鄭州第三電纜廠分析電纜銅導體防氧化的控制方法

金屬銅原子序數(shù)為29，密度是8.92g/cm3，熔點1083.4℃，具有良好的導熱和導電性能，但在潮濕的空氣中金屬銅表面與氧氣發(fā)生化學反應(yīng)，生成Cu2(OH)2CO3，即銅綠，通常電纜生產(chǎn)廠中銅氧化多顯示表面發(fā)黑，正是這種電纜銅導體表面氧化現(xiàn)象的存在，困擾著眾多電纜企業(yè)。

我們在日常生產(chǎn)觀察與大量資料調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，通過優(yōu)質(zhì)銅桿選擇、有效控制拉絲工藝及乳化液濃度和溫度、鈍化處理銅導體絞合或束絞銅絲表面、后續(xù)工序優(yōu)化處理等手段，會有效控制電纜銅導體的質(zhì)量、防止其氧化，會極大的提高工作效率，減少返工頻次，從而達到降低成本和提高內(nèi)在產(chǎn)品質(zhì)量的有益效果。鄭州第三電纜廠將以廣東珠江電線電纜生產(chǎn)為例，從銅桿抵達生產(chǎn)廠、儲存、拉絲、絞合、內(nèi)芯存放到絕緣擠出，對每個步驟有效控制措施進行分析。

電纜銅導體

一、電線電纜生產(chǎn)過程中的銅導體防氧化控制

電纜用金屬銅從原理上講主要有物理方法阻隔銅與潮濕空氣接觸、陰極保護氧化還原法阻止銅導體氧化、化學方法在銅導體表面生產(chǎn)鈍化膜阻止氧化，抑或在導體表面噴涂特殊液體予以保護。以廣東珠江電線電纜生產(chǎn)為例，每道工序防氧化控制的主要方法。

1.1銅桿進廠前運輸、檢測及儲存

我國大多數(shù)電纜企業(yè)用銅基本外購，而多數(shù)企業(yè)往往忽視了銅桿進廠前運輸過程的控制，在江南及沿海地帶（江浙、閩粵）夏季較長且多雨，銅桿基本通過重型卡車運輸至公司，通過筆者了解，很多電纜企業(yè)沒有制定相應(yīng)的銅桿供應(yīng)商運輸規(guī)范、夏季雨天包裝規(guī)范等制度，這使得往往出現(xiàn)銅桿供應(yīng)商發(fā)貨時銅桿表面完好無氧化發(fā)黑，而到達電纜企業(yè)用戶面前時則出現(xiàn)銅桿表面發(fā)黑現(xiàn)象，帶來了不必要的麻煩。

銅桿進廠檢驗基本依照GB/T 3953-2009或電纜企業(yè)企標，有嚴格的程序。銅桿的儲存一般電纜企業(yè)均放在倉庫里，一般企業(yè)有較為嚴格的儲存管理辦法，在銅桿儲存時，尤其是夏季雨天，一定要用塑料布或塑料薄膜覆蓋銅桿，用簡單的物理阻隔法阻止銅桿與潮濕空氣的接觸制，而這一點往往受到電纜企業(yè)的忽視。在車間領(lǐng)用銅桿時一定要逐個銅桿卷進行肉眼檢查是否有發(fā)黑現(xiàn)象，從生產(chǎn)源頭加以控制。

1.2銅桿拉絲工序的控制

本階段以電力電纜常用的8mm銅桿為例，如今拉絲時一般使用連續(xù)退火的銅大拉，需經(jīng)過放線、拉絲與退火、冷卻、烘干、收線等過程，首先選取對應(yīng)規(guī)格的模具，切不可過小，如過小會強制使金屬銅的晶格變異，加劇金屬溫度的急劇上升。

在開機前檢查乳化液的濃度，確保濃度合格，在放線過程中，應(yīng)保持放線張力穩(wěn)定、均勻，不可過度顫動（顫動不可避免），拉絲過程中操作者應(yīng)密切關(guān)注退火溫度的變化，拉絲后導體硬化，延伸率變小，導體直流電阻率上升，拉絲候成圈時銅導體表面不應(yīng)有殘余乳化液，此處需要操作者肉眼識別，在拉絲下盤后用透明塑料薄膜密封，存放于干燥環(huán)境之中，待流轉(zhuǎn)，但多數(shù)電纜企業(yè)因為嫌銅絲包薄膜麻煩而省略包薄膜工序。剛拉絲成圈的導體表面溫度高于室溫，如遇雨季會潛在氧化的風險。

1.3銅絲絞合（束絞）與化學交聯(lián)擠出工序

以銅絲絞合為例，在導體絞合過程中，各單絲以規(guī)則絞合或不規(guī)則絞合等方式絞合，經(jīng)過各道壓模作用下，過模后銅導體溫度較過模前有較大提高，尤其是緊壓導體、扇形導體等，且框絞機目前無在線退火或降溫裝置，因此銅導體外層易氧化，在絞合前，選擇合適的絞合模具、緊壓輪、排線器，調(diào)整收線與放線張力，設(shè)備調(diào)整完畢后，操作者肉眼觀察上盤銅絲與放線架中心銅絲的表面光潔度，確保無明顯黑點，再啟動機器。

 一般電纜企業(yè)會在絞合工序（框絞機、籠絞機）中施加抗氧劑，抗氧劑的配方是0.3%左右的苯并三氮唑酒精溶液，操作方法是將抗氧劑融入工業(yè)酒精之中，用輸液軟管滴入銅絲中，滴入標準以剛好浸潤銅絲為準，避免過少局部潛在氧化或過多浪費的現(xiàn)象發(fā)生，在所有防氧化工作準備穩(wěn)妥后，再開機運轉(zhuǎn)。

收線處應(yīng)保障收線盤干燥，收線盤裝滿后，用透明塑料薄膜密封，與銅絲拉制同理，很多電纜企業(yè)也省略了此步驟，若此步驟造成銅導體氧化，對低壓電纜影響尚低，對超高壓電纜而言，影響則不堪設(shè)想。銅導體在經(jīng)過拉絲、絞合、儲存后，金屬銅晶格形態(tài)已基本穩(wěn)定?；瘜W交聯(lián)即在交聯(lián)劑、抗氧劑、耦合劑等條件下，將XLPE均勻的擠包在銅導體上。在將裝滿銅導體的放線盤啟動前，調(diào)整收放線張力，保障設(shè)備運行平穩(wěn)。

二、總結(jié)

我國幾乎所有的電纜廠都面臨銅導體氧化的困擾，從金屬銅化學特性講，就是要保持金屬銅的還原性。在日常生產(chǎn)中，采用廣東珠江電線電纜如下措施可減少銅導體氧化的幾率： 

1）、選擇質(zhì)優(yōu)金屬銅桿，規(guī)范供應(yīng)商運輸、交貨流程與制度，銅桿到公司后，采取透明塑料薄膜密封措施，銅導體拉制、絞合后都應(yīng)采取透明塑料薄膜密封措施； 

2）、采用合適的銅絲拉制工藝，定期檢查拉絲機的退火部件，優(yōu)先選擇含抗氧劑的拉絲油，定期檢查乳化液濃度，保質(zhì)期到期前一定提前更換； 

3）、銅絲絞合、擠包絕緣工序采用鈍化處理技術(shù)； 

4）、樹立質(zhì)量意識，加強業(yè)務(wù)培訓讓以上工序操作者清楚銅絲氧化帶來的不良后果。