銅電纜和銅包鋁電纜對比分析

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1、銅電纜和銅包鋁電纜對比分析縱觀世界“以鋁節(jié)銅”的歷史，根據(jù)各國的國情、科技的進(jìn)步，各國有所不同，走走停停甚至出現(xiàn)反復(fù)，但總體是漸進(jìn)式向前發(fā)展的，因此“以鋁節(jié)銅”的前景大體上是明朗的。目前，中國電纜工業(yè)年產(chǎn)值己突破9000億元大關(guān)，成為機(jī)械行業(yè)中僅次于汽車制造業(yè)的第二大產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也極大帶動了銅、鋁等重要原材料產(chǎn)業(yè)和上、下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有十分重要的作用。電線電纜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成就令人矚目，但存在的問題,特別是質(zhì)量問題不容冋避。可以說，當(dāng)前我國線纜產(chǎn)業(yè)集中體現(xiàn)了“中國制造”產(chǎn)業(yè)“大而不強(qiáng)

2、”的突出特點(diǎn)。屮國電纜工業(yè)“以鋁節(jié)銅”的驅(qū)動力來自以下兒個方面。1）行業(yè)年用銅量很大，2011年行業(yè)銅、鋁用量分別己達(dá)484萬珂約占全世界銅導(dǎo)體產(chǎn)量的1/3）和220萬t,而且歷來電工用銅都屬高品位的99.95%和99.99%銅。但我國銅礦藏缺乏，且目前回收廢雜銅亦不多，要依靠進(jìn)口2）世界性銅價(jià)飛漲壓縮了線纜產(chǎn)品利潤空間。3）經(jīng)試用證明，確有取得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的鋁線纜產(chǎn)品。2011年屮國金屬導(dǎo)體“以鋁節(jié)銅”進(jìn)展的不完全統(tǒng)計(jì)見表1表1：2011年中國金屬導(dǎo)體“以鋁節(jié)銅”進(jìn)展的不完全統(tǒng)計(jì)類別導(dǎo)體種類用量/

3、萬t銅、鋁導(dǎo)體總用量中各占的百分比/%電力電纜類銅150.0以上31.0以上鋁2210鋁合金3.01.4銅包鋁少量電氣裝備線纜類銅140.0以上29.0以上鋁少量鋁合金少量銅包鋁少量繞組線類銅120.024.8銅合金少量銅包鋁3.0左右0.62鋁5?6(W1O)2.7通信線纜類銅20.04.1銅包鋼3.0左右銅包鋁8.0左右鋁合金10.0左右4.5左右光纖8000多萬千米裸導(dǎo)線類銅（銅合金）484.0鋁（鋁合金）220.0復(fù)合雙金屬25.3注：2011年中國電纜工業(yè)銅、鋁導(dǎo)體總用量分別為484萬t和22

4、0萬t由表可知，銅包鋁電纜在電纜行業(yè)使用的還不是很多，“以鋁節(jié)銅”還有很大的發(fā)展空間。一、銅包鋁的基本特性銅包鋁線是采用包覆焊接拉拔法，將銅層均勻而同心地包覆在鋁芯線上，并使兩者界面上的銅和鋁原子實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的雙金屬復(fù)合線，它具有導(dǎo)電性好，密度小，柔軟，耐腐蝕，易焊接，價(jià)格較低等特點(diǎn)。銅包鋁線的橫截而上銅層而積所占的比例稱為銅層體積比。銅包鋁線按銅層體積比可分為：a?銅層體積占8%^12%的用10%表示；b.銅層體積占13%17%的用15%表示。銅包鋁線按加工后的狀態(tài)可分為：a.保留了拉拔時(shí)加工硬化狀態(tài)

5、的硬態(tài)導(dǎo)體；b.通過退火將加工硬化現(xiàn)象消除的軟態(tài)導(dǎo)體。不同銅層體積比和不同加工狀態(tài)的銅包鋁線的基本特性及其與純銅線和純鋁線的比較列于表2。由表2中可見，銅包鋁線的各項(xiàng)物理性能和力學(xué)性能介于銅線和鋁線兩者Z間,如銅包鋁線的抗拉強(qiáng)度與伸長率介于銅線與鋁線之間。在化學(xué)性能方面，銅線的表面抗氧化性能較好；鋁線的表面易于氧化，形成氧化鋁,增大了導(dǎo)線的接觸電阻；銅包鋁線表面的銅層隔斷了鋁線表面與空氣的接觸，因而抗氧化性能較好，但導(dǎo)線的端面暴露出銅與鋁兩種金屬，由于兩者的電極電位相差很大，在潮濕的介質(zhì)屮易產(chǎn)生電化學(xué)腐

6、蝕，這是使用時(shí)應(yīng)注意的。表2銅包鋁線的基本特性及其與銅線和鋁線的比較密/g/cm3度3.323.638.892.70比熱(kg?/J/K)762.0623.8385.2900.1線膨脹系數(shù)/i/?c22.2xI062l.9x10617>10"24xI0'6111PL1率/Q?mm2/m0.026120.024620.017240.02740導(dǎo)電率/%CIACS)667010062抗拉軟態(tài)fcl!態(tài)90?I1090-120220-27070~110強(qiáng)度/Mpa170?230180?240350?47015

7、0-210仲氏軟態(tài)25?3025-3030?4523-25率/%態(tài)0.5?2.00.5?2.00.5?2.00.5?2.0特性銅包鋁線10%15%銅線鋁線二、銅包鋁的優(yōu)點(diǎn)特性1、密度低對于銅層體積比為15%的銅包鋁線，其密度為3.63gPcnia,約為純銅線密度(&89gPcim)的39%,這就意味著，在相同質(zhì)量和直徑下，銅包鋁線的長度可達(dá)純銅線的2.4倍~2.7倍，因而使用銅包鋁線可大大降低原材料成本。由于銅包鋁線的密度小，其作為內(nèi)導(dǎo)體在擠包絕緣時(shí)便于采用高物理發(fā)泡的絕緣介質(zhì)，更容易處于絕緣介質(zhì)的中心

8、位置，保證內(nèi)、外導(dǎo)體同軸，從而提高信號的傳輸質(zhì)量。這種輕型導(dǎo)線材料便于加工，成纜后便于網(wǎng)絡(luò)施工，減輕工作強(qiáng)度。2、線膨脹系數(shù)與鋁管外導(dǎo)體相近電纜的外導(dǎo)體采用鋁管吋，若使用純銅線作內(nèi)導(dǎo)體，銅的線膨脹系數(shù)為1.7X10"-5/°C,而鋁的線膨脹系數(shù)為2.4Xl(T-5/°Co當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由于兩者的線膨脹系數(shù)不同，電纜接頭易產(chǎn)生芯線伸縮現(xiàn)象。當(dāng)使用銅包鋁線作內(nèi)導(dǎo)體時(shí)，由于其線膨脹系數(shù)為(2.19~2.22)X10=5/°C,與外導(dǎo)體鋁管