一种推压式矿物绝缘射频电缆的制造方法及射频电缆

技术领域

本发明属于特种电缆制造技术领域，更准确地说，本发明涉及一种推压式矿物绝 缘射频电缆的制造方法；通过该制造方法得到的电缆主要作为信号通讯的传输线，可用于 高温、高气压、强酸碱腐蚀及高辐射等极恶劣的环境中。

背景技术

目前射频同轴电缆的绝缘和护套材料都采用有机材料，但是这种同轴电缆难以承 受高温、高气压、强酸碱腐蚀及高辐射等极恶劣的环境条件。采用矿物绝缘可以解决这一问 题，但目前生产矿物绝缘射频同轴电缆的主要方法是串珠法，中国专利CN202339723U中公 开了一种利用串珠法制造屏蔽电缆的方式，首先将矿物材料与助剂混合制作成空心圆柱形 状小珠，并置于马沸炉中进行烧结；之后将制成的小珠一个个紧密穿在线芯上，套上内层屏 蔽管，再套中屏蔽管，然后套上外层屏蔽管，最后根据需要进行拉拔退火。此种方法生产的 电缆有驻波和衰减高、不能连续生产以及内导体易拉断等问题。

由于信号通讯同轴电缆自身特点，要求绝缘介电常数要尽可能小，所以在绝缘材 料选择方面，我们选择纯度高的二氧化硅或氧化铝等无机粉末。氧化镁由于介电常数较高， 主要应用于电力电缆领域中，所以不纳入我们制作射频电缆绝缘材料的选择范围。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种推压式矿物绝缘射频电缆的 制造方法，此方法制作的电缆可以有效解决由串珠法制造出来的电缆的驻波高、长度受限 以及内导体易拉断等问题。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种推压式矿物绝缘射频电缆的制 造方法，包括以下步骤：

a)将二氧化硅或氧化铝粉末与助剂进行混合；

b)将上述混料通过压棒机制成空心绝缘棒；

c)将绝缘棒放入推压设备中后在模芯上依次套入绝缘棒和模套，通过推压绝缘 棒，形成绝缘芯线；

d)将推压的绝缘芯线置于烘箱中固化；

e)将固化后的绝缘芯线穿入不锈钢屏蔽管内；

f)拔管及退火。

优选的是，在所述步骤a)之前，还包括对二氧化硅或氧化铝粉末进行加热烘干的 步骤。

优选的是，在对二氧化硅或氧化铝粉末进行加热烘干的步骤之前，还包括对二氧 化硅或氧化铝粉末过10-12目筛的步骤。

优选的是，所述二氧化硅或氧化铝粉末的纯度在99％以上，且不含有杂质铁元素。

优选的是，所述助剂为聚乙烯醇、桐油、糊精、甘油或硅油。

优选的是，所述助剂为水与甲基纤维素的混合物，水与甲基纤维素混合物占混料 的质量百分比为20％-40％，其中，甲基纤维素占助剂的质量分比为3％-9％。

优选的是，在所述步骤b)之前还包括对混料进行练泥的步骤：将混料放入真空练 泥机中练制2-4小时。

优选的是，所述步骤c)中保持绝缘棒的温度为25℃。

优选的是，所述步骤d)中固化的温度控制在100-500℃，固化时间控制在6-8h。

本发明还提供了利用上述制造方法得到的射频电缆。

本发明的制造方法具有以下有益效果：

(1)电性能好。相比于串珠法，采用推压法制作出来的绝缘介质更均匀，信号在传 输过程中反射损失的更少，电缆的驻波和衰减都会降低，电性能更好。

(2)可大长度生产。推压工艺可以在电缆绝缘制作过程中实现大长度生产，而且可 以通过调节绝缘棒的大小来调节绝缘体的长度。

(3)内导体不会折断。在串珠工艺中因为各产品间绝缘内孔尺寸和内导体尺寸不 是严格一致，在后期反复拉拔退火工序中内导体非常容易被拉断；而推压工艺中，电缆在制 作后期不用反复拉拔，所以不存在这个问题。

(4)相比于氧化镁矿物绝缘电缆，本方法制作的电缆产品适用于信号通讯领域，具 有射频传输能力，应用范围更广，可广泛用在冶金、医疗、核电、航空航天及军事领域。

(5)相比于有机材料绝缘射频同轴电缆，本方法制作的电缆在耐候性上具有绝对 的优势。

附图说明

图1是本发明方法中推压模具的结构示意图。

图2是本发明电缆的一种结构示意图。

图3是本发明制造方法的工艺流程图。

图中：

1：内导体2：绝缘介质层3：屏蔽体

具体实施方式

为了使本发明解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面 结合具体的附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图2示出了本发明电缆的一种结构示意图，其从内至外依次包括内导体1、绝缘介 质层2、屏蔽体3。其中，内导体1可以采用铜材质，绝缘介质层2可以采用二氧化硅、氧化铝 等，在此不做具体限制，屏蔽体3可以采用本领域技术人员所熟知的不锈钢材质等。在本发 明一个具体的实施方式中，该电缆最终的外径可为6.0mm，产品的特性阻抗为50Ω，当然上 述参数只是作为一种参考列出。

图3示出了本发明电缆制造方法的工艺流程图，利用无机材料的可塑性，包括以下 各步骤：

a)将二氧化硅或氧化铝粉末与助剂进行混合，以提高二氧化硅或氧化铝粉末的可 塑性；例如可以将上述混料放入至陶瓷混料机中，将两者充分混合均匀；然后放置一段时 间，使助剂在粉料中的分布更加均匀，从而提高混料的可塑性。

b)将上述混料放入压棒机中，在一定压力下保压一段时间，制成空心圆柱形无机 绝缘棒；例如，压棒机的压力可以设定为200-300KN，保压1-2小时，制成的绝缘棒的外径为 100-200mm，内孔尺寸为20-30mm。

c)将绝缘棒放入推压设备中然后将模芯上依次套入绝缘棒和模套，通过推压绝缘 棒，形成绝缘芯线；推压是将空心绝缘棒放入推压设备缸筒中然后将其套在模芯上，模芯尺 寸为20-30mm，绝缘棒内孔尺寸与模芯外径相同，再将模套套在绝缘棒外面，其中模芯、绝缘 棒、模套三者尺寸匹配，再选择合适的模具，连接好收放线装置，设置好转速及压力，例如牵 引线速度为1m/min-5m/min，推压给定设置为1mm/min-10mm/min，混料经过机头模口形成具 有一定尺寸的电缆绝缘体。在推压过程中，要对绝缘棒保温，例如控制绝缘棒的温度恒定为 25℃，从而防止推压过程中绝缘棒温度升高，进而导致助剂挥发以及影响绝缘体的性能，此 外还要保证绝缘棒处于真空状态，例如控制推压装置真空度在0.09MPa以下，防止推压过程 中混入空气影响绝缘体的性能。图1示出了推压模具的结构示意图，其中模具的压力角为θ， 模套承径段长度为L，模芯尺寸为d，模套尺寸为D。模具的压力角为θ为20°-30°，模套承径段 长度为L为1.8D-2.2D，上述参数可以实际设计需要进行选择。

d)将推压的绝缘芯线置于烘箱中固化；在本发明一个具体的实施方式中，固化的 温度控制在100-500℃，固化时间控制在6-8h。固化是将绝缘芯线放入烘箱中进行固化，然 后置于真空烘箱保存。固化的目的有两个，一是使助剂完全挥发或分解后挥发，二是使氧化 物粉粒间产生键合，绝缘体有一定致密度；真空烘箱保存目的是防止其受潮及受到杂质的 污染。

e)将固化后的绝缘芯线穿入不锈钢屏蔽管内，绝缘芯线一端放入缩头机中，使其 外径减小，方便后续拔管操作。

f)拔管及退火；拔管模具根据要求而定，退火在氢气氛围中进行，退火温度根据绝 缘材料而定，但不超过内导体及绝缘体材料的熔点。反复拔管退火，直至电缆外径达到合适 尺寸，之后抛光外表面制成成品。

优选的是，在所述步骤a)之前还包括预处理的步骤，预处理是将原材料二氧化硅 或氧化铝粉末进行过筛，例如过10-12目筛，使粉料粒径分布范围降低。二氧化硅或氧化铝 粉末的纯度优选在99％以上，且不含铁元素的杂质。然后将其放在烘箱中进行加热，加热的 温度可以为200℃，加热2-4小时，使二氧化硅或氧化铝粉末充分干燥，除去其中的潮气。

助剂可以采用本领域技术人员所熟知的材料，例如聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、桐 油、糊精、石蜡、甘油或硅油等；本发明优选的是，所述助剂为硅油，其中，硅油占混料的质量 百分比为20％-40％。另一优选的是，所述助剂为水与甲基纤维素的混合物，其中，水与甲基 纤维素混合物占混料的质量百分比为20％-40％，其中，甲基纤维素占助剂的质量分比为 3％-9％。

优选的是，在所述步骤b)之前还包括对混料进行练泥的步骤：将混料放入真空练 泥机中练制2-4小时，练泥机的真空度在0.09MPa以下。将上述混料放入真空练泥机中练制， 可以排除混料中的气体，例如可使气体含量降至0.5％，从而改善混料的性能，使混料组织 趋向均匀、致密，提高坯料的可塑性；另外练制还可以破坏或减少混料颗粒的定向排列，提 高半成品、成品的合格率。

实施例1

本实施例所述产品是通过以下步骤制作的：

(1)内导体的拉制、校直、清洗、吹干

按要求尺寸拉制铜线，拉制后内导体的外径为0.72mm，用无水乙醇清洗表面油污 杂质，然后自然吹干，置于干燥环境备用。

(2)预处理

用10目的筛子将二氧化硅粉末过筛，然后将其放在200℃的烘箱中加热2小时，二 氧化硅粉末的纯度在99％以上，且杂质中不含铁元素。

(3)混料

将二氧化硅粉末和助剂硅油放在陶瓷混料机中充分混合2小时，其中硅油的质量 分数为20％。如果用甲基纤维素做助剂，需先用水与甲基纤维素混合调匀，水与甲基纤维素 占混料的质量分数为20％，其中，甲基纤维素占助剂的质量分数为3％。

(4)练泥

将混好的料放入真空练泥机中练制2小时除去泥料中的空气，练泥机的真空度在 0.09MPa以下。

(5)压棒

将练制好的泥料放入压棒机中压棒，压棒机的压力设定为200KN，保压1小时。压出 绝缘棒的外径为100mm，内孔尺寸为20mm。

(6)推压

将绝缘棒放入推压设备缸筒中然后将其套在模芯上，模芯尺寸为20mm，模具的压 力角θ为20°，模套承径段长度L＝1.8D，牵引线速度为5m/min，推压给定设置为10mm/min。在 推压过程中，控制绝缘棒的温度恒定为25℃，并控制推压装置真空度在0.09MPa以下。

(7)固化

将绝缘芯线置于烘箱中固化，固化温度控制在100℃，烧结时间控制在8h，固化后 置于真空烘箱中保存备用。

(8)装配

将绝缘芯线穿入不锈钢屏蔽管中，一端进行缩头处理。

(9)拔管及退火

拔管模具根据要求而定，退火在氢气氛围中进行，退火温度根据屏蔽体材料而定， 但不超过内导体及屏蔽体材料熔点；反复拔管退火，直至电缆外径达到6.0mm，抛光外表面 制成制品。

实施例2

本实施例所述产品是通过以下步骤制作的：

(1)内导体的拉制、校直、清洗、吹干

按要求尺寸拉制铜线，拉制后内导体的外径为0.72mm，用无水乙醇清洗表面油污 杂质，然后自然吹干，置于干燥环境备用。

(2)预处理

用11目的筛子将氧化铝粉末过筛，然后将其放在200℃的烘箱中加热3小时，氧化 铝粉末的纯度在99％以上，且杂质中不含铁元素。

(3)混料

将氧化铝粉末和助剂硅油放在陶瓷混料机中充分混合3小时，其中硅油的质量分 数为30％。如果用甲基纤维素做助剂，需先用水与甲基纤维素混合调匀，水与甲基纤维素占 混料的质量分数为30％，其中，甲基纤维素占助剂的质量分数为6％。

(4)练泥

将混好的料放入真空练泥机中练制3小时除去泥料中的空气，练泥机的真空度在 0.09MPa以下。

(5)压棒

将练制好的泥料放入压棒机中压棒，压棒机的压力设定为250KN，保压1.5小时。压 出绝缘棒的外径为150mm，内孔尺寸为25mm。

(6)推压

将绝缘棒放入推压设备缸筒中然后将其套在模芯上，模芯尺寸为25mm，模具的压 力角θ为25°，模套承径段长度L＝2D，牵引线速度为3m/min，推压给定设置为5mm/min。在推 压过程中，控制绝缘棒的温度恒定为25℃，并控制推压装置真空度在0.09MPa以下。

(7)固化

将绝缘芯线置于烘箱中固化，固化温度控制在300℃，烧结时间控制在7h，固化后 置于真空烘箱中保存备用。

(8)装配

将绝缘芯线穿入不锈钢屏蔽管中，一端进行缩头处理。

(9)拔管及退火

拔管模具根据要求而定，退火在氢气氛围中进行，退火温度根据屏蔽体材料而定， 但不超过内导体及屏蔽体材料熔点；反复拔管退火，直至电缆外径达到6.0mm，抛光外表面 制成制品。

实施例3

本实施例所述产品是通过以下步骤制作的：

(1)内导体的拉制、校直、清洗、吹干

按要求尺寸拉制铜线，拉制后内导体的外径为0.72mm，用无水乙醇清洗表面油污 杂质，然后自然吹干，置于干燥环境备用。

(2)预处理

用12目的筛子将二氧化硅粉末过筛，然后将其放在200℃的烘箱中加热4小时，二 氧化硅粉末的纯度在99％以上，且杂质中不含铁元素。

(3)混料

将二氧化硅粉末和助剂硅油放在陶瓷混料机中充分混合4小时，其中硅油的质量 分数为40％。如果用甲基纤维素做助剂，需先用水与甲基纤维素混合调匀，水与甲基纤维素 占混料的质量分数为40％，其中，甲基纤维素占助剂的质量分数为9％。

(4)练泥

将混好的料放入真空练泥机中练制4小时除去泥料中的空气，练泥机的真空度在 0.09MPa以下。

(5)压棒

将练制好的泥料放入压棒机中压棒，压棒机的压力设定为300KN，保压2小时。压出 绝缘棒的外径为200mm，内孔尺寸为30mm。

(6)推压

将绝缘棒放入推压设备缸筒中然后将其套在模芯上，模芯尺寸为30mm，模具的压 力角θ为30°，模套承径段长度L＝2.2D，牵引线速度为1m/min，推压给定设置为1mm/min。在 推压过程中，控制绝缘棒的温度恒定为25℃，并控制推压装置真空度在0.09MPa以下。

(7)固化

将绝缘芯线置于烘箱中固化，固化温度控制在500℃，固化时间控制在6h，固化后 置于真空烘箱中保存备用。

(8)装配

将绝缘芯线穿入不锈钢屏蔽管中，一端进行缩头处理。

(9)拔管及退火

拔管模具根据要求而定，退火在氢气氛围中进行，退火温度根据屏蔽体材料而定， 但不超过内导体及屏蔽体材料熔点；反复拔管退火，直至电缆外径达到6.0mm，抛光外表面 制成制品。

本发明的制造方法具有以下有益效果：

(1)电性能好。相比于串珠法，采用推压法制作出来的绝缘介质更均匀，信号在传 输过程中反射损失的更少，电缆的驻波和衰减都会降低，电性能更好。

(2)可大长度生产。推压工艺可以在电缆绝缘制作过程中实现大长度生产，而且可 以通过调节绝缘棒的大小来调节绝缘体的长度。

(3)内导体不会折断。在串珠工艺中因为各产品间绝缘内孔尺寸和内导体尺寸不 是严格一致，在后期反复拉拔退火工序中内导体非常容易被拉断；而推压工艺中，电缆在制 作后期不用反复拉拔，所以不存在这个问题。

(4)相比于氧化镁矿物绝缘电缆，本方法制作的电缆产品适用于信号通讯领域，具 有射频传输能力，应用范围更广，可广泛用在冶金、医疗、核电、航空航天及军事领域。

(5)相比于有机材料绝缘射频同轴电缆，本方法制作的电缆在耐候性上具有绝对 的优势。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各 实施方式的变化和增加对于本领域的一般技术人员来说是显而易见的。申请人的意图是所 有的这些变化和增加都落在了本发明权利要求所保护的范围中。