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常用金属线的特质及运用

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常用金属线的特质及运用

  

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常用金属线的特质及运用

  常用金属线的特点及其应用 金属材料的共同特征是典型地显出特有的光泽,是良好的导电体和导热体,不透明,在一 定的高温下可熔解,通常可锻而有延展性。金属在电线电缆中的应用主要作为导体和屏蔽层 材料,如铜(Cu),铝(Al),银(Ag),金(Au),镍(Ni),铁(Te),锡(Sn)及其合金等。以上金属 材料中,银的导电率最好,其次是铜和金。电线电缆中用作导电材料的金属,应具有优异 的导电性,足够的机械强度,不易氧化,不易腐蚀,容易加工和焊接等,最常用的是铜和 铝。电线电缆中使用的金属线成份方面有纯金属、合金、镀层及漆包线等,常用的金属线 如裸铜线(BC),无氧铜线(OFC),单晶铜线(OCC),镀锡线(TC),镀银线(SPC),铜包钢线(CCS), 铜箔丝(Tinsel),漆包线(Enamel Covered Wire),丝包线% Fiber Covered Copper)等。下 表列出常用导电金属材料特性比较: 名 密度 熔点 称 g/cm3 ℃ 抗拉 强度 MN/m2 电阻率 (20℃) 10-2Ω mm2/m 银 10.5 961.93 160~180 1.59 Ag 铜 8.89 1084.5 200~240 1.69 Cu 金 19.3 1064.43 130~140 2.40 Au 铝 2.7 660.37 20~70 2.65 Al 镍 8.9 1455 400~500 6.90 Ni 铁 7.86 1541 250~330 9.78 Te 锡 7.3 231.96 15~27 11.4 Sn 电阻温度 系数(20℃) 10-3/℃ 主要特性 主要用途 导电和导热性最好, 航空导线 抗氧化性和焊接性 频电缆导体和镀层、电容 好 器极板 导电和导热性良好 各种电线 耐腐蚀、易焊接加工 和载流零件等 3.40 导电性仅次于银和 铜,抗氧化性特好 电子材料等特殊用途 有良好导电性、导热 各种电线 性、抗氧化性和耐腐 线、载流零件和电缆护层 蚀,质轻,易加工 等 抗氧化性好,高温下 高温导体保护层,高温特 6.0 强度高,抗辐射 殊导体,电子管阴阳极等 零件 机械强度高,电阻率 对输送功率小的线 倍,交流 广播线或爆破线等 损耗大,不耐腐蚀 塑性高,耐腐蚀性 导体保护层,焊接材料和 4.20 好,比重大,强度和 熔接丝等 熔点低 裸铜线、铜的特性 国标 GB 466-82 中规定铜的品号如下表: 铜 代 化 学 成 分 (%) 品 号 铜+银 杂 质 含 量 (不大于) 号 不小于 砷 锑 铋 铁 铅 锡 镍 锌 硫 磷 总和 一号铜 Cu-1 99.95 0.002 0.002 0.001 0.004 0.003 0.002 0.002 0.003 0.004 0.001 0.05 二号铜 Cu-2 99.90 0.002 0.002 0.001 0.005 0.005 0.002 0.002 0.004 0.004 0.001 0.01 1 (1) 电工用铜的含氧量不大于 0.05%。 (2) 电解铜化学成分应符合上表中一号铜的规定。 2、裸铜线特点及应用 国标 GB3953-83 规定电工圆铜线 种型号,软圆铜线 TR 型,硬圆铜线 TY 型,特硬圆铜线 TYT 型。其标称直径偏差应符合下表,且垂直于轴线的同一截面上 测得的最大直径与最小直径差应不超过标称直径偏差的绝对值。软圆铜线及硬圆铜 线主要用于电线电缆和绕组线的导体,特硬圆铜线主要用作架空通信及特殊情况的 电力架空导线。我司电线主要采用软圆铜线,即通常所说的裸铜线 BC。注意,作为 电线电缆导体的铜线必须是退火(anneal)铜线。 标称直径 d (mm) 偏差(mm) 0.020~0.025 ±0.002 0.026~0.125 ±0.003 0.125~0.400 ±0.004 0.401~14.00 ±1%d 常用软圆铜线的性能参数见下表所示(20℃): 标称直径 d (mm) 伸长率(%) 电阻率 (10-2Ωmm2/m) 电阻温度数 (10-3/℃) 0.020~0.100 10 0.200~0.300 15 0.380~0.570 0.660~2.00 20 ≤1.7241 ≤3.93 25 3.15~8.00 30 8.50~14.00 35 裸铜线在电线中作中心导体或者屏蔽层均可。在电线电缆中选用铜线大小时,线径 小的抗拉强度不足,容易断裂。线径粗的硬度较大,弯折性能就差。故电线电缆导体一 般较少使用直径小于 0.08 和大于 1.0 的铜线,我司普通 A/V 线)之间,采用多根绞合形式。如音频的 RCA 连接线 绞合结构作导体。视频的色差线 绞 合结构作导体。其次,直径在 0.26~1.0(即 AWG18~30)的铜线一般单根使用作为同轴电 缆的中心导体,如 3C-2V 同轴线BC。裸铜线作导体时,一般不能使用铁氟 龙材料做绝缘。 无氧铜 一般常听到的「无氧铜」,其实就是电解铜经过精练过所产生的铜材,其内部所含 的杂质较电解铜少,而且所含杂质的种类也较为单一化,因此几乎所有中价位音响用线 材,内部都是以无氧铜作为导体。OFC 以上的铜的含氧量大都为 4N(即含量为 99.99%), 这也是音响导线用得最多最普遍的材料,具规模的炼铜厂都可以生产 4N 铜,进一步以 化学方法除去含氧量与其它微量金属是可以让纯度再提升。由于无氧铜内所含杂质较为 单纯,可以制成声音品质非常接近的线材。 单晶铜(OCC) OCC 制程是一种热模连续铸造制程,与一般传统连续铸造最大差异在于利用加热的 铸模,并非传统所用的水冷模。铸模内壁温度保持在铸造金属凝固温度以上,使金属凝 固时不会从模壁凝固结晶,而是沿铸模口外之铸造拉引方向呈单方向组织凝固。 以最常使用的铜来说,材料就包括便宜的电解铜 TPC(Tough Pitch Copper)。进一 步除去 TPC 内所含的氧化杂质等不纯物的高纯度。无氧铜 OFC,让铜形成大的结晶, 2 使其结晶粒子的界面空隙减少而形成的 LCOFC(线形结晶无氧铜)以及讯号传送方向 的结晶粒子界面,理论上为零的 OCC(单结晶状高纯度无氧铜)。结晶巨大化,结晶 不仅减少,杂质也相对的减少,这也就是 LCOFC 的特性所在。LCOFC 的极限状态即为 OCC。 以电子移动的观点来看,结晶间的不纯物质减少,电子移动就阻碍少,原子排列也比较 有规则,对电子讯号的传递是十分有利的。 OCC 的含铜纯度至少 4N,最高达到 6N。OCC 的结晶长度比一般无氧铜(OFC)长过 50-100 倍以上,平均结晶长度为 125m。由于这种铸造法有十多国专利,一般在后面必 须加上 OCC,前面则由生产厂商自订,古河称之为 PCOCC 而万隆称为 UPOCC(UltraPure CopperbyQhnoContinuousCastingProcess)。 我司常用规格有 0.10,0.12,0.18,由于价格昂贵,在高档的发烧级线中使用。如 喇叭线,高级信号线等。相同直径大小的单晶铜线较 OFC 线易脆,弯曲性能差些。单晶 铜线做电线中心导体时,最好设计 10/0.10 以上的规格为宜。 OPurity Specific Gravity 氧气含量 氢分子 结晶长度 每米结晶数量 导电率 (以 LCOFC 为 100% 的场合) 各种铜线材料的特性比较 TPC 电解铜 OFC 无氧铜 99.9% 99.99% 8.75 8.926 200~500ppm 10ppm 0.5ppm 10ppm 0.007m 0.02m 150pcs 50pcs 98.2% 99.6% OCC 单结晶铜 99.9997% 8.938 5ppm 0.25ppm 125m 0.008pcs 101% 镀锡线 通过电解或热镀可获得锡涂层。热镀锡铜线在镀锡前拉拔到所需规格,然后再通过 熔(融)锡槽、电解镀锡线系将锡镀在直径相当大的铜线上,然后再把镀锡铜线拉至所 需尺寸。但是因为铜与锡两种材质的导电性差异较大,信号传输时产生较大的“相位差” 现象。镀锡铜线传输音频信号,声音存在高频吵杂、低频浑沌不清的缺点。故音响线一 般很少用镀锡铜线 规定制造电线电缆及电器制品用的镀锡软铜线。其型号有两种:镀 锡软圆铜线(TXR 型)和可焊镀锡软圆铜线(TXRH 型)。可焊镀锡铜线 秒。镀锡铜线的锡层表面应光滑连续的,经过多硫化钠溶液试验后的试样表面应不变 黑。 其标称直径偏差应符合下表 标称直径 d (mm) 偏 差(mm) 0.050<d≤0.125 +0.006/-0.003 0..125<d≤0.400 +0.010/-0.004 0.400<d≤4.000 +2%/-1%d 镀锡铜线的伸长率和电阻率如下表 标称直径 d (mm) 伸长率(%) 电阻率(10-2Ωmm2/m) TXR 型 TXRH 型 0.05<d≤0.09 ≥6 1.851 1.851 3 0.09<d≤0.25 ≥12 1.802 1.831 0.25<d≤0.50 ≥15 1.770 1.793 0.50<d≤2.00 2.00<d≤4.00 ≥20 ≥25 1.760 1.775 锡在大气条件下性能极其稳定,镀锡铜线的锡层主要是起保护铜线不被氧化,防止 腐蚀。我司电线产品中做导体,除用作中心导体外,常作为地线、屏蔽层材料。数据传 输线 线,USB 线,DVI 线等)常常用镀锡线作中心导体,如 USB 线TC 作信号线 TC 作电源线TC 作编织屏蔽使用。 镀银线 镀银线主要是为了要获得铜、银两种金属所拥有的导电特性,所发展出来的材质。 但铜与银两种材质的导电率并不相同,信号传递时会产生一定“相位差”。故镀银线中 两种材质的比例要适中,不同的应用条件其调和比例会有所差异。 标准 JB3135-82 规定制造电线电缆导电线芯、编织层及电器制品用的镀银软圆铜 线,简称镀银铜线。在所有金属中,银的导电性和导热性最高。耐腐蚀,在 200℃下具 有良好耐氧化性。塑性好,易于拉丝。因纯银导线价格较普通铜线昂贵,银在电缆技术 中主要制造银包铜线或镀银铜线导体使用。用镀银线做高档电线导体时,可以用聚四氟 乙烯(Teflon)绝缘。我司使用的镀银线目前主要从惠华和法国购买,规格有 ?0.08~0.80 多种,常用的为 ?0.12~0.20。 镀银铜线℃的温度下电阻率应不大于 0.17241Ω·mm2/m,电阻温度系数为 0.00393/℃。其部分规格和分级如下,银含量及银层厚度(镀层厚度最低限度为 1.02?m) 应符合下表规定(下表中括号内数字是法国 FSP-one 特殊线 提供,作为参考): 级别 银含量(%) 不小于 A级 B级 C级 D级 E级 F级 G级 H级 I级 (1.25) (2.5) 4 6.1 10 12 15 18 20 标称直径(mm) 镀银层厚度(?m) 不小于 0.05 - - - - - - 2.3 2.7 0.07 - - - - -- 2.0 2.6 3.3 3.7 0.08 - - - - - 2.3 3.0 3.7 4.2 0.10 - - - - 2.4 2.9 3.7 4.7 5.3 0.12 (0.31) (0.62) - - 2.8 3.5 4.5 5.6 6.4 0.14 - - - - 3.3 4.0 5.2 6.5 7.4 0.15 - - 2.0 3.5 4.3 5.6 7.0 8.0 0.16 - - 2.2 3.8 4.6 6.0 7.4 8.5 0.18 - - - 2.4 4.2 5.2 6.7 8.4 9.5 0.20 - - 2.7 4.7 5.8 7.5 9.3 10.6 0.23 - - 2.0 3.1 5.4 6.6 8.6 10.7 12.2 0.26 - - 2.3 3.5 6.1 7.5 9.7 12.1 13.3 0.28 - - 2.5 3.8 6.6 8.1 10.5 13.0 14.8 0.30 - - 2.6 4.0 7.0 8.7 11.2 14.0 16.0 0.32 - - 2.8 4.3 7.5 9.2 12.0 14.9 17.0 0.50 (1.32) (2.63) 4.4 6.8 11.8 14.5 18.7 23.2 26.5 0.643 1.69 3.39 5.42 8.27 13.56 0.80 (2.11) (4.22) 7.0 10.8 18.9 23.1 29.9 37.2 42.9 1.00 - - 8.8 13.5 23.6 28.9 37.4 46.5 53.0 4 1.20 - - 10.6 16.2 28.3 1.50 - - 13.2 20.3 35.4 2.00 - - 17.6 27.0 47.2 镀银铜线的机械性能应符合下表规定 标称直径 d (mm) 偏差(mm) 抗张强度 (N/mm2) 0.050~0.100 ±0.003 -- 0.110~0.150 0.160~0.250 ±0.005 0.260~0.500 0.510~0.700 ±0.010 ≥196 0.710~1.000 ±0.015 1.100~2.000 ±0.020 34.7 44.9 55.8 43.4 56.1 69.8 57.8 74.8 93.0 断裂伸长率 (%) 5.5 10 15 20 25 63.6 79.5 106.0 漆包线 漆包线的绝缘层是漆膜,在导芯线上涂覆绝缘漆后烘干而成。使用不同的漆膜材料, 漆包线可分为多个种类。其质地柔软,漆膜耐热、耐溶剂及化学腐蚀,多半用于电机绕 组线圈。其用于电线电缆作为导体可减小芯线直径,用于卷线较多。我司使用的漆包线C 的本色、红色、黑色、绿色等。因铜线表面有绝缘漆膜,可相互绝 缘,芯线无需另加塑胶绝缘层。主要用于卷线或小线径电缆线,如普通耳机线等。 铜箔丝 铜箔丝指铜线表面是绝缘的扁平铜带,中间包尼龙细丝增加铜带的抗拉强度及柔韧特 性,从而增强导线的抗摇摆性能。表面我司用的铜箔丝的直径主要是0.25mm的,在麦克风 线BC使用,计算导体绞合直径时每根铜箔丝可按3/0.12近似计 算。 铜包钢线 铜包钢线是以软钢或硬钢作为心材,表面镀上一层均匀的铜层的双金属导线。其特点是 铜的密着性好,不会因为热处理或机械加工等造成剥落;高频电阻较小,强度较大。 铜包钢线) 用于半导体、电阻电容等各种电子零件之引线) 白炽灯、日光灯等管球用引线) 高频通信传输电缆。因高频信号传输的趋肤效应,信号主要集中在铜包钢线的 表皮铜层传输。如同轴电缆 RG-6/U 通常用 1/1.02(18AWG)的 CCS 做导体, RG-59/U 用 1/0.643CCS(20AWG)做导体。 (4) 架空通信线路,大跨越或腐蚀严重地区输电线缆用。 铜层的厚度:铜层的厚度以导电率来表示,一般分为导电率 30%和 40%两种。也 可按照使用要求制作其它规格的。 下表是张家港市金鑫金属线有限公司的铜包钢线规格描述,作为参考: 直径 mm 公差 mm 截面积 重量 最大导电 拉断力 最小抗张 最小伸长率 电阻(20℃) (40HS) 强度(40HS) (250mm) mm2 kg/km Ω/km kg kg/mm2 % 1.2 ±0.02 1.3110 9.274 38.11 90.48 80.0 0.50 1.0 ±0.02 0.7854 6.440 54.88 65.19 83.0 0.43 0.9 ±0.02 0.6362 5.217 67.75 53.40 84.0 0.40 5 0.8 ±0.01 0.5027 4.122 85.74 42.30 84.0 0.40 0.7 ±0.01 0.3848 3.156 112.01 31.40 81.6 0.40 0.6 ±0.01 0.2827 2.318 152.47 23.07 81.6 0.40 0.5 ±0.005 0.1983 1.610 219.57 16.02 81.6 0.40 0.4 ±0.005 0.1257 1.030 342.90 10.26 81.6 0.40 6

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