铜包铝导体性能研究
铜包铝标准
铜包铝标准铜包铝线铜包铝重量比重密度铜包铝标准铜包铝线的结构、性能及应用一、铜包铝线的结构铜包铝(Copper clad aluminum wire)简写为CCA,它是由铝芯线和紧密包覆其外的铜层构成的双金属线,这就使得在一根导线上发挥了两种金属材料的特点,使铜的优良导电性和铝的重量轻的特点结合在一起,克服了铝导线的缺点,形成具有导电性好、密度小、柔软、耐腐蚀、易焊接、价钱低廉等特点的铜包铝线。
从而发展成为一种新的金属导电材料。
二、铜包铝线的特点1、结构参数按铜层体积比分可以分为:10%和15%两种,铜层体积比为15%的铜包铝线主要用于传输高频信号的同轴电缆内导体,10%的铜包铝线主要用于传输低频电流线缆的导体。
按铜层重量,可以计算出铜层体积比为10%和15%的铜包铝线,其铜层重量比分别为26.8%和36.8。
另外,按照它的使用状态可以分为软态(A类)和硬态(H类)两种。
2、物理性能⑴密度对于铜层体积比为15%的铜包铝线,其密度为3.63g/cm3;而铜层体积比为15%的铜包铝线,其密度为3.32g/cm3。
由于铜包铝线的密度小,使铜包铝线具有很多优点:①对于同样重量和线径的纯铜线和铜包铝线相比,铜包铝线的长度约为纯铜线的1.7~2.5倍,这将为厂商降低材料成本。
②由于1吨铜包铝线中铜的重量为268~368Kg,可代替1.7~2.5吨纯铜线,使得使用铜包铝线可以节约大量铜资源。
⑵比热根据热力学公式Q=cm(t2-t1),由于纯铜线的比热c=0.092Kcal/kg.k,铜包铝线的比热c=0.149Kcal/kg.k,这就意味着铜包铝线的比热要比纯铜线的比热要大得多,那么在同样重量的铜包铝线温度升高1度所需要的热量比纯铜线的多,从而使铜包铝线具有较低的温度,这对安全用电有很大好处。
⑶导电性铜包铝的电阻率比纯铜线大,比铝小,20℃时体积比为10%和15%的铜包铝线直流电阻率分别为≤0.02743Ωmm2/m和≤0.02676Ωmm2/m。
铜铝复合导体材料的性能及其应用
前沿技术L eading-edge technology 铜铝复合导体材料的性能及其应用周 弦(陕西国防工业职业技术学院,陕西 西安 710300)摘 要:当前社会各个领域的建设对于各类金属原材料的需求正处于快速增长的阶段,铝铜材料在机械材料加工中应用极其广泛,随着现代科技对于金属原材料性能要求的提高,铜铝复合导体材料在相关领域日益发挥着重要的作用。
本文的研究主要包括以下内容,首先是相关概述,包括对相关背景和研究意义的阐释,其次是铜铝复合导体的性能类型分析,包括铜铝复合导体的种类,当前主要氛分为三类。
接着是对铜铝复合导体的性能分析,为后文的应用分析奠定基础。
最后是铜铝复合导体材料的应用与发展,着重分析了铜铝复合导体材料的应用以及发展前景。
关键词:铜铝;复合导体;材料;性能;应用中图分类号:TB33 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)22-0125-2Properties and applications of copper aluminum composite conductor materialsZHOU Xian(Shaanxi Institute of Technology,Xi'an 710300,China)Abstract: At present, the demand for various kinds of metal raw materials in the construction of various fields of society is in the stage of rapid growth. Aluminum copper materials are widely used in mechanical materials processing. With the improvement of the performance requirements of metal raw materials by modern science and technology, copper aluminum composite conductor materials are playing an increasingly important role in related fields. The research of this paper mainly includes the following contents: first, the relevant overview, including the interpretation of the relevant background and research significance; secondly, the performance type analysis of copper aluminum composite conductor, including the types of copper aluminum composite conductor. At present, the main atmosphere is divided into three categories. Then, the performance of copper aluminum composite conductor is analyzed, which lays the foundation for the application analysis in the following paper. Finally, the application and development of copper aluminum composite conductor material are introduced, and the application and development prospect of copper aluminum composite conductor material are analyzed emphatically.Keywords: copper aluminum; composite conductor; material; performance; application我国的社会经济正处于快速发展的时期,社会各个领域的建设对于各类金属原材料的需求正处于快速增长的阶段,铝铜材料在机械材料加工中应用极其广泛,随着现代科技对于金属原材料性能要求的提高,铜铝复合导体材料在相关领域日益发挥着重要的作用,对于铜铝复合导体材料的性能及其应用分析有着深刻的社会意义和理论价值[1]。
铜包铝电缆的特性及应用浅析
铜包铝电缆的特性及应用浅析对于机电安装行业,电线电缆在机电安装工程中占据了重要的地位,作为其主要原材料的铜,占了电缆产品总成本的70%~80%,铜电缆的价格随着铜价的上涨而急剧增长,对投资方和施工方在工程造价控制方面带来极大的困难,为此,铜包铝电缆研究和应用迅速增长。
铜包铝电缆是指以铝芯线代替铜芯线作为电缆主体,并覆盖一定比例铜层的电线电缆。
铜包铝电缆根据用途可分为两类:一类是信号或通信用铜包铝电缆,另一类是电源用铜包铝电缆。
就其特性而言,铜包铝电缆和纯铜电缆的比较如下。
一、铜包铝通讯电缆机械性能。
纯铜导体的强度和延伸率均大于铜包铝导体,即纯铜的力学性能优于铜包铝。
从电缆设计的角度来看,在实际应用中,纯铜导线在机械强度方面优于铜包铝导线并不一定需要。
铜包铝导线比纯铜轻得多,因此铜包铝电缆的总重量比纯铜导线电缆轻,这将为电缆运输和电缆架设施工带来方便。
此外,铜包铝比纯铜软一点,用铜包铝导线制作的电缆比纯铜电缆柔韧性好一点。
电气性能。
因为铝的导电性比铜差,使得铜包铝导体的直流电阻比纯铜导体大,这点有无影响主要看电缆是否会被用来供电,如给放大器提供电源,如果被用来供电的话,铜包铝导体将会导致额外的电力消耗,电压降低较多。
当频率超过5mhz时,此时的交流电阻衰减在这两种不同的导体下没有明显的区别。
当然,这主要是因为高频电流的集肤效应,频率越高,电流的流动就越接近导体表面,在铜包铝导体的表面实际上纯铜材料,当频率高到一定时候,整个电流镀在铜材质里面流动了。
在5mhz情况下,电流在近表面的约0.025毫米厚度中流动,而铜包铝导体的铜层厚度比此厚度多约一倍。
对于同轴电缆,因为传输的信号是在5mhz以上,因此铜包铝导体和纯铜导体传输效果是相同的。
在实际测试电缆的衰减可以证明这一点。
铜包铝较纯铜导体软,在生产过程中容易进行矫直处理,因此在一定程度上可以说用铜包铝的电缆要比用纯铜导体的电缆回波损耗指标好。
经济铜包铝导线按重量出售,纯铜导线也按重量出售。
铜包铝漆包线的基本情况铜包铝漆包线是采用铜包铝材料作内导体(精)
铜包铝漆包线的基本情况铜包铝漆包线是采用铜包铝材料作内导体的新型电磁线,其特性介于铜铝之间,结合了铜的优良导电性和铝的重量轻的优点。
执行标准:
执行SJ/T11223-2000《铜包铝线》和GB/T6109.1~11-1990《漆包圆绕组线》。
铜包铝漆包线的优点:
直流电阻率:铜包铝线的直流电阻率约为纯铜线的1.5倍;阻值相同时,铜包铝线重量约为纯铜线的1/2。
2.良好的钎焊性:铜包铝线由于其表面同心的包覆了一层纯铜,因此具有跟纯铜线一样的可钎焊性,而不必像铝线那样做特殊处理。
3.重量轻:铜包铝线密度是相同线径的纯铜线的1/3,对降低电缆和线圈的重量十分有效。
应用领域:
用于制作要求重量轻、相对导电率较高、散热性好的绕组,特别是传输高频信号的绕组高频变压器、普通变压器、电感线圈、电机、家用电机及微型马达用电磁线;微型电机转子线圈等用漆包线;用于音响线圈、光驱的特殊电磁线;显示器偏转线圈用电磁线;消磁线圈用电磁线;用于手机内部线圈、手表驱动元件等的电磁线;其他特殊电磁线。
室温拉变形后的铜包铝线材的力学性能和导电性能
力学性 能分别列 于表 1 。用 MM 6光学 显微 镜 和 Ph s L 0 ip X 3 扫描电镜分析显微组 织 ,晶粒 的平均 尺寸 在 5个 观测 区域 上取平 均值 ;用 L S K拉伸实验 机测定抗 拉强度 和延伸 D 一2 率 ;用 2 4 L W —om 电阻 测试仪 测定 电阻并计 算其 导 电 51O h 率 。纯 c u线 、合金 A 线 和纯 c l u包覆 合金 A 线 分别 记为 l
横断 面晶粒变为不规则 的形状 ( 2 ) 图 a ,纵 断面变为 纤维状
( 2) 图 b 。很显然 ,纤维 的直径 随变形 量增 加而减小 ,纤维 的长度 随变形 量增加而加 大。
规律,给 出了其抗拉强度和导电率的近似 预测方法 。
1 实 验材 料及 方 法
用 带状纯 c u薄板 包覆 在 qlm 合金铝 杆上 ,以 自制 b0 m
( )横断面 ( = .4 ;( )纵断面 ( 19 ) a 叩 33) b 叩= .8
F g 2 Mi rsr c u e o l d i g w r so u+A yd a n i. co t t r f a d n ie fC u c 1b rwi g
维普资讯
三 _ 塑 =
室温 形后的铜包铝线材的 拉变 力学性能和导电性能 中国 科技与设备 ( 材料 双月刊)
室温 拉 变 形 后 的铜 包 铝 线 材 的力 学 性 能 和 导 电性 能
吴云忠 ,马永庆 ,张洋 ,高洪涛 ,刘世 永
( 大连海事大学机电与材料工程学 院 ,辽宁 大连 16 2 ) 10 6
铜包铝的导电率
铜包铝的导电率铜包铝,这名字听起来就有点像给铝穿了一层铜的衣服呢。
咱今儿个就来好好唠唠它的导电率这档子事儿。
你看啊,导电率这东西就像是一条路,电呢就像在这条路上跑的车。
路要是顺畅,车就能跑得飞快,这就好比导电率高的时候,电传导得就快。
铜啊,那可是导电的一把好手,就像一条宽阔又平坦的高速公路,电在铜里跑起来那叫一个畅快。
而铝呢,它的导电能力也还行,不过就像是那种比较窄一点的省道,虽然也能让电跑起来,但没铜那么厉害。
这铜包铝啊,就是把铝这条省道用铜的高速公路给包起来了一部分。
你可能就会想了,那它的导电率是不是就介于铜和铝之间呢?还真是这么回事儿。
铜包铝的导电率啊,它比单纯的铝要好一些,可又比不上纯铜。
这就好比你把一个跑得还挺快的人和一个跑得特别快的人绑在一起,整体的速度肯定比原来那个跑得还挺快的人快了些,但又达不到那个跑得特别快的人的速度。
咱再从实际生活里找例子。
你家里的电线啊,要是用铜包铝的话,它能满足一些基本的用电需求。
比如说你就开个小台灯,看个小电视啥的,这电在铜包铝电线里传导也还凑合。
可要是你家里开了好几个大功率的电器,像空调、电暖器啥的,这时候你就会发现,好像这电有点供应不上了,就像一群人要同时通过一条不太宽敞的路,就会堵得慌。
这就是因为铜包铝的导电率有限,在面对大功率电器这种需要大量电快速通过的时候,就有点力不从心了。
从工业上来说,铜包铝的这种导电率特性也决定了它的应用范围。
有些设备对导电性能要求不是特别高的,用铜包铝就挺划算的。
毕竟铜比较贵,用铜包铝既能有一定的导电能力,又能节省成本,就像买东西,你不一定要买最贵最好的,只要能满足你的需求就行。
但是呢,如果是那些对导电率要求极高的精密仪器或者大型电力设备,那可就得用纯铜了,这就好比参加奥运会的运动员,那必须得是顶尖的,不能有半点含糊。
有人可能会问,那为啥不把铝的导电率提高到和铜一样呢?这就像是你想让一只乌龟跑得和兔子一样快,这可不容易啊。
电线电缆铜包铝线资料
绪论双金属铜包铝线(Copper clad aluminum wire)简写为CCA,采用先进的包覆焊接制造技术,将高品质铜带同心的包覆在铝杆等芯线的外表面,并使铜层和芯线之间形成牢固的原子间的冶金结合。
这就使得在一根导线上发挥了两种金属材料的特点,使铜的优良导电性和铝的重量轻的特点结合在一起,克服了铝导线的缺点,形成具有导电性好、密度小、柔软、耐腐蚀、易焊接、价格低廉等特点的铜包铝线。
从而发展成为一种新的金属导电材料。
信息产业的迅速发展为射频同轴电缆的大量应用与发展带来了重要机遇。
铜的导电性能好,具有较强的耐腐蚀性能,在铜中加入少量的锡或银后,其耐磨和耐热性能可得到进一步提高。
因此同或铜合金一直被视为同轴电缆内导体的首选材料。
但铜的密度高,铜资源比较少,且纯铜导体的价格较高。
随着复合技术的不断发展与进步,在保证导电性能的前提下采用复合技术,用廉价的金属部分代替铜以降低生产成本,已经成为国内外研究开发人员努力的LI标。
其中铜包铝复合材料是一种比较理想的替代品。
如今我国现有的绝缘电线电缆常用的内导体主要有铜(Cu)、铝(A1)两种单金属,而且采用铜做内导体的居多,铝芯线缆用户主要集中在东北、中部、西北部地区。
我国铝资源非常丰富,铜资源相对匮乏,20世纪30年代到70年代中期我国广泛推广使用铝芯线缆,铝排铝漆包线等产品,当时铝导体的用量占导体总用量的比例达60%以上,80年代到90年代,山于铜铝价差的缩小,铜固有的导电性能大大优于铝的性能,再加上国际铜业组织一味鼓噪推崇铜导体,使铝芯电缆的推广使用受到阻碍,也使铜价一路飙升,给电缆制造行业带来前所未有的压力, 造成流动资本增加,利润空间缩小,相当一部分企业纷纷改行、停产。
在这铜价高起的市场背景下,寻找新的导体材料已刻不容缓。
根据国家推荐标准,在20°C时,某一铜导体截面的直流电阻值与对应大的两个规格的铜包铝导体直流电阻值相当,也就是说,从传输过程中的能量损失考虑, 某一铜导体电力电缆完全可以山对应大的两个规格的铜包铝导体电缆所替代,它们的载流量是相当的。
浅谈铜包铝电缆报告
“铜”包“铝”电缆可行性报告引言“铜”包“铝”电缆,并非2011年的科技时代产物,其产品早在几年甚至十几年前,就被一些不法的电线电缆厂家作为高风险谋取暴利的方式,虽然铜与铝的导电性能与机械性能的差异明显不能完全代替,但是基于如下几点:近几年在铜、铝原材料价格最高时相差数倍,铜包铝导体生产工艺并不复杂,铜包铝电缆与铜电缆在外观上没有任何差异,一般设计院在设计电缆时都放有很大“余量”。
于是,很多厂家就以“铜包铝电缆”充当“铜电缆”销售,谋取中间的巨大高额利润。
而当时并没有想到以铜包铝电缆以正规、公开的形式来代替传统电缆的方法。
然而,后来有专家学者提出了“集肤效应”又名“趋肤效应”(定义:对于导体中的交流电流,靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。
随着电流频率的提高,趋肤效应使导体的电阻增大,电感减小),“邻近效应”(定义:导体内电流密度因受邻近导体中电流的影响而分布不均匀的现象),但“集肤效应”在单根电缆在150mm2以下时,几乎体现不了效果。
这虽然不能改变“铜”和“铝”固有的本身的电气性能和机械性能,但是却引发了广大劳动人民在铜资源匮乏,铜价较高的大环境下想到的一种摸索解决的办法。
于是,受到以前铜包铝电缆的一些启发,就有了现在新一代的铜包铝电缆。
1.“铜”包“铝”电缆的开发源于“集肤效应”和铜导体的导电性能大大的优于铝导体,于是以“包覆焊接拉制法”将铜带(以一定的铜层体积比)同心的包覆在铝芯线杆的外层,系一种物理方式,而当中铝导体在接触空气后立即产生一层致密的氧化膜来防止导体氧化,而铜、铝导体各自的、导电性能、电化学腐蚀、热膨胀系数都存在很大差异,在长期电流(以及高频电压)通过时,铝芯导体与铜层的广泛接触后所连接造成接触电阻,将产生热量来加快这两种不同金属元素的热膨胀以及它们的电化学腐蚀;即铝元素比较活泼,会影响在外包裹的铜元素;2.目前,我国唯一针对对于电缆行业最重要、最具权威性的标准是由“中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局”(简称:国家质检总局)与“中国国家标准化管理委员会”联合发布的《GB/T 12706-2008》(代替:GB/T 12706-2002),此标准规定了额定电压等级1KV-35KV的电缆的相关重要标准,该标准自2008年12月31日发布,2009年11月01日实施。
铜包铝电缆的特性及应用
铜包铝电缆的特性及应用铜包铝电缆是一种由铜和铝两种金属构成的复合电缆,其特点是在铝芯电缆外包覆一层铜壳。
该型电缆具有一系列特性和应用,下面将详细介绍。
首先,铜包铝电缆的特性包括:1. 综合性能优越:铜包铝电缆的铜和铝两种金属相互补充,结合了铜导体的良好导电性和铝的轻便性。
相比纯铜电缆,铜包铝电缆具有更低的密度和更高的导电性能。
2. 高导电性能:铜包铝电缆的铜壳可以显著提高电缆的导电性能,降低电阻。
相同导电截面下,铜包铝电缆可以承载更大的电流,减少线路能耗。
3. 轻量化设计:铝是一种相对轻便的金属,相比纯铜电缆,铜包铝电缆的重量更轻,便于安装和布线。
特别是在远距离输电和海底电缆等场景下,铜包铝电缆的轻量特性显得尤为重要。
4. 优良耐腐蚀性:铜壳有效保护铝芯电缆不受腐蚀,延长了电缆的使用寿命。
铜包铝电缆适用于各种环境条件,包括潮湿、高温、酸碱等。
其次,铜包铝电缆有广泛的应用领域,主要包括以下几个方面:1. 输电领域:铜包铝电缆适用于中低压输电线路,如城市配电网、农村电网以及工矿企业的配电系统。
由于铜包铝电缆的高导电性能,可以减少输电线路上的能源损耗。
2. 铁路交通领域:铜包铝电缆广泛应用于铁路电气化系统。
在铁路线路上使用铜包铝电缆既能够满足电力传输要求,同时又降低了施工难度和成本。
3. 新能源领域:随着太阳能和风能等新能源的发展,铜包铝电缆在太阳能发电站和风力发电场的内部布线中得到广泛应用。
铜包铝电缆的轻便性能与新能源的需求相适应,使得铜包铝电缆成为可再生能源行业的重要组成部分。
4. 船舶工程领域:铜包铝电缆用于船舶的动力系统、仪表系统、光缆系统等。
由于船舶设计空间有限,铜包铝电缆的轻便特性能够减轻整体重量,提高船舶的运行效率。
总之,铜包铝电缆以其优越的综合性能和广泛的应用领域在电力输电和电气化领域得到了广泛应用。
随着科学技术的不断进步和新能源的发展,铜包铝电缆将迎来更多的应用机会和市场需求。
铜包铝母线的载流性能研究_蔡西川_顾荣荣
3 厚度对铜包铝母线载流性能的影响
选择铜层体积比为 20% 、宽度为 100 mm、厚度 在 6 ~ 12 mm 范围内的铜包铝母线进行试验,研究
·5·
2016 年第 2 期 No. 2 2016
电线电缆 Electric Wire & Cable
2016 年 4 月 Apr.,2016
铜包铝母线载流性能与厚度之间的关系。表 3 是在 母线采取单根平放方式,外部环境一致条件下,母线
2016 年第 2 期 No. 2 2016
电线电缆 Electric Wire & Cable
2016 年 4 月 Apr.,2016
前国内外大量使用的铜包铝母线的铜层体积比范围 为 15% ~ 25% 。 [1-2] 从理论上分析,复合母线的导
电率( % IACS) 与铜层体积比是呈线性关系的。
2 宽度对铜包铝母线载流性能的影响
在开关柜及母线槽中,有众多不同规格的母线
可供选择。本文选择铜层体积比为 20% 、厚度 为 6 mm、宽度在 60 ~ 160 mm 范围内的铜包铝母线进
行试验研究。表 2 是在母线采取单根平放方式,外
部环境一致条件下,母线温升 50 K 时的稳态载流量
值。图 2 是温升 50 K 时稳态载流量随母线宽度的
( Shanghai Electric Cable Research Institute,Shanghai 200093,China)
电镀铜包铝导体
电镀铜包铝导体
电镀铜包铝导体是一种特殊的导体材料,其外层是铜,内层是铝。
这种结构使得导体既具有铜的优良导电性能,又具有铝的轻便特性。
电镀铜包铝导体具有低电阻、低质量、良好的柔韧性和耐腐蚀性等优点,因此在电线电缆、连接器、电子元器件等领域得到了广泛应用。
在电线电缆领域,电镀铜包铝导体可以用于制作通信电缆、电力电缆、控制电缆等。
其优良的导电性能可以保证信号的稳定传输,而其轻便特性则使得电缆更加易于安装和维护。
在连接器领域,电镀铜包铝导体可以用于制作插头、插座等连接器。
其良好的柔韧性和耐腐蚀性可以保证连接器的可靠性和耐用性。
在电子元器件领域,电镀铜包铝导体可以用于制作导线、绕线等。
其低电阻和良好的导电性能可以保证电子元器件的正常工作。
总之,电镀铜包铝导体是一种性能优良、应用广泛的导体材料,可以满足不同领域的需求。
铜包铝线在电机中的应用
铜包铝线在电机中的应用铜包铝线是一种由铝芯和铜包层组成的复合导线,因其具有良好的导电性能和机械性能,被广泛应用于电机领域。
铜包铝线的应用在电机中具有诸多优势,包括降低电机成本、减轻电机重量、提高电机效率等。
本文将介绍铜包铝线在电机中的应用情况。
首先,铜包铝线在电机中能够有效降低电机的成本。
相比于纯铜导线,铜包铝线的制造成本较低。
铝芯的价格相对较低,而铜包层则在保证导电性能的同时减少了铜的用量。
由于电机中的导线通常需要大量使用,因此采用铜包铝线可以显著降低电机的制造成本,提高产品的竞争力。
其次,铜包铝线的应用能够减轻电机的重量。
铝的比重约为铜的一半,因此铜包铝线的重量较纯铜导线更轻。
在电机的设计中,减轻电机的重量对于提高电机的运行效率、降低能耗具有重要意义。
通过使用铜包铝线,电机的整体重量得以减轻,进而降低电机的惯性,提高机械效率,减少能耗。
另外,铜包铝线的应用还可以提高电机的效率。
铜包铝线的导电性能与纯铜导线相当,能够满足电机的导电要求。
在电机运行过程中,导线的电阻会产生一定的热量,这会导致电能的损耗,从而降低电机的效率。
铜包铝线的铝芯能够有效降低导线的电阻,减少热量的损耗,提高电机的效率。
通过提高电机的效率,电机的使用寿命得以延长,维修和更换的频率降低,进一步降低了电机的综合成本。
需要注意的是,铜包铝线在电机中的应用需要根据具体的电机设计要求和使用场景进行选择。
虽然铜包铝线具有许多优势,但在某些高功率、高频率、高温度等特殊工况下,纯铜导线可能更适合。
因此,在电机的设计和选择过程中,需要综合考虑铜包铝线的优势与限制,选择最合适的导线材料。
综上所述,铜包铝线在电机中的应用具有降低成本、减轻重量、提高效率等优势。
随着技术的不断发展和应用的推广,铜包铝线在电机领域的应用前景广阔。
未来,我们可以期待铜包铝线在电机中的应用进一步推广,为电机行业的发展做出更大的贡献。
航空航天铜包铝标准
航空航天铜包铝标准
对于航空航天领域,铜包铝(CCA)导体的标准如下:
1. 尺寸:标准中规定了导体截面积范围为0.25mm²~107mm²的绞合导体。
2. 电气特性:对于铜包铝导体,标准中有具体的电气性能要求。
3. 机械特性:铜包铝导体的机械性能,例如拉伸强度、弯曲性能等都有一定的标准。
4. 应用:主要用于飞机轻型电缆和某些航空航天设备中。
5. 其他特定要求:某些铜包铝导体可能还具有特殊的使用要求,例如耐高温、耐腐蚀等,这些也应在标准中有所体现。
此外,需要注意的是,铜包铝导体标准可能会根据不同的国家和地区、行业组织或企业有所差异。
因此,在具体应用中,应参考相应地区或行业的标准,并结合产品特性和实际需求进行选择。
铜包铝导体性能研究
铜包铝导体性能研究铜包铝导体性能研究0 前言电线电缆行业的发展,离不开铜、铝等导电材料。
铜具有良好的电气性能,是传统的导电材料,但铜资源的匮乏和市场价格的不断提高,促使电缆行业积极寻求代用材料。
铝是铜较好的代用材料,铝的资源丰富,价格相对较低,密度较小,电导率较高,但是铝的强度较低,耐腐蚀性较差,表面极易形成坚固的氧化膜,且接触电阻很大,接头难以形成可靠的连接。
随着双金属复合技术的发展,人们利用铜的优良导电性与铝密度小的特点,在铝芯线外部牢固复合铜薄层,制成铜包铝线。
铜包铝线是采用包覆焊接拉拔法,将铜层均匀而同心地包覆在铝芯线上,并使两者界面上的铜和铝原子实现冶金结合的双金属复合线,它具有导电性好,密度小,柔软,耐腐蚀,易焊接,价格较低等特点。
在铜价节节攀升,居高不下的今天,铜包铝线更能显示性能上、经济上的种种特点,很多电线电缆企业都积极使用铜包铝线,以减少用铜量,降低原材料成本。
下面我就分别对金属导体的导电机制、铜包铝的复合机理、铜包铝用作电缆主要材料的优点和目前的一些问题加以概述,最后对这些问题给出相应的几点看法。
1金属的导电机理及铜包铝复合机理1.1 金属导电机理由能带理论知金属导体的能带结构中最高占有带仅部分充满,即除了满带和空带外还存在不满带。
在费米能级附近的电子,在热或其他作用的激发下,产生定向运动而导电。
因此,材料的导电性取决于能带的结构和电子的填充情况。
对金属导电有贡献的仅仅是费米能级附近的电子,这些自由电子即为金属导体的载流子,也只有这些电子才能在电场的作用下进入较高的能级,从而实现金属导体的导电。
金属载流子在外电场和温度梯度的驱动下会发生定向运动,但他们同时也受到杂质、缺陷和晶格振动的散射,两种因素相互竞争、最终达到平衡,从而形成稳态的输运现象,其中弛豫时间大致就是系统恢复平衡所用的时间。
所以说电子在费米能级处的能态密度和弛豫时间对金属电导有着紧密的影响。
1.2 铜包铝复合机理在单一的金属材料的结构中,各原子依靠较高强度的键合力连接在一起,因此冶金结合就是金属在这种稳固的原子间的键合力作用下连接在一起。
科技成果——高性能铜包铝导电排成形技术
科技成果——高性能铜包铝导电排成形技术
技术开发单位沈阳工业大学
所属领域先进制造、新材料
成果简介
沈阳工业大学材料研发中心经过多年研究,成功研制出高性能各种尺寸规格以及各类铜包铝导电排成形技术;其导电率接近纯铜排,该技术操作简单,成品率高,材料利用率高,铜铝结合强度高,塑性好。
应用范围
汽车保险杠、天窗及导轨、遮阳架;自行车架、前叉及踏板;摩托车架、扶手及减震系统;手机外壳、笔记本外壳等。
技术特点
(1)尺寸精度高;
(2)力学性能高;
(3)表面质量好;
(4)导电率接近铜排;
(5)材料利用率高。
专利情况获2项发明专利和1项实用新型专利。
技术水平国际先进
生产及使用条件
该技术产业生产条件优异,无污染,劳动强度低;使用条件主要应用于中低压电控柜和车间导电排,发热量与铜排接近,使用安全可
靠。
替代纯铜排可以节约大量的纯铜,成本低,附加值高,质量轻,能耗低。
市场前景
目前采用铜包铝排替代纯铜排是电力行业的发展趋势,有着广阔的发展前景,其附加值远远高于纯铜排产品。
合作方式
技术转让、技术咨询、技术开发、技术服务、技术入股等。
以铜包铝线为内导体的CATV同轴电缆的特性-管理资料
以铜包铝线为内导体的CATV同轴电缆的特性-管理资料铜包铝线是在铅芯线上同心地包覆铜层并使铜铝界面形成金属结合的双金属复合导线,。
它是CATV同轴电缆纯铜线内导体的"更新换代"产品,具有合理利用自然资源、稳定传输电视信号、降低电缆生产成本、方便网络工程施工等优点。
美国的CATV电缆早在七十年代就使用铜包铝线。
近年来由于国产铜包铝线问世,我国生产的75-9、75一12和540等CATV电缆也开始大量使用铜包铝线作内导体。
随着我国信息产业的迅速发展,有线电视网络将不断兴建或更新,并将发展有线电视、电话和计算机三网合一的网络,使用铜包铝线的同轴电缆将有广阔的应用前景。
为此,本文主要介绍铜包铝线的有关知识、国产铜包铝线的特性以及以铜包铝线为内导体的同轴电缆特性,供网络施工人员参考。
1铜包铝线的规格及对其质量和性能的要求1.1铜包铝线的规格铜包铝线按铜层体积比(铜层体积占铜包铝线体积的百分比)不同分为两种:铜层体积比在8~12%范围内的为10%级(简记为10);铜层体积比在13~17%范围内的为15%级(简记为15)。
铜包铝线按软硬状态不同又分为两种:拉拔后未通火者为硬态(以H表示);拉拔后退火者为软态(以A表示)。
因此,铜包铝线可分为四类:10H、10A、15H和15A。
各类铜包铝线又可拉拔成不同的标称直径。
铜包铝线以代号CCA(Copper Clad Aluminum)表示。
其规格表示方法为:例如,对于直径为2.77、铜层体积比为15%的软态铜包铝线,其规格的标记为:CCA-15A-2.77。
1.2对铜包铝线质量的要来(1)铜层厚度沿圆周方向分布应均匀。
标准规定铜层沿圆周方向的最薄点,对于10A、10H铜包铝线不应小干导线半径的3.5%;对于15A、15H的不应小于导线半径的5%,否则将影响电视信号的传输。
(2)铜层应有较好的密合性,保证使用过程中不开裂。
可取一段铜包铝线,在其直径15倍处的两端夹紧,将其正向扭转三圈后再反向扭转三圈来检查。
铜包铝线在电机中的应用
铜包铝线在电机中的应用
铜包铝线是一种由铝芯线包覆着铜层的导线。
铜包铝线由于具有铜的导电性能和铝的轻便特性,因此在电机中得到了广泛的应用。
铜包铝线在电机的制造过程中起到了导电的作用。
铝芯线由于具有较低的电阻,可以有效地传导电流,从而将电能转化为机械能。
而铜层则提供了更好的导电性能,以保证电流的稳定传输。
铜包铝线的导电性能使得电机在工作时能够高效地转换能量,并提高了电机的效率。
铜包铝线的轻便特性使得电机在重量方面更加优越。
相比于纯铜线,铜包铝线的铝芯线重量较轻,这使得电机在体积相同的情况下具有更高的功率重量比。
这对于一些对重量要求较高的应用来说非常重要,比如航空航天领域的电机。
铜包铝线的使用还可以降低电机的成本。
由于铝芯线的价格相对较低,使用铜包铝线可以在一定程度上降低电机的制造成本。
这对于大规模生产电机的企业来说尤为重要,能够提高产品的竞争力。
然而,铜包铝线也存在一些问题。
由于铝芯线的导电性能较差,会导致电阻较大,从而产生较多的热量。
因此,在高功率、高负载的电机应用中,可能需要采取一些散热措施来降低温度,以保证电机的正常运行。
铜包铝线在电机中的应用具有重要的意义。
它不仅能够提供良好的导电性能,使电机高效运行,还能够降低成本并减轻电机的重量。
然而,我们也要注意到它的一些局限性,合理利用铜包铝线的优势,并针对其缺点采取相应的措施,才能更好地应用于电机制造中。
铜包铝电缆规格
铜包铝电缆规格铜包铝电缆是一种常用的电力电缆,由铜包铝导体和绝缘层组成。
铜包铝电缆具有良好的导电性能和抗腐蚀性能,广泛应用于电力输送和工业领域。
本文将介绍铜包铝电缆的规格及其特点。
一、导体规格铜包铝电缆的导体由铜包铝丝组成,铜包铝丝由一层铜包覆在铝丝表面。
铜包铝电缆的导体规格通常以截面积来表示,常见的规格有10mm²、16mm²、25mm²、35mm²等。
导体规格的选择应根据具体的用途和负载电流来确定。
二、绝缘层材料铜包铝电缆的绝缘层通常采用聚乙烯或交联聚乙烯。
聚乙烯绝缘层具有良好的绝缘性能和耐高温性能,适用于一般场合。
交联聚乙烯绝缘层具有更高的耐热性和耐电压能力,适用于高温环境或对电缆要求更高的场合。
三、外护层材料铜包铝电缆的外护层通常采用聚氯乙烯或聚乙烯。
聚氯乙烯外护层具有良好的耐腐蚀性和耐磨性,适用于室外安装或有腐蚀性介质的场合。
聚乙烯外护层具有较好的绝缘性能和柔软性,适用于室内安装或对电缆柔软性要求较高的场合。
四、电缆标准铜包铝电缆的生产和质量标准通常参照国家标准或行业标准,如GB/T 12706、IEC 60502等。
这些标准规定了铜包铝电缆的技术要求、试验方法和质量控制要求,确保了铜包铝电缆的安全可靠性能。
五、电缆特点1.导电性能好:铜包铝电缆的导体由铜包铝丝组成,铜的导电性能优于铝,使铜包铝电缆具有较低的电阻和较好的导电性能。
2.耐腐蚀性好:铜包铝电缆的铜包层能够有效防止铝丝与外界环境接触,具有较好的耐腐蚀性能,适用于腐蚀性介质环境。
3.重量轻:相比纯铜导体电缆,铜包铝电缆由于铝丝的使用,具有较轻的重量,便于安装和维护。
4.价格低廉:相比纯铜导体电缆,铜包铝电缆的制造成本较低,价格相对较低,适用于经济压力较大的工程项目。
六、应用领域铜包铝电缆适用于电力输送、工矿企业、建筑、冶金等领域。
在电力输送方面,铜包铝电缆可以用于中低压电力输送线路,满足不同负载要求。
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铜包铝导体性能研究
0 前言
电线电缆行业的发展,离不开铜、铝等导电材料。
铜具有良好的电气性能,是传统的导电材料,但铜资源的匮乏和市场价格的不断提高,促使电缆行业积极寻求代用材料。
铝是铜较好的代用材料,铝的资源丰富,价格相对较低,密度较小,电导率较高,但是铝的强度较低,耐腐蚀性较差,表面极易形成坚固的氧化膜,且接触电阻很大,接头难以形成可靠的连接。
随着双金属复合技术的发展,人们利用铜的优良导电性与铝密度小的特点,在铝芯线外部牢固复合铜薄层,制成铜包铝线。
铜包铝线是采用包覆焊接拉拔法,将铜层均匀而同心地包覆在铝芯线上,并使两者界面上的铜和铝原子实现冶金结合的双金属复合线,它具有导电性好,密度小,柔软,耐腐蚀,易焊接,价格较低等特点。
在铜价节节攀升,居高不下的今天,铜包铝线更能显示性能上、经济上的种种特点,很多电线电缆企业都积极使用铜包铝线,以减少用铜量,降低原材料成本。
下面我就分别对金属导体的导电机制、铜包铝的复合机理、铜包铝用作电缆主要材料的优点和目前的一些问题加以概述,最后对这些问题给出相应的几点看法。
1金属的导电机理及铜包铝复合机理
1.1 金属导电机理
由能带理论知金属导体的能带结构中最高占有带仅部分充满,即除了满带和空带外还存在不满带。
在费米能级附近的电子,在热或其他作用的激发下,产生定向运动而导电。
因此,材料的导电性取决于能带的结构和电子的填充情况。
对金属导电有贡献的仅仅是费米能级附近的电子,这些自由电子即为金属导体的载流子,也只有这些电子才能在电场的作用下进入较高的能级,从而实现金属导体的导电。
金属载流子在外电场和温度梯度的驱动下会发生定向运动,但他们同时也受到杂质、缺陷和晶格振动的散射,两种因素相互竞争、最终达到平衡,从而形成稳态的输运现象,其中弛豫时间 大致就是系统恢复平衡所用的时间。
所以说电子在费米能级处的能态密度和弛豫时间对金属电导有着紧密的影响。
1.2 铜包铝复合机理
在单一的金属材料的结构中,各原子依靠较高强度的键合力连接在一起,因此冶金结合就是金属在这种稳固的原子间的键合力作用下连接在一起。
铜包铝的复合机理就是在去除铜-铝接触面的氧化物层,再通过外界压力将这两种金属新产生的活性表面压合在一起而实现金属原子间的键和作用,得到的一种复合导体材料。
2 铜包铝用作电缆主要材料的优点
2.1 降低交流电阻
2.1.1 交流电阻是电流载流量的主要依据,根据集肤效应的原理,单根导线的表面,其单位面积通过的电流比导线的圆心单位面积通过的电流要大,也就是说,大截面导体的圆心在相同导体相成的圆面积内,圆心比圆周通过的电流要小,所以把圆心导体与圆周导体用不同的金属组成是最合理、最经济的。
2.1.2 影响交流电阻指标除直流电阻、集肤效应外,还有邻近效应,与相同直流电阻的铜导体相比,采用铜复合导体后,单根导体内,铝在圆心,铜在外缘;在绞合导体内,内层是铜包铝,外层是纯铜,而铝对集肤效应和邻近效应都没有铜敏感,同时铜复合导体会使导体总截面增加一部份,因此也增加了导体的表面积,改善了电缆的散热条件,增加了散热面积,而铝的导热系数与铜相近,在同等的材料成本条件下,交流电阻的指标要经济得多。
2.2 具有良好的耐腐蚀性
铝比铜易腐蚀,但由于铜包铝材料已经完全冶金化,铝完全被铜所覆,不会被水、空气接触,完全达到与铜一样的性能。
铜包铝/铜复合导体还更用利于避免电缆在长期使用过程中由于腐蚀、碰伤或因紧压、锡焊接不好使导体与接线端子接触不良、发热引起铜层脱落和铜铝两种金属之间形成电势差,加速电化腐蚀,造成电缆端部烧毁的隐患。
对于铝导体,特别是在沿海地区,大气中盐雾所含有的氯离子会凝聚在铝的表面,易在表面的
杂质和缺陷周围引起局部腐蚀,形成孔洞、裂纹和微电池,加剧铝导体的腐蚀。
2.3 成本低重量轻
与相同技术指标的铜芯电缆相比,铜包铝导体电缆可节约成本40%以上,铜包铝/铜复合导体电缆可节约成本20%以上。
铜包铝线的比重仅为纯铜线的37%-40%。
在线径、重量相等的情况下,其长度是纯铜线的2.5倍。
2.4 良好的焊接性
铜包铝线由于其表面同心包覆了一层纯铜,因此具有跟纯铜线一样的可焊性,方便生产。
3 目前应用复合导体电缆中的一些问题
3.1 尚无相应的国家标准
早在上个世纪60年代欧美一些国家就在研究和应用铜包铝复合导体电缆,并制定了相应的标准,现已进入了实用阶段;而我国铜包铝或铜包铝/铜复合导体电缆的生产和应用还处于起步阶段,国家还没有制定相应的标准。
各个厂家的产品还没有通过3C认证,当然,这些都是要经过一段时间应用积累后才能逐步形成。
正是由于这个原因.造成目前选用复合导体电缆存在一些问题。
3.2 集肤效应和邻近效应
有的厂家资料介绍复合导体电缆充分利用了电流的集肤效应原理,导体表面通过的电流比中心要大,把电阻率低的铜包在电阻率高的铝的外表是一种最合理的导体结构,在这里显然是把集肤效应的作用夸大了,甚至易使人进入认识误区,以为铜包铝复合导体就是利用了电流的集肤效应。
其实集肤效应还会使导体表面的发热加剧,这对载流导体来说是不利的。
导体通过交流电流时应按下式计算其交流电阻:
影响集肤效应系数的因素很多,如频率越高,集肤效应越显著;导体截面大的比截面小的集肤效应要大;还有导体的电阻率、导磁率、导体的工作温度等。
在工频(50 Hz)导体截面不超过240 mm^2时,都可视为1。
可见集肤效应对交流电
阻的影响非常小。
邻近效应系数与导体的尺寸、相邻距离、工作频率和导体的电阻即材质有关。
导体尺寸及相邻距离相同时,频率越高,导体电阻越小,邻近效应的影响越大,因此相对来说.铝导体的邻近效应影响比铜的要小,由于铜包铝复合导体的主要材料是铝,因此邻近效应对它的影响比铜材要小。
但总的来说,在工频情况下,邻近效应差异是非常之小的,因此对交流电阻的影响也很小。
导体通过电流时会产生电压降。
在通过交流电流时。
计算电压降不仅要考虑导体的电阻,还要考虑导体的电抗,在工程计算中,为简化手续,电缆线路的容抗由于很小,可忽略不计,只计算线路感抗,影响电缆线路感抗的因素虽然很多.但导体材料对线路感抗是不会产生影响的,在电缆截面、工作温度和长度等因素相同时铝芯电缆和铜芯电缆的感抗是相同的,因此可以推知,铜包铝复合导体电缆和铜导体电缆的感抗数据也基本上是相同的.也就是说,在电缆截面、工作温度和长度因素相同时,影响线路电压降的因素还是电阻。
如果铜包铝复合导体电缆和铜导体电缆的电阻不是相等的,相同截面的铜包铝复合导体电缆的电压降要比铜导体电缆的大。
从上面的分析可以看出.导体在通过交流电流时会发热和产生电压降,但在工频情况下,影响这些变化的主要因素还是直流电阻,集肤效应和邻近效应的影响是比较小的。
交变电流通过导体时,由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀,愈近导体表面电流密度越大。
这种现象称“集肤效应”。
集肤效应使导体的有效电阻增加。
频率越高,集肤效应越显著。
式中 f--信号的频率--透入深度
当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时,电流会集中于导体邻近侧流动的一种特殊的物理现象——邻近效应。
4几点看法
a.由于我国铜资源相对缺少,铝资源较为丰富,在条件许可的情况下,推广以铝代铜符合建设资源节约型社会的基本国策,从这点出发.铜包铝材料应该大力推广。
b.应尽快地制定出相应的国家标准。
复合导体中的铜铝含量不管是按体积比还是按重量比都要有一个统一规定,要组织对该项产品进行3C认证,使用户用得放心。
c.加强对产品质量的检测和监控,要从原材料抓起,这也是影响产品质量的关键。
参考文献
浅议复合导体铜包铝电缆的应用
徐琦(武汉市江威建筑设计有限公司,武汉市430072)
徐文兴(武汉市东梁建筑工程设计审图公司,武汉市430014)
铜包铝复合导体材料的性能及其应用
高扬冯锐傅氏国际(大连)双金属线缆有限公司
铜包铝线的优越性和测试方法
周姬雯 (中国电子科技集团公司第二十三研究所,上海201900)。