一種銅包鋼用線材導電率的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，包括如下步驟：1）將銅包鋼用線材置入溫度T恒溫，測量所述銅包鋼用線材的電阻R；沿所述銅包鋼用線材長度方向測量橫截面的面積S；再測量所述銅包鋼用線材兩電位端的長度L(m)，計算所述銅包鋼用線材在溫度T時的實測電阻率ρ和實測導電率；2）設定環(huán)境溫度修正系數(shù)K=R20/RT，繪制環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系；3）所述實測導電率與環(huán)境溫度系數(shù)K的比值即為所述銅包鋼用線材的導電率。本發(fā)明提出了環(huán)境溫度修正系數(shù)與溫度之間的線性關系，可以準確矯正不同溫度的實驗環(huán)境下測得的銅包鋼用線材的導電率，準確快速、簡便易行。
【專利說明】一種銅包鋼用線材導電率的測量方法
【技術領域】
[0001]本技術方案屬于一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，屬于金屬制品領域。
【背景技術】
[0002]銅包鋼是鋼絲外圍包裹銅層的復合線材，因此銅包鋼線融合了鋼的抗拉強度及韌性、銅的導電性能及高頻特性；質(zhì)量輕，無蠕變，經(jīng)受得起風雪冰雹的襲擊，經(jīng)得起大跨度、鹽霧和易腐蝕環(huán)境，能減少傳輸信息的畸變、失真，提高傳輸質(zhì)量；具有節(jié)約銅材、降低成本等優(yōu)點，是純銅線產(chǎn)品的替代品。
[0003]導電率是銅包鋼用線材關鍵的技術指標之一。導電率是一個比值，定義是相對IACS銅標準電阻率的比值。我們所熟悉的銅的標準電阻率是17.241 Q ? mm2/Km,國際上稱為IACS (國際退火軟銅標準)電阻率。銅包鋼用線材的電阻率較小，影響測量線材導電率的主要因素有測量的環(huán)境溫度、測量設備、試樣條件等，為提供準確可靠的測試數(shù)據(jù)，急需找到最佳的測量方法。目前，國內(nèi)沒有用于測量銅包鋼線材導電率的標準。
[0004]在所公開發(fā)表文獻中，有關于銅包鋼的報道如下:1、中國專利《銅包鋼用鋼及其生產(chǎn)方法》(申請?zhí)?CN201110217963.3)中主要介紹一種銅包鋼用鋼及生產(chǎn)方法，沒有涉及銅包鋼用線材導電率的測量方法；2、中國專利《高電導銅包鋼復合線纜》(申請?zhí)?CN00240614.4)是一種高電導銅包鋼復合線纜制造的實用新型，并沒有涉及銅包鋼用線材導電率的測量方法。3、《銅包Q195鋼復合線材的組織與性能》介紹了采用復合熔鑄-旋煅法制備了銅包Q195鋼復合線材，對該復合線材的電學性能進行了研究，未提及測量方法；
4、《銅包鋼線加工工藝對其電阻率的影響》采用包覆焊接法制備銅包鋼線，其中僅對米電阻進行室溫測量，然后通過計算得`到銅包鋼線的電阻率；5、《銅包鋼裸線制造》僅介紹了采用直線式電沉積法制造銅包鋼雙金屬的方法；6、《基于線陣CCD在線銅包鋼線徑測量儀的研究》只針對在線銅包鋼線徑測量儀的研究。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提供一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，提出了環(huán)境溫度修正系數(shù)與溫度之間的線性關系，可以準確矯正不同溫度的實驗環(huán)境下測得的銅包鋼用線材的導電率，準確快速、簡便易行。
[0006]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為:
[0007]一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，包括如下步驟:
[0008]I)將銅包鋼用線材置入溫度T恒溫2h以上，溫度T誤差范圍優(yōu)選控制在±0.30C以內(nèi)；沿所述銅包鋼用線材長度方向分別測量若干處橫截面的面積，優(yōu)選取平均值S ;測量所述銅包鋼用線材在溫度T時的實測電阻，優(yōu)選取平均值R ;再測量所述銅包鋼用線材兩電位端的長度，優(yōu)選取平均值L，計算所述銅包鋼用線材在溫度T時的實測電阻率P和實測導電率；
[0009]實測電阻率P =RXS/L(I)[0010]式(I)中:電阻率P — Q ? mm2/m ;面積S—mm2;實測電阻R—Q ;長度L一m。
[0011]實測導電率(％IACS)=0.017241/P X 100% (2)
[0012]式(2)中:電阻率p —Q.1iimVm5IACS 銅標準電阻率一0.017241 Q ? mm2/m。
[0013]2)溫度為20°C時，所述銅包鋼用線材電阻為R2tl，溫度為T時，所述銅包鋼用線材電阻為Rt，設定環(huán)境溫度修正系數(shù)K=R2(i/Rt，通過試驗測定所述銅包鋼用線材在不同溫度T時的電阻Rt，并測定其在溫度20°C時的電阻R2tl,計算出不同溫度T時的環(huán)境溫度修正系數(shù)K，T為-40~46°C，繪制環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系，具體各溫度范圍線性關系式如下:
[0014]當T 為-40 ~-30°C時，K=-0.0045T+1.0736 ；
[0015]當T 為-30 ~-19。。時，K=-0.0044T+1.0765 ；
[0016]當T 為-19 ~-9°C時，K=-0.0043T+1.0783 ；
[0017]當T 為-9 ~-1°C時，K=-0.0042T+1.0792 ；
[0018]當T 為-1 ~5。。時，K=-0.0041T+1.0793 ；
[0019]當T 為 5 ~1(TC時，K=-0.0040T+1.0788 ；
[0020]當 T 為 10 ~16°C時，K=-0.0039T+1.0775 ；
[0021]當T 為 16 ~22°C時，K=-0.0038T+1.0762 ；
[0022]當T 為 22 ~29°C時，K=-0.0037T+1.0740 ；
[0023]當T 為 29 ~35°C時，K=-0.0036T+1.0707 ；
[0024]當T 為 35 ~41 °C時，K=-0.0035T+1.0672 ；
[0025]當T 為 41 ~46°C時，K=-0.0034T+1.0631 ；
[0026]上述各線性關系擬合成一個整體關系式為K=-0.004T+1.084，T為-40~46°C，當對測量結果的精確度要求不是非常嚴格時，可采用該擬合關系式，其應用的溫度T范圍更寬，應用性更強；
[0027]3)所述實測導電率與環(huán)境溫度系數(shù)K的比值即為所述銅包鋼用線材的導電率，SP導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)。
[0028]上述方案中，步驟I)所述銅包鋼用線材優(yōu)選長度略大于一米，選取銅包鋼用線材樣品過程中不得對樣品造成表面?zhèn)蛄W傷害，避免使測試結果失真，故所述銅包鋼用線材表面質(zhì)量良好，即要求線材表面要光滑、無裂紋和缺陷、無油污等。
[0029]上述方案中，步驟I)所述銅包鋼用線材為規(guī)格O >8.0mm的試樣時，測量的接觸部位需要進行倒角加工。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0031]第一，針對溫度對電阻有影響，為了統(tǒng)一評價標準，國際上通行20°C時的測量值，本發(fā)明通過銅包鋼用線材電阻受溫度影響的實驗，提出了環(huán)境溫度修正系數(shù)與溫度之間的線性關系，用以矯正不同溫度的實驗環(huán)境下測得的銅包鋼用線材的導電率。
[0032]第二，本發(fā)明采用體積電阻率測量方法，按本發(fā)明所提供的測量條件及環(huán)境溫度修正系數(shù)等，可使測量準確、簡便快速，滿足大生產(chǎn)時批量檢驗的要求，從而達到了提高生產(chǎn)效率，確保產(chǎn)品性能的目的；同時本發(fā)明所述方法可作為產(chǎn)品研究或用戶使用時的性能檢驗，方法簡便易行，能夠滿足生產(chǎn)廠家及用戶的使用需求，還可廣泛用作其它線材大生產(chǎn)檢驗?！揪唧w實施方式】
[0033]為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實施例。
[0034]下述實施例中所述試件選取規(guī)格為0 5.5?17.0mm的銅包鋼用線材，長度為500?2000mm，線材表面質(zhì)量良好，兩端除掉氧化鐵皮。
[0035]下述實施例中的測試設備包括測試電源、數(shù)字化臺式小電流電阻測試儀、專用夾具、螺旋測微器、長卷尺、溫度計。數(shù)字化臺式小電流電阻測試儀具有測量精度高，性能穩(wěn)定、測試速度快、抗干擾能力等特點，測試電流比同類型儀器小，有效地防止自熱現(xiàn)象對測量精度帶來影響。專用夾具的兩電位端要互相平行并垂直于試件縱軸；其接觸點作成銳利的刀刃形或針狀形。
[0036]實施例1
[0037]一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，包括如下步驟:
[0038]I)選取銅包鋼用線材1#’軋制直徑:<p6.5mm，兩端去掉氧化鐵皮，線材表面質(zhì)量良好；
[0039]將銅包鋼用線材1#置入25°C恒溫2h以上，溫度誤差范圍控制在±0.3°C以內(nèi)，同時預熱電阻儀并歸零位；沿所述銅包鋼用線材1#長度方向以大約相等的間距分別測量若干處橫截面的面積，取平均值S，為33.696 (mm2);測量所述銅包鋼用線材1#在溫度T時的實測電阻，確保夾具平穩(wěn)有效夾住所述銅包鋼用線材1#兩端后，待電阻儀讀數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)，取平均值R，為3.218 X IO-3 ( Q );再測量所述銅包鋼用線材1#兩電位端的長度L，為I (m);
[0040](2)所述銅包鋼用線材在溫度25°C時的實測電阻率P =RXS/L=0.1084 Q實測導電率=0.017241/P X 100%=15.90% ；
[0041]當T為25°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系為K=_0.0037T+1.0740，K=-0.0037*25+1.0740=0.9815 ；
[0042]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為15.90%+0.9815=16.20%。
[0043]驗證:通過試驗測定所述銅包鋼用線材在25°C時，環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K0=0.9814，由K。所計算的銅包鋼用線材的導電率為16.20%,與實施例1所述方法測得的銅包鋼用線材的導電率數(shù)據(jù)相符合。
[0044]當對銅包鋼用線材導電率的精度要求不嚴格時，將步驟2)中，當T為25°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系按照K=-0.004T+1.084=-0.004*25+1.084=0.984 ；
[0045]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為15.90%+0.984=16.16%，與環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K。所計算的導電率16.20%相比，誤差為-0.25%。
[0046]實施例2
[0047]一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，包括如下步驟:
[0048]I)選取銅包鋼用線材2#，軋制直徑:q>10mm，兩端去掉氧化鐵皮，線材表面質(zhì)量良好；[0049]將銅包鋼用線材2#置入40°C恒溫2h以上，溫度誤差范圍控制在±0.3°C以內(nèi)，同時預熱電阻儀并歸零位；沿所述銅包鋼用線材2#長度方向分別測量若干處橫截面的面積，取平均值S，為78.448 (mm2);測量所述銅包鋼用線材2#在溫度T時的實測電阻，取平均值R，為1.231X10_3 (Q);再測量所述銅包鋼用線材2#兩電位端的長度L，為800 (mm)；
[0050]2)所述銅包鋼用線材在溫度40°C時的實測電阻率P =RXS/L=0.1207 Q ? mm2/m，實測導電率=0.017241/P X 100%= 14.28% ；
[0051]當T為40°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系為K=-0.0035T+1.0672，K=-0.0035X40+1.0672=0.9272 ；
[0052]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為
14.28%+0.9272=15.40%。
[0053]驗證:通過試驗測定所述銅包鋼用線材在40°C時，環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K0=0.9297，由Ktl所計算的銅包鋼用線材的導電率為15.36%，與實施例2所述方法測得的銅包鋼用線材的導電率數(shù)據(jù)相比，實施例2的誤差為0.26%。
[0054]當對銅包鋼用線材導電率的精度要求不嚴格時，將步驟2)中，當T為40°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系按照K=-0.004T+1.084=-0.004X40+1.084=0.924 ；
[0055]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為
14.28%+0.924=15.45%，與環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K。所計算的導電率15.36%相比，誤差為
0.59%o
[0056] 實施例3
[0057]一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，包括如下步驟:
[0058]I)選取銅包鋼用線材3#’軋制直徑:q>5.5mm，兩端去掉氧化鐵皮，線材表面質(zhì)量良好；
[0059]將銅包鋼用線材3#置入_30°C恒溫2h以上，溫度誤差范圍控制在±0.3°C以內(nèi)，同時預熱電阻儀并歸零位；沿所述銅包鋼用線材3#長度方向分別測量若干處橫截面的面積，取平均值S，為23.746 (mm2);測量所述銅包鋼用線材3#在溫度T時的實測電阻，取平均值R，為5.496X10_3 ( Q );再測量所述銅包鋼用線材3#兩電位端的長度L，為1500 (mm)；
[0060]2)所述銅包鋼用線材在溫度_30°C時的實測電阻率P =RXS/L=0.0870 ( Q ? mm2/m)，實測導電率=0.017241/P X 100%=19.82% ；
[0061]當T為_30°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系為K=-0.0044T+1.0765，K=-0.0044X (-30) +1.0765=1.2085 ；
[0062]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為19.82%+1.2085=16.40%。
[0063]驗證:通過試驗測定所述銅包鋼用線材在_30°C時，環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K0=L 2086，由K。所計算的銅包鋼用線材的導電率為16.40%,與實施例3所述方法測得的銅包鋼用線材的導電率數(shù)據(jù)相符合。
[0064]當對銅包鋼用線材導電率的精度要求不嚴格時，將步驟2)中，當T為-30°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系按照K=-0.004T+1.084=-0.004 X (-30)+1.084=1.2
04；
[0065]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為19.82%+1.204=16.46%，與環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K。所計算的導電率16.40%相比，誤差為
0.37%。
[0066]實施例4
[0067]一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，包括如下步驟:
[0068]I)選取銅包鋼用線材4#，軋制直徑:(p8.0mm，兩端去掉氧化鐵皮，線材表面質(zhì)量良好；
[0069]將銅包鋼用線材4#置入0°C恒溫2h以上，溫度誤差范圍控制在±0.3°C以內(nèi)，同時預熱電阻儀并歸零位；沿所述銅包鋼用線材3#長度方向分別測量若干處橫截面的面積，取平均值S，為50.282 (mm2);測量所述銅包鋼用線材4#在溫度T時的實測電阻，取平均值R，為1.083X 10—3 ( Q );再測量所述銅包鋼用線材4#兩電位端的長度L，為500 (mm)；
[0070]2)所述銅包鋼用線材在溫度40°C時的實測電阻率P =RXS/L=0.1089( Q *mm2/m)，實測導電率=0.017241/P X 100%=15.83% ；
[0071]當T為0°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系為K=-0.0041T+1.0793，K=-0.0041* (0) +1.0793=1.0793 ；
[0072]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為
15.83%+1.0793=14.67%。
[0073]驗證:通過試驗測定所述銅包鋼用線材在(TC時，環(huán)境溫度系數(shù)實驗值Ktl=L 0818，由Ktl所計算的銅包鋼用線材的導電率為14.63%，與實施例4所述方法測得的銅包鋼用線材的導電率數(shù)據(jù)相比，實施例4的誤差為0.27%。
[0074]當對銅包鋼用線材導電率的精度要求不嚴格時，將步驟2)中，當T為0°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系按照K=-0.004T+1.084=-0.004X0+1.084=1.084 ；
[0075]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為
15.83%+1.084=14.60%,與環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K0所計算的導電率14.63%相比，誤差為-0.21%。
[0076]實施例5
[0077]一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，包括如下步驟:
[0078]I)選取銅包鋼用線材5#，軋制直徑:q>6.5mm，兩端去掉氧化鐵皮，線材表面質(zhì)量良好；
[0079]將銅包鋼用線材5#置入-10°C恒溫2h以上，溫度誤差范圍控制在±0.3°C以內(nèi)，同時預熱電阻儀并歸零位；沿所述銅包鋼用線材3#長度方向分別測量若干處橫截面的面積，取平均值S，為32.962 (mm2);測量所述銅包鋼用線材5#在溫度T時的實測電阻，取平均值R，為5.460X10_3 ( Q );再測量所述銅包鋼用線材5#兩電位端的長度L，為2000 (mm)；
[0080]2)所述銅包鋼用線材在溫度-10°C時的實測電阻率P =RXS/L=0.0900 ( Q ? mm2/m)，實測導電率=0.017241/P X 100%=19.16% ；
[0081]當T為-10°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系為K=-0.0043T+1.0783，K=-0.0043* (-10) +1.0783=1.1213 ；
[0082]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為19.16%+1.1213=17.01%。[0083]驗證:通過試驗測定所述銅包鋼用線材在-10°C時，環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K0=L 1213，由Ktl所計算的銅包鋼用線材的導電率為17.01%，與實施例5所述方法測得的銅包鋼用線材的導電率數(shù)據(jù)相符合。
[0084]當對銅包鋼用線材導電率的精度要求不嚴格時，將步驟2)中，當T為-10°C時，環(huán)境溫度修正系數(shù)K與溫度T的線性關系按照K=-0.004T+1.084=-0.004 X (-10)+1.084=1.124；
[0085]所述銅包鋼用線材的導電率=實測導電率+環(huán)境溫度系數(shù)，即為19.16%+1.124=17.05%,與環(huán)境溫度系數(shù)實驗值K0所計算的導電率17.01%相比，誤差為
0.24%o
【權利要求】
1.一種銅包鋼用線材導電率的測量方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將銅包鋼用線材置入溫度T下恒溫，測量所述銅包鋼用線材在溫度T時的實測電阻R ;沿所述銅包鋼用線材長度方向測量橫截面的面積S ;再測量所述銅包鋼用線材兩電位端的長度L，T為-40~46°C ; 2)計算所述銅包鋼用線材在溫度T時的實測電阻率P和實測導電率，實測電阻率P =RX S/L ;實測導電率=實測電阻率P /IACS銅標準電阻率； 所述銅包鋼用線材的導電率為所述實測導電率與環(huán)境溫度系數(shù)K的比值，K=-0.004T+1.084。
2.—種銅包鋼用線材導電率的測量方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將銅包鋼用線材置入溫度T下恒溫，測量所述銅包鋼用線材在溫度T時的實測電阻R ;沿所述銅包鋼用線材長度方向測量橫截面的面積S ;再測量所述銅包鋼用線材兩電位端的長度L，T為-40~46°C ; 2)計算所述銅包鋼用線材在溫度T時的實測電阻率P和實測導電率，實測電阻率P =RX S/L ;實測導電率=實測電阻率P /IACS銅標準電阻率； 所述銅包鋼用線材的導電率為所述實測導電率與環(huán)境溫度系數(shù)K的比值，
當 T 為-40 ~-30°C時，K=-0.0045T+1.0736 ；
當 T 為-30 ~-19°C時，K=-0.0044T+1.0765 ；
當 T 為-19 ~-9°C時，K=-0.0043T+1.0783 ；
當 T 為-9 ~-1°C時，K=-0.0042T+1.0792 ；
當 T 為-1 ~5°C時，K=-0.0041T+1.0793 ；
當 T 為 5 ~10°C時，K=-0.0040T+1.0788 ；
當 T 為 10 ~16°C時，K=-0.0039T+1.0775 ；
當 T 為 16 ~22°C時，K=-0.0038T+1.0762 ；
當 T 為 22 ~29°C時，K=-0.0037T+1.0740 ；
當 T 為 29 ~35°C時，K=-0.0036T+1.0707 ；
當 T 為 35 ~41 °C時，K=-0.0035T+1.0672 ；
當 T 為 41 ~46°C時，K=-0.0034T+1.0631。
【文檔編號】G01R27/02GK103698605SQ201310681869
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】仇東麗, 帥習元, 蔣躍東, 吳杰, 周勇, 魯修宇, 夏艷花, 吳超 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司