電纜常用的金屬材料鋁和鋁合金

在有色金屬中，鋁和鋁合金的產量佔第一位，是應用最廣泛的一種材料，從日用產品到航空航天器材‘，在電線電纜技術中，廣泛用於製造架空輸電線用的鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線以及電線電纜線芯和護套材料。

鋁的結構及基本特性

鋁是銀白色金屬，熔點660℃、鋁有很高的熔化潛熱，約為388J/g，比熱容約為1。289J/（g·K），密度為2。7×10³kg/m³，屬於面心立方體晶格，晶格常數a=0。405nm原子半徑為0。143nm

導電用鋁的特點：（1）導電性、導熱性好（2）耐腐蝕性良好（3）純鋁的機械強度一般（4）塑性好（5）比重輕

影響鋁效能的因素

影響導電性的因素：（1）雜質（2）冷變形（3）溫度

影響力學效能的因素：（1）雜質（2）冷變形和熱處理（3）溫度

影響耐腐蝕性的因素（1）雜質（2）周圍媒質的條件

鋁合金

為了克服純鋁的缺點，擴大鋁導體的應用，研究發展了鋁合金，電纜線芯使用的鋁合金就是在儘量不降低或少降低鋁電導率的前提下，提高鋁的拉伸強度和耐熱性。電工鋁合金主要靠固溶強化和沉澱硬化來提高機械強度。晶粒細化、加工硬化及過相強化也有一定的效果。

一。鋁鎂矽合金（熱處理型）

鋁中加鎂和矽，透過淬火時效處理，析出起強化作用的 Mg2Si，可使鋁的強度顯著提高，製成高強度合金線，可使拉伸強度達 300MN/m²以上，伸長率為4%，電導率為53%IACS，耐腐蝕性良好。適用於架空導線。

二。鋁鎂合金

鋁鎂合金中鎂含量在1%以下，鎂可固溶於鋁，起固熔強化作用，再結合冷加工硬化可使鋁的強度提高。鋁鎂合金成分簡單、加工方便，提高了焊接性，耐腐蝕性較好，是用得較廣泛的中強度鋁合金，硬態鋁鎂合金適用於架空導線，軟態鋁鎂合金適用於製造導電線芯。一般硬態鋁鎂合金拉伸強度為 260MN/m²，伸長率為2%，電導率為53%IACS。

三。鋁鋯合金

在鋁中加入少量的鋯，可顯著提高耐熱性，如新增0。1%鋯時，鋁的再結晶溫度可提高到320℃以上，電導率可達58%IACS，電導率僅比鋁下降（3。5~4）%IACS。鋁鋯合金使鋁的耐熱性大大提高，因此鋁鋯合金的長期使用工作溫度為150℃，短時可達180～~200℃。可以提高導線的載流量，大量用於架空輸電線。

鋁雙金屬線

鋁雙金屬線主要是鋁包鋼線。鋁包鋼線不僅具有鋁的良好導電和耐腐性；又具有鋼絲強度高、耐振動、抗疲勞效能好的優點。鋁包鋼線是用康仿（Conform）擠鋁機將鋁素密地包覆在鋼線上，常用的鋁包鋼線的鋁包層厚度為14%（電導率為20。3%IACS）。國其耐腐蝕、拉伸強度高，使用壽命長等良好效能，廣泛應用於惡劣環境和工業廢氣汙染較嚴重地區的架空電力線路，千米級大跨越輸電導線和光纖複合架空地線的加強芯及電氣化鐵路的承力索等

鋁套、鋁帶、鋁塑複合帶

1。鋁套

單孔鋁套

鋁套比鉛套應用較晚。由於鋁的熔點高達660℃，約為鉛的兩倍，所以像壓鉛那樣用熔鋁來壓制鋁套，勢必燙傷電纜絕緣層。並且由於鋁活潑，在高溫下與鐵反應將導致擠出機內部的零件很快被侵蝕。這個難題直至20世紀50年代才解決。人們將純鋁坯預熱至500℃的非熔融狀態，並且用很大的壓力（5萬MN/m²），直接把鋁坯擠包在電纜線芯上，製成了電纜密封護套。這就是壓鋁機擠出成型的熱壓鋁護套。其加工要求鋁的純度非常高（通常>99。7%），而且裝置昂貴。

與鉛套一樣，鋁套也具有完全的密封性，因此也可以作為電纜護套用。不僅如此，在其他方面，鋁套比鉛套更優越。例如，耐蠕變性和耐振動疲勞特性，鋁都比鉛高，因此在高落差或振動的場合使用，無需採用特殊措施。鋁的機械強度比鉛高，因此在自容式充油電纜和地下電纜直接埋設場合，無需用金屬鎧裝來加強；鋁的電導率為鉛的7倍，因此有良好的遮蔽性，而且可以作為接地保護的第四芯；鋁比鉛輕，且鋁套可以比鉛套薄，因此鋁套電纜重量只有鉛套電纜的30%~70%，便於運輸和施工，價格也便宜，所以鋁套應用有相當優勢，只是由於裝置投資大，再加上困難，應用受到一定限制。

2。鋁帶

鋁帶

由於鋁套製作難，一般中、小電纜廠都不具備條件，而且隨著鋁焊接技術提高，一般採用鋁帶縱包在電纜線芯上，透過焊接來製作鋁套。並透過乳紋來提高真柔軟性，稱焊接皺紋鋁套，而且鋁帶的材料無需高純度的要求，因此應用十分廣泛。用以製作焊接鋁套的鋁帶厚度在1。1～1。4mm 之間，再厚時，焊接就有困難了。

3。鋁塑複合帶

鋁塑複合帶

隨著電纜絕緣的塑膠化，對電纜的護套密封要求已不像紙絕緣那麼嚴格，在一般情況下，塑膠護套也能滿足使用要求。但在石油、化工等環境以及如對溼度敏感的通訊電纜，單純地使用塑膠護套不符合要求，因此又發展了鋁-塑複合帶。它以鋁帶為基材，單面或雙面層合塑膠薄膜製成。常用塑膠為聚烯烴，如聚乙烯（PE）、乙烯 -甲基丙烯酸共聚與（EMA）、乙烯 -丙烯酸共聚物（EAA）等。

鋁塑複合帶採用繞包的方法，然後依靠擠出聚乙烯外護套時較高的壓力和溫度，使聚乙烯護套與複合鋁帶，以及鋁塑複合帶的搭接縫緊密地粘接成一體。