一种稀银铝合金导电线材及其制备方法与流程

本发明涉及电力、电气设备制造领域，尤其涉及一种稀银铝合金导电线材及其制备方法。

背景技术：

导电线材是制造电缆，电线，漆包线，导体型材，连接及转换端子等的主要原材料。近年来，电力电气行业发展迅速，尤其在基础工程建设及家用电器领域，随之而来的是对导电线材需求量增大并提出了更高的要求。目前的导电线材大多数都是用铜材质制成，少数有使用普通铝合金或纯铝材质制成的。为此生产导电线材需要大量的铜原料，而我国是一贫铜的国家，每年工业所需铜原料大量由进口而来，对国家这一战略物资的储备是当务之急，因此用铜材料来制造导电线材的成本非常高。对于普通铝合金和纯铝材质制成的线材，导电率和铜质材料相比存在一定的差距。所以，导电线材的成本与导电率无法兼顾。目前尚无用稀银铝合金材质制造导电线材的报道。

技术实现要素：

为解决目前导电线材的成本与导电率不能兼顾的问题，本发明提供一种稀银铝合金导电线材及其制备方法，制造出来的稀银铝合金线材比铜材质导电线材成本低，重量轻，但有与铜材质导电线材相近的导电率及比铜材质导电线材更优良的机械物理性能；比普通铝合金或纯铝材质导电线材更高的导电率及更好的机械物理性能。

本发明的具体方案如下：

一种稀土铝合金导电线材，所述线材为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.05wt％～0.5wt％；

Ag＝0.01wt％～0.08wt％；

S＝0.02wt％～0.25wt％；

R＝0.005wt％～0.25wt％；

余量的为Al。

所述S为V、Ti、Cr、Mn、Ni中的一种或多种元素组合，R为稀土元素中的一种或多种元素组合。

进一步地，所述S的含量与Ag的含量的总和不超过0.33wt％，Fe的含量不超过0.5wt％。

另一方面，本发明公开了上述稀银合金线材的制备方法，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：按照权利要求1中所述的配方配制原料；

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为720℃-780℃，得到熔体稀银铝合金；

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到660℃-680℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭；

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理；

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理；

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，整个过程在在惰性气体环境中进行；

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀土铝合金杆；

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金丝；

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金丝紧压绞合为稀土铝合金导电芯；

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀土铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为400℃-420℃，时间为22-24h；

优选地，在得到熔体稀土铝合金后加入精炼剂并均匀搅拌，再静置保温30min。

进一步地，步骤(4)中固溶处理的温度为450℃～650℃，时间为45min～60min。

进一步地，步骤(5)中时效处理的温度为350℃～480℃，时间为1.8h～4h。

进一步地，步骤(6)中软化处理的温度为145℃～160℃，时间为4h～6h。

采用上述方案后，本发明所取得的有益效果和明显的进步如下：

(1)方法制成的稀银铝合金导电线材较现有铜材质导电线材机械物理性能大幅提高，导电率接近铜材质导电线材，高于纯铝与普通铝合金材质导电线材；

(2)造价低于铜材质导电线材，耐腐蚀性能大幅提高，寿命较铜材质导电线材提高15～20年；

(3)制造出的稀银铝合金线材的物理参数如下：所述铝合金的铝合金的抗拉强度大于等于200MPa；断裂伸长率大于等于20％；导电率大于等于70％IACS；平均蠕变速度小于等于6×10-2％/h；疲劳弯折次数大于等于30。

(3)节约大量的铜原料，在设备制造业降低产品生产成本，其优良的机械物理性能在设备制造各工艺环节减少能耗，在基础工程建设中降低工程成本更便于施工安装。

附图说明

图1为本发明的流程框图；

图2为传统的铝合金金相图；

图3为本发明的实施例1制得的稀银铝合金线材的金相图；

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护的范围。

实施例1

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.49wt％，Ag＝0.012wt％，S＝V0.02wt％+Cr0.05wt％，R＝0.24wt％；余量的为Al；

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.90％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀土铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为760℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到680℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为650℃，时间为60min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为480℃，时间为4h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为160℃，时间为6h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于251MPa，断裂伸长率等于25％，导电率等于70％IACS，平均蠕变速度等于6×10-2％/h，疲劳弯折次数等于35。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为420℃，时间为24h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。

实施例2

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.45wt％，Ag＝0.021wt％，S＝V0.21wt％；R＝0.03wt％，余量的为Al。

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.80％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为755℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到670℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为620℃，时间为60min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为470℃，时间为3.6h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为160℃，时间为6h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于244MPa，断裂伸长率等于25％，导电率等于71％IACS，平均蠕变速度等于5.8×10-2％/h，疲劳弯折次数等于35。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为420℃，时间为24h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。

实施例3

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.31wt％，Ag＝0.035wt％，S＝Ti0.13wt％+Ni0.05wt％，R＝0.11wt％，余量的为Al。

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.80％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为748℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到675℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为590℃，时间为55min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为450℃，时间为3.3h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为155℃，时间为5.5h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于231MPa，断裂伸长率等于24％，导电率等于72％IACS，平均蠕变速度等于5.3×10-2％/h，疲劳弯折次数等于34。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为415℃，时间为23.5h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。

实施例4

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.27wt％，Ag＝0.041wt％，S＝V0.12wt％，R＝0.02wt％，余量的为Al。

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.80％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为742℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到668℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为560℃，时间为55min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为430℃，时间为3.3h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为155℃，时间为5.5h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于223MPa，断裂伸长率等于24％，导电率等于73％IACS，平均蠕变速度等于5.1×10-2％/h，疲劳弯折次数等于34。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为415℃，时间为23.5h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。

实施例5

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.27wt％，Ag＝0.041wt％，S＝V0.12wt％，R＝0.02wt％，余量的为Al。

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.80％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为735℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到678℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为530℃，时间为50min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为410℃，时间为2.8h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为150℃，时间为5h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于212MPa，断裂伸长率等于22％，导电率等于74％IACS，平均蠕变速度等于4.9×10-2％/h，疲劳弯折次数等于32。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为410℃，时间为23h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。

实施例6

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.18wt％，Ag＝0.064wt％，S＝Ti0.25wt％，R＝0.008wt％，余量的为Al。

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.80％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为730℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到665℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为500℃，时间为50min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为390℃，时间为2.5h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为150℃，时间为5h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于204MPa，断裂伸长率等于22％，导电率等于75％IACS，平均蠕变速度等于4.8×10-2％/h，疲劳弯折次数等于32。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为410℃，时间为23h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。

实施例7

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.12wt％，Ag＝0.072wt％，S＝Mn0.25wt％，R＝0.09wt％，余量的为Al。

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.80％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为754℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到675℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为470℃，时间为45min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为370℃，时间为2.1h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为148℃，时间为4h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于232MPa，断裂伸长率等于20％，导电率等于76％IACS，平均蠕变速度等于4.7×10-2％/h，疲劳弯折次数等于31。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为400℃，时间为23h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。

实施例8

一种稀银铝合金导电线材，为Al-Fe-Ag-S-R铝合金，其中各元素组分重量比为：

Fe＝0.05wt％，Ag＝0.078wt％，S＝Mn0.24wt％，R＝0.008wt％，余量的为Al。

一种稀银铝合金导电线材，包括以下步骤：

(1)稀银铝合金原料配制：采用纯度为99.80％纯铝作为基体合金原料，按照上述比例配方配好铝铁合金，铝银合金，铝S合金，铝R合金。

(2)熔炼：将步骤(1)中配制好的稀银铝合金原料放入恒温冲天炉中进行熔炼，熔炼温度为730℃得到熔体稀银合金，在合金熔体中加入精炼剂并搅拌均匀，再静置保温30min，得到熔体稀银铝合金。

(3)铸造稀银铝合金铸锭：将步骤(2)中的熔体稀银铝合金冷却到675℃后进行铸造，得到稀银铝合金铸锭。

(4)固溶处理：将步骤(3)中得到的稀银铝合金铸锭进行入固溶处理，固溶处理的温度为450℃，时间为45min。

(5)时效处理：将步骤(4)中得到的稀银铝合金铸锭进行时效处理，时效处理的温度为350℃，时间为1.8h。

(6)软化处理：将步骤(5)中得到的稀银铝合金铸锭进行软化处理，软化处理的温度为148℃，时间为4h，整个过程在在惰性气体环境中进行。

经上述步骤得到的稀银铝合金的抗拉强度等于207MPa，断裂伸长率等于23％，导电率等于75％IACS，平均蠕变速度等于4.6×10-2％/h，疲劳弯折次数等于31。

(7)压制：将步骤(6)中得到的稀银铝合金压制成稀银铝合金杆。

(8)冷拔拉丝：将步骤(7)中得到的稀银铝合金杆进行冷拔拉丝成所需要的直径，得到稀土铝合金线。

(9)紧压绞合：将步骤(8)中得到的稀银铝合金线紧压绞合为稀银铝合金导电芯。

(10)退火：将步骤(9)中得到的稀银铝合金导电芯进行退火处理，退火温度为400℃，时间为23h。

退火处理完毕检验各参数合格后即稀银铝合金导电线材。