高耐温 600^∘C 导线的工艺研制和应用

Abstract：At present， China's special industrial electrical appliances use wires with high temperature resistance of more than 600^∘C ， which increases at a rate of 20% every year. The traditional Teflon temperature resistant 300^∘ C wire can no longer meet the requirements of special electrical support. The demand for high temperature-resistant wires is as high as 2.2 billion yuan per year， and it depends on foreign imports. This paper reviews the research and development of conductors， temperature-resistant materials， production equipment， wire structure， and production process of high-temperature-resistant 600^∘ C wires. For the follow-up high temperature resistance 600^∘C wire development， mass production demand and later prospects.

Keywords： high temperature resistant wire; nickel-chromium wire conductors; material properties; Production process.

0 引言

我国经济快速发展，特种行业对耐热和高温电缆以年均 20% 的需求速度递增。我国每年需从国外进口价值约22 亿元的耐热和高温电缆用于弥补国内市场之缺。

耐热和高温导线电缆产品，每年以 20% 的速度增长；然而，原来传统的铁氟龙高温导线高耐温等级在 300^∘C 左右，这些材料都是常规有机工程材料，偶遇高热状态下，满足不了现代工业的需求，还必须进口国际先进高耐温导线，才能满足特殊工业耐高温的需求，如：石油化工、钢铁、航空航天、造船、军工、制药、食品、塑料机械、锅炉等与高热与高温需求，该需要能够耐热抗高温 600^∘C 以上的高温导线还是受制于人，所以必须研发和创新。

1 高耐温 600^∘C 导线前景及必要性

具体而言，该高耐温 600^∘C 导线项目的研发，其目的包括以下几个方面：改善电线电缆的耐温性能，提高安全性能；减少烟雾和有毒气体的排放，降低消防事故产生的风险；大幅度减少导线电缆的环境污染问题；促进我国特殊工业的技术升级和发展，提高产品高安全性和行业竞争力；更为弥补我国工业特殊行业市场需求短板，实现国外进口替代，更好的服务我国特殊工业的发展进步；

镍铬丝耐温导体及技术工艺，均选用耐高温无机材料做保护层，无机材料其耐温性能（ -60+1200^∘C ）满足高耐温 600^∘C 导线制作需求。生产高温导线的关键部件；镍铬丝属高耐温导热材料，耐温- 特殊性能，物理机械性能优良，高强度可塑性强，具有较高的电阻率和耐热性，抗氧化耐久性好，温度级别高，有良好的加工性能及可焊性，为制作高温导线的安全稳定运行提供保障；因此有必要探讨耐热抗高温 600^∘C 导线的制造技术以及工艺控制措施。

2 高耐温 600^∘C 导线结构示意图

结合图示，对耐热抗高温 600^∘C 导线制作工艺和优益效果，做详细叙述：

详见图 1 与图 2

图 1 耐热抗高温 600^∘C 导线剖视图

镍铬丝导体的制作工艺 耐热硅氧玻纤包带绕包工艺 编织鱼丝保护套工艺 复合云母包带绕包工艺 业 耐温液体硅胶涂覆工艺 组成高耐温700℃导线技术

3.1.耐温镍铬丝导体的制作工艺

3.1.1 高温镍铬丝导体工艺，是采用导热系数高的镍铬丝，先束后绞工艺束绞而成，具体的是采用工艺技术设计的5 类软退火 0.20mm 镍铬丝，在 500# 束线机上束线并股，成型为单股软导体；3.1.2 上述这种单股软导体，技术工艺又在 800# 单绞机上采用 1+6 稳定结构，进行导体复绞，复绞后成为工艺需求的软镍铬丝耐热抗高温导体 1。3.1.3 镍铬丝因其高温（ -140+1400^∘C ），高强度可塑性强，具有较高的电阻率和耐热性，其表面抗氧化性好，温度级别高，有良好的加工性能及可焊性，广泛应用于高耐温工业配套应用中。

3.2.耐热高硅氧玻纤包带工艺

3.2.1 耐温导线的导体外部工艺技术设计，绕包两层高硅氧玻纤布带保护层，是采用 1000# 的绕包机，在复绞好的导体的外部，工艺技术设计的 0.10× 15mm 高硅氧玻纤带，重叠搭盖绕包两层在镍铬丝导体的外部，做镍铬丝导体的隔热层。

3.2.2 所述高硅氧玻纤带，其强度高，且耐温性能好，其耐温（-160°C+1200°C ），工艺设计控制重叠搭盖率为 25% 以上，确保内镍丝导体扎紧和圆整，并满足镍铬丝导体耐热抗高温达 600^∘C 的要求。

3.3 抗高温复合云母包带工艺

3.3.1 工艺技术设计的复合云母包带绕包层 3，是包覆在高温玻纤带的外部；采用 1000#绕包机，把工艺要求的 0.15× 20mm 的复合云母带 4，采用绕包工艺，逆向重叠搭盖绕包在高温硅氧玻纤带 3 的外部，做隔热耐温保护作用。

3.3.2 所述的复合云母带其耐温达（ -50+1300^∘C ），采用与内玻纤包带层做逆向重叠搭盖绕包设计，确保玻纤层与云母层更好的接触，并密实的包覆，充分整根导线抗高热耐温特性。

3.4.编织鱼丝玻纤管保护套工艺

工艺技术设计，采用 128 锭 0.10 的鱼丝编织技术；把工艺规定的0.10mm 的鱼丝，采用编织技术，编织在复合云母绝缘导线 3 的外部，成型鱼丝编织管保护层 4；该鱼丝编织层具有耐热抗高温、抗磨损特性；

3.5.耐温液体硅胶涂覆工艺

3.5.1 工艺设计鱼丝编织管保护套层 4 的外部，是工艺设计的耐温液体硅胶涂覆层 5，工艺设计是把鱼丝编织管层 4 的耐温导线半成品，通过浸泽涂覆液体硅胶过模干燥工艺技术，完成整根耐热高温导线的保护。

3.5.2 带鱼丝编织管的耐热导线，经工艺设计在牵引的作用下，带鱼丝编织管层的导线，匀速过液体硅胶箱浸渍涂覆，确保涂覆均匀，过模后，导线进入电热硫化箱干燥定型，制得的耐高温导线表面干燥、光滑、弹性好、无疙瘩起皮现象；充分其整根高耐温导线更具防水、耐磨、抗切割等特殊性能。

宗述，工艺技术设计的各结构，均采用无机材料做耐热抗高温设计，并由不同的工序设备来完成高温 600^∘C 导线制备；其性能满足现代：石油化工、钢铁、航空航天、造船、军工、新能源、制药、食品、塑料机械、锅炉等工业高热高温有关的各种配套用途，确保上述行业电气性能耐热抗高温和高安全性。

4 高耐温 600^∘C 导线的有益效果

4.1 镍铬丝导线的制作是满足高耐温的基本要求，采用高耐温镍铬丝做导体，并采用先束后绞工艺束绞而成，采用 5 类退火 0.20mm 镍铬丝，在 500#束线机上束线并股，成型为单股软导体；这种单股软导体，技术工艺在 800#单绞机上采用 1+6 稳定结构，进行导体复绞，复绞成为工艺需求的软镍铬丝耐热抗高温导体。这种镍铬丝因其高温（熔点 +1400^∘C ），高强度可塑性强，具有较高的电阻率和耐热性，其表面抗氧化性好，温度级别高，有良好的加工性能及可焊性，广泛应用于高耐温工业配套应用中。

4.2.设计制作的高耐温导线，采用的高硅氧无机玻纤与合成云母耐高温材料做两层保护，该两类材料均为无机材料，具有不易燃烧、能承受1200^∘C 上的高温情况下不融化的特点，而且还有较好的确保高温导线的物理机械性能和耐磨性能，硅氧玻纤与合成云母材料是实现该耐温导线的关键，且该种材料均为无机绝缘材料，其耐温等级- .60+1200^∘C ，满足技术设计高耐温要求。

4.3.采用重叠搭盖绕包制备工艺：结合上述材料的特性和制备工艺要求，设置合理的控制参数，进行高温导线的制备，并对制备出的高耐温600^∘C 导线进行系统分析测试，以保证其耐热抗高温达 600^∘C 的质量安全和稳定性。

4.4.通过耐热抗高温机理研究：深入探索高耐温技术的特性，经反复试制，分析不同材料在高温导线中的应用，以选择合适的制备工艺，从而满足特殊工业专用 600^∘C 高温效果。

4.5.采用双层重叠搭盖绕包玻纤与合成云母，提高导线耐热抗高温要求，采用的最外层玻纤丝编织保护层 + 涂覆液体硅胶，增强了高温导线抗受外力的摩擦损伤，并且防水、耐温、抗切割功能，可以大大提高耐温600^∘C 导线的高安全性。

4.6.设计的多层耐高温无机绝缘材料做保护结构，确保了该超高温导线高强耐温的高可靠性，取代了我国特殊工业电气配套需求国外进口、受制于人的弊端；该耐热抗高温 600^∘C 导线的研制成功，经送检权威认证机构检测，具有优良的耐腐蚀性能，抗油、强酸、抗强碱、耐高电压、不吸潮、优良的耐燃、耐老化性能、使用寿命长。完全满足我国现代工业的石油化工、钢铁、航空航天、造船、军工、制药、食品、塑料机械、锅炉等与高耐热抗高温特殊防水、抗刮磨，耐切割，耐高温，抗酸碱等各种特殊用途，市场前景广阔；

5 耐温性能测试与优化

5.1 耐温性能测试：将制备好的高耐温 600^∘C 导线置于高温试验箱中，逐步升温至 600^∘C 并保持一定时间，观察导线的外观变化、绝缘电阻变化以及导体的电阻变化等参数。通过长时间的高温老化试验，评估导线在 600^∘C 高温环境下的稳定性和可靠性。

5.2 试验数据 ： ① 耐温性能：耐温 600^∘C ，热冲击温度 600^∘C_c 。 ② 机械性能：断裂伸长率 237% ，回弹角 ≤4.5^∘ ； ③ 柔韧性方面，4a、4b 弯曲不裂； ④ 附着性表现为拉伸 15% 时，绝缘层失去附着性小于 1b。

5.3 电气性能： ① 常温击穿电压 ≥2000V ，高温击穿电压 ≥1500V ；② 在频率 20KHz ，电压 3KV （Vp-p），脉冲上升时间为 400μ s 的双极高频脉冲波和 155^∘C 环境下，电磁线的寿命 ≥50 小时，具有卓越的耐电晕性能。

耐热性能：在 600^∘C 高温下能保持稳定，不发生熔化、变形等现象。

5.5 机械性能：玻璃纤维具有高抗张强度及长度稳定性，在高温下仍能维持一定的强度，保证其在使用过程中不易断裂。

5.6 绝缘性能：采用双层重叠搭盖绕包玻纤与合成云母其耐温（-50+1300^∘C ）是经特殊工业纺成，确保绝缘耐温性能，表面有 PTFE 涂层，具有耐高温、绝缘、防火阻燃等特点，使用温度为 600^∘C 以上，满足机械性能要求；

5.7 机械性能测试：对导线进行拉伸试验、弯曲试验和扭转试验等。拉伸试验可以测定导线的抗拉强度和断裂伸长率，评估导体和护套材料的强度性能；弯曲试验和扭转试验用于检验导线在弯曲和扭转过程中的抗变形能力和结构稳定性，确保导线在安装和使用过程中能够承受一定的机械应力而不发生损坏。

6 耐 600^∘C 高温导线的应用前景非常广阔，主要应用于以下领域：

1）核电站：核电站对高温导线的需求非常高，因为核电站的设备和环境需要耐高温、耐辐射的材料。随着核电战略的推进，高温导线的应用将进一步增加。

2）新能源领域：在太阳能和风能等新能源产业中，高温导线也有广泛应用。例如，在太阳能发电站中，高温导线用于光伏组件之间的连接以及逆变器等设备的电力传输，以适应户外高温和强紫外线环境。风力发电的风机内部也需要高温导线来确保在复杂工作环境下的稳定运行 3

3）轨道交通：高速列车、地铁等轨道交通工具的动力系统、控制系统以及信号传输系统都需要耐高温导线，以确保列车的安全运行。随着全球轨道交通建设的推进，这一领域对高温导线的需求也将不断扩大 3。

4）航空航天：航空航天设备对导线的要求极为苛刻，需要具备耐高温、耐辐射、重量轻等特点。飞机的发动机舱、卫星的电子设备等部位都需要使用耐高温导线。随着航空航天技术的发展，对这类导线的需求也将不断增加 3。

5）石油和天然气开发：在海洋石油和天然气工程项目中，高温导线用于陆地向海上石油平台的电力、通讯传输及技术数据反馈，需求量也在不断增长 12。

6）基础设施建设：为应对经济危机和扩大内需，政府对基础设施的投资增加了对高温导线的需求。例如，高速铁路、城市轨道交通、现代汽车、舰船和大型飞机等项目都需要大量的电力、控制、信号和仪表电缆，进一步推动了高温导线市场的增长 12

这些应用领域的不断发展将推动耐 600^∘C 高温导线市场的持续扩大，为其提供了广阔的应用前景

7 结束语

耐高温 600^∘C 导线具有众多特殊性能优势，这也是近年来我国特殊工业的短板；一种高耐温 600^∘C 高耐温导线技术的研制成功，解决了原来特殊耐热抗高温 600^∘C 导线必须依赖进口的弊端，我国的耐热抗高温导线起步相对较晚，市场应用、技术标准以及基础研究相对缺乏，仍然需要不断探索研究。随着我国机械电气技术及各行业发展的进一步提高，高耐温 600^∘C 导线的材料、生产设备、技术、工艺以及产品将愈加充实宽广，市场前景会更朝阳。

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