一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的制作方法

1.本发明涉及电线电缆的技术领域，特别是涉及一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺。


背景技术：

2.同轴电缆通常应用于通讯系统，其结构多以实心铜体为芯，并在其芯线外包着一层绝缘材料，这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又再覆盖一层保护性材料，即同轴电缆具有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。目前，国内大多数半柔性同轴电缆产品一般采取水平整体镀锡工艺：金属编织网在整体镀锡时，产品是水平通过锡液槽。其生产过程如图1所示，加工工艺流程如图2所示。例如，中国专利cn101603166b公开了一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡设备， 该设备包括有收放电缆的放线机、 收线机、 镀锡槽、 位于镀锡槽下方的下导向轮、位于镀锡槽上方的上导向轮，镀锡槽安装在机架上。 同时提供一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡的方法， 该方法为两步法快速镀锡工艺，包括前处理工序及垂直镀锡工序。通过上述所公开的半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡设备及其镀锡工艺，缩短了电缆在锡槽中的停留时间和在锡液中的浸入长度， 解决了同轴电缆镀锡过程中存在的气孔问题和锡层对屏蔽网的附着力不足的问题。
3.然而，上述所公开的同轴电缆屏蔽层镀锡工艺还存在生产效率不高的技术问题。具体的，结合图1至图2，以及上述所公开的一种于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡设备可知，现有技术中的镀锡加工过程工序繁琐，生产线较长，效率低下。半柔性同轴电缆编织网使用水平镀锡设备进行镀锡的，电缆还存在针孔缺陷、镀层与金属编织网结合力差，镀层容易脱落，镀层不均匀等现象。更具体的，现有技术中的镀锡原理为：将同轴电缆通过一个导向轮从镀锡槽锡液的上方压进对应锡液中，然后，同轴电缆斜着从镀锡槽锡液表面拉出，此过程为同轴电缆屏蔽网整体镀锡过程。对该种镀锡工艺过程进行具体分析，发现采用该方法主要存在以下三个问题：1. 锡镀层上编织线交叉搭接的部位容易出现针孔缺陷。大规模的肉眼可见的针孔会使信号波在长距离传输时急剧衰减，更容易影响屏蔽效果，会生成噪声导致而信号失真。并且，同轴电缆浸入长度、停留时间的延长会加重针孔缺陷。在现有的镀锡工艺中，同轴电缆浸入长度一般大于40cm，停留时间超过5s，由此可知，通过现有的镀锡工艺进行整体镀锡容易出现针孔缺陷。
4.2.镀锡层对屏蔽网的附着力不足。在狭小空间中的多次弯折，会使镀锡层起皱开裂脱落，严重影响同轴电缆质量。对现有技术制备的同轴线进行拆解，发现在其镀锡后将编织网剪开，可见部分编织线交叉位置，屏蔽层几乎裸露在外，镀锡层无法渗入屏蔽网内侧。因此，镀锡层与屏蔽网接触面积严重不足。通过对大量的金属编制网进行观察，发现针孔缺陷现象与镀锡层渗透不足往往相伴出现。
5.3. 生产效率低下。由于现有技术的镀锡工序繁多，并且清洗、烘干、助焊、镀锡必须一次性完成，受限于镀锡前面工序的时间要求，因此，同轴电缆的送进速度，即镀锡速度必须低于2m/min，同轴电缆才有足够的时间助焊和烘干。同时由于需要进行多次镀锡以减
少水平镀锡工艺缺陷导致的大量的针孔，使得生产时间进一步拉长。另外，由于生产线较长，每卷同轴电缆所出废料较多无法镀锡，使得生产成本进一步增力。
6.针对以上问题，应该尽量以较快的速度，将同轴电缆从镀锡槽底部送入，快速垂直穿过锡液进行镀锡。相比现有的镀锡工艺，应使镀锡的同轴电缆侵入长度更短，停留时间更少，但锡层渗透会更好，生产线也可缩短。


技术实现要素：

7.基于此，有必要针对现有技术中的同轴电缆屏蔽层镀锡工艺所存在的生产效率不高的技术问题，提供一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺。
8.一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺，其包括如下步骤：s1：将清洗干净的同轴电缆由放线机导引进入涂覆助焊剂器，然后，令同轴电缆金属编织网的屏蔽层均匀涂上助焊剂；s2：接着，令同轴电缆在烘干器中被烘干，以彻底去除助焊剂中的水分与有机溶剂；s3：然后，将待镀锡的同轴电缆从镀锡槽的底部通过电缆导入管的调整引导，以使同轴电缆沿垂直于镀锡槽的方向进入锡液中，再垂直穿出镀锡槽；s4：接着，启动电机以调整镀锡槽内的空心金属盒高度，从而使锡液面上升并高于导入管的出口处1cm-10cm；s5：然后，启动镀锡槽上方的收线机，以带动锡液中的同轴电缆完成镀锡，并缠绕到收线机上；s6：最后，完成镀锡。
9.进一步的，在步骤s3中；镀锡温度控制在255℃-265℃；同轴电缆在锡液中停留的时间控制在0.5s-1.0s；电缆送进速度在4m/min-6m/min；同轴电缆浸入深度在40mm-80mm。
10.进一步的，在步骤s3中，镀锡工艺由控制系统控制，控制系统包括锡液温度控制单元、锡液面高度控制单元、镀锡速度控制单元、主控模块以及人机交互模块；主控模块分别控制连接锡液温度控制单元、锡液面高度控制单元以及镀锡速度控制单元；人机交互模块与主控模块控制连接。
11.进一步的，主控模块具有可编程控制器；人机交互模块具有电容式触摸显示器以及控制器；电容式触摸显示器为前端可操作部分，可检测用户的触摸位置及触摸手势，再将该信息传给后端的控制器；可编程控制器与控制器电性连接。
12.进一步的，锡液温度控制单元包括温控仪、加热板、第一热电偶、第二热电偶、温度变送模块以及模拟量输入模块；第一热电偶设置于镀锡槽深槽区所设有的加热板附近；第二热电偶设置于镀锡槽液面部位浅槽区的电缆导入孔处；温控仪与第一热电偶相连；第二热电偶与温度变送模块以及可编程控制器相连。
13.进一步的，锡液面高度控制单元具有调速器、锡液面电机以及限位开关；可编程控制器与调速器控制连接；调速器与锡液面电机相连；锡液面电机与限位开关相连，并且，限位开关与可编程控制器相连。
14.进一步的，镀锡速度控制单元具有模拟量输出模块、变频器、牵引电机以及张力检测装置。
15.进一步的，牵引电机正转为镀锡速度增大；反转为镀锡速度减小；并通过编码器实现电机的正转和反转。
16.综上所述，本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺首先将清洗干净的同轴电缆由放线机导引进入涂覆阻焊剂器之内涂覆阻焊剂，然后，再使同轴电缆在烘干器中被烘干；接着，将待镀锡的同轴电缆从镀锡槽的底部通过电缆导入管的调整引导，以使同轴电缆沿着垂直于镀锡槽的方向进入锡液中，再垂直穿出镀锡槽；然后，再调整镀锡槽内的空心盒高度，进而调整锡液面的高度；最后，由收线机收线并完成镀锡。更具体的，本发明揭示了当镀锡温度控制在255℃-265℃；同轴电缆在锡液中停留的时间控制在0.5s-1.0s；电缆送进速度在4m/min-6m/min，浸入深度在40mm-80mm之间时，镀锡的效果最佳。所以，本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺解决了现有技术中的同轴电缆屏蔽层镀锡工艺所存在的生产效率不高的技术问题。
17.附图说明
18.图1为现有技术的镀锡设备示意图；图2为现有技术的镀锡工艺流程图；图3为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的工艺流程图；图4为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的镀锡设备示意图；图5为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的控制系统原理框图；图6为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的镀锡槽整体结构示意图；图7为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的热电偶连接示意图。
19.具体实施方式
20.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
26.请参阅图3，图3为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的工艺流程图。如图3所示，本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺包括如下步骤：s1：将清洗干净的同轴电缆由放线机导引进入涂覆助焊剂器，然后，令同轴电缆金属编织网的屏蔽层均匀涂上助焊剂；s2：接着，令同轴电缆在烘干器中被烘干，以彻底去除助焊剂中的水分与有机溶剂；s3：然后，将待镀锡的同轴电缆从镀锡槽的底部通过电缆导入管的调整引导，以使同轴电缆沿垂直于镀锡槽的方向进入锡液中，再垂直穿出镀锡槽；s4：接着，启动电机以调整镀锡槽内的空心金属盒高度，从而使锡液面上升并高于导入管的出口处1cm-10cm；s5：然后，启动镀锡槽上方的收线机，以带动锡液中的同轴电缆完成镀锡，并缠绕到收线机上；s6：最后，完成镀锡。
27.具体的，请继续参阅图4，图4为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的镀锡设备示意图。如图4所示，镀锡设备镀锡时能使同轴电缆垂直穿过锡液；该种镀锡设备包括机械放线设备1、涂覆阻焊剂器2、烘干器3、镀锡槽4、空心金属盒5、张力检测装置6、张力收线器7以及收线轮8。其中依次连接各个部分的是同轴电缆线。更具体的，助焊剂涂覆、电缆烘干属于同轴电缆镀锡的前端工艺处理；放线机构采用的是无动力式导向轮的结构形式；镀锡工艺部分使同轴电缆从镀锡槽底部垂直进入锡液，控制部分包括空心金属盒5以及张力检测装置6，其中控制部分能调节并控制锡液面的高度；张力收线器7共用张力检测装置6，并通过张力控制器（图未标识）与电动收线轮（图未标识）进行协同控制以保证收线平稳。
28.具体的，在现有的同轴电缆屏蔽层镀锡工艺应用中，针孔缺陷的原因主要为：同轴电缆离开锡液时，其外部所粘附的锡液由液态瞬间变为气态，压力变化使得镀锡层表面的针状气孔瞬间形成。镀锡的前道工序通常为涂覆助焊剂，而助焊剂会通过编织网孔隙渗入网内侧；同时，由于目前常用的由有机物构成的无铅助焊剂在高温下容易发生物理挥发和化学反应，使得渗入的助焊剂在镀层内部产生气泡。所以，同轴电缆在离开镀锡槽时，镀锡
层尚未完全固化，这时外部压力瞬减，气泡破裂，内部气体溢出的同时镀锡层固化，该现象最终呈现为同轴电缆镀锡层针状气孔。此外，现有技术中的镀锡槽内的导向轮固定，同轴电缆的进入长度取决于锡液面高度。锡液面过低，同轴电缆镀锡时间不足，会使镀锡层较薄或屏蔽层几乎裸露；而锡液面过高，同轴电缆镀锡时间过长，助焊剂物理化学反应时间过长，气泡产生几率加大，针状气孔出现几率也随之加大。因为重复镀锡需要再次使用助焊剂，因此，即便采用多次镀锡也无法弥补，助焊剂会继续产生气泡再次形成针孔缺陷。
29.进一步的，虽然本发明中在前处理工艺处理的助焊剂涂覆、烘干和在镀锡槽中镀锡处理均会对同轴电缆的屏蔽质量有重要影响，但针对工艺控制系统进行优化，即对同轴电缆在镀锡槽中垂直镀锡时，影响产品的镀锡温度控制、送线或收线速度控制、镀锡槽液面高度控制等工艺因素进行控制，可获得一次垂直镀锡无锡瘤、针孔减少、结合紧密、厚度均匀的镀锡层。
30.进一步的，请继续参阅图5，图5为本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺控制系统的原理框图。如图5所示，控制系统包括锡液温度控制单元、锡液面高度控制单元、镀锡速度控制单元、主控模块以及人机交互模块。主控模块分别控制连接锡液温度控制单元、锡液面高度控制单元以及镀锡速度控制单元；人机交互模块与主控模块控制连接。具体的，主控模块的核心器件为可编程控制器，其英文简称为plc，plc是以微处理器为基础的工业控制装置，其综合了计算机、通信、互联网以及自动控制技术。人机交互模块主要包括电容式触摸显示器以及控制器。电容式触摸显示器为前端可操作部分，可检测用户的触摸位置及触摸手势，再将该信息传给后端控制器。控制器将接受到的触摸信息通过二进制发送给cpu，同时，其还能执行cpu发出命令并将其显示在电容式触摸显示器之上；其中，cpu设置于plc之中，也即，plc与后端的控制器电性连接。
31.具体的，锡液温度控制单元包括温控仪、加热板、第一热电偶、第二热电偶、温度变送模块以及模拟量输入模块。第一热电偶设置于镀锡槽深槽区所设有的加热板附近；第二热电偶设置于镀锡槽液面部位浅槽区的电缆导入孔处。为了读取深槽区的锡液温度，需将温控仪与处于镀锡槽深槽区的第一热电偶相连。而另一设置于镀锡槽浅槽区的第二热电偶则与温度变送模块以及可编程控制器相连，然后，用户可通过电容式触摸显示器处读取温度。更具体的，如图6以及图7所示，图6揭示了镀锡槽的整体结构示意；图7揭示了热电偶的连接示意。结合图6与图7可知，由于镀锡槽具有一定的内部深度，在对同轴电缆产品从其底部进入而进行垂直镀锡时，同轴电缆产品在收线设备牵引下从镀锡槽底部位置也即深槽区处进入，从靠近镀锡槽液面部位，也即浅槽区处拉出锡面，从而完成屏蔽层镀锡的过程。由于镀锡槽处于工作状态，也即镀锡工作时，同轴电缆在镀锡槽深槽区与浅槽区时的温度存在差异，用户通过锡液温度变化进行快速调整，从而可以提高温度控制系统的精度。
32.进一步的，由镀锡槽结构可知，镀锡槽锡液高度与金属中空盒子位置相关。在锡液面高度控制单元中，当镀锡槽中的中空金属盒向上或向下运动时，通过调节浸入锡液中金属盒子的体积，实现对锡液面高度的控制。具体的，当盒子往镀锡槽底部的方向移动时，锡液高度增加；反之，当盒子往远离镀锡槽底部的方向移动时，则液面降低。由于中空盒子向上或向下运动的速度通过锡液面电机转速速率控制，而锡液面电机转速大小则是由plc与调速模块共同决定的。使用调速模块可以快速的调节电机速度，从而调节中空盒子上下运动速度，从而实现液面高度的控制。也即，锡液面高度控制单元具有调速器、锡液面电机以
及限位开关；plc与调速器控制连接；调速器与锡液面电机相连；锡液面电机与限位开关相连，并且，限位开关与plc相连。
33.进一步的，镀锡速度控制单元具有模拟量输出模块、变频器、牵引电机以及张力检测装置。镀锡速度的大小取决于镀锡速度控制单元中牵引电机转速的快慢决定。本发明中定义牵引电机正转为镀锡速度增大；反转为镀锡速度减小。在镀锡设备进行工作时，可通过编码器实现电机的正转和反转，以达到对镀锡速度转速的控制。同时，在镀锡设备运行时，为避免因电缆张力过大造成损伤，镀锡速度控制单元中设置张力检测装置，使电缆的张力控制在一个合适的限度内。
34.更进一步的，当镀锡温度控制在255℃-265℃；同轴电缆在锡液中停留的时间控制在0.5s-1.0s；电缆送进速度在4m/min-6m/min，浸入深度在40mm-80mm之间时，本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺的镀锡生产效率最优。
35.具体的，以镀锡温度为变量，在其余条件相同情况下，如助焊剂相同、镀锡速度相同、锡液时间相同等；分别进行若干次工艺试验，从中分析锡液温度对锡液的渗透力、镀锡层的厚度、镀锡层产生针孔率等影响。对样品同轴电缆的编织网进行镀锡，待焊锡自然冷却后，剪开镀锡的电缆编织网。从编织网内部，即包裹同轴电缆的内绝缘层的部分，观察锡液的渗入情况，通过观察发现：镀锡温度为240℃时，从电缆编织网内部仅能看到少许焊锡，锡液在该温度下仅有少量渗透至电缆编织网内部；当镀锡温度为260℃时，从电缆编织网内部能看到大量焊锡，切锡液与电缆编织网结合紧密，形成一个连续的整体；当镀锡温度为280℃时，从电缆编织网内部能观察到焊锡，但能明显看出锡液的渗透量较镀锡温度为260℃时少。更具体的，当镀锡温度较低时，例如为240℃时，液态焊锡的粘度大、表面张力大，液态焊锡通过毛细管作用力向电缆编织网内部渗透的能力差。同时，由于镀锡温度低，液态焊锡与电缆编织网表面的冶金反应慢，向电缆编织网内部的渗透能力不足。镀锡温度较低，锡液不能很好的渗透到电缆编织网内部，且焊锡与电缆编织网之间发生反应产生的金属间化合物不能很好的将焊锡与编织网结合电缆受外力产生形变，电缆编织网上的焊锡容易开裂、脱落。而当镀锡温度过高时，例如为280℃时，液态焊锡的粘度小、表面张力小、锡液流动性好，液态焊锡通过毛细管作用力向电缆编织网内部渗透能力增加。但是，由于镀锡温度高，助焊剂中多个成分分解，导致电缆编织网内部产生气体形成高压，阻碍了液体焊料渗入屏蔽网内部，形成针孔缺陷。且镀锡温度过高，锡液向编织网内部的渗透能力减弱。
36.因此，在镀锡过程中，焊锡受到温度较低时，液态焊锡的粘度大、表面张力大、流动性差，焊锡向电缆编织网内部的渗透力差，无法很好的与电缆编织网结合，导致电缆编织网外的镀锡层不连续且易脱落。焊锡受到温度过高，镀锡层易发黄且表面焊锡表面氧化严重。以上两种温度下的镀锡结果，均不是合格的镀锡。经过对不同温度下的电缆编织网进行反复镀锡试验发现，镀锡温度在255℃-265℃之间时，电缆编织网的镀锡层表面镀层光滑、连续。
37.同理，分别通过类似的实验方法可知，同轴电缆在锡液中停留的时间控制在0.5s-1.0s；电缆送进速度在4m/min-6m/min，浸入深度在40mm-80mm之间时为屏蔽层镀锡的最优工艺参数。
38.进一步的，选取1组syv50-3-19半柔性同轴电缆按现有技术进行屏蔽层镀锡工艺，
然后，再选取3组syv50-3-19半柔性同轴电缆按本发明的工艺进行屏蔽层镀锡工艺，在最优镀锡工艺参数范围内设定镀锡温度为260℃；浸锡长度，也即液面高度为50mm；送线速度，也即收线速度控制在6m/min情况下进行镀锡。上述每组样品均选取10条样品并求其平均值。然后，对4组样品的镀锡质量进行对比，结果如下表1所示。由表1可知，对使用本发明进行整体镀锡生产半柔性同轴电缆产品锡层无锡瘤、针孔缺陷减少、结合紧密、厚度均匀，满足产品的整体镀锡层外观要求。对同轴电缆自身进行导通及绝缘性能检查，产品测试性能良好、无异常。经对同轴电缆的性能测试结果进行分析可知，电缆的回波损耗小、阻抗稳定、插入损耗小；在不同频段，电缆的驻波比在1.03至1.13之间；电缆的电性能符合要求。
39.表1：屏蔽层镀锡工艺对比数据综上所述，本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺首先将清洗干净的同轴电缆由放线机导引进入涂覆阻焊剂器之内涂覆阻焊剂，然后，再使同轴电缆在烘干器中被烘干；接着，将待镀锡的同轴电缆从镀锡槽的底部通过电缆导入管的调整引导，以使同轴电缆沿着垂直于镀锡槽的方向进入锡液中，再垂直穿出镀锡槽；然后，再调整镀锡槽内的空心盒高度，进而调整锡液面的高度；最后，由收线机收线并完成镀锡。更具体的，本发明揭示了当镀锡温度控制在255℃-265℃；同轴电缆在锡液中停留的时间控制在0.5s-1.0s；电缆送进速度在4m/min-6m/min，浸入深度在40mm-80mm之间时，镀锡的效果最佳。所以，本发明一种同轴电缆屏蔽层镀锡工艺解决了现有技术中的同轴电缆屏蔽层镀锡工艺所存在的生产效率不高的技术问题。
40.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
41.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。