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电缆用铝箔的质量控制
点击次数:1661 发布时间:2014-05-16

电缆用铝箔的质量控制


摘要:包裹通讯电缆的铝箔具有广泛用途,但在生产过程中,常因表面质量不好,力学性能达不到要求,或箔带中出 
现孔洞等质量问题而报废,造成很大经济损失。对这些质量问题进行了分析,提出了解决的方法。 

关键词:电缆用铝箔;质量;剥离强度 

  通讯电缆的外表需包裹一层铝箔,以起到保护和屏蔽作用。这种铝箔通常用1145牌号的工业纯铝制造,经连铸连轧、冷轧、分切及完全退火后,按照用户所需长度分成小卷供给电缆箔复合厂,在铝箔表面上覆上塑料薄膜,分切成若干小条成卷盘状供给电缆厂。由于这种复合铝箔具有质量轻、防护屏蔽效果好等优点,所以越来越受到青睐,不仅国内广泛应用,还出口到中东等地。3年前,每吨售价为21000元人民币,效益很好。目前,由于竞争激烈,经济效益已大幅度下落。但是,如果铝箔生产厂对常发生的质量问题,诸如表面油斑、腐蚀、孔洞及伸长率低等问题重视不够,成品率太低,那么,在激烈的市场竞争中,不仅没有经济效益可言,而且还可能赔本。笔者从事多年铝箔生产技术工作,积累了一些经验和教训,以此文供同行参考。 

1 电缆箔的表面质量 

   电缆箔是在0.15-0.20mm厚的铝箔上下表面贴附上特殊的塑料薄膜(0.058mm厚)而成。贴附方法有干贴和湿贴两种,干法是利用高温(200℃)辊压方式把薄膜贴上去;湿法是涂胶粘合。目前大多数采用干法。贴附塑膜后用专门仪器把薄膜从铝箔上撕下来,以测定塑膜粘结牢固程度,此测定数据很重要,称为剥离强度。按照通讯电缆行业标准(代号YD/T 723.2-94)该强度不应小于6.13N/cm;另外还有热合强度不应小于17.5N/cm。铝箔表面质量是影响剥离强度的zui主要因素,其主要表面质量问题是油斑、腐蚀、过氧化等。 

1.1 油斑 

   油斑是铝箔表面zui常见的质量问题,主要产生原因是轧制油中混入了机油或轧制油运动粘度大,另外,轧机出口处风嘴角度不正确,风压太小,没有把箔带上的油吹净。解决方法是:

①防止机油混入轧制油;

②控制好轧制油的运动粘度,不可超过2.34×10-6m2/s;

③冷天应对轧制油进行加热;

④控制好添加剂的加入量,5%-7%;

⑤在轧机出口处增加上下两排风嘴,上排2个风嘴,下排4个风嘴,从中间向两边吹;

⑥在zui后一轧制道次人工擦掉铝箔表面的油污;

⑦铝箔退火时,在200℃停留一段时间,让轧制油充分挥发。 

1.2 腐蚀 

   许多人把铝箔的腐蚀和氧化混为一谈,其实,两者是完全不同的,腐蚀是铝原子失去电子形成白色粉末,产物对基体无保护作用;氧化是铝原子与氧化合成氧化物,产物对铝基体有保护作用。铝在自然界中会自身形成一层约1/500μm的氧化膜,起自我保护作用。铝箔被腐蚀后表面形成的白灰会严重降低覆塑箔的剥离强度。铝箔被腐蚀是遇水或碱液造成的。铝箔在运输过程中被雨水淋湿是常见的腐蚀原因。另一种被人忽视的是雾水造成的。铝卷箔在高温状态下夜间长距离运输时,铝卷材一侧很快冷却,另一侧处于高温,冷却处雾水凝结在上面并渗入铝卷材,运到客户的仓库后,高温一恻又把低温侧加热,造成铝卷材腐蚀。解决办法是:①铝卷包装严密,严防雨淋;②不包装和运输高温状态的铝卷材。 

1.3 过氧化 

   铝材表面自然形成的一层氧化膜有保护作用,但如果在高温状态下用强风冷却,势必造成过氧化、表面变色如彩虹。过氧化的铝箔也降低覆塑箔的剥高强度。防止方法是铝箔退火出炉后不可以用强风吹冷,让其慢慢冷却。 

2 电缆箔的力学性能 

   按照通讯电缆行业标准,电缆箔的力学性能是:0.1、0.15、0.20mm厚的电缆箔强度不小于54MPa,伸长率不小于15%。可看出要满足上述指标并不难,但是大多数客户都要求电缆箔的Rm≥70MPa或者是80MPa以上;伸长率的要求是:0.20mm厚的,A≥20%;0.15mm的A≥18%。这主要是防止覆塑膜时特别是往电缆上缠绕时出现断裂。因为覆塑膜后要分切成若干小条,zui窄的为12mm,分切时有可能出现轻微裂边或毛刺,使用时,要带张力进行缠绕,有轻微缺陷就会因应力集中而断裂。一条电缆通常有2km或3km长,在高速运转的机器上缠绕发生意外断带是非常危险的,并且会造成很大经济损失。因此,必须采取以下措施,提高铝箔的力学性能,以满足客户的要求。 

2.1 化学成分 

目前多数生产电缆铝箔的厂家采用牌号为1145的工业纯铝,按GB3190-97标准其化学成分(质量分数,下同)如表1所示。

 

  表1规定Fe+Si≤0.55%,没有对Fe,Si各自的含量作具体规定,有的生产厂不了解Fe、Si对铝箔力学性能的影响,而没有对它们进行特别的控制,使产品的强度特别是伸长率达不到客户的要求。根据我们的经验,Fe含量应有严格限制,在0.35%-0.45%之间;Si在0.15%-0.10%之间。这种成分再配合适宜的热处理制度,铝箔的强度可超过90MPa,伸长率也能达到客户的要求。 

2.2 热处理制度 

电缆箔都是以O状态供货,退火时装炉要防止铝卷受压而采用特殊钢框架,悬空放置,否则,退火后铝箔可能粘连在一起而分不开。

 

此外,铝箔的力学性能还与冷作加口工率有关系,通常用8.0mm铸轧坯料可连续加工至0.10-0.15mm,中间不需退火。如果边部裂边太严重需中间退火,而热处理制度应进行适当调整。 

2.3 试样加工 

  电缆铝箔力学性能检测试样加工不合格则不能正确反映铝箔的性能,经常发生客户复查的性能指标和生产厂检测的相差很大。根据国标,铝箔试样采用长条状,15mm宽,标距100mm,两边必须平行,用切纸刀剪切时不能停顿,不能有缺口、毛刺,有手感毛刺时应用细砂纸仔细打磨,检测时试样夹持应垂直,防止应力集中过早拉断。 

3 电缆箔的孔洞 
 
  电缆铝箔是成卷交货,出厂前无法对卷内进行检查,客户在覆塑膜过程中发现箔带上有孔洞是很麻烦的事,如果从孔洞处切断就势必造成长度不够,整卷报废,还要赔上塑料薄膜,损失很大。出现孔洞主要是因铸轧坯料质量不好造成的。 

3.1 气泡 

   铸轧时静置炉内的铝熔体除气不充分或铝熔体在流槽中吸进潮气,冷轧以及精整时都发现不了,只有箔卷热处理后气泡受热鼓起才能看见,客户覆塑膜时矫直辊碾压箔带把气泡压破就成孔洞,严重降低其介电强度。按照YD/T 723.2-94标准,双面覆塑膜的铝箔带应达到2kV(D.C)/min不被击穿。解决气泡的方法是铸轧坯料时加强精炼,用快速测氢仪测定铝液中含氢量(含氢量不超过0.2mL/100gAl),达到YS/T90-95标准后才出炉。 

3.2 非金属夹杂 

   用石棉耐火材料做成的铸嘴使用一段时间后,受损伤处会脱落被压入铝坯料中,如果在铝箔冷轧和分切时没有被发现,在客户对铝箔覆塑膜时才发现就为时已晚。防止方法是加强质量检验工作,发现有铸嘴脱落物被压入铝坯料后,应将铝板坯切断或改作其他用途。 

3.3 热带 

  热带造成较大的孔洞是比较容易被发现的,但是如果检查人员因故脱离岗位10min(轧速1m/min,轧机与卷取机相距10m),就有可能把有孔洞的铝箔带卷入,如果后继工序也没发觉就可能出厂,给客户造成很多麻烦。 
 

4 电缆箔的其他质量问题 

4.1 长度计算失误 

电缆箔长度要求十分严格,只允许长一些而不允许短尺。这就要求在铸轧坯料时要进行认真仔细计算,例如客户要求提供规格0.15mm×500mm的2000m长的铝箔卷,单卷质量约420kg,那么铸轧坯料应是它的10倍或12倍,另外加3%的误差。经常发生该切出12个箔卷的坯料,生产出10个小箔卷后只剩下1800m左右箔带了,那是很可惜的。 

4.2 厚度超差 

客户从生产厂买的铝箔都按质量多少来付款,覆塑膜后再供给后续厂家时却是按长度计价,这样铝箔客户就要求提供厚度负公差的铝箔。例如0.15mm的铝箔,的供货厚度在0.145-0.15 mm之间,如果箔厚是0.155mm,每卷要多10-20kg。由于铝箔生产厂受操作人员拄术水平和设备装机水平的影响,往往出现厚度超差。 

4.3 裂边或毛刺 

有裂边或毛刺缺陷的铝箔会给覆塑膜带来许多困难,严重时在覆塑膜过程中突然发生断带,或把毛刺压入箔带中,影响其剥离强度。防止的方法是铝箔带分切时要磨好刀口,调整好压力。 

4.4 废边夹入 

铝箔带分切时,废边断开很容易夹入铝箔带中,由于铝箔带卷得很紧,碎边就会把铝箔带拱破。防止的方法是阻止废边断裂,适当加大留边量。 

4.5 磕碰伤 

铝箔卷退火出炉后吊装时侧边磕碰伤也是常发生的质量问题。刚出炉的铝箔卷温度高,强度低,从料架中吊出时,侧边碰到硬物就会凹进一块,此处的铝箔就粘在一起无法分开,造成整卷报废。防止的方法是精心操作。 

5 结束语 

电缆用铝箔的质量控制是一项系统工程,从每一道工序、每一个与质量有关的操作人员,以及原辅材料进厂验收、入库、使用,到产品发出、售后服务的每项工作,都必须严格把关,梢有不慎,将功亏一篑。其中的重点是要控制好铝箔的化学成分、尺寸公差、表面质量和力学性能四个方面,认真执行相应的标准。关于质量管理,应按ISO9001:2000标准进行。目前,电缆铝箔市场竞争十分激烈,只有提高产品质量,提高成品率,降低成本,才能在市场上立于不败之地。

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