一种高导电率线缆的制备方法与流程

本发明涉及电缆生产领域，具体涉及一种高导电率线缆的制备方法。

背景技术：

目前，电线电缆的导电线芯通常是铜或铝，一般都经过金属熔炼以及轧制拉伸等制作成导电线芯。导电线芯的性能通常通过后续的工艺进行改善，如在导电线芯表面电镀锡和镍分别改善其抗氧化性能和机械性能及耐腐蚀性能等。后续工艺中引入的金属通常其导电性较差，对电线电缆的性能具有不利影响，且层数的增多不仅会增加工艺的繁琐，且会使得电线电缆的重量增加，增加其成本。

石墨烯具有高强度、优异的生物相容性、高导热、高导电、耐热耐化学稳定性等近年来倍受材料界的关注。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

专利文献1：一种具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，申请号：201410194397.2，公开了一种具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法，步骤包括：将硫酸铜、硫酸、表面活性剂和盐酸配制成铜镀液；在铜镀液中加入石墨烯纳米片制得含石墨烯的电镀液；然后以磷铜片为阳极，经清洗的基板为阴极，置于电镀液中电镀，获得具有铜-石墨烯复相镀层的板材，再经轧制和拉伸成为导电线芯。本发明制备的导电线芯由于采用了铜-石墨烯复相，因此获得的电线电缆重量轻、机械强度高、导电性能好、抗氧化以及抗腐蚀性能优异。本发明制备工艺简单，导电线芯的性能可通过电镀工艺的调节进行控制，因此工艺的可控性强。

专利文献1的缺点在于：1.缆芯为铜合金；2.铜-石墨烯复相镀层虽然相对于其他镀锡和镀镍抗氧化方式的导电率高，但是导电性能仍被限制。

专利文献2：一种含有机械剥离石墨烯的导电电线电缆的制备方法，申请号：201410297899.8，本发明公开一种含有机械剥离石墨烯的导电电线电缆的制备方法。将0.007～0.075毫米厚度、单面附有0.015～0.04毫米厚度导电胶的铜箔胶带，覆盖于高定向热解石墨片表面，轻轻压实，慢慢撕下，铜箔胶带上粘上一层石墨薄片，用另外一条同样长度厚度的铜箔胶带，与粘有石墨薄片的铜箔胶带完好对粘，对粘完撕开，另外再取两条同样长度厚度的铜箔胶带与前两条对粘撕开，重复上述操作3～10次，制备得覆盖有石墨烯的铜箔胶带，然后将覆盖有石墨烯的铜箔胶带上下重叠10～30层，真空状态下，高压高温锻压成铜片后，切割成铜线，将铜线表面包裹PVC塑料线套，即制得含有机械剥离石墨烯的导电电线电缆。本发明方法工艺简单，制得的铜线电阻率大大降低，导电性能大大提高，截流量大大提高。

专利文献2的缺点在于：采用机械剥离的方式取得石墨烯薄片，然后将带有石墨烯薄片的铜片重叠锻压，其中石墨烯混合于铜中，但是石墨烯的分布是不均匀的，其线缆的导电率是不一致的，且还会出现断点，当某个断点出现时，并不能实现高导电率。

专利文献3：一种制备石墨烯电线电缆的方法，申请号：201310082435.0，本发明提供一种制备石墨烯电线电缆的方法，将具有优异二维导电特性的石墨烯功能材料喷镀或者生长于基体膜材料上，经过热压工艺处理，使无序排列的石墨烯纳米微片转换成高度有序排列的二维石墨烯膜，从而制备成具有优异二维导电特性的石墨烯膜材料。然后通过卷绕技术将二维石墨烯膜材料卷绕成具有优异一维导电特性的石墨烯电线。该类石墨烯电线电阻率低，导电密度大，导电特性优于铜和银等金属导体。同时，该类石墨烯电线重量轻，耐高温，并且化学稳定性好。通过将石墨烯电线进行组合封装，即可制备成大电流石墨烯电缆。

专利文献3缺点在于，通过在基体膜上涂覆石墨烯，然后再将多层的片状的基体膜重叠，卷绕成电线，专利文献2和专利文献3之间有相同的设计思想，生产的电线的导电介质不是均匀的，导电率是不稳定的。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种制备出的线缆导电稳定的，成缆效果好的，高导电率的制备方法。具体技术方案如下：

一种高导电率线缆的制备方法，所述方法包括：

S1，以金属导体为原材料；

S2，将所述导体通过磁控溅射机形成石墨烯膜，所述导体自转穿过所述磁控溅射机，所述磁控溅射机以石墨烯为靶材，所述磁控溅射机设有接地线，所述接地线通过碳刷连接于导体；

S3，所述导体通过挤塑机在石墨烯膜外形成绝缘层；

S4，挤塑完成后的导体通过冷却水槽；

S5，收线。

以石墨烯为靶材，在导体上形成石墨烯膜，接地线通过碳刷连接于导体，使得导体移动不被阻碍，同时还能够接地。

进一步限定，通过两个对称设置的转动装置来实现导体自转，所述转动装置包括第一电机、传动组件、输出轴，所述第一电机通过所述传动组件传输动力给所述输出轴，所述输出轴末端设有绕线组件，所述绕线组件和所述输出轴同轴，所述绕线组件固定连接于所述输出轴，所述绕线组件表面开有限位槽，所述限位槽呈螺旋形状，

所述导体缠绕在绕线组件上，所述导体嵌入所述限位槽。

通过转动装置绕住导体的两端，绕导体能够跟着转动装置旋转，两个转动装置的旋转需要同步转动，绕线组件的作用在于固定导体和转动装置。

进一步限定，导体进入所述磁控溅射机之前的输出轴为第一输出轴，导体进入磁控溅射机之后的输出轴为第二输出轴，所述第一输出轴上套有两个第一竖向挂件，所述第一竖向挂件上端通过键连接于第一输出轴。

第一竖向挂件的目的在于悬挂工字筒，实现导体的上料操作。

进一步限定，所述第二输出轴上套有第二竖向挂件，所述第二竖向挂件上端通过键连接于第二输出轴；

所述第二竖向挂件下端设有收线组件，所述收线组件包括第二电机、收线筒、限位圈，所述第二电机通过螺栓固定于第二竖向挂件，所述收线筒固定连接于第二电机的输出端，所述第二电机、所述收线筒位于所述第二竖向挂件的两侧，所述限位圈套于收线筒上。

收线组件的作用在于将挤塑完成且冷却后的线缆收集。

一种技术方案的限定，所述挤塑机位于两个所述转动装置8之间。

一种技术方案的限定，所述绕线组件为锥体形状，所述锥体底部边缘处开有引导槽，所述引导槽为喇叭形状，所述引导槽连通限位槽。

引导槽方便开机前导线的引入。

一种技术方案的限定，所述锥体顶部设有引导架，所述引导架形成一个锥体形状，所述引导架和所述绕线组件固定连接，所述引导架包括支撑件、连接于支撑件末端的圆板，所述支撑件一端固定连接于绕线组件，所述支撑件另一端焊接于圆板的端面，所述圆板位于锥体的直径最小处，所述圆板中心开有通孔。

引导架的作用在于对导体进行引导，使得导体能够保持同轴度较高的状态，使得进入磁控溅射机中形成石墨烯膜时能够更加的均匀。

一种技术方案的限定，所述支撑件由钢条环形排列组成，所述钢条排列成锥体形状。

方便观察线缆的情况。

一种技术方案的限定，所述第一竖向挂件上设有工字筒，所述工字筒的上下圆盘均被第一竖向挂件穿过，所述第一竖向挂件通过紧固螺栓和工字筒组成可拆卸连接，所述工字筒上还套有转动筒。

工字筒和第一竖向挂件配合，实现导体的上料，同时还实现了工字筒的可拆卸，实现更换绕有导体的工字筒更加的方便。

本发明的有益效果为：对发明提到的线缆的制备方法，通过用转动装置8绕住导体的两端，使得导体旋转，导体在磁控溅射机种能够均匀形成石墨烯膜，保证了导电的稳定性，同时磁控溅射机不用转动，保证了磁控溅射的精度，通过碳刷来和导体连接然后接地，保证了导体旋转通过磁控溅射机时，能够被接地连通，还能不阻碍导体的移动。

附图说明

图1为本发明一种高导电率线缆的制备方法的工艺流程图；

图2为图1中A的局部放大图；

主要元件符号说明如下：

导体1，磁控溅射机2，石墨烯3，接地线4，碳刷5，挤塑机6，冷却水槽7，

转动装置8，第一电机81，传动组件82，输出轴83，

绕线组件9，限位槽10，

第一输出轴831，第二输出轴832，

第一竖向挂件11，第二竖向挂件12，

收线组件13，第二电机131，收线筒132，限位圈133，

引导槽14，

引导架15，支撑件151，圆板152，

工字筒16，转动筒17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1，图2所示，一种高导电率线缆的制备方法，所述方法包括：

S1，以铜、铝导体1为原材料；

S2，将所述导体1通过磁控溅射机2形成石墨烯膜，所述导体1自转穿过所述磁控溅射机2，所述磁控溅射机2以石墨烯为靶材，所述磁控溅射机2设有接地线，所述接地线通过碳刷5连接于导体1；

S3，所述导体1通过挤塑机6在石墨烯膜外形成绝缘层；

S4，挤塑完成后的导体1通过冷却水槽7；

S5，收线。

优选的，通过两个对称设置的转动装置8来实现导体1自转，所述转动装置8包括第一电机81、传动组件82、输出轴83，所述第一电机81通过所述传动组件82传输动力给所述输出轴83，所述输出轴83末端设有绕线组件，所述绕线组件和所述输出轴83同轴，所述绕线组件焊接或者螺纹配合连接于所述输出轴83，所述绕线组件表面开有限位槽，所述限位槽呈螺旋形状，

传动组件82比较优选的为皮带传动，并列的替代方式为齿轮传动，链条传动。

皮带传动的优点在于适应能力强，成本低。

所述导体1缠绕在绕线组件上，所述导体1嵌入所述限位槽。

优选的，导体1进入所述磁控溅射机2之前的输出轴83为第一输出轴831，导体1进入磁控溅射机2之后的输出轴83为第二输出轴832，所述第一输出轴831上套有两个第一竖向挂件11，所述第一竖向挂件11上端通过键连接于第一输出轴831。

优选的，所述第二输出轴832上套有第二竖向挂件12，所述第二竖向挂件12上端通过键连接于第二输出轴832；

所述第二竖向挂件12下端设有收线组件13，所述收线组件13包括第二电机131、收线筒132、限位圈133，所述第二电机131通过螺栓固定于第二竖向挂件12，所述收线筒132固定连接于第二电机131的输出端，所述第二电机131、所述收线筒132位于所述第二竖向挂件12的两侧，所述限位圈133套于收线筒132上，限位圈133通过螺栓固定于收线筒132上，当收线筒132上的线缆绕满后，松掉螺栓，取下限位圈133，然后取下线缆圈。

优选的，所述挤塑机6位于两个所述转动装置8之间，挤塑机6后面紧邻冷却水槽7。

优选的，所述绕线组件为锥体形状，所述锥体底部边缘处开有引导槽14，所述引导槽14为喇叭形状，所述引导槽14连通限位槽。

优选的，所述锥体顶部设有引导架15，所述引导架15形成一个锥体形状，所述引导架15和所述绕线组件焊接，所述引导架15包括支撑件151、连接于支撑件151末端的圆板152，所述支撑件151一端固定连接于绕线组件，所述支撑件151另一端焊接于圆板152的端面，所述圆板152位于锥体的直径最小处，所述圆板152中心开有通孔。

优选的，所述支撑件151由钢条环形排列组成，所述钢条排列成锥体形状。

最优的，所述第一竖向挂件11上设有工字筒16，所述工字筒16的上下圆盘均被第一竖向挂件11穿过，所述第一竖向挂件11通过紧固螺栓和工字筒16组成可拆卸连接，所述工字筒16上还套有转动筒17。

磁控溅射机中通入氩气，同时抽真空。