电缆铜导体防氧化的控制方法
线缆114商城 / 2016-11-29
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金属铜原子序数为29，密度是8.92g/cm3，熔点1083.4℃，具有良好的导热和导电性能，但在潮湿的空气中金属铜表面与氧气发生化学反应，生成Cu2(OH)2CO3，即铜绿，通常电缆生产厂中铜氧化多显示表面发黑，正是这种电缆铜导体表面氧化现象的存在，困扰着众多电缆企业。
我们在日常生产观察与大量资料调研中发现，通过优质铜杆选择、有效控制拉丝工艺及乳化液浓度和温度、钝化处理铜导体绞合或束绞铜丝表面、后续工序优化处理等手段，会有效控制电缆铜导体的质量、防止其氧化，会极大的提高工作效率，减少返工频次，从而达到降低成本和提高内在产品质量的有益效果。本文中将以广东珠江电线电缆生产为例，从铜杆抵达生产厂、储存、拉丝、绞合、内芯存放到绝缘挤出，对每个步骤有效控制措施进行分析。
电缆铜导体
一、电线电缆生产过程中的铜导体防氧化控制
电缆用金属铜从原理上讲主要有物理方法阻隔铜与潮湿空气接触、阴极保护氧化还原法阻止铜导体氧化、化学方法在铜导体表面生产钝化膜阻止氧化，抑或在导体表面喷涂特殊液体予以保护。以广东珠江电线电缆生产为例，每道工序防氧化控制的主要方法。
1.1铜杆进厂前运输、检测及储存
我国大多数电缆企业用铜基本外购，而多数企业往往忽视了铜杆进厂前运输过程的控制，在江南及沿海地带（江浙、闽粤）夏季较长且多雨，铜杆基本通过重型卡车运输至公司，通过笔者了解，很多电缆企业没有制定相应的铜杆供应商运输规范、夏季雨天包装规范等制度，这使得往往出现铜杆供应商发货时铜杆表面完好无氧化发黑，而到达电缆企业用户面前时则出现铜杆表面发黑现象，带来了不必要的麻烦。
铜杆进厂检验基本依照GB/T 3953-2009或电缆企业企标，有严格的程序。铜杆的储存一般电缆企业均放在仓库里，一般企业有较为严格的储存管理办法，在铜杆储存时，尤其是夏季雨天，一定要用塑料布或塑料薄膜覆盖铜杆，用最简单的物理阻隔法阻止铜杆与潮湿空气的接触制，而这一点往往受到电缆企业的忽视。在车间领用铜杆时一定要逐个铜杆卷进行肉眼检查是否有发黑现象，从生产源头加以控制。
1.2铜杆拉丝工序的控制
本阶段以电力电缆最常用的8mm铜杆为例，如今拉丝时一般使用连续退火的铜大拉，需经过放线、拉丝与退火、冷却、烘干、收线等过程，首选选取对应规格的模具，切不可过小，如过小会强制使金属铜的晶格变异，加剧金属温度的急剧上升。
在开机前检查乳化液的浓度，确保浓度合格，在放线过程中，应保持放线张力稳定、均匀，不可过度颤动（颤动不可避免），拉丝过程中操作者应密切关注退火温度的变化，拉丝后导体硬化，延伸率变小，导体直流电阻率上升，拉丝候成圈时铜导体表面不应有残余乳化液，此处需要操作者肉眼识别，在拉丝下盘后用透明塑料薄膜密封，存放于干燥环境之中，待流转，但多数电缆企业因为嫌铜丝包薄膜麻烦而省略包薄膜工序。刚拉丝成圈的导体表面温度高于室温，如遇雨季会潜在氧化的风险。
1.3铜丝绞合（束绞）与化学交联挤出工序
以铜丝绞合为例，在导体绞合过程中，各单丝以规则绞合或不规则绞合等方式绞合，经过各道压模作用下，过模后铜导体温度较过模前有较大提高，尤其是紧压导体、扇形导体等，且框绞机目前无在线退火或降温装置，因此铜导体外层易氧化，在绞合前，选择合适的绞合模具、紧压轮、排线器，调整收线与放线张力，设备调整完毕后，操作者肉眼观察上盘铜丝与放线架中心铜丝的表面光洁度，确保无明显黑点，再启动机器。
一般电缆企业会在绞合工序（框绞机、笼绞机）中施加抗氧剂，抗氧剂的配方是0.3%左右的苯并三氮唑酒精溶液，操作方法是将抗氧剂融入工业酒精之中，用输液软管滴入铜丝中，滴入标准以刚好浸润铜丝为准，避免过少局部潜在氧化或过多浪费的现象发生，在所有防氧化工作准备稳妥后，再开机运转。
收线处应保证收线盘干燥，收线盘装满后，用透明塑料薄膜密封，与铜丝拉制同理，很多电缆企业也省略了此步骤，若此步骤造成铜导体氧化，对低压电缆影响尚低，对超高压电缆而言，影响则不堪设想。铜导体在经过拉丝、绞合、储存后，金属铜晶格形态已基本稳定。化学交联即在交联剂、抗氧剂、耦合剂等条件下，将XLPE均匀的挤包在铜导体上。在将装满铜导体的放线盘启动前，调整收放线张力，保证设备运行平稳。
二、总结
我国几乎所有的电缆厂都面临铜导体氧化的困扰，从金属铜化学特性讲，就是要保持金属铜的还原性。在日常生产中，采用广东珠江电线电缆如下措施可减少铜导体氧化的几率：
1）、选择质优金属铜杆，规范供应商运输、交货流程与制度，铜杆到公司后，采取透明塑料薄膜密封措施，铜导体拉制、绞合后都应采取透明塑料薄膜密封措施；
2）、采用合适的铜丝拉制工艺，定期检查拉丝机的退火部件，优先选择含抗氧剂的拉丝油，定期检查乳化液浓度，保质期到期前一定提前更换；
3）、铜丝绞合、挤包绝缘工序采用钝化处理技术；
4）、树立质量意识，加强业务培训让以上工序操作者清楚铜丝氧化带来的不良后果。
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