專利名稱：：具有有限的彈簧效應(yīng)的絞線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包含一根或多根電導(dǎo)線的絞線(strand)、電纜和電纜束(cablingbundle)。
背景技術(shù)：
：本發(fā)明典型地但并非僅僅應(yīng)用于用于輸送電的電控電纜或電力電纜。這樣的電纜常規(guī)地由多根銅的電導(dǎo)線(或絞線)組成。所述電線扭絞在一起形成橫截面不超過0.5平方毫米(mm2)的扭絞絞線(twistedstrand)，并且所述扭絞絞線被例如通過擠出得到的絕緣護(hù)套圍繞著。這樣的電纜用于工業(yè)中的各種領(lǐng)域，例如汽車工業(yè)，其中它們被組裝成電纜束用于為各件設(shè)備供電。因此所述電纜需要在重量方面盡量地輕并且需要是密實(shí)的，同時(shí)仍保持良好的機(jī)械強(qiáng)度。在用硬質(zhì)銅合金絞線替代退火銅絞線以改善由其制造的扭絞絞線的機(jī)械性能的嘗試中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在扭絞期間難以處理所述銅合金絞線，因?yàn)樗鲭妼?dǎo)線呈現(xiàn)出"彈簧"效應(yīng)(springeffect)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于通過提出包含一根或多根電導(dǎo)線(A)的橫截面不超過0.35mm2的絞線來減少現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，所述絞線的特征在于各根電導(dǎo)線由銅錫合金組成，所述銅錫合金包含.不低于百萬分之1500(1500ppm)(0.15重量％)且不超過2500卯m(0.25重量％)的錫含量；不超過400ppm(0.04重量％)的氧含量；不超過lOOppm(O.01重量％)的不可避免的雜質(zhì)含量；禾口所述合金的余量的銅；在所述絞線的制造期間不對(duì)所述電導(dǎo)線進(jìn)行熱處理。本發(fā)明還提供包含一根或多根電導(dǎo)線(B)的橫截面不超過0.35mm2的絞線，所述絞線的特征在于各個(gè)電導(dǎo)線由銅錫合金組成，所述銅錫合金包含不低于700ppm(0.07重量％)且不超過1200卯m(0.12重量％)的錫含量；不超過50ppm(0.005重量％)、并優(yōu)選不超過5ppm(0.0005重量％)的氧含量；不超過lOO卯m(O.01重量％)的不可避免的雜質(zhì)含量；禾口*所述合金的余量的銅；在所述絞線的制造期間不對(duì)所述電導(dǎo)線進(jìn)行熱處理。用來制造用于電導(dǎo)線B的合金的銅通常稱為CuOF，CuOF是"不含氧"的銅的簡(jiǎn)稱。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的兩種類型的電導(dǎo)線A和B在保證令人滿意的機(jī)械性能的同時(shí)呈現(xiàn)出明顯有限的彈簧效應(yīng)，并且因此由其制造的所得扭絞絞線也在保證令人滿意的機(jī)械性能的同時(shí)呈現(xiàn)出明顯有限的彈簧效應(yīng)。當(dāng)電導(dǎo)線A的錫含量大于2500卯m(0.25重量％)或者電導(dǎo)線B的錫含量大于1200卯m(0.12重量％)時(shí)，所述電導(dǎo)線的彈簧效應(yīng)變大并且非常難以操縱(manipulate)且操縱起來非常棘手。當(dāng)電導(dǎo)線A的錫含量低于1500卯m(0.15重量％)或者電導(dǎo)線B的錫含量低于700ppm(0.07重量X)時(shí)，機(jī)械性能例如牽引強(qiáng)度顯著減小，并且因此該電導(dǎo)線的斷裂傾向大得多。另外，本發(fā)明的電導(dǎo)線A或B有利地呈現(xiàn)出改善的180°撓曲性能，由此限制了在包括操縱、組裝、運(yùn)輸、安裝或使用在內(nèi)的操作期間任何的導(dǎo)線斷裂危險(xiǎn)，并且因此由其得到的各扭絞絞線也有利地呈現(xiàn)出改善的180°撓曲性能，由此限制了在包括操縱、組裝、運(yùn)輸、安裝或使用在內(nèi)的操作期間任何的導(dǎo)線斷裂危險(xiǎn)。最后，本發(fā)明的電導(dǎo)線A或B在環(huán)境溫度下呈現(xiàn)出非常好的導(dǎo)電性(國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)(IACS))，其電導(dǎo)率可為約90^，并且因此由它們得到的各扭絞絞線在環(huán)境溫度下呈現(xiàn)出非常好的導(dǎo)電性(國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)(IACS))，其電導(dǎo)率可為約90X。本說明書中的縮寫ppm是指按重量計(jì)的"百萬分率"。換句話說，元素z的以ppm表示的量x(或含量x)是相對(duì)于合金的總重量來表示的。術(shù)語(yǔ)"不可避免的雜質(zhì)"是指在合金的制造期間包含在合金中的除了銅、錫和氧之外的所有金屬和非金屬元素。作為實(shí)例，這些雜質(zhì)可由如下元素組成Ag、As、Bi、Fe、Pb、S、Sb、Se、Te、Cd、Cr、Mn、P、Ni、Co、S、Fe禾口/或Zn。術(shù)語(yǔ)"在絞線的制造期間的熱處理"是指可獲得電導(dǎo)線的退火狀態(tài)的任何常規(guī)熱處理。這種處理應(yīng)該區(qū)別于特別是與在制造絞線后使用絞線時(shí)的熱老化相關(guān)的結(jié)構(gòu)性變化。通常，退火熱處理導(dǎo)致構(gòu)成電導(dǎo)線的合金的微結(jié)構(gòu)發(fā)生重排，特別是其導(dǎo)致構(gòu)成合金的銅的晶粒在退火后具有增加的尺寸。在這樣的情況下，絞線制造期間的熱處理不可避免地導(dǎo)致構(gòu)成電導(dǎo)線的合金的機(jī)械強(qiáng)度降低。當(dāng)所述絞線包括多根電導(dǎo)線時(shí)，這些電導(dǎo)線扭絞在一起。當(dāng)所述絞線包括一根電導(dǎo)線時(shí)，所述一根電導(dǎo)線不扭絞。構(gòu)成所述絞線的電導(dǎo)線的直徑優(yōu)選為0.10毫米(mm)0.67mm。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的絞線有利地不被徑向壓縮(circularlycompressed)。在本發(fā)明的合金中，不論是在電導(dǎo)線A還是電導(dǎo)線B的情況下，不可避免的雜質(zhì)的含量或者不可避免的雜質(zhì)的總量都可不超過65ppm。在使用電導(dǎo)線A的實(shí)施方式中，錫含量可嚴(yán)格地大于1500卯m(0.15重量％)，并優(yōu)選為至少1700卯m(0.17重量％)。錫含量還可不大于2200卯m(0.22重量％)。氧含量可不超過300ppm(0.03重量％)。優(yōu)選地，氧含量為至少100卯m，且更優(yōu)選為至少150卯m(0.015重量％)。在使用電導(dǎo)線B的實(shí)施方式中，錫含量可不超過lOOO卯m(O.1重量％)。優(yōu)選地，錫含量為至少800ppm(0.08重量％)。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，將各根電導(dǎo)線鍍錫，即在其表面上覆蓋薄的金屬錫層。鍍錫特別起到改善電導(dǎo)線的可焊性的作用。本發(fā)明還提供這樣的電纜，其包括在其縱向方向上延伸的具有一根或多根電導(dǎo)線A或B的絞線，絕緣護(hù)套沿著所述電纜方向圍繞著所述絞線。本發(fā)明還提供包括多根如上所述的電纜的電纜束。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢(shì)通過以下參考唯一附圖的實(shí)施例顯示出來，所述實(shí)施例和附圖以非限制性說明的方式給出。圖1顯示在電導(dǎo)線形式和包括七根電導(dǎo)線的絞線形式中，牽引斷裂強(qiáng)度(標(biāo)繪為兆帕斯卡(MPa))隨Cu/Sn和CuOF/Sn合金各自中的錫濃度(重量％)的變化而變化的曲線。實(shí)施例制造電導(dǎo)線A和B的方法本發(fā)明的電導(dǎo)線常規(guī)地通過如下方法制造鑄造(cast)銅和錫，隨后在同一生產(chǎn)線上對(duì)該鑄件進(jìn)行軋制(roll)。與電導(dǎo)線A的制造不同，制造電導(dǎo)線B的鑄造步驟在真空中進(jìn)行。通過冷拉操作對(duì)所得銅/錫合金樣條進(jìn)行拉絲，該冷拉操作通過使金屬樣條接連通過直徑越來越小的各模口(die)而起到將該金屬樣條轉(zhuǎn)變成電導(dǎo)線的作用。由于通過軋制所產(chǎn)生的樣條的直徑大，特別是為約6mmlOmm，因此截面的減小通常發(fā)生在兩次連續(xù)的拉絲操作中。第一拉絲機(jī)器使得電導(dǎo)線的直徑能夠減小至2.5mm1.6mm的值。第二拉絲機(jī)器使得電導(dǎo)線能夠減小至其最終直徑，即為0.10mm0.67mm。在傳到所述第二機(jī)器之前，可對(duì)所述電導(dǎo)線進(jìn)行鍍錫，即通過電鍍?cè)谒鲭妼?dǎo)線的表面上沉積薄的錫層。在拉絲結(jié)束時(shí)，不進(jìn)行退火操作，因而所得到的合金保持為加工硬化(work-hardened)狀態(tài)。在拉絲步驟之后，將所得電導(dǎo)線扭絞在一起以得到扭絞絞線。在額外的步驟中，可用電絕緣聚合物層型的絕緣護(hù)套圍繞所述絞線。所得合金具體描述于下表1中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>所述銅/錫合金(Cu/Sn或CuOF/Sn)中金屬元素的含量是使用由供應(yīng)商ARL以標(biāo)號(hào)ThermoOptec3460出售的攝譜儀(spectrograph)常規(guī)地測(cè)定的。所述合金中的氧含量是借助于由供應(yīng)商LECO以標(biāo)號(hào)R0116出售的氧分析儀常規(guī)地測(cè)定的。柔韌件試驗(yàn)這是評(píng)價(jià)導(dǎo)線的機(jī)械記憶性即其剛度的試驗(yàn)。操作方式在于開始時(shí)將包括七根電導(dǎo)線的扭絞絞線拉伸為0.202mm的單位直徑，然后進(jìn)行如下步驟*在具有20mm直徑的心軸上且在約400克(g)的軸向應(yīng)力(重量)下制造彈簧使得該彈簧的圈與該心軸接觸；通過消除軸向應(yīng)力使所述彈簧松弛；縱向切割所述彈簧；禾口對(duì)于切割的圈，測(cè)量圈的松弛直徑(relaxeddiameter)和位移(offset)，單位為毫米。該試驗(yàn)的結(jié)果在下表2和3中給出。在表2和3中，松弛度以百分比(％)表示，并通過下式限定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>巻繞直徑其中巻繞直徑為所述心軸的直徑，即20mm。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2和3的結(jié)果清楚地顯示，由本發(fā)明的電導(dǎo)線(Cu/Sn合金Al或CuOF/Sn合金B(yǎng)l)組成的絞線呈現(xiàn)出比由現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)線(Cu/Sn合金A2或Cu0F/Sn合金B(yǎng)2)制得的絞線小得多的松弛度和位移。因此，本發(fā)明的絞線的彈簧效應(yīng)明顯比現(xiàn)有技術(shù)的絞線的彈簧效應(yīng)小得多。180°撓曲性能這是折疊半徑基本上等于零的重復(fù)折疊的快速試驗(yàn)。撓曲在于將電導(dǎo)線折疊180°，然后使其恢復(fù)至其初始位置。該試驗(yàn)適用于直徑為約0.15mm約0.51mm的各種電導(dǎo)線。對(duì)于本試驗(yàn)，使用直徑為0.202mm的拉制電導(dǎo)線。為了這個(gè)目的，將電導(dǎo)線的一部分的第一端栓在具有兩個(gè)平行縱向面和兩個(gè)縱向邊緣的剛性棒上。將該棒固定到用于使該棒圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)的把手上。將所述部分的第二端栓在85g的軸向負(fù)荷(重物)上，從而使所述電導(dǎo)線在試驗(yàn)期間始終能夠與所述棒保持接觸。180°撓曲試驗(yàn)的操作方案在于將所述把手旋轉(zhuǎn)180。，從而使所述電導(dǎo)線纏繞在所述棒上，同時(shí)與兩個(gè)主面保持接觸，并且還與所述棒的縱向邊緣之一保持接觸。停止所述棒可借助于懸掛在所述電導(dǎo)線的第二端的重物使得所述電導(dǎo)線折疊180。。此后，將以那種方式折疊的電導(dǎo)線展開。對(duì)經(jīng)折曲的電導(dǎo)線的相同部分重復(fù)該方案直至所述電導(dǎo)線斷裂。試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)在下表4禾P5中。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>對(duì)于本發(fā)明的12根(12次試驗(yàn))電導(dǎo)線(Cu/Sn合金Al和CuOF/Sn合金B(yǎng)l)所獲得的平均值大于對(duì)于12根現(xiàn)有技術(shù)電導(dǎo)線(Cu/Sn合金A2和CuOF/Sn合金B(yǎng)2)所獲得的平均值。因此，本發(fā)明的電導(dǎo)線和由其制得的絞線在承受在對(duì)它們進(jìn)行操縱、處理、運(yùn)輸、安裝或使用時(shí)電導(dǎo)線所遭受的機(jī)械應(yīng)力方面表現(xiàn)得好得多。牽引強(qiáng)度試驗(yàn)圖1顯示了如下電導(dǎo)線和絞線的斷裂強(qiáng)度(MPa)或機(jī)械性能隨著錫含量(重量％)的變化具有0.202mm的直徑且由具有合金A1的氧和雜質(zhì)含量的Cu/Sn合金組成的電導(dǎo)線(標(biāo)記為"單根電導(dǎo)線Cu+Sn"的曲線)和包括七根這樣的電導(dǎo)線的集合的絞線(標(biāo)記為"絞線Cu+Sn"的曲線)，以及*具有0.202mm的直徑且由具有合金B(yǎng)1的氧和雜質(zhì)含量的CuOF/Sn合金組成的電導(dǎo)線(標(biāo)記為"單根電導(dǎo)線CuOF+Sn"的曲線)和包括七根這樣的電導(dǎo)線的集合的絞線(標(biāo)記為"絞線CuOF+Sn"的曲線)。對(duì)于涉及電導(dǎo)線的曲線和涉及絞線的曲線均可以看出，當(dāng)Cu/Sn合金的錫含量小于O.15重量％時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度從0.15重量％(1500卯m)的錫含量開始顯著下降；當(dāng)CuOF/Sn合金的錫含量小于0.07重量％時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度從0.07重量％0.08重量％(700ppm800卯m)的錫含量開始顯著下降。權(quán)利要求包含一根或多根電導(dǎo)線(A)的橫截面不超過0.35mm2的絞線，所述絞線的特征在于各根電導(dǎo)線由銅錫合金組成，所述銅錫合金包含·不低于1500ppm且不超過2500ppm的錫含量；·不超過400ppm的氧含量；·不超過100ppm的不可避免的雜質(zhì)含量；和·所述合金的余量的銅；在所述絞線的制造期間不對(duì)所述電導(dǎo)線進(jìn)行熱處理。2.權(quán)利要求1的絞線，特征在于所述錫含量嚴(yán)格地大于1500ppm。3.權(quán)利要求1或2的絞線，特征在于所述錫含量不低于1700ppm。4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的絞線，特征在于所述錫含量不超過2200ppm。5.包含一根或多根電導(dǎo)線(B)的橫截面不超過0.35mm2的絞線，所述絞線的特征在于各根電導(dǎo)線由銅錫合金組成，所述銅錫合金包含不低于700ppm且不超過1200卯m的錫含量；不超過50ppm并優(yōu)選不超過5ppm的氧含量；不超過100卯m的不可避免的雜質(zhì)含量；禾口所述合金的余量的銅；在所述絞線的制造期間不對(duì)所述電導(dǎo)線進(jìn)行熱處理。6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的絞線，特征在于所述絞線不被徑向壓縮。7.電纜，其包括在其縱向方向上延伸的如權(quán)利要求16所述的絞線，絕緣護(hù)套沿著所述電纜圍繞著所述絞線。8.電纜束，其包括多根權(quán)利要求7的電纜。全文摘要本發(fā)明涉及包含一根或多根電導(dǎo)線(A)的橫截面不超過0.35mm2的絞線，所述絞線的特征在于各根電導(dǎo)線由銅錫合金組成，所述銅錫合金包含不低于1500ppm且不超過2500ppm的錫含量；不超過400ppm的氧含量；不超過100ppm的不可避免的雜質(zhì)含量；和所述合金的余量的銅；在所述絞線的制造期間不對(duì)所述電導(dǎo)線進(jìn)行熱處理。文檔編號(hào)H01B5/08GK101728006SQ20091020519公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年10月16日優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日發(fā)明者伊米利恩·科莫雷特,弗朗西斯·德布拉蒂斯,斯蒂法尼·莫里斯申請(qǐng)人:尼克桑斯公司