[发明专利]石墨烯镀膜航空导线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导线及其制备方法，特别是一种航空导线及其制备方法。

背景技术

大飞机作为一个国家科技水平和工业实力的集中体现，其上下游产业链遍布范围极广，战略意义不言而喻。航空导线的基本要求是重量轻、直径小、耐高低温、耐磨及耐油和其他化学溶剂等。当前我国航空航天电缆以国家军标GJB773A-2000《航空航天用含氟聚合物绝缘电线电缆通用规范》为主要体系。该规范适用于含氟聚合物绝缘电线电缆产品(以下简称航空导线)，聚合物可单独使用，也可以与其它材料组合使用。航空导线的导体有镀锡铜线、镀银铜线、镀镍铜线等，镀锡铜线在被逐步淘汰，目前以镀银铜线、镀镍铜线为主。各类镀层限制使用温度为：镀锡150℃，镀银200℃，镀镍250℃。对航空导线的自身重量要求是非常关键的要求之一，现有技术的导体以铜为基体，在铜表面镀一层耐腐蚀层，导线的重量相对较重。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯镀膜航空导线及其制备方法，要解决的技术问题是在保证航空导线导体的传输性能和机械强度的前提下，降低航空导线的重量。

本发明采用以下技术方案：一种石墨烯镀膜航空导线，以导体为线芯，线芯外包覆有绝缘层，所述导体为石墨烯导体，截面面积为0.035～6mm²。

本发明的石墨烯导体采用软铜丝，软铜丝为镀镍或镀银铜丝，软铜丝外包覆有厚度不大于1nm的石墨烯层，形成石墨烯软铜丝，石墨烯软铜丝绞合后形成石墨烯导体。

本发明的软铜丝每根单丝直径为0.08～0.45mm。

本发明的石墨烯软铜丝为7根、19根或37根。

本发明的石墨烯软铜丝为同心式同向绞合，最外层绞向为左向,节径比最外层为10～15倍，最内层为20～30倍。

本发明的绝缘层为挤包形成的聚全氟乙丙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘层，挤包绝缘层厚度为0.3～0.51mm；或所述绝缘层为绕包2～4层聚酰亚胺与聚四氟乙烯的复合薄膜带,薄膜带带宽2～20mm，带厚0.01～0.1mm,绕包绝缘层厚度为0.15～0.41mm。

一种石墨烯镀膜航空导线的制备方法，包括以下步骤：

一、将直径0.08～0.45mm的单根镀镍或镀银铜丝，以5～15℃/min升温速度，升温至600～900℃，气压10～100Pa，充入甲烷气体，流量为0.8～8升/小时，收放丝速度在0.5～2m/min，镀膜室长度为500～2000mm，在其表面镀膜，生成连续均匀的石墨烯镀膜层，厚度为0.2～1nm，镀膜完成后室温下自然冷却不少于3小时，得到石墨烯软铜丝；

二、将7根、19根或37根石墨烯软铜丝单丝在束丝机上进行绞合，最外层绞向为左向,绞合的节径比最外层为10～15倍，最内层为20～30倍，线速为5～8m/min，形成石墨烯导体，截面面积为0.035～6mm²；

三、在石墨烯导体外挤包或绕包绝缘层,挤包绝缘层的绝缘材料为聚全氟乙丙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物，挤包绝缘层厚度为0.3～0.51mm；绕包绝缘层的绝缘材料采用聚酰亚胺与聚四氟乙烯的复合薄膜带，复合薄膜带宽2～20mm，带厚0.01～0.1mm，绕包2～4层，相邻两层绕包方向相反,绕包绝缘层厚度为0.15～0.41mm，绕包采用重叠式绕包工艺，绕包角度为25～50°，重叠率为60～80％，收线速度为5～15m/min，得到石墨烯镀膜航空导线。

本发明的方法绕包后进行高温烧结，高温烧结采用四段加热，每段的升温速度为5～10℃/min,烧结炉每段长度为2～3m，每段烧结温度分别为，第一段：290℃±10℃，第二段：430℃±10℃，第三段：410℃±10℃，第四段：380℃±10℃,四段升温烧结串联连续进行，收线速度控制在6～12m/min,烧结后在室温自然冷却。

本发明的方法镀镍或镀银铜丝镀膜前，采用羊毛毡轮，进行表面无灰尘、油污清洁处理。

本发明的方法石墨烯镀膜层生长过程以单层排列的方法多根同时生长。

本发明与现有技术相比,在镀镍或镀银铜丝表面生长一层导电性极佳的石墨烯，提高了导体整体的导电性5％以上，同时加强了导体的机械强度,由于石墨烯镀膜的厚度只有纳米级，因此镀膜后几乎不增加导体的直径和重量,采用石墨烯镀膜导体的航空导线与普通航空导线相比，在传输相同导电容量载荷情况下，可以减小导体截面，从而减少航空导线整体重量。

附图说明

图1是为本发明的石墨烯镀膜航空导线的结构示意图。