常用来作为金属护套的材料有铅、铝和钢。按其加工万式不同,可以分热压金属和焊接金属套两种,此外还有采用成型金属管作为电缆金属护套的,如钢管电缆的护套等。用于护套的铅、铝、钢等金属的主要物理性能列于表2-2-24。铅是质地柔软、熔点较低的重金属,由于铅冶炼方便、容易加工成形、化学稳定性好等优点,因此最早在1830年英国人就采用冷拔铅管来制作电缆的密封护套了。1879年瑞士人发明了直接在电缆绝缘芯上采用熔融铅挤出成形的方法,铅包电缆得到广泛应用的发展。直到今天仍占重要地位。
根据国家标准,电缆用铅材料应不低于五号铅(Pb-5),即含铅量在99.9%以上。纯铅耐腐蚀性较好,但机械强度差且有很大的蠕变性和疲劳电裂性,在受到振动的地方,如沿桥梁,沿公路敷设时,甚至在远距离运送电缆的过程中的振动都会引起龟裂现象。因此纯铅套几乎不再使用。为了提高铅护套的性能,从1882年第-次在铅中加入3%的锡制成铅合金作为电缆的护套起,将近一个世纪以来,电缆铅合金护套无论从配方还是加工工艺.上都取得了较大进展,使铅护套的性能有了较大提高。表2-2-25列出目前国内外用作电缆铅护套的铅合金材料成分。
在我国,目前用作电缆护套的铅合金主要是铅锑铜合金,它是一种固熔体型的合金。由于在铅中加入锑和微量的铜,使铅的晶粒细化和再结晶温度提高,因此,强度和耐振性能有所改善。试验表明,在相同应力作用下,铅锑铜合金的耐振动疲劳次数约比纯铅大2.7倍左右。1973年我国研制成功了铅碲砷合金(相当于国外的碲合金),其耐振动疲劳寿命差不多比铅锑合金提高了两倍。铅砷合金是一种弥散强化型合金,已在我国的超高压自容式充油电缆中作为密封护套使用。但是,即使是铅合金,作为电缆密封护套,其自身的强度仍嫌太低,特别是铅的资源短缺,更难满足现代电缆工业发展的需要。因此,尽管电缆护套已经具有将近一个世纪的制造和使用经验,人们还是必须寻求新的金属材料来代替它,目前就是以铝代铅。
铝的比重还不到铅的1/4,但强度却几乎是铅的5倍,在导电、导热、屏蔽性能等方面都比铅好,特别是铝的资源十分丰富,因此用铝制作电缆的密封护套,早就引起人们的注意。不过,由于铝的熔点比铅高,约为铅的两倍,因此,如果像压铅那样,把铝熔融挤出来制作护套是不可能的,因为这不仅可能烧坏绝缘层,而且由于熔融铝的变形阻力大,且易与铁反应而侵蚀挤出机内部的零件,这个难题直到本世纪50年代才得到解决。人们用预热铝坯直接挤出以制造电缆铝护套的压铝机研究成功,不仅使铝包电缆的大量生产成为可能,而且使铝护套-跃而为世界公认的电缆金属护套的技术发展方向。根据我国标准规定,作为电缆铝护套的铝材应选用一号铝(AI-1)以上,即含铝量就不小于99.5%。实际上为了满足压铝机对铝坯的高可塑性要求,通常采用的是更高纯度的铝,如特一号铝(A1-00),其含铝量在99.7%以上(表2-2-4).