝流程長的缺點。

專利CN1918671B公開了一種金屬包覆的金屬基體復合導線，其中也涉及金屬包覆碳纖維復合導線的制備方法，其技術方案是采用單輪雙槽連續擠壓包覆方法制備金屬包覆碳纖維復合導線，該方法由于也是采用固體金屬材料的連續擠壓包覆技術，同樣需要先制備好固體金屬材料，然后再通過單輪雙槽連續擠壓包覆機，將碳纖維芯包覆在固體金屬材料中形成金屬包覆碳纖維復合導線。因此，該方法同樣存在生產工序多、工藝流程長的缺點。

連續鑄擠包覆技術是在連續鑄擠基礎上發展起來的一種包覆成形技術，該技術在一臺設備上實現了液態金屬的鑄造、擠壓、包覆成形的連續化和一體化生產，具有工藝流程短、高效節能等顯著優點。與現有的連續擠壓包覆技術相比，連續鑄擠包覆技術可顯著提高包覆材的生產效率，成品率高達90%，節約能源約40%，降低成本約30%以上，同時還有產品精度高、表面光潔平整、設備結構緊湊、投資規模小、環境污染小等優點。連續鑄擠包覆成形技術目前已經成功應用于鋁包鋼線的生產，但該技術在鋁包碳纖維導線上的應用還沒有研究。

發明內容

本發明的目的是針對現有鋁包碳纖維導線制備技術存在的問題與不足，提供一種鋁包碳纖維導線的制備方法，將鋁合金液的凝固與碳纖維芯線的包覆進行一體化和連續化，實現鋁包碳纖維導線的短流程生產。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明所述的鋁包碳纖維導線的制備方法，包括熔煉鋁合金液、放線和連續鑄擠包覆成形，其所用設備包括張力放線裝置、牽引卷取裝置和連續鑄擠包覆機，所述連續鑄擠包覆機由主機、電機和減速機組成，所述主機包括中間包、導流管、鑄擠輪、槽封塊、鑄擠靴、包覆模、擋料塊、偏心軸、液壓缸和機架，其特征在于按以下步驟進行：

第一步：將鋁合金錠在740～780℃加熱熔化，然后用精煉劑對鋁合金液進行精煉，除渣后再保溫10～30分鐘，然后將鋁合金液的溫度控制在680～720℃；

第二步：采用張力放線裝置對直徑0.1～1毫米的碳纖維芯線進行放線，碳纖維芯線穿過包覆模的模孔后與牽引卷取裝置連接，使張力放線裝置的放線端、牽引卷取裝置的牽引端與包覆模的模孔中心處于同一直線上，并使張力放線裝置和牽引卷取裝置之間的碳纖維芯線形成1～3千牛的張力；

第三步：啟動連續鑄擠包覆機，調整鑄擠輪的轉速為5～10米/分鐘，然后將鋁合金液轉移到中間包，通過導流管澆注到鑄擠輪與槽封塊形成的型腔中，同時向鑄擠輪和鑄擠靴中分別通入0.1～0.3立方米/分鐘的水進行冷卻，使流入包覆模內的鋁合金溫度在510～550℃，連續鑄擠包覆成直徑1～5毫米的鋁包碳纖維導線。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

本發明首次實現了鋁包碳纖維導線的連續鑄擠包覆成形，將鋁合金液的凝固與碳纖維芯線的包覆進行一體化和連續化，實現鋁包碳纖維導線的短流程生產，解決了現有鋁包碳纖維導線生產技術中存在的生產工序多、工藝流程長的問題；