铝板和铜的导电性能

铝板和铝带替代铜已经称为了电子电气行业的趋势,因为铝板和铝带的价格远远低于铜合金,那么铝板在导电方面和铜有审美区别呢?铝板材料和铜都是我们日常生活中很常见的东西,那么铝板和铜有什么区别呢,在导电性能方面又有什么差异呢? 

从金属导电物理性能表上我们可以看出铝板导电性能仅仅低于铜,所以铝带替代铜带正在成为国际上的一种流行趋势,使得目前国际上对于电子产品的原材料不 再纯粹依赖于铜带。铝带是铝锭经压轧得到的铝卷成品,可以根据不同的用途不同需要经过纵剪机组分切成所需宽度的铝带 、铝条,在工业上是重要的原材料。铝带的用途很多,如铝塑复合管、电缆、光缆、变压器、加热器、百叶窗等等。具体的 用途主要有:变压器铝带、变压器铝箔、高频焊接中空铝条用铝带、翅片散热器用铝带、电缆用铝带、冲压用铝带、铝边条 用铝带等。铝带的主要加工设备是分条机组,可以根据需要分为需要的长度,宽度。当然分条加工的设备是通用的,根据铝带含有的合金元素不同可分为8大系列,不过目前常用的系列为1000,3000,5000和8000系列。

类对铜的使用历史这可以追溯到10,000年以前。在伊拉克的北部曾经出土一件8700年前的文物——铜耳杯,中国在4000多年前的夏禹时代就有了青铜器。铜作为导体的应用在18世纪末随着电的发现和应用已经走过了200多年的历史。铝做为一种年轻的金属,在19世纪中期,它被称作“银色的金子”,比黄金还珍贵,直到1886年由美国科学家霍尔独立研究出电解铝法,才开始能够后工业化生产。铝用作导体从1896年开始,英国人科利在博尔顿架设了世界上第一根架空铝绞线。1910年美国铝业协会胡普斯发明了钢芯铝绞线,架设于尼亚加拉大瀑布上空。此后,架空高压输电线逐步被钢芯铝绞线取代。另外,欧美工业发达国家於1910年开始使用铝导体替代铜导体作为配电线。现在,全世界生产的铝约14%用作电工材料,世界上在电线中,使用铝比例最高的是美国,达到35%左右。我国电工部门的用铝量约占全国铝消耗总量的三分之一,主要用于高压输电,而配电使用铝导体的比例低于5%。使用铜或者是铝做为导体受历史、国情、资源状况等等因素的影响。
 
上世纪五十年代,铜价高速攀升,世界电线电缆行业提出以铝代铜,要达到同样的电气性能,铝导体的截面积需要比铜导体大两个等级或者增大50%。上世纪六、七十年代,同样原因提出以铝代铜。2005年迄今再次提出以铝代铜,随着科技的进步,这次的以铝代铜主要是以铝合金代铜。以铝代铜的前景如何呢?我们需要对铝合金、铜和铝的性能有更多的了解。
 
2 铜铝的对比
 
2.1 铝与铜的性能比较(20℃)
 
注:数据来源于《铝合金及其加工手册》第二版
 
2.2 铜铝导体在电力电缆中的应用
 
从电缆生产标准来说,所有电力电缆制造遵从GB12706.1-2008«额定电压lkV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件:第1部分:额定电压1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)电缆»,其中电缆的导体按照GB/T3956-2008生产。GB/T3956-2008<电缆的导体>中有明确的规定,可以采用第1种或第2种镀金属层或不镀金属层退火铜导体、铝或铝合金导体。
 
注:数据来源于《铝合金及其加工手册》第二版
 
2.3 铝导体在电力电缆应用中的问题
 
六、七十年代,全球铜价高速攀升,由于政治因素,铜材作为战略物资受到贸易管制,国内大量采用铝作为输电电缆的主要导体材料,“以铝代铜”成为电气行业普遍遵循的技术政策,选用铜导体电缆需要报告申请。所以民用建筑的干线,支线都采用纯铝线缆。纯铝导体(AA1350)的缺点主要体现在如下几个方面:
 
(1)机械强度差,容易折断,
 
(2)易蠕变,需要经常紧固螺丝
 
(3)容易过载发热,存在安全隐患
 
(4)没有很好的解决铜铝过渡连接问题

 2004年至今,我国每年10%左右的铝需要出口,产能严重过剩。与此同时,国家发展改革委员会统计:2004年至2006年,我国每年铜材的缺口超过130万吨。根据2008年中国统计年鉴的数据,2007年我国铜矿及精铜进口452万吨,铜及其制品进口额为271亿美元。我国铜金属市场已经严重依赖进口,中国对铜材的不竭需求,导致国际铜价不断上扬,中国企业也以前所未有的热情走出国门,并购国外矿企,开采国外矿山,付出的代价,历经的辛酸,国人历历在目。从2004年初至今,铜价已经上涨超过200%,铝价波动并没有铜价剧烈。改变对铜材的严重依赖,成为改变国际供求关系、节约外汇、充分利用国内资源、保证电力行业可持续发展的关键。

由于铝合金导体具有的良好的导电性能和优异的机械性能,改善了铝导体的连接不可靠、机械强度差、易蠕变等缺点,在机械性能上和铜导体相近,电气性能通过增大截面积和铜导体具有同样的导电能力,在低压配电系统中将得到广泛的应用。铝合金导体在国内市场的推广应用将会使国家节约大量的铜资源,减少国家对国外铜资源的依赖度,节约大量的外汇,同时让用户在经济上有一定的节省,让安装商能够更轻松方便的安装。诸多的优势,让我们有理由相信铝合金导体在低压电力电缆中的应用将会深入人心,以铝代铜将是一个趋势,同时在电缆行业中引起一场变革。


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