以铜包铝线为内导体的CATV同轴电缆的特性

［提要］铜包铝线是CATV同轴电缆纯铜线内导体的"更新换代"产品。本文阐述了铜包铝线的规格及对铜包铝线质量和性能的要求，介绍了国内用包覆焊接法生产的铜包铝线的特性，以及用国产钢包铝线制成的同轴电缆的特性。 铜包铝线是在铅芯线上同心地包覆铜层并使铜铝界面形成金属结合的双金属复合导线。它是CATV同轴电缆纯铜线内导体的"更新换代"产品，具有合理利用自然资源、稳定传输电视信号、降低电缆生产成本、方便网络工程施工等优点。美国的CATV电缆早在七十年代就使用铜包铝线。近年来由于国产铜包铝线问世，我国生产的75-9、75一12和540等CATV电缆也开始大量使用铜包铝线作内导体。 随着我国信息产业的迅速发展，有线电视网络将不断兴建或更新，并将发展有线电视、和计算机三网合一的网络，使用铜包铝线的同轴电缆将有广阔的应用前景。为此，本文主要介绍铜包铝线的有关知识、国产铜包铝线的特性以及以铜包铝线为内导体的同轴电缆特性，供网络施工人员参考。 1铜包铝线的规格及对其质量和性能的要求1.1铜包铝线的规格 铜包铝线按铜层体积比（铜层体积占铜包铝线体积的百分比）不同分为两种：铜层 体积比在8～12％范围内的为10％级（简记为10）；铜层体积比在13～17％范围内的为15％级（简记为15）。铜包铝线按软硬状态不同又分为两种：拉拔后未通火者为硬态（以H表示）；拉拔后退火者为软态（以A表示）。因此，铜包铝线可分为四类：10H、10A、15H和1。各类铜包铝线又可拉拔成不同的标称直径。 铜包铝线以代号CCA（Copper Clad Aluminum）表示。其规格表示方法为：例如，对于直径为2.77、铜层体积比为15％的软态铜包铝线，其规格的标记为：CCA－1－2.77。1.2对铜包铝线质量的要来（1）铜层厚度沿圆周方向分布应均匀。标准规定铜层沿圆周方向的zui薄点，对于 10A、10H铜包铝线不应小干导线半径的3.5％；对于1、15H的不应小于导线半径的5％，否则将影响电视信号的传输。（2）铜层应有较好的密合性，保证使用过程中不开裂。可取一段铜包铝线，在其直径15倍处的两端夹紧，将其正向扭转三圈后再反向扭转三圈来检查。（3）铜层与铝芯界面上应形成原子间结合，即具有较好的铜铝粘合性。一般可通过将铜包铝线用任意方法弯断，观察其断回来检查。若断口上铜铝分层，表明两者没有粘合好。1.3对铜包铝线性能的要成 （1）对抗拉强度和伸长率的要求。不同直径的硬态和软态铜包铝线的抗拉强度和 伸长率有着不同的要求，这在国外和我国铜包铝线标准中都有明确的数值规定。一般硬态铜包铝线的抗拉强度较高、伸长率较低；软态的则抗拉强度较低而伸长率较高。硬态和软态的选用主要取决于电缆生产厂家成缆时的要求。（2）对直流电阻率的要求。直流电阻率取决于铜村质量、铜层厚度、铜铝粘合性以及软化退火工艺，反映了铜包铝线材质和加工工艺水平。2铜包铝线的工业主产模式及其产品的特性2.1铜色铝线的工业生产模式 铜包铝线的工业生产模式主要有三种。（1）铝线镀铜法。是将铝芯线表面电镀铜层以获得铜包铝线的方法。这种方法较 简便，但镀铜层的成分不纯、性能较脆。并且镀铜层与铝芯线往往不同心，难以满足同轴电缆生产和使用要求。目前国内已不再生产。（2）轧辊压接法。将经过清理并加热的两条铜带从上、下两个方向包覆铝芯线，利用轧辊的强大压力，将铜带与铝芯线压接在一起。然后将铜带接缝的两个凸耳切除，形成线还。再将线还进行拉拔获得所需直径，通过热处理赋予所需性能。这种工艺较为复杂，轧压设备投资较大，因覆焊接装置，将经过清理的铜带逐步形成圆管状，包覆在清理过的铝芯线周围，采用氩弧焊将铜管的纵缝连续不断地焊接起来形成线坯。然后通过技拔和热处理以获得所需的直径和性能。这种工艺模式较为简单，设备不太复杂，投资较少。所生产的铜包铝线质量较好，为国内目前主要的生产方法。此法所用的包覆焊接装置获得国家。大连通发新材料开发公司将包覆焊接法生产铜包铝线这一创新技术产业化、商品化，填补了国内空白。2.2色覆焊接法生产的铜色铝线的特性 现以通发公司用包覆焊接法生产的铜包铝线为例，介绍其质量和性能。（1）铜包铝线的结构。铜层沿圆周方向的分布是十分均匀的。因而铜层与铝芯线具有较好的同心度。（2）铜与铝界面的冶金结合。由于在包覆焊接前对铜带与铝芯线进行了彻底清理和严密保护的措施，在铜层与错芯线的边界上不存在黑色的非金属夹杂物，为两种金属原子间的键合创造了条件。当将成品弯曲折断或拉断后，从断口上看不到包覆分层的现象。（3）铜包铝线的性能。通发铜包铝线的力学性能（抗拉强度和伸长率）及直流电阻率经电子工业信息传输线质量监督检测中心检验结果列于表1，在表中还给出了美国ASTM B 566-93《铜包铝线标准规范》及我国电子行业标准《铜包铝线》（报批稿）中对铜包铝线力学性能及直流电阻率的要求，以作比较。退火工艺对于软态铜包铝线的力学性能和电阻率有很大影响。铜包铝线在退火过程中，在铜和铝的边界上由于加热形成了一层白亮的金属化合物（CuA12）层。这种化合物层性能很脆，当其厚度较大时，会降低银包铝线的伸长率和导电性。从实际使用考虑，如果退火工艺恰当，化合物层的厚度小平2pm，对铜包铝线的性能不会产生不良影响。3以钢包铝线为内导体的同轴电缆的特性 珠海汉胜特种电线有限公司采用美国进口铜包铝线与大连通发公司的铜包铝线10制成12C一FT／A同轴电缆，经国家广播电影电视总局有线电视系统质量监督检验测试中心按国家广播电影电视总局颁布的行业标准GY ／T135～1998的要求进行了检测。测试结果利于表2。

型号	抗拉强度（Mpa）		伸长率（%）		电阻率（Ω·m2/m）
	标准要求	实测值	标准要求	实测值	标准要求	实测值
CCA-1-3.76	≤138	113.3	≥15	37.5	0.02676	0.02578
CCA-15H-3.50	≥172	210.0	≥1.0	3.2		0.02538
CCA-1-2.77	≤138	125.0	≥15	33.2		0.02560
CCA-15H-2.77	≥186	221.8	≥1.0	3.8		0.02557
CCA-1-2.15	≤138	133.3	≥15	24.1		0.02509
CCA-15H-2.15	≥200	230.0	≥1.0	3.4		0.02565

 

检测项目	单位	技术要求	检测结果
			美国铜包铝线	通发铜包铝线
导体连续性		内、外导体不断路	合格	合格
特性电阻	Ω	75.0&plusmn3.0	2.6*10&sup3	2.3*10&sup3
衰减常数	dB/100m	5MHz≤0.7	0.6	0.65
		50MHz≤1.9	1.74	1.78
		200MHz≤3.9	3.68	3.72
		550MHz≤6.7	6.45	6.54
		800MHz≤8.2	8.05	8.10
		1000MHz≤9.5	9.07	9.22
回波损耗	dB	VHF≥20	32.5	25.7
		UHF≥18	26.2	28.6
线芯介电常数	kV	≥1.240-60Hz,1min	合格	合格

 由表中的数据可见，以铜包铝线为内导体的同轴电缆的各项技术指标都优于行业标准中的要求；用通发铜包铝线制成的同轴电缆与用美国铜包铝线制成的相同，都是合格产品。各有线电视施工单位可以放心使用。 必须指出，由于铜包铝线与纯铜线的力学性能不完全一样，在工程施工时应加以注意，并不断积累使用铜包铝线电缆的经验，为过渡到全部使用铜包铝线电缆打下基础。