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電纜用鋁箔的質量控制

時間:2015-04-10 08:45??來源:IMT??作者:IMT??點擊:

  摘要:包裹通訊電纜的鋁箔具有廣泛用途,但在生產過程中,常因表面質量不好,力學性能達不到要求,或箔帶中出

  現孔洞等質量問題而報廢,造成很大經濟損失。對這些質量問題進行了分析,提出了解決的方法。

  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牌號的工業純鋁制造,經連鑄連軋、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元人民幣,效益很好。目前,由于競爭激烈,經濟效益已大幅度下落。但是,如果鋁箔生產廠對常發生的質量問題,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,不僅沒有經濟效益可言,而且還可能賠本。筆者從事多年鋁箔生產技術工作,積累了一些經驗和教訓,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(0.058mm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,此測定數據很重要,稱為剝離強度。按照通訊電纜行業標準(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最主要因素,其主要表面質量問題是油斑、腐蝕、過氧化等。

  1.1 油斑

  油斑是鋁箔表面最常見的質量問題,主要產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在最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。

  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,產物對基體無保護作用;氧化是鋁原子與氧化合成氧化物,產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強度。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%。可看出要滿足上述指標并不難,但是大多數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斷裂。因為覆塑膜后要分切成若干小條,最窄的為12mm,分切時有可能出現輕微裂邊或毛刺,使用時,要帶張力進行纏繞,有輕微缺陷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生意外斷帶是非常危險的,并且會造成很大經濟損失。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

  目前多數生產電纜鋁箔的廠家采用牌號為1145的工業純鋁,按GB3190-97標準其化學成分(質量分數,下同)如表1所示。

  表1規定Fe+Si≤0.55%,沒有對Fe,Si各自的含量作具體規定,有的生產廠不了解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,使產品的強度特別是伸長率達不到客戶的要求。根據我們的經驗,Fe含量應有嚴格限制,最好在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。

  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測試樣加工不合格則不能正確反映鋁箔的性能,經常發生客戶復查的性能指標和生產廠檢測的相差很大。根據國標,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,檢測時試樣夾持應垂直,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現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現不了,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現,在客戶對鋁箔覆塑膜時才發現就為時已晚。防止方法是加強質量檢驗工作,發現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

  熱帶造成較大的孔洞是比較容易被發現的,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覺就可能出廠,給客戶造成很多麻煩。

  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。經常發生該切出12個箔卷的坯料,生產出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

  客戶從生產廠買的鋁箔都按質量多少來付款,覆塑膜后再供給后續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,最好的供貨厚度在0.145-0.15 mm之間,如果箔厚是0.155mm,每卷要多10-20kg。由于鋁箔生產廠受操作人員拄術水平和設備裝機水平的影響,往往出現厚度超差。

  4.3 裂邊或毛刺

  有裂邊或毛刺缺陷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,到產品發出、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。其中的重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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