技术领域
[0001] 本申请涉及铝合金线缆领域，更具体地说，它涉及一种耐腐蚀的铝合金线缆及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 铝合金线缆，是以AA8030系列铝合金为导体，采用特殊辊压成线绞合生产工艺和退火处理等先进技术得到的新型材料线缆，其主要用于传输和分配电能，被广泛应用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。
[0003] 铝合金线缆虽具有良好的导热性和切削性能，弥补了铜线缆的不足，减轻了线缆的重量，但铝合金材料较为活泼，在普通大气环境下，表面自然生成的氧化膜较薄，一般仅为0.01‑0.1μm，导致铝合金线缆在污染较严重、湿气较大、滨海地区环境中的耐腐蚀性较差，使用寿命较短。
具体实施方式
[0029] 以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
[0030] 本申请中的如下各原料均为市售产品，均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用。具体为：氟橡胶颗粒，厚度5mm；纳米二氧化锡，粒径为20‑30nm；纳米氧化锌，粒径为30nm；石墨烯微片，径向宽度1‑20μm，厚度5‑25nm，比表面2
积120‑160m /g；云母粉，粒径为400目；硬脂酸，有效物质含量99％；硫化剂，选用双叔丁基过氧化异丙基苯，有效物质含量96％；抗氧剂，选用四[β‑(3.5‑二叔丁基,4‑羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，有效物质含量98％；石棉纤维，绒长1‑3cm；聚四氟乙烯分散液，固含量
60％，表面活性剂含量为2‑7％；二丁基萘磺酸钠，型号渗透剂BX；氮化硼，粒径为80nm；碳化硼，粒径为80nm。
[0031] 制备例1一种改性石棉纤维，其采用以下方法制备得到：
按照表1的掺量，将石棉纤维、聚四氟乙烯分散和二丁基萘磺酸钠混合，加热至熔融状态，搅拌10‑15min，冷却至23±2℃，得到改性石棉纤维。
[0032] 制备例2‑3制备例2‑3的改性石棉纤维与制备例1的制备方法和原料种类完全相同，区别在于：各原料掺量不同，具体详见表1所示。
[0033] 表1制备例1‑3的改性石棉纤维各原料掺量(单位：kg)原料 制备例1 制备例2 制备例3
石棉纤维 10 15 20
聚四氟乙烯分散液 8 8 8
二丁基萘磺酸钠 5 5 5
实施例1
实施例1的铝合金线缆通过如下操作步骤而得：
按照表2和表3的掺量，线缆芯的制备：将铁、铜、镁和铝在1450℃条件下熔融，除气，冷却至23℃，浇铸成铝条形状，轧制，拉拔成铝合金单丝，绞合，300℃退火6h，冷却至23℃，得到线缆芯；
将氟橡胶颗粒在230℃条件下熔融，再加入纳米二氧化锡、纳米氧化锌、石墨烯微片、云母粉、硬脂酸、硫化剂和抗氧剂，在45℃条件下混炼15min，硫化，得到护套共混料，将护套共混料挤出，并包裹在线缆芯外侧，得到铝合金线缆。
[0034] 实施例2实施例2的铝合金线缆通过如下操作步骤而得：
按照表2和表3的掺量，线缆芯的制备：将铁、铜、铌、镍、铬、锰、镁和铝在1450℃条件下熔融，除气，冷却至23℃，浇铸成铝条形状，轧制，拉拔成铝合金单丝，绞合，300℃退火
6h，冷却至23℃，得到线缆芯；
将氟橡胶颗粒在230℃条件下熔融，再加入纳米二氧化锡、纳米氧化锌、石墨烯微片、云母粉、硬脂酸、硫化剂和抗氧剂，在45℃条件下混炼15min，硫化，得到护套共混料，将护套共混料挤出，并包裹在线缆芯外侧，得到铝合金线缆。
[0035] 实施例3‑6实施例3‑6的铝合金线缆与实施例2的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表2和表3所示。
[0036] 表2实施例1‑6铝合金线缆线缆芯的各元素掺量(单位：kg)表3实施例1‑6铝合金线缆护套的各原料掺量(单位：kg)
原料 实施例1‑2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
氟橡胶颗粒 60 60 60 60 60
纳米二氧化锡 10.5 10.7 10.9 11.2 11.5
纳米氧化锌 5 5.8 6.5 7.6 8
石墨烯微片 15 15 15 15 15
云母粉 1 1 1 1 1
硬脂酸 2 2 2 2 2
硫化剂 8 8 8 8 8
抗氧剂 3 3 3 3 3
实施例7‑10
实施例7‑10的铝合金线缆与实施例4的制备方法及原料种类完全相同，区别在于护套的各原料掺量不同，具体详见表4所示。
[0037] 表4实施例7‑10铝合金线缆护套的各原料掺量(单位：kg)实施例11
实施例11的铝合金线缆与实施例8的制备方法完全相同，区别在于护套原料中加入30kg制备例1制备的改性石棉纤维，其余原料种类和掺量与实施例7相同。
[0038] 实施例12‑13实施例12‑13的铝合金线缆与实施例8的制备方法完全相同，区别在于护套原料中加入30kg制备例2‑3制备的改性石棉纤维，其余原料种类和掺量与实施例8相同。
[0039] 实施例14实施例14的铝合金线缆与实施例12的制备方法完全相同，区别在于护套原料中加入了氮化硼和碳化硅，其余原料种类与实施例12相同，具体掺量详见表5所示。
[0040] 实施例15‑18实施例15‑18的铝合金线缆与实施例14的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表5所示。
[0041] 表5实施例14‑18铝合金线缆护套的各原料掺量(单位：kg)原料 实施例14 实施例15 实施例16 实施例17 实施例18
氟橡胶颗粒 60 60 60 60 60
纳米二氧化锡 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9
纳米氧化锌 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5
石墨烯微片 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5
云母粉 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
硬脂酸 2 2 2 2 2
硫化剂 8 8 8 8 8
抗氧剂 3 3 3 3 3
氮化硼 2 2.5 3 2.5 2.5
碳化硅 2 2 2 2.5 3
实施例19
实施例19的铝合金线缆与实施例17的制备方法完全相同，区别在于在护套原料中加入30kg改性石棉纤维，其余原料种类和掺量与实施例17相同。
[0042] 对比例1对比例1的铝合金线缆与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：护套原料中未添加纳米二氧化锡，其余原料及掺量与实施例1相同。
[0043] 对比例2对比例2的铝合金线缆与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：护套原料中未添加纳米氧化锌，其余原料及掺量与实施例1相同。
[0044] 对比例3对比例3的铝合金线缆与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：护套原料中未添加石墨烯微片，其余原料及掺量与实施例1相同。
[0045] 对比例4对比例4的铝合金线缆与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：护套原料中未添加云母粉，其余原料及掺量与实施例1相同。
[0046] 性能检测采用如下检测标准或方法分别对不同的实施例1‑19和对比例1‑4进行性能检测，检测结果详见表6。
[0047] 耐酸腐蚀性、耐碱腐蚀性：参照IEC60811，将铝合金线缆分别浸泡于草酸溶液和氢氧化钠溶液中进行耐酸和耐碱腐蚀性检测，草酸溶液和氢氧化钠溶液的有效浓度分别为45g/L和40g/L，在23±2℃条件下浸泡7d，计算拉伸强度变化率和断裂伸长率变化率，具体详见表5所示。
[0048] 老化后断裂伸长率：参照GB/T 2951《电线和电缆绝缘和护套材料通用测试方法》对铝合金线缆进行老化后断裂伸长率的检测，检测结果详见表6。
[0049] 导电率：参照据GB/T 3956《电缆的导体》对铝合金线缆进行导电率的检测，检测结果详见表6。
[0050] 表6不同铝合金线缆的性能检测结果由表6的检测结果表明，本申请中得到的铝合金线缆的耐酸和耐碱腐蚀性较高，经草酸溶液处理后铝合金线缆拉伸强度和断裂伸长率最优分别为‑4.2％和13.0％，经氢氧化钠溶液处理后的拉伸强度和断裂伸长率最优分别为‑3.4％和12.5％，表现出较优的耐腐蚀性；同时，本申请的铝合金线缆的老化后断裂伸长率和导电率最高分别为164％和63.9％，具有较好的力学性能和导电性。
[0051] 实施例1‑6中，经草酸溶液处理后的实施例4铝合金线缆的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑6.4％和10.9％，经氢氧化钠溶液处理后的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑5.7％和10.4％，均优于实施例1‑3和实施例5‑6铝合金线缆，表现出较优的耐腐蚀性；同时，实施例4的铝合金线缆的老化后断裂伸长率和导电率最高分别为146％和62.1％，具有较好的力学性能和导电性。表明实施例4铝合金线缆的各原料用量较为合适，表现出较优的耐腐蚀性能、导电性和力学性能。
[0052] 实施例7‑10中，经草酸溶液处理后的实施例8铝合金线缆的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑6.1％和11.4％，经氢氧化钠溶液处理后的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑5.1％和10.7％，均优于实施例7和实施例9‑10铝合金线缆，表现出较优的耐腐蚀性；同时，实施例8的铝合金线缆的老化后断裂伸长率和导电率最高分别为151％和62.7％，具有较好的力学性能和导电性。表明在铝合金线缆原料中当云母粉与石墨烯微片的重量份配比为1:9时较为合适，表现出较优的耐腐蚀性能、导电性和力学性能。可能是与调节云母粉和石墨烯微片的重量份配比，进一步提高石墨烯微片在护套原料中的作用，从而进一步提高铝合金线缆的耐腐蚀性有关。
[0053] 实施例11‑13中，经草酸溶液处理后的实施例12铝合金线缆的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑5.4％和12.3％，经氢氧化钠溶液处理后的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑4.2％和11.2％，均优于实施例11和实施例13铝合金线缆，表现出较优的耐腐蚀性；同时，实施例12的铝合金线缆的老化后断裂伸长率和导电率最高分别为159％和63.5％，具有较好的力学性能和导电性。表明在铝合金线缆原料中加入改性石棉纤维，可进一步提高铝合金线缆的耐腐蚀性能。可能是与改性石棉纤维具有较高耐腐蚀性有关。
[0054] 实施例14‑18，经草酸溶液处理后的实施例17铝合金线缆的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑4.6％和12.7％，经氢氧化钠溶液处理后的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑3.6％和11.7％，均优于实施例14‑16和实施例18铝合金线缆，表现出较优的耐腐蚀性；同时，实施例17的铝合金线缆的老化后断裂伸长率和导电率最高分别为163％和63.8％，具有较好的力学性能和导电性。表明实施例17铝合金线缆护套原料中的氮化硼和碳化硅的用量较为合适，提高了铝合金线缆的耐腐蚀性。可能是与氮化硼和碳化硅均具有较高的导热性能、抗氧化性和耐腐蚀性，二者协同使用，可进一步提高铝合金线缆的耐油性和力学性能有关。
[0055] 结合实施例17和实施例19发现，经草酸溶液处理后的实施例19铝合金线缆的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑4.2％和13.0％，经氢氧化钠溶液处理后的拉伸强度和断裂伸长率分别为‑3.4％和12.5％，均优于实施例17，表现出较优的耐腐蚀性；同时，实施例19的铝合金线缆的老化后断裂伸长率和导电率最高分别为164％和63.9％，具有较好的力学性能和导电性。表明在铝合金线缆护套原料添加氮化硼和碳化硅的基础上添加改性石棉纤维，可进一步提高铝合金线缆的耐腐蚀性。
[0056] 结合对比例1‑4和实施例1铝合金线缆的性能检测数据发现，在铝合金线缆护套原料中加入纳米二氧化锡、纳米氧化锌、石墨烯微片和云母粉，均不同程度的提高了铝合金线缆的耐腐蚀性。
[0057] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
