铜包钢线(CCS)简介

铜包钢线(CCS)简介

一，铜包钢线结构和性能

铜包钢线(Copper clad steel wire，简称CCS线)是国际上近几十年开发的新产品，国外发达国家已广泛使用。在中国，大量使用铜包钢线还是近几年的事。

铜包钢线（CCS）属双金属复合线材，它是利用两种金属各自的优点，通过特殊的生产工艺而制成的。早在上个世纪30年代，最早由德国发明，随后在美国、英国、法国等先进国家迅速推广。并广泛地应用于各种领域，包括电力传输系统。1968年铜包铝、铜包钢线被应用在CATV电缆上。

1，铜包钢线结构

铜包钢线是以钢线为芯体，在其表面上覆一层铜的复合线材，如图1所示结构。铜包钢线在性能上兼备了钢的高强度、耐高温软化的机械性能和铜导电率高、接触电阻小的电性能，因而具有传导效率高，材料成本低，抗拉断力大，质量轻，耐磨损的特点。它在电缆行业中可代替铜导体作为分配线或在通信业中用作电话用户线、高频传输电缆的导体。

图1，铜包钢线结构视图

铜包钢线由钢芯线和紧密包覆其外的铜层构成，铜包钢线按导电

率可分为21%IACS、30%IACS和40%IACS（IACS国际退火铜标准导电率）三种。铜包钢线按力学性能（退火状态）可分为软态(A)、硬态(HS)和超硬态(EHS)。铜包钢线经过深加工，还可加工成镀银铜包钢线、镀锡铜包钢或镀铅合金铜包钢线。一般CATV电缆采用30%的软态铜包钢作内导体。

铜包钢线的表示方法：

铜包钢线执行的标准：

铜包钢线执行的标准有：ASTM B 22704-04《拉制硬态铜包钢线》、ASTM B 910/B910M-04《退火态铜包钢线》、ASTM B 869-04《CATV 同轴电缆用铜包钢线》和ASTM B 452-02《电子产品用铜包钢线》。也有按GB12269－91、YD/T 722-94、BS4087-1989、ASTM B227-93、ASTM B3452-93等标准生产。

2，铜包钢线性能特点

铜包钢线将钢的高强度与铜的高导电性和抗腐蚀性相结合，使它已成为通信、电力、电子行业中的理想导线。钢表面所包覆的铜层越厚，直流导电率越高。由于铜包钢线具有优越的强度、导电性和焊接性好，便于自动化操作，因而，也被广泛用于电子元器件的引线。铜包钢线镀银后有更强的导电性和导热性，且耐腐蚀性和高温下的抗氧化性也有提高。可用作射频电缆的芯线，在航空器和医疗器械设备中用作连接线。

2.1铜包钢线与纯铜线相比有下列优点：

（1）铜包钢线在高频下衰减小于纯铜线，在高频下传输损耗小，传输效率高；电气性能指标完全满足CATV系统的需要，衰减、回波损耗、特性阻抗等性能指标不低于纯铜芯电缆；

（2）在相同截面与状态下（例如硬态），铜包钢线的机械强度是实心铜线的2倍，能承受大的冲击与负荷，在环境比较苛刻、移动比较频繁的场所使用时，具有较高的可靠性和抗疲劳性能，使用寿命较长；

（3）铜包钢线可以制成具有不同导电率和抗拉强度的线材，其性能几乎包含所有的铜合金（如Cu-Zn、Cu-Be、Cu-Be-Co、Cu-Cr 等）的机械电气性能；

（4）铜包钢线以钢代铜，降低导线的成本，使铜的消耗量大大减少，符合资源节约型社会的需要，在目前铜价大幅上涨的情况下，纯铜电缆价格不断攀升，使用铜包钢线产品则可降低成本，铜包钢线电缆相比同结构电缆重量轻，还可降低运输、安装等费用。

2，2.铜包钢线特性：

(1) 强度高：为纯铜线的2倍，一般纯铜线抗拉强度为215～265 Mpa而铜包钢线能达到350～760 Mpa；

(2) 重量轻：比纯铜线轻12～13%，在线径、重量相等的情况下，其长度是纯铜线的1.13倍；

(3) 更直观的节省成本的优势是铜包钢线的价格比纯铜线的要低；

(4) 其表面光亮、圆整、无任何超过允许误差的毛剌等缺陷，外观品质与纯铜线无异；

(5) 在保持与纯铜线相似的高品质情况下大幅降低企业的生产成本。

3，铜包钢线性能

3.1.铜包钢线物理性能，如表1所示

表1，铜包钢线物理特性

3.2. 铜包钢线的电性能

铜包钢线主要应用于高频传输的媒体中（随着技术进步，也有应用于电磁线、电力线等方面）。由于高频电磁波信号在导体中传输存在“趋肤效应”，也称“集肤效应”现象，高频电磁波信号就集中在导体很薄的环表面传输，并且随着频率增大，有效传输表面的厚度就越薄，在导体芯部传输的电流几乎没有。电流聚集在导体表面的厚度用“透入深度θ”表示，对于铜导体，其透入深度一般用下式来计算：

θ＝67/ƒ1/2（mm）――――――（1）

式中：θ——透入深度，mm；

f——为频率（Hz）；

铜包钢线导体的电阻率计算公式：

ρccs＝RS/L＝RπD CCS/4/L―――――（2）

式中：ρccs——铜包钢线导体的电阻率，Ωmm2/m;

R——导体电阻，Ω/km；

S——导体截面积，mm2 ；

D CCS——铜包钢线直径，mm；

L——导体长度，km；

铜包钢线的导电率百分数计算公式：

δccs＝ρ标/ρccs――――――――（3）

式中：δccs——铜包钢线的导电率百分数；

ρ标——20℃时导电率100％的退火铜线的电阻率，0.017241Ωmm2/m；

ρccs——铜包钢线导体的电阻率，Ωmm2/m；

根据GB12269的规定，铜包钢线的铜镀层厚度t有以下表示公式：t＝0.06237 D CCS (30% IACS)

t＝0.0951 D CCS (40% IACS)—―――（4）

据此，对TT电子所用的铜包钢线，通过计算可以获得以下表2结果。

表2，TT电子所用0.465mm铜包钢线的透入深度和铜层厚度

从上表2可见30% IACS或40% IACS 导电率的铜包钢线都能满足透入深度的要求，采用铜包钢作内导体，对电缆的衰减没有任何影响，也就不会影响信号的传输。今后随着生产产品质量的稳定，可以降低铜含量，即可以使用软态30% IACSd的铜包钢线，降低电缆成本、提高强度。

表3，铜包钢线的直流电阻率

二，铜包钢线的制造工艺

铜包钢线成型的基本过程是在钢的表面包覆铜层，然后再通过拉拔或轧制到所需成品尺寸，其中最关键的是铜层的包覆过程及质量。铜包钢线有若干生产方法，如电镀法、包覆焊接法、套管包覆法、热浸涂法、铜带压接法等。国内最常用的加工工艺是电镀法和包覆焊接法。

1，电镀法