铜铝复合母线的性能与选用.pdfVIP

铜铝复合母线的性能与选用 （新材料、新工艺） 铜铝复合母线是一种以铝为芯体、外层包覆铜的双金属复合导体材料，它是将铝的高导电性能、 低成本资源和铜的高化学稳定性、较低的接触电阻集于一体，达到“以铝节铜”实现低成本节能的一种 新型导体材料。国家高度重视这种导体材料的研发与应用，并列入了国家高技术研究发展计划（863 计 划）专题。 国内已有不少大专院校、研究所、企业单位研发这种新型材料，近几年已有不同工艺方法制造的产 品上市。产品一上市就受到了用户极大的关注，本文就铜铝复合母线的关键性能和选用发表一点意见， 供大家参考。 一、铜铝复合母线的关键性能参数 1、界面结合强度 铜铝复合母线表面抗腐蚀、抗氧化性能及接触电阻与铜母线相同，硬度、抗拉强度、延伸率、弯曲 性能介于铜、铝母线之间，载流量由于铜层厚度不同，接近于铜母线的程度有所不同，经大量试验，铜 铝复合母线完全满足电气设备对导体载流量、动热稳定、机械性能的要求。在某些安装特别困难的场所， 用铜铝复合母线大大减轻了电气设备重量，安装方便、省时，且降低安装费用。但做为两种材料复合的 母线，其铜、铝界面的结合强度直接影响其加工性能和使用可靠性，是其最关键的性能参数。 界面结合强度与其制造工艺有直接关系，制造工艺方法不同，其界面结合强度不同。用铝棒套进铜 管形成坯料，经变形加工，把铜带压接在铝排上，再变形加工，把铜带包覆在铝杆上，氩弧焊接再变形 加工，都是用机械压力将铜、铝压接在一起，通过压力激活界面原子，形成原子键结合，再经过热处理 扩散，使点结合转变为面结合，但这种扩散深度有限，复合层很薄，界面结合强度并不高，在一定（最 佳）温度下，使铜、铝熔合，然后在一定温度、最佳的压力下，进行变形，才能形成界面结合均匀且有 一定厚度的复合层，达到较高的界面结合强度。 此外，铜、铝之间电位差大，在加工过程中，如果有空气存在，铜、铝界面就会存在原电池效应， 造成电化腐蚀，因此，加工过程必须要在无氧、无污染的环境下，才不致造成隐患。 铜铝界面结合强度的最低要求是在折弯、冲孔、剪切等加工过程中不出现铜、铝分层。如果在折弯 过程中出现明显皱纹，冲孔、剪切中出现明显的铜铝分层，在电气设备中不宜使用。 检验铜、铝界面结合强度应该在产品标准中规定界面剥切强度，并用 500 倍以上电子显微镜检测界 面复合厚度和均匀度。 检验铜、铝界面结合强度最简单、直观的方法是将铜层剥开，观察铜层上粘铝的厚度及均匀性，如   1 / 4  果铜层不粘铝，粘铝很薄、不均匀，就说明界面复合不好，强度难以保证。 2、铜层厚度 在铜、铝复合母线中铜层越厚，导电率越高，但加工难度越大，成本越高，超过一定厚度时，导电 率增加不多，但成本上升较大，因此，有一个最佳性价比的铜层厚度。沈阳工业大学做了大量试验和计 算机有限元分析，确定当铜、铝厚度比为 0.2时，能达到最佳的性价比。也就是说铜层截面占到总截面 的 20%左右时是最佳的。铜层截面比例和铜铝复合母线比重是一个确定的关系。铜层截面占整个截面的 比例为 10%、15%、20%时，对应的铜铝复合母线的比重分别是3.32、3.63、3.94。 检测铜层截面最简单的办法是找一块铜铝复合母线样品，称一下重量，计算一下样品体积，再算出 比重，就知道铜层截面占多大比例。 有些产品铜层厚度是定值，0.3㎜或 0.5 ㎜,不随铜铝复合母线厚度变化，铜层截面与总截面不成 比例，例如铜带厚 0.3㎜，铜铝复合母线 6 ㎜厚时，铜层截面占 10%，当铜铝复合母线厚度 10㎜时， 只占 6%。 比重及每米重量计算方法如下：（以 20%为例） 铜的比重是：8.89g/㎝3,铝的比重是：2.7 g/㎝3 铜铝复合母线的比重是：3.938 g/㎝ 3 即：8.89×0.2+2.7×0.8=3.938 10×100 母线，圆边母线的截面积是：10×100-0.214×102=978.6（㎜2） 每米重量是 3.855 ㎏。 10×100 母线，圆角母线的截面积是：10×100-0.858×22=996.6（㎜ 2） 每米重量是 3.927 ㎏。 二、铜铝复合母线的导电性能