一种铝合金导体及其制备方法
【专利摘要】本发明具体涉及一种铝合金导体及其制备方法。所述铝合金导体含有重量百分比为0.30～0.80%的铁，0.15～0.30%的铜，0.07～0.0.09%的硅,0.03～0.09%的稀土元素，其余为铝以及不可避免的杂质。所述铝合金由原料经过熔铸工艺和半退火处理而制成。本发明中制备铝合金时对合金导体进行了半退火处理，改善了拉制、绞制过程中应力作用对导体组织结构的不利影响，使导电率达到甚至超过61%IACS（普通电工用铝导体的导电率标准是61%IACS），同时退火处理能极大的提高铝合金的强度、延伸率和柔韧性，本发明的铝合金制成的电缆的强度增加10%，延伸率达到30%，柔韧性比铜缆高25%，而电阻率较低。
【专利说明】一种铝合金导体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电线电缆导体材料领域，具体涉及一种铝合金导体及其制备方法。
【背景技术】
[0002]对于铝合金导体，有两大质量指标是至关重要的:其一是电阻率，电阻率的大小直接影响到铝合金导体的导电效果，电阻率主要由原材料的化学成分所决定，特别是在铝合金中，如果增加铜、铁等其它杂质元素，将会使电线电缆的导电效果变差；其二是力学性能，普通电工铝作为导体时电线电缆的延伸率、柔韧性和抗蠕变性能都较差，且使用安全稳定性低。由上述可知，现有技术中的铝合金材料难以适应电线电缆的发展。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种铝合金导体，采用本发明中的铝合金作为导体时电线电缆具有较好的机械性能，优越的导电性能，且使用安全稳定性高。
[0004]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种铝合金导体，按重量百分比含量，其包括下列组分:0.30~0.80%的铁，0.15~0.30%的铜，0.07~0.0.09%的硅，0.03~
0.09%的稀土元素，余量为铝以及不可避免的杂质。
[0005]本发明的另外一个目的是提供一种制备高延伸率铝合金材料的方法，包括如下步骤:
[0006]I)熔铸
[0007]向熔化炉中加入91~97重量份的铝、0.75~3.50重量份的铝铜合金以及1.1~
2.8重量份的铝铁合金，加热至720~780°C熔化；再投加0.85~1.9重量份的稀土铝合金以及0.25~0.55重量份的硼铝合金并搅拌；随后投加0.04~0.06重量份的粉末精炼剂精炼8~12分钟；然后静置保温25~35分钟后，进行连铸连轧；
[0008]2)半退火处理
[0009]铸造所得铝合金体在265~395 °C下保温4~7个小时，然后取出自然冷却至环境温度。
[0010]本发明所得的铝合金为新型的铝合金导体，具有如下优点:
[0011]I)本发明中铜的含量控制在0.15~0.30%之间，能提高铝合金的抗拉强度，同时提闻伸长率，易于拉制加工。
[0012]2)本发明中铁元素含量控制在0.30~0.80%之间，能提高铝合金的强度，同时还提高了铝合金的抗蠕变性和热稳定性，抗蠕变性相对普通电工用铝提高300% ;而且铁还能使铝合金的韧性增强，保证了铝合金在紧压绞制过程中的紧压系数达到较高的水平。
[0013]3)本发明中娃的含量控制在0.07~0.0.09%之间，保证了一定量的娃对招合金强度的增强作用。
[0014]4)本发明中的稀土元素能降低铝固溶体中硅的含量，从而将铁、尤其是硅对铝合金导电率的影响减小至非常低的水平，同时稀土元素的加入还改善了铝合金材料中晶体的组织结构，提高了铝合金的工艺性能，有利于铝合金的加工处理。
[0015]5)本发明中的稀土元素以铈和镧为主
[0016]6)本发明中的硼元素可与T1、V、Mn、Cr等杂质元素反应，形成化合物后被沉淀排除，从而降低T1、V、Mn、Cr等杂质元素对铝合金导电率的影响，有利于提高铝合金的导电率。
[0017]7)本发明中制备铝合金时对铝合金进行了半退火处理，改善了拉制、绞制过程中应力作用对导体组织结构的不利影响，使导电率达到甚至超过61%IACS (普通电工用铝导体的导电率标准是61%IACS)，同时退火处理能极大的提高铝合金的延伸率和柔韧性及降低导体电阻，本发明的铝合金制成的电缆的强度提高10%，延伸率达到30%，柔韧性比铜缆高25%，而电阻率保持在较低水平。
【具体实施方式】
[0018]实施例:[0019]一、熔铸工艺
[0020]1、配料
[0021]8480kg 的铝锭(0.05%Si 含量，0.08%Fe 含量)、130kg 铝铁合金(22%Fe 含量)、85Kg铝铜合金(26%Cu含量)、75kg稀土铝合金(10%稀土含量)、28kg硼铝合金(3.5%B含量)、4kg精炼剂(NaCl.KCl.Na3AlF6.ZnCl2 )。
[0022]2、加料方式
[0023]加料时铝铁合金、铝铜合金随铝锭搭配均匀分批地从冲天炉加入，以保证成分尽可能的均匀。
[0024]3、保温工艺
[0025]由铝锭、铝铁合金以及铝铜合金熔化后得到的铝合金液体流入保温炉时温度控制在720~750°C ;向前述铝合金液体中加入稀土铝合金和硼铝合金时温度应提升至750~780°C，此时升高温度有利于稀土铝合金和硼铝合金的熔融，从而提高了稀土和硼的处理效
果O
[0026]4、稀土处理和硼化处理
[0027]4.1保温炉铝合金液体充满一半时加入25kg稀土铝合金和9kg硼铝合金。
[0028]4.2保温炉招合金液体充满后加入其余50kg稀土招合金和19kg硼招合金。
[0029]在不同时间段内加入稀土铝合金和硼铝合金是为了使稀土和硼元素能充分发挥作用，提高其作用效果。
[0030]4.3稀土铝合金和硼铝合金投加的位置在保温炉内均匀的分布。
[0031]5、精炼(除渣、除气、搅拌、扒洛)
[0032]5.1为了保证整炉铝合金液体的成份分布均匀，应对铝合金液体进行搅拌，并搅拌到炉的边角。
[0033]5.2当铝合金液体充满炉后，通过管道由高纯度氮气将4kg的粉末精炼剂(NaCl -KCl.Na3AlF6.ZnCl2)吹入铝合金液体底部，吹入口应在铝合金液体的底部移动，使气体及夹渣物沿铝合金液体的表面均匀地上浮，时间为8~10分钟。上浮的氧化铝渣应全部扒出炉外，以尽量减少精炼剂所引入的新杂质。[0034]6、炉前快速分析及静置保温
[0035]当扒渣后的铝合金液体通过“炉前样品”分析确定Cu、Fe、Si含量符合要求时，静置时间25~35分钟。
[0036]7、连铸连轧工艺控制
[0037]7.1温度控制
[0038]7.1.1浇包铝水温度:710~740°C
[0039]7.1.2 入轧温度:460 ~500O
[0040]7.1.3 终轧温度:300O
[0041]7.1.4轧制乳液温度:50°C[0042]7.2浇铸冷却水的控制
[0043]冷却水温度为25~30°C，压力为0.3MPa。
[0044]7.3铸机电压:70~90V
[0045]7.4轧机速度-J.5~8.5m/s ;轧制乳液的压力为0.16MPa。
[0046]二、半退火工艺
[0047]由铝合金材料轧制成的铝合金杆经拉制成线后放置于退火炉中，于265°C~395 °C下保温7个小时，然后取出自然冷却至环境温度。
[0048]由此获得的铝合金材料，按照重量百分含量，包含下述组分:Fe0.32%、Cu0.25%、Si0.07%、稀土元素0.085%, A199%,其余为杂质。
[0049]本实例高延伸率铝合金导体的性能为:抗拉强度134Mpa、延伸率30%、导电率63.0%IACS、6倍弯曲半径后局部放电试验合格、抗蠕变相对电工用铝提高310%。
【权利要求】
1.一种铝合金导体，其特征在于，按重量百分比含量，其包括下列组分:0.30~0.80%的铁，0.15~0.30%的铜，0.07~0.0.09%的硅，0.03~0.09%的稀土元素，余量为铝以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铝合金导体，其特征在于:所述的稀土元素包括铈和镧。
3.根据权利要求2所述的铝合金导体，其特征在于:按重量百分比，所述的铈的含量为0.01~0.07%，镧的含量为0.006~0.06%O
4.制备权利要求1所述的铝合金导体的方法，其特征在于包括如下步骤: 1)熔铸 向熔化炉中加入91~97重量份的铝、0.75~3.50重量份的铝铜合金以及1.1~2.8重量份的铝铁合金，加热至720~780°C熔化；再投加0.85~1.9重量份的稀土铝合金以及0.25~0.55重量份的硼铝合金并搅拌；随后投加0.04~0.06重量份的粉末精炼剂精炼8~12分钟；然后静置保温25~35分钟后，进行连铸连轧； 2)半退火处理 铸造所得铝合金体在265~395°C下保温4~7个小时，然后取出自然冷却至环境温度。
5.根据权利要求4所述的制备铝合金导体的方法，其特征在于:所述的铝铜合金中铜的含量为23~27%，所述的铝铁合金中铁的含量为18~22%，硼铝合金中硼的含量为2.5~3.5%，稀土铝合金中稀土的含量在9~10%。
6.根据权利要求4所述的制备铝合金导体的方法，其特征在于:所述的铝、铝铁合金以及铝铜合金熔化后得到的铝合金液体流入保温炉，此时温度为720~750°C ;当向保温炉中投加稀土铝合金和硼铝合金时，温度应提升至750~800°C。
7.根据权利要求6所述的制备铝合金导体的方法，其特征在于:所述的进入保温炉中的铝合金液体的容积为其铝合金液体总容积的一半时加入三分之一重量的稀土铝合金和三分之一重量的硼铝合金，当所述的铝合金液体全部进入保温炉中后加入剩余的稀土铝合金和剩余的硼铝合金。
8.根据权利要求4所述的制备铝合金导体的方法，其特征在于:所述的粉末精炼剂为Na3Al.F6、KCl.NaCl 和 ZnC12 组成的混合物。
9.根据权利要求4 所述的制备稀土铝合金导体的方法，其特征在于:连铸连轧时，浇包铝水温度为710~740°C，入轧温度为460~500°C，终轧温度为300°C，轧制乳化液的温度为 50。。。
【文档编号】C22C1/06GK103898375SQ201410160987
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】郑立国, 李娜, 叶平, 郑立新, 郑立忠 申请人:合肥市科亿铝业有限公司