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铜包铝线缆

一、铜包铝线端头、冷压焊接头或露铝处产生电化学腐蚀原理

电化学腐蚀可举大家所熟知的原电池原理来说明。如图1所示，将两种金属(例如，锌与铜)放在H2SO4电解质溶液内，并以导线联结之，导线上便有电流流过，形成了一副原电池。

原电池之所以会产生的电流，是由于它的两个电极──锌板与铜板在H2SO4溶液中的电位不同，因而在它们之间存在着一定的电位差所引起的。

铜的电位较高，锌的电位较低。它们的电位不同是由于不同金属的正离子进入溶液的趋向不同，金属越活泼，这种趋向愈大。当用导线将它们联结起来时，在电极-溶液界面所建立起来的电极过程的平衡就遭受破坏， 图1  伏特电池图解

而在两极上分別进行如下的电极反应：

在锌电极上，电位较低，不断失去电子，进行氧化。

            Zn─→Zn2＋＋2e

由于锌板不断变成Zn2＋离子而移入溶液中，因此可以说锌遭受腐蚀。

在铜电极上，酸中的氢离子接受电子进行还原，成为H2逸出。

           2H＋＋2e─→2H─→H2↑

这时铜板仅起着传递电子的作用，使H＋离子放电成为H2，从它的表面逸出，而铜本身没有产生什么变化。这就是原电池原理。

如果我们将铜和锌两块金属直接接触到一起，并浸于电解质溶液中(例如，H2SO4)，也会发生与上述原电池同样的变化，如图2所示。在这种情况下，锌与铜仍然可看成是电池的两极，使锌遭受腐蚀。类似这样的电池，称之为腐蚀电池。

铜包铝线中铜与铝是两种电极电位不同的金属，在它的端面上铜与铝暴露在大气中，若大气中湿度较大，端面吸附了微小的水分子  而聚积成微小水滴。由于大气中存在煤的燃烧产物或大量机动车排出的尾气，其中含有SO2。    图2 锌与铜直接接触在硫酸

SO2被水分子氧化成SO3，溶于小水滴中形成酸         溶液中产生的腐蚀电池

性的H2SO4，便成为电解质溶液，产生腐蚀电池。在 这个腐蚀电池中，由于铝的电极电位较低而被腐蚀。

即使是一块金属，不与其它金属接触，放在电解质溶液中，也会产生与上述相类似的腐蚀电池。例如，铜中常含有少量杂质，杂质的电位往往较铜的高，当铜表面存在酸性水滴时而形成电池，使铜遭受腐蚀。

为了防止铜包铝线端头产生电化学腐蚀最好的方法是将端头与大气隔离。目前可采用两种方法：

1． 电镀法。在铜包铝线对接的接头处镀一层铜，但太费时间(需40分钟)。但在生产铜包铝线的企业应用问题不大，因可将很多接头同时电镀。铝的表面镀铜是很困难的。我研究了一个镀铜的配方及工艺，如果你们需要的话，我可送给你们。不过这对于你们生产布线是用不上的，因为你们考虑的主要是端头的电化学腐蚀问题。特别是你们的用户，将布线剪断后，要将端头进行电镀是做不到的。因为不可能每个用户都有电镀设备，而且电镀工艺复杂，不经培训是干不好的。此外电镀液有剧毒的氰化物，影响个人安全及环保。

  2．涂铜色快干漆。两分钟之内干固，颜色与铜相当。这对于使用铜包铝线的用户非常方便。因为用户可在任何部位将布线剪断，此断头一定暴露在空气中，为防止长时间暴露后产生电化学腐蚀，可立即在端头上涂快干漆。我想这是一个简便而易行的方法。我们只要在销售布线时，提供一小瓶快干漆就行。此漆我已试验成功，但其颜色还不理想，需进一步加以改进。

二、使用铜包铝线导体代替纯铜线时，在要求电阻相同的条件，铜包铝线横截面积或直径的计算方法

通过线缆的低频电流通常的是工频电流（我国工业上应用的频率为50Hz的交流电），由于频率较低几乎不产生趋肤效应，导体的整个横截面都有电流通过。但铜包铝线的电阻率较大，在与纯铜线相同截面的条件下，铜包铝线中通过的电流就较小。因此，在这种情况下使用铜包铝线，必须要求它与纯铜线具有相同的电阻。为此，必须增大铜包铝线的横截面积，对圆形铜包铝线来说，必须增大其直径。

我们知道，导体的电阻（R）和导体的长度（L）成正比，和截面积(S)成反比，其比例常数即为导体的电阻率(ρ)。用公式表示就是

             R＝ρ      或ρ＝R

已知15A或15H铜包铝线的最大电阻率ρ铜包铝为0.02464Ω·mm2/m，纯铜导线的ρ铜为0.01724Ω·mm2/m。单位长度的导线在相同电阻(R)条件下，两者横截面积之比为：        

S铜包铝/S铜＝ρ铜包铝/ρ铜＝0.02464/0.01724＝1.43

这就是说，铜包铝线的横截面积S铜包铝应比纯铜线的S铜增大43%。对于圆形导线来说，

       π/4×d2铜包铝 /π/4×d2铜＝ρ铜包铝/ρ铜＝0.02464/0.01724＝1.43

         即         d2铜包铝 / d2铜＝1.43≌1.44

                   d铜包铝＝1.2d铜

因此，铜包铝线的直径应比纯铜线的增大20%。

据此算出，在同样质量和等电阻条件下，铜包铝线的长度与纯铜线之比为

L铜包铝×1.43S铜×3.63＝L铜×S铜×8.89
         L铜包铝/L铜＝8.89/(1.43×3.63)≌1.7

即铜包铝线的长度约为纯铜线的1.7倍。也就是说，购买1吨铜包铝线，其长度与1.7吨纯铜线相当。具有相当高的经济效益和社会效益。

三、铜包铝线在建筑布线方面的应用  

建筑行业在21世纪为我国的支柱产业之一，新建民用住宅、商务大楼在城乡拔地而起，它的给建筑用布线的发展带来极大的机遇。

建筑布线的产值在电线电缆行业中约占15%左右。2000年我国建筑布线的年产量已达行1000万公里，每年平均增长15%。

铜包铝线用于建筑布线，在欧美、日本等国早在上世纪70年就进行了大量试验并取得了丰富的实际使用经验。英国BICC公司(British Insulated Callder,s Cable Limited)经过长达1000小时的试验，认为铜包铝线在实用上、技术上可与铜线竞争，而且是价格低廉、不需特别管理就可使用的导体。1973年英国就制定了《绝缘电缆中的铜包铝导体》标准。美国GC公司对连接部位的可靠性进行了研究，得出能和铜线用同一方法连接的结论。日本日立电线公司对铜包铝布线系统地进行了弯曲刚性试验、反复弯曲试验、在螺栓上反复卷绕试验以及连接特性试验，包括与铜用配线器连接、与铜用压接接头连接的试验和对各种接头及接线器适用性的试验，并按铜导体布电线的操作程序进行了现场敷设考查。历经三年未发现连接部位产生异常现象。因而认为铜包铝导体布线的使用是安全可靠的。

我国线缆行业已开始应用铜包铝线试制建筑布电线。目前已试制成功额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘布电线。所试制的产品分别经上海国家电线电缆监督检测中心和大连市产品质量监督检验所检测，所有电气性能完全满足国家标准的要求。如图所示分别的铜包铝布电线产品和铜包铝布电线的接线盒。

受到大连市及辽宁省经委的重视，政府部门将协助该公司将新产品推向市场。