電纜箔是利用鋁箔的密閉性和屏蔽性,單面或雙面涂敷上塑膜后,構成的鋁#塑復合箔,用作電纜的護罩。電纜箔要求表面帶油量少,無孔洞,具有較高的力學性能,總體質量要求不高,但對長度要求較為嚴格
通訊電纜的外表需包裹一層鋁箔,以起到保護和屏蔽作用。這種鋁箔通常用1145牌號的工業(yè)純鋁制造,經(jīng)連鑄連軋、冷軋、分切及完全退火后,按照用戶所需長度分成小卷供給電纜箔復合廠,在鋁箔表面上覆上塑料薄膜,分切成若干小條成卷盤狀供給電纜廠。由于這種復合鋁箔具有質量輕、防護屏蔽效果好等優(yōu)點,所以越來越受到青睞,不僅國內廣泛應用,還出口到中東等地。3年前,每噸售價為21000元金額,效益很好。目前,由于競爭激烈,經(jīng)濟效益已大幅度下落。但是,如果鋁箔生產(chǎn)廠對常發(fā)生的質量問題,諸如表面油斑、腐蝕、孔洞及伸長率低等問題重視不夠,成品率太低,那么,在激烈的市場競爭中,不僅沒有經(jīng)濟效益可言,而且還可能賠本。筆者從事多年鋁箔生產(chǎn)技術工作,積累了一些經(jīng)驗和教訓,以此文供同行參考。
1電纜箔的表面質量
電纜箔是在0.15-0.20mm厚的鋁箔上下表面貼附上特殊的塑料薄膜(0.0規(guī)格厚)而成。貼附方法有干貼和濕貼兩種,干法是利用高溫(200℃)輥壓方式把薄膜貼上去;濕法是涂膠粘合。目前大多數(shù)采用干法。貼附塑膜后用專門儀器把薄膜從鋁箔上撕下來,以測定塑膜粘結牢固程度,此測定數(shù)據(jù)很重要,稱為剝離強度。按照通訊電纜行業(yè)標準(代號YD/T 723.2-94)該強度不應小于6.13N/cm;另外還有熱合強度不應小于17.5N/cm。鋁箔表面質量是影響剝離強度的較主要因素,其主要表面質量問題是油斑、腐蝕、過氧化等。
1.1油斑
油斑是鋁箔表面較常見的質量問題,主要產(chǎn)生原因是軋制油中混入了機油或軋制油運動粘度大,另外,軋機出口處風嘴角度不正確,風壓太小,沒有把箔帶上的油吹凈。解決方法是:①防止機油混入軋制油;②控制好軋制油的運動粘度,不可超過2.34×10-6m2/s;③冷天應對軋制油進行加熱;④控制好添加劑的加入量,5%-7%;⑤在軋機出口處增加上下兩排風嘴,上排2個風嘴,下排4個風嘴,從中間向兩邊吹;⑥在較后一軋制道次人工擦掉鋁箔表面的油污;⑦鋁箔退火時,在200℃停留一段時間,讓軋制油充分揮發(fā)。
1.2腐蝕
許多人把鋁箔的腐蝕和氧化混為一談,其實,兩者是完全不同的,腐蝕是鋁原子失去電子形成白色粉末,產(chǎn)物對基體無保護作用;氧化是鋁原子與氧化合成氧化物,產(chǎn)物對鋁基體有保護作用。鋁在自然界中會自身形成一層約1/500μm的氧化膜,起自我保護作用。鋁箔被腐蝕后表面形成的白灰會嚴重降低覆塑箔的剝離強度。鋁箔被腐蝕是遇水或堿液造成的。鋁箔在運輸過程中被雨水淋濕是常見的腐蝕原因。另一種被人忽視的是霧水造成的。鋁卷箔在高溫狀態(tài)下夜間長距離運輸時,鋁卷材一側很快冷卻,另一側處于高溫,冷卻處霧水凝結在上面并滲入鋁卷材,運到客戶的倉庫后,高溫一惻又把低溫側加熱,造成鋁卷材腐蝕。解決辦法是:①鋁卷包裝嚴密,嚴防雨淋;②不包裝和運輸高溫狀態(tài)的鋁卷材。
1.3過氧化
鋁材表面自然形成的一層氧化膜有保護作用,但如果在高溫狀態(tài)下用強風冷卻,勢必造成過氧化、表面變色如彩虹。過氧化的鋁箔也降低覆塑箔的剝高度度。防止方法是鋁箔退火出爐后不可以用強風吹冷,讓其慢慢冷卻。
2電纜箔的力學性能
按照通訊電纜行業(yè)標準,電纜箔的力學性能是:0.1、0.15、0.20mm厚的電纜箔強度不小于54MPa,伸長率不小于15%?煽闯鲆獫M足上述指標并不難,但是大多數(shù)客戶都要求電纜箔的Rm≥70MPa或者是80MPa以上;伸長率的要求是:0.20mm厚的,A≥20%;0.15mm的A≥18%。這主要是防止覆塑膜時特別是往電纜上纏繞時出現(xiàn)斷裂。因為覆塑膜后要分切成若干小條,較窄的為12mm,分切時有可能出現(xiàn)輕
微裂邊或毛刺,使用時,要帶張力進行纏繞,有輕微缺點就會因應力集中而斷裂。一條電纜通常有2km或3km長,在高速運轉的機器上纏繞發(fā)生意外斷帶是非常危險的,并且會造成很大經(jīng)濟損失。因此,必須采取以下措施,提高鋁箔的力學性能,以滿足客戶的要求。
2.1化學成分
目前多數(shù)生產(chǎn)電纜鋁箔的廠家采用牌號為1145的工業(yè)純鋁,按GB3190-97標準其化學成分(質量分數(shù),下同)如表1所示。
表1規(guī)定Fe+Si≤0.55%,沒有對Fe,Si各自的含量作具體規(guī)定,有的生產(chǎn)廠不了解Fe、Si對鋁箔力學性能的影響,而沒有對它們進行特別的控制,使產(chǎn)品的強度特別是伸長率達不到客戶的要求。根據(jù)我們的經(jīng)驗,F(xiàn)e含量應有嚴格限制,較好在0.35%-0.45%之間;Si在0.15%-0.10%之間。這種成分再配合適宜的熱處理制度,鋁箔的強度可超過90MPa,伸長率也能達到客戶的要求。
2.2熱處理制度
電纜箔都是以O狀態(tài)供貨,退火時裝爐要防止鋁卷受壓而采用特殊鋼框架,懸空放置,否則,退火后鋁箔可能粘連在一起而分不開。熱處理制度如表2所示。
此外,鋁箔的力學性能還與冷作加口工率有關系,通常用8.0mm鑄軋坯料可連續(xù)加工至0.10-0.15mm,中間不需退火。如果邊部裂邊太嚴重需中間退火,而熱處理制度應進行適當調整。
2.3試樣加工
電纜鋁箔力學性能檢驗試樣加工不合格則不能正確反映鋁箔的性能,經(jīng)常發(fā)生客戶復查的性能指標和生產(chǎn)廠檢驗的相差很大。根據(jù)國標,鋁箔試樣采用長條狀,15mm寬,標距100mm,兩邊必須平行,用切紙刀剪切時不能停頓,不能有缺口、毛刺,有手感毛刺時應用細砂紙仔細打磨,檢驗時試樣夾持應垂直,防止應力集中過早拉斷。
3電纜箔的孔洞
電纜鋁箔是成卷交貨,出廠前無法對卷內進行檢查,客戶在覆塑膜過程中發(fā)現(xiàn)箔帶上有孔洞是很麻煩的事,如果從孔洞處切斷就勢必造成長度不夠,整卷報廢,還要賠上塑料薄膜,損失很大。出現(xiàn)孔洞主要是因鑄軋坯料質量不好造成的。
3.1氣泡
鑄軋時靜置爐內的鋁熔體除氣不充分或鋁熔體在流槽中吸進潮氣,冷軋以及精整時都發(fā)現(xiàn)不了,只有箔卷熱處理后氣泡受熱鼓起才能看見,客戶覆塑膜時矯直輥碾壓箔帶把氣泡壓破就成孔洞,嚴重降低其介電強度。按照YD/T 723.2-94標準,雙面覆塑膜的鋁箔帶應達到2kV(D.C)/min不被擊穿。解決氣泡的方法是鑄軋坯料時加強精煉,用快速測氫儀測定鋁液中含氫量(含氫量不超過0.2mL/100gAl),達到YS/T90-95標準后才出爐。
3.2非金屬夾雜
用石棉耐火材料做成的鑄嘴使用一段時間后,受損傷處會脫落被壓入鋁坯料中,如果在鋁箔冷軋和分切時沒有被發(fā)現(xiàn),在客戶對鋁箔覆塑膜時才發(fā)現(xiàn)就為時已晚。防止方法是加強質量檢驗工作,發(fā)現(xiàn)有鑄嘴脫落物被壓入鋁坯料后,應將鋁板坯切斷或改作其他用途。
3.3熱帶
熱帶造成非常大的孔洞是比較容易被發(fā)現(xiàn)的,但是如果檢查人員因故脫離崗位10min(軋速1m/min,軋機與卷取機相距10m),就有可能把有孔洞的鋁箔帶卷入,如果后繼工序也沒發(fā)覺就可能出廠,給客戶造成很麻煩。
4電纜箔的其他質量問題
4.1長度計算失誤
電纜箔長度要求十分嚴格,只允許長一些而不允許短尺。這就要求在鑄軋坯料時要進行認真仔細計算,例如客戶要求提供規(guī)格0.15mm×500mm的2000m長的鋁箔卷,單卷質量約420kg,那么鑄軋坯料應是它的10倍或12倍,另外加3%的誤差。經(jīng)常發(fā)生該切出12個箔卷的坯料,生產(chǎn)出10個小箔卷后只剩下1800m左右箔帶了,那是很可惜的。
4.2厚度超差
客戶從生產(chǎn)廠買的鋁箔都按質量多少來付款,覆塑膜后再供給后續(xù)廠家時卻是按長度計價,這樣鋁箔客戶就要求提供厚度負公差的鋁箔。例如0.15mm的鋁箔,較好的供貨厚度在0.145-0.15 mm之間,如果箔厚是0.155mm,每卷要多10-20kg。由于鋁箔生產(chǎn)廠受操作人員拄術水平和設備裝機水平的影響,往往出現(xiàn)厚度超差。
4.3裂邊或毛刺
有裂邊或毛刺缺點的鋁箔會給覆塑膜帶來許多困難,嚴重時在覆塑膜過程中突然發(fā)生斷帶,或把毛刺壓入箔帶中,影響其剝離強度。防止的方法是鋁箔帶分切時要磨好刀口,調整好壓力。
4.4廢邊夾入
鋁箔帶分切時,廢邊斷開很容易夾入鋁箔帶中,由于鋁箔帶卷得很緊,碎邊就會把鋁箔帶拱破。防止的方法是阻止廢邊斷裂,適當加大留邊量。
4.5磕碰傷
鋁箔卷退火出爐后吊裝時側邊磕碰傷也是常發(fā)生的質量問題。剛出爐的鋁箔卷溫度高,強度低,從料架中吊出時,側邊碰到硬物就會凹進一塊,此處的鋁箔就粘在一起無法分開,造成整卷報廢。防止的方法是精心操作。
5結束語
電纜用鋁箔的質量控制是一項系統(tǒng)工程,從每一道工序、每一個與質量有關的操作人員,以及原輔材料進廠驗收、入庫、使用,到產(chǎn)品發(fā)出、售后服務的每項工作,都必須嚴格把關,梢有不慎,將功虧一簣。其中的要點是要控制好鋁箔的化學成分、尺寸公差、表面質量和力學性能四個方面,認真執(zhí)行相應的標準。關于質量管理,應按ISO9001:2000標準進行。目前,電纜鋁箔市場競爭十分激烈,只有提高產(chǎn)品質量,提高成品率,降低成本,才能在市場上立于不敗之地
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