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电线电缆行业迎来颠覆性的材料革命

日期:2015年1月23日 09:26

电线电缆行业属于典型的重料轻工行业,再加上主要原材料——铜材价格较高,因此同时还是资金密集型产业。多年来,不管是中国电缆业还是国外电缆业,都在积极研发一种新的材料来代替或者部分代替价格较高的铜材,因此我们才看到铜包铝电缆、铜包钢电缆以及铝包钢电缆都得到很大程度上的发展。尤其在国外,由于其技术生产力较强,接受新事物的能力和勇气也很大,因此在很多建筑和项目上,已经广泛使用上了一些新的材料和技术。

近年来,我国也积极引进了国外的一些先进技术,并且通过中国本土企业的改良和不断完善,也一定程度上在市场上应用开来,比如铜包铝作为一种金属复合材料,在一根线材上发挥两种金属材料性能,铜包铝线将铜的优良导电性和铝比重轻的优点结合在一起,形成一种轻型导电材料。按美国ASTMB566-1993(2002年再次确认)以及我国电子行业相关标准,通常铜包铝中铜铝体积比由10:90或者15:85两种。

有种观点认为,铝导体的电阻率比铜导体的电阻率大,则用铝金属材料作为电力电缆的导体,在传输过程中能量损耗就应该会比铜材料大。根据国家推荐标准,在20℃时,某一铜导体截面的直流电阻值与对应大两个规格的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由对应大两个规格的铝导体电缆所替代,它们的载流量是相当的。另外,从电缆造价上看,在同等载流量的情况下,铝导体电缆的金属导体原材料成本较铜导体电缆低得多,大约为其四分之一左右。

此外,目前已开发的金属复合线除铜包铝线外还有铜包钢线、铝包钢线以及碳纤维增强铝线等。铜包钢线是以钢线为芯体,在表面上覆一层铜的复合线材。铜包钢接触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。它是目前电气化铁路用接触线的理想产品。其他在电缆行业中可替代铜导体作为分配线或通信业中的电话用户线。而铝包钢线以高碳钢线作芯线,外围均匀包覆一层纯铝。主要用于架空高压输变电线网。最后碳纤维增强铝线的研发和生产也得到了很高的重视。

当前,国际常用的架空高压电缆一般为钢芯增强铝绞合线,由于这种电缆中钢的比重大、电阻大和磁损耗等问题,已不适应超高压电力电缆发展的需要。国际上正研究的无机连续纤维复合铝复合丝增强铝高压电缆与钢芯增强铝线相比具有高强度、低比重、低膨胀、导电性能好、无磁性、高温(200℃)不老化、强度长时间不变等优势。它将是未来替代钢芯增强铝绞线作为架空高压电缆的理想产品。复合材料主要作为电线电缆用,随着铜芯导电材料的日益缺乏。电线电缆走向轻质、高强、高导、防磁、耐腐蚀是其发展的必然趋势,复合材料也必然是朝着这个方向发展。

那么,不管是铜包铝线还是铜包钢线显然都能够一定程度地节约原材料的生产成本,但是在性能方面是否具有可靠性呢?事实上,不论是经过反复试验也好,还是从国内外的敷设经验也好,铜包铝线和铜包钢线等双金属导线在性能上具有独特的优点。一是具有较好的延展性和可加工性。铜包铝线和铜包钢线可像纯铜线一样做拉拔和退火处理,还可进一步深加工成铜包漆包线及镀银、镀锡铜包钢线。二是具有独特的复合性能。铜包铝线同时具备铜的导电性和铝的密度小的复合特性,而铜包钢线则将铜的导电性与钢的高强度结合在一起,镀锡铜包钢线发挥了锡的可焊性和抗硫化性,镀银铜包钢线则提高了导电性、导热性,增强了耐蚀性、抗氧化性。三是具备明显的经济效益。铜包铝线的密度仅为纯铜线的36.5%-41.6%,其长度是同等重量、同等直径的纯铜线的1/2.45-1/2.65倍,同等重量、同等直径的铜包钢线抗拉强度比纯铜线高1.6-2倍以上。因此,利用导线的长度或强度生产电线电缆将大大降低生产成本。四是显著的社会效益和环境效益。铜包铝线和铜包钢线能够节省大量的稀缺铜资源、减轻电缆重量,便于运输和网络施工、减轻工人劳动强度,而且包覆焊接法生产工艺也不污染环境。因此,铜包铝线和铜包钢线不仅具有广阔的市场前景,应用范围也在不断扩大。

随着市场开发的不断深入,双金属线已经逐步被人们所接受,该产品的各种优势也在实践中体现出来。通过开发多种双金属线复合导线,从而把企业推向了新的发展阶段。多金属线属于换代产品,应用范围广泛,主要应用于电力、电子、通讯等高频信号传输领域及航空、航天、水下航行器、电子元器件接插件、电脑、仪器仪表线圈连接线、电机、变压器绕组、电视机消磁线圈和偏转线圈、特种高导电率绞线、射频屏蔽网等领域。

因此,中国电线电缆行业正在迎来一场具有颠覆性的材料革命,而颠覆的目的在于重建,根本目的就是科学而合理地降低生产材料的成本,在保证其性能与品质的基础上,扩大电线电缆生产厂家的利润,同时对于国内电线电缆产业的做大做强也做出巨大贡献!

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