CN108877985A - 一种无机绝缘稳相电缆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种无机绝缘稳相电缆，包括内导体，内导体外设绝缘层，绝缘层外设外导体，外导体外设护套。一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，包括如下步骤：绝缘层的制备，将无缝铜管拉拔为外导体，将不锈钢管拉拔为护套，经高温后处理，封装处理后，完成电缆的制备。本发明的有益效果是：1）具有卓越的耐高低温性能，可在‑273℃～+1000℃正常工作；2）相位随温度的变化值非常低，在‑55℃～+85℃时≤250PPM；3）抗压能力强。可在2500kg的压力下正常工作；4）屏蔽衰减≥110dB；5）耐辐射性能高；6）很高的衰减稳定性和相位稳定性；7）很好的耐化学腐蚀性。对盐雾、液压油、航空煤油、环氧清除剂等有很好的抵抗性。

Description

一种无机绝缘稳相电缆的制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种无机绝缘稳相电缆的制备方法。
背景技术
稳相电缆以其卓越的低损耗和稳幅稳相性能，广泛应用于预计、制导、雷达、电子对抗等领域。
目前国内使用的稳相电缆工作温度为-55℃～+85℃，温度相位稳定性为不大于750PPM（-55℃～+85℃），当需要在高温条件下使用时，或对温度相位稳定性要求较高时，国内还无法达到。
无机绝缘稳相电缆由于其绝缘为无机材料，内外导体及护套为金属材料，耐温等级高，对温度的敏感性差，从而可以达到在极限高温和低温的环境下长期使用的目的，并且具有更好的温度相位稳定性。
发明内容
为了实现以上目的，本发明提供一种无机绝缘稳相电缆，包括内导体，内导体外设绝缘层，绝缘层外设外导体，外导体外设护套；所述内导体为镀银铜线或裸铜线。
一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）绝缘层制备：将二氧化硅与助剂按质量比混合，使绝缘介电常数控制在1.5-1.6；混合好的材料加入预压成型机制成一个胚棒，将胚棒放入卧式推挤机中进行推挤成型，包覆在内导体表面形成绝缘层，经过烧结，烧结炉区为6节，烧结温度为：130-150℃、185-205℃、195-215℃、205-225℃、190-210℃、140-160℃，将助剂挥发，制成绝缘芯线；所述内导体为镀银铜线或裸铜线；将制备好的绝缘芯线放入烘箱中，烘箱温度为190-210℃；
（2）外导体制备：选取无缝铜管和钨钢模模具，将绝缘芯线穿入无缝铜管内，用缩头机将铜管一端结构尺寸变小使其能够穿入模具，然后固定，使用拉拔机将无缝铜管拉拔为外导体，绝缘芯线与外导体组成外导体缆芯；
（3）护套制备：选取不锈钢管和钨钢模模具，将外导体缆芯穿到不绣钢管内，使用缩头机将不锈钢管一端结构尺寸变小使其能够穿入模具，然后固定，使用拉拔机将不锈钢管拉拔为护套，外导体缆芯与护套组成电缆；
（4）高温处理：将制备好的电缆使用烧结炉牵引烧结，烧结炉区为6节，烧结温度分别为：790-810℃、990-1010℃、1240-1260℃、1240-1260℃、990-1010℃、590-610℃；
（5）封装处理：将高温烧结后的电缆两端绝缘挖出3±0.2mm的距离，使用火焰喷枪将电缆两端0.5m处加热，赶出潮气后使用硅胶进行密封。
进一步的，绝缘层的原材料二氧化硅的微粒为纳米级，纯度不小于99.95%，外导体材料为紫铜管，护套材料为不锈钢管。
进一步的，二氧化硅与助剂的质量比为4:1～6:1，混合后搅拌1 h～2h。
本发明的有益效果为1）具有卓越的耐高低温性能，可在-273℃～+1000℃正常工作；2）相位随温度的变化值非常低，在-55℃～+85℃时≤250PPM；3）抗压能力强。可在2500kg的压力下正常工作；4）屏蔽效能高。屏蔽衰减≥110dB；5）高级别的耐辐射性能；6）很高的衰减稳定性和相位稳定性；7）很好的耐化学腐蚀性。对盐雾、液压油、航空煤油、环氧清除剂等有很好的抵抗性。
本电缆采用的材料耐温等级高，因此使用温度高，可达-273℃～+1000℃，常用的稳相电缆使用温度最高为-55℃～+150℃；常用的稳相电缆在温度为-55℃～+85℃区间温度相位变化未给明数据，但一般会达到700ppm-1000ppm，这是电缆绝缘采用无机材料的好处；常用的稳相电缆的衰减为≥90dB。相比目前常用的稳相电缆，性能有了很大提高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工艺流程图。
图中，1、内导体，2、绝缘层，3、外导体，4、护套。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1所示，本发明的一种无机绝缘稳相电缆，包括内导体，内导体外设绝缘层，绝缘层外设外导体，外导体外设护套。所述复合绝缘层为推挤而成，所述外导体和护套为拉拔而成。所述绝缘层的原材料二氧化硅微粒为纳米级，纯度不小于99.95%，所述外导体的材料无缝铜管为T2紫铜管，所述护套的材料不锈钢牌号为304。
如图2所示，一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）绝缘层制备：将二氧化硅与助剂按质量比混合，使二氧化硅与助剂的绝缘介电常数控制在1.5-1.6范围内，有效降低电缆的衰减。绝缘介电常数根据电缆阻抗不同而有不同的设计，如：阻抗为50Ω时，电缆的结构尺寸不变，绝缘介电常数为1.5-1.52；阻抗为35Ω时，电缆的结构尺寸不变，绝缘介电常数则要变化为3.0-3.02。二氧化硅与助剂之间的质量比为4:1～6:1，方便绝缘加工，超出比例后的绝缘难以加工。混合后搅拌1 h～2h。
混合好的材料加入预压成型机制成一个胚棒，将胚棒放入卧式推挤机中进行推挤成型，包覆在内导体1表面形成绝缘层，经过烧结，烧结各区的温度为：130-150℃、185-205℃、195-215℃、205-225℃、190-210℃、140-160℃，将助剂挥发，制成绝缘芯线；所述内导体为镀银铜线或裸铜线，根据使用需求选择镀银铜线或裸铜线，镀银铜线导体电阻小，信号传输衰减小；裸铜线相对传输衰减大。 将制备好的绝缘芯线放入190-210℃的烘箱中；所述绝缘层的原材料二氧化硅的微粒为纳米级，纯度不小于99.95%，纳米级微粒可保证二氧化硅绝缘的空气孔隙均匀度，从而保证电缆的均匀性和相位一致性。不小于99.95%的纯度有效减少其他杂质，提高纯度，杂质增多会对电缆的衰减和相位变化指标产生负面影响。
（2）外导体制备：选取T2无缝紫铜管和钨钢模模具，将绝缘芯线穿入T2无缝紫铜管内，用缩头机将铜管一端结构尺寸变小使其能够穿入模具，然后固定，使用拉拔机将T2无缝紫铜管拉拔为外导体；绝缘芯线与外导体组成外导体缆芯。
（3）护套制备：选取304不锈钢管和钨钢模模具，将外导体缆芯穿到不绣钢管内，使用缩头机将不锈钢管一端结构尺寸变小使其能够穿入模具，然后固定，使用拉拔机将不锈钢管拉拔为护套。外导体缆芯与护套组成电缆。采用304不锈钢管材料制备护套，有效稳定电缆内部结构，同时抵抗外部机械应力，避免外力对保护电缆内部结构造成破坏。
（4）高温处理：将制备好的电缆使用烧结炉牵引烧结，烧结炉区为6节，烧结温度分别为：790-810℃、990-1010℃、1240-1260℃、1240-1260℃、990-1010℃、590-610℃；
（5）封装处理：将高温烧结后的电缆两端绝缘挖出3±0.2mm的距离，使用火焰喷枪将电缆两端0.5m处加热，赶出潮气后使用硅胶进行密封。
实施例1-4为一种无机绝缘稳相电缆的制备方法的实施例。
实施例1
一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）绝缘层的制备：
a、将二氧化硅过筛，筛除粘连的材料后，取二氧化硅2000g，助剂400g，混合后放入混料机搅拌1h，使二氧化硅与助剂混合均匀。使二氧化硅与助剂的绝缘介电常数控制为1.5，降低了衰减，提升了电缆质量。然后将混料加入预压成型机制成预制棒，放入推挤机的钢筒中。
b、选用内导体为镀银铜线，导体外径为0.90mm。推挤机选用的内模尺寸为1.0mm，外模为2.6mm，活塞速度控制在20.1 mm/min；牵引速度控制在6.0米/min，最终外径为2.5mm。将胚棒放入推挤机中进行推挤成型，包覆在内导体表面形成绝缘层。经过烧结，烧结各区的温度为：130℃、185℃、195℃、205℃、190℃、140℃，将助剂挥发，制成绝缘芯线。
c、将制备好的绝缘芯线放入190℃的烘箱中，避免绝缘吸潮。
（2）外导体的制备
选用外径为3.2mm，内径为2.7mm的无缝铜管。模具选用2.95mm钨钢模，拉拔速度设定为8米/min，穿线环境湿度≤30%。将绝缘芯线穿线到无缝铜管内，使用缩头机将铜管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定，设备启动，用拉拔机将铜管的外径拉拔到2.95mm，形成外导体。绝缘芯线与外导体组成外导体缆芯。
（3）护套的制备
选用外径为3.8mm，内径为3.2mm的不锈钢管，牌号为304。模具选用3.58mm钨钢模，拉拔速度设定为8米/min。将外导体缆芯穿线到不锈钢管内，使用缩头机将不锈钢管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定。设备启动，用拉拔机将铜管的外径拉拔到3.58mm，形成护套。外导体缆芯与护套组成电缆。
（4）高温处理
将制备的电缆使用高温烧结炉进行处理，烧结炉区为6节，烧结温度分别为：790℃、990℃、1240℃、1240℃、990℃、590℃。牵引速度为1米/min。将电缆通过高温处理，达到对金属退火的目的。
（5）封装处理
将退火后的电缆两端绝缘挖出3±0.2mm的距离，使用火焰喷枪将无机绝缘稳相电缆两端0.5m处加热，赶出潮气后使用硅胶进行密封。
制得的电缆主要技术指标如下：
（1）使用温度：-273℃～+1000℃；
（2）电缆抗压：0～2500kg；
（3）屏蔽衰减：≥110dB（1GHz）；
（4）衰减(最大值)：0.5GHz: 0.20dB/m；
2.0GHz: 0.43dB/m；
8.0GHz: 0.99dB/m；
12.0GHz:1.25 dB/m；
18.0GHz:1.65 dB/m；
（5）驻波比：≤1.35（0.05 GHz～18.0 GHz）；
（6）温度相位稳定性：≤300ppm（-55℃～+85℃）。
实施例2
一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）绝缘层的制备：
a、将二氧化硅过筛，筛除粘连的材料后，取二氧化硅2000g，助剂400g，混合后放入混料机搅拌1h，使二氧化硅与助剂混合均匀。使二氧化硅与助剂的绝缘介电常数控制为1.5，然后将混料加入预压成型机制成预制棒，放入推挤机的钢筒中。
b、选用内导体为镀银铜线，导体外径为0.50mm。推挤机选用的内模尺寸为0.60mm，外模为1.70mm，活塞速度控制在10.0 mm/min；牵引速度控制在7.4米/min，最终外径为1.60mm。将胚棒放入卧式推挤机中进行推挤成型，包覆在内导体表面形成绝缘层，经过烧结，烧结各区的温度为：140℃、195℃、205℃、215℃、200℃、150℃，将助剂挥发，制成绝缘芯线。
c、将制备好的绝缘芯线放入200℃的烘箱中，避免绝缘吸潮。
（2）外导体的制备
选用外径为2.1mm，内径为1.8mm的无缝铜管。模具选用1.85 mm钨钢模，拉拔速度设定为8米/min，设计的穿线环境湿度≤30%。将绝缘芯线穿线到无缝铜管内，使用缩头机将铜管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定，设备启动，用拉拔机将铜管的外径拉拔到1.85mm，形成外导体。绝缘芯线外包覆外导体成为外导体缆芯。
（3）护套的制备
选用外径为2.5mm，内径为2.05mm的不锈钢管，牌号为304。模具选用2.28mm钨钢模，拉拔速度设定为8米/min。将外导体缆芯穿线到不锈钢管内，使用缩头机将不锈钢管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定，设备启动，将不锈钢管的外径拉拔到2.28mm，制成电缆。
（4）高温处理
将制备的电缆使用高温烧结炉进行处理，烧结炉区为6节，烧结温度分别为：800℃、1000℃、1250℃、1250℃、1000℃、600℃。牵引速度为1.5米/min。将电缆通过高温处理，达到对金属退火的目的。
（5）封装处理
将退火后的电缆两端绝缘挖出3±0.2mm的距离，使用火焰喷枪将电缆两端0.5m处加热，赶出潮气后使用硅胶进行密封。
制得的电缆主要技术指标如下：
（1） 使用温度：-273℃～+1000℃；
（2）电缆抗压：0～2500kg；
（3）屏蔽衰减：≥110dB（1GHz）；
（4）衰减(最大值)：0.5GHz: 0.33dB/m；
2.0GHz: 0.69dB/m；
8.0GHz: 1.51dB/m；
12.0GHz:1.91dB/m；
18.0GHz:2.43dB/m；
（5）驻波比：≤1.35（0.05 GHz～18.0 GHz）；
（6）温度相位稳定性：≤300ppm（-55℃～+85℃）。
实施例3
一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）绝缘层的制备：
a、将二氧化硅过筛，筛除粘连的材料后，取二氧化硅2000g，助剂400g，混合后放入混料机搅拌1h，使二氧化硅与助剂混合均匀。使二氧化硅与助剂的绝缘介电常数控制为1.5然后将混料加入预压成型机制成预制棒，放入推挤机的钢筒中。
b、选用内导体为镀银铜线，导体外径为1.4mm。推挤机选用的内模尺寸为1.5mm，外模为4.20mm，活塞速度控制在20.5mm/min；牵引速度控制在4.0米/min，最终外径为4.15mm。将胚棒放入卧式推挤机中进行推挤成型，包覆在内导体表面形成绝缘层。经过烧结，烧结各区的温度为：150℃、205℃、215℃、225℃、210℃、160℃，将助剂挥发，制成绝缘芯线。
c、将制备好的绝缘芯线放入210℃的烘箱中，避免绝缘吸潮。
（2）外导体的制备
选用外径为4.8mm，内径为4.35mm的无缝铜管。模具选用4.55mm钨钢模，拉拔速度设定为4米/min，设计的穿线环境湿度≤30%。将绝缘芯线穿线到无缝铜管内，使用缩头机将铜管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定，设备启动，用拉拔机将铜管的外径拉拔到4.55mm，得到外导体。绝缘芯线外包覆外导体成为外导体缆芯。
（3）护套的制备
选用外径为5.3mm，内径为4.7mm的不锈钢管，牌号为304。模具选用5.1mm钨钢模，拉拔速度设定为3米/min。将外导体缆芯穿线到不锈钢管内，使用缩头机将不锈钢管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定，设备启动，将不锈钢管的外径拉拔到5.1mm，制成护套。外导体缆芯外包覆护套组成电缆。
（4）高温处理
将制备的电缆使用高温烧结炉进行处理，烧结炉区为6节，烧结温度分别为：810℃、1220℃、1260℃、1260℃、1200℃、730℃。牵引速度为0.8米/min。将电缆通过高温处理，达到对金属退火的目的。
（5）封装处理
将退火后的电缆两端绝缘挖出3±0.2mm的距离，使用火焰喷枪将电缆两端0.5m处加热，赶出潮气后使用硅胶进行密封。
制得的电缆主要技术指标如下：
（1）使用温度：-273℃～+1000℃；
（2）电缆抗压：0～2500kg；
（3）屏蔽衰减：≥110dB（1GHz）；
（4）衰减(最大值)：0.5GHz: 0.17dB/m；
2.0GHz: 0.43dB/m；
8.0GHz: 0.99dB/m；
12.0GHz:1.25dB/m；
18.0GHz:1.48dB/m；
（5）驻波比：≤1.35（0.05 GHz～18.0 GHz）；
（6）温度相位稳定性：≤300ppm（-55℃～+85℃）。
实施例4
一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）绝缘层的制备：
a、将二氧化硅过筛，筛除粘连的材料后，取二氧化硅2000g，助剂400g，混合后放入混料机搅拌1h，使二氧化硅与助剂混合均匀。使二氧化硅与助剂的绝缘介电常数控制为1.5，然后将混料加入预压成型机制成预制棒，放入推挤机的钢筒中。
b、选用内导体为镀银铜线，导体外径为2.1mm。推挤机选用的内模尺寸为2.2mm，外模为6mm，活塞速度控制在20.3mm/min；牵引速度控制在2.5米/min，最终外径为5.95mm。将胚棒放入卧式推挤机中进行推挤成型，包覆在内导体表面形成绝缘层，经过烧结，烧结各区的温度为：135℃、190℃、200℃、210℃、195℃、145℃，将助剂挥发，制成绝缘芯线。
c、将制备好的绝缘芯线放入210℃的烘箱中，避免绝缘吸潮。
（2）外导体的制备
选用外径为6.6mm，内径为6.1mm的无缝铜管。模具选用6.4mm钨钢模，拉拔速度设定为3米/min，设计的穿线环境湿度≤30%。将绝缘芯线穿线到无缝铜管内，使用缩头机将铜管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定，设备启动，用拉拔机将铜管的外径拉拔到6.4mm。形成外导体。绝缘芯线和外导体组成外导体缆芯。
（3）护套的制备
选用外径为7.1mm，内径为6.55mm的不锈钢管，牌号为304。模具选用6.9mm钨钢模，拉拔速度设定为3米/min。将外导体缆芯穿线到不锈钢管内，使用缩头机将不锈钢管的一端结构尺寸变小，穿入模具并进行固定，设备启动，将不锈钢管的外径拉拔到6.9mm，形成护套。外导体缆芯外包覆护套制成电缆。
（4）高温处理
将制备的电缆使用高温烧结炉进行处理，烧结炉区为6节，烧结温度分别为：810℃、1220℃、1260℃、1260℃、1200℃、730℃。牵引速度为0.5米/min。将电缆通过高温处理，达到对金属退火的目的。
（5）封装处理
将退火后的电缆两端绝缘挖出3±0.2mm的距离，使用火焰喷枪将电缆两端0.5m处加热，赶出潮气后使用硅胶进行密封。
制得的电缆主要技术指标如下：
（1）使用温度：-273℃～+1000℃；
（2）电缆抗压：0～2500kg；
（3）屏蔽衰减：≥110dB（1GHz）；
（4）衰减(最大值)：0.5GHz: 0.10dB/m；
2.0GHz: 0.23dB/m；
8.0GHz: 0.63dB/m；
12.0GHz:0.79dB/m；
18.0GHz:1.09dB/m；
（5）驻波比：≤1.35（0.05 GHz～18.0 GHz）；
（6）温度相位稳定性：≤300ppm（-55℃～+85℃）。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种无机绝缘稳相电缆，其特征在于：包括内导体，内导体外设绝缘层，绝缘层外设外导体，外导体外设护套；所述内导体为镀银铜线或裸铜线；所述绝缘层的原材料为纳米级二氧化硅，纯度不小于99.95%；所述外导体材料为紫铜管；所述护套材料为不锈钢管。
2.一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）绝缘层制备：将二氧化硅与助剂按质量比混合，使绝缘介电常数控制在1.5-1.6；混合好的材料加入预压成型机制成一个胚棒，将胚棒放入卧式推挤机中进行推挤成型，包覆在内导体表面形成绝缘层，经过烧结，烧结炉区为6节，烧结温度为：130-150℃、185-205℃、195-215℃、205-225℃、190-210℃、140-160℃，将助剂挥发，制成绝缘芯线；所述内导体为镀银铜线或裸铜线；将制备好的绝缘芯线放入烘箱中，烘箱温度为190-210℃；
（2）外导体制备：选取无缝铜管和钨钢模模具，将绝缘芯线穿入无缝铜管内，用缩头机将铜管一端结构尺寸变小使其能够穿入模具，然后固定，使用拉拔机将无缝铜管拉拔为外导体，绝缘芯线与外导体组成外导体缆芯；
（3）护套制备：选取不锈钢管和钨钢模模具，将外导体缆芯穿到不绣钢管内，使用缩头机将不锈钢管一端结构尺寸变小使其能够穿入模具，然后固定，使用拉拔机将不锈钢管拉拔为护套，外导体缆芯与护套组成电缆；
（4）高温处理：将制备好的电缆使用烧结炉牵引烧结，烧结炉区为6节，烧结温度分别为：790-810℃、990-1010℃、1240-1260℃、1240-1260℃、990-1010℃、590-610℃；
（5）封装处理：将高温烧结后的电缆两端绝缘挖出3±0.2mm的距离，使用火焰喷枪将电缆两端0.5m处加热，赶出潮气后使用硅胶进行密封。
3.根据权利要求2所述的一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，其特征在于：所述绝缘层的原材料二氧化硅的微粒为纳米级，纯度不小于99.95%，所述外导体材料为紫铜管，所述护套材料为不锈钢管。
4.根据权利要求2所述的一种无机绝缘稳相电缆的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅与助剂的质量比为4:1～6:1，混合后搅拌1 h～2h。
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