一种环保型铝合金导体及其制备方法和电力电缆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及合金技术领域，尤其设及环保型侣合金导体及其制备方法W及包含该 侣合金导体的电力电缆。
【背景技术】
[0002] 长期W来，人们对建筑用低压电缆的选择，通常是W铜为主。认为铜导体在电气性 能及可靠程度上都高于其他导体，是用作电缆材料的不二选择，铜忍电缆具有电阻率低、强 度高、载流量大等特点。随着我国城镇化的发展，城市配电网作为城市建设的基础设施， 电力电缆的需求量越来越大，铜忍电缆应用量迅速增加，我国铜材料使用量已经占到线缆 行业的90% W上，电力电缆在电网建设的成本中所占比重显著提高。但铜作为地球上的一 种稀缺资源，尤其是在我们国家，矿藏量十分有限，铜矿石大量依赖进口，价格不断攀高，电 缆成本越来越引起投资方的关注；同时，铜电缆在施工安装中难度大，易盗、易老化等缺点； 再加上国内废弃铜的前处理和精炼缺少完善的"Ξ废"处理及监督，污染严重，我国环境付 出了沉重代价。因此，人们期望具有更合适的电缆来替换铜忍电缆。
[0003] 实践证明，铜和侣是承载电流最合适的材料，是目前世界上电线电缆的最主要选 择。我国侣±矿资源、电解侣产能过剩，侣成为电线电缆首选替代金属，W侣代替铜受到了 研究者的关注。
[0004] 目前，国内侣代铜方式上有侣、铜包侣、侣合金Ξ种。
[0005] 侣具有机械强度差、容易折断；易腐蚀、需要经常紧固螺丝；容易过载发热，存在 安全隐患；表面极易形成氧化膜而增大接触电阻等缺点，限制了侣忍电线电缆的应用。
[0006] 铜包侣电缆是在侣忍线上均匀连续地包覆铜层，使接触面上的铜、侣原子形成冶 金结合，构成一种双金属层状复合材料。铜包侣电缆充分发挥了铜的优良导电性和侣重量 轻的特点，但抗拉强度依然较差，且制造工艺要求较高，废旧电缆回收再利用难度大。
[0007] 侣合金电缆是在侣导体中加入了相关的微量元素，使其电阻率较纯侣导体低，其 弯曲、抗压蠕变和耐腐蚀等物理、机械性得到有效提高。相比较铜质电缆，侣合金电缆在重 量、价格W及工程安装等方面则具备铜缆无可比拟的优越性。在相同电气性能和更好机械 性能的前提下，侣合金电缆更具经济性和绿色环保等优势，且应用领域广泛，是一种较好的 铜忍电缆替代品。因此，侣合金作为电缆导体成为了研究的热点。
[0008] 在国际侣行业协会的侣合金牌号中，用作导体的侣合金主要有AA6000和AA8000 系列导体。AA6000 Al-Mg-Si (侣儀娃合金）系列导体主要用在高压架空线和侣母排，运两 类导体都是W硬态导体存在，接头的连接W焊接为主。AA8000 A1 - Mg -化_ Fe(侣儀铜 铁合金）系列是真正用在配电线路上的软质招合金。现有技术中的侣合金导体材料在耐腐 蚀性能和机械性能等方面已经较为优异，但还有W下缺点： 1.抗疲劳性能差：在溫度，外力和自重的作用下，随着时间的推移，将缓慢的产生不能 复原的永久变形的蠕变，对电缆危害极大，导致接触点压不紧，压力减小使得接触电阻迅速 增大，电流流过后，造成接头处过热，或者打火，进而造成安全隐患。铜材、侣合金的抗拉强 度分别是200至400、91至23。现有侣合金导体的抗拉强度只有铜导体的一半。初性欠 佳，能承受的扭转次数不够多，在安装时只要若干次一定角度的扭转，导体就会产生裂纹， 裂口就会发热、腐蚀，发生火灾。运些都决定了现有侣合金导体的抗疲劳性能差，容易出现 质量问题，影响侣合金材料的使用寿命或带来安全隐患。
[000引 2.导电性差，由于电阻率高，同截面的侣合金电缆允许的载流量小，使电缆的电压 增大，在有限的电压条件下电能达到的距离有限，供电覆盖面积小，造成电缆电压损失高。
[0010] 3.抗氧化性能差，表面极易被氧化，使接触电阻增大发热，引发事故。
[0011] 因此，侣合金电力电缆综合性能仍较差，随着电力材料的不断发展，对侣合金材料 各方面的性能要求也越来越高，亟需耐高溫、导电率高、重量轻、抗拉强度高的新型侣合金 导体材料。
【发明内容】
[0012] 一种环保型侣合金导体的制备方法，包括W下步骤： 1) 铸造如下成分的侣合金铸锭： Fe0.01 ~0.6 % Co 0.4 ~1.2% Ni 0. 2 ~1. 0% Mg0.01 ~0.3% Sr 0. 01 ~0. 3〇/〇 Ge0.01 ~0.05% Cu 0.005 ~0.28% Zr 0.01 ~0.5% Sn 0. 01 ~0. 3〇/〇 蒙脱± 0. 03 ~0. 15〇/〇 余量的侣； 2) 将步骤1)得到的侣合金铸锭进行第一次固溶处理； 3) 将步骤2)得到侣合金铸锭进行均匀化处理； 4) 将步骤3)得到的的侣合金铸锭常规冷社得到侣合金杆材； 5) 将步骤4)得到的侣合金杆材进行第二次固溶处理； 6) 将步骤5)得到的侣合金杆材进行时效处理，得到侣合金导体。
[0013] 第一次固溶处理加热溫度为670~770°C，保溫时间为5~lOh ;均匀化处理的溫度为 570~670°C，处理时间为10~2化，升溫速度为4~10°C/min;第二次固溶处理加热溫度为 670~770°C，保溫时间为8~14h;所述时效处理溫度为室溫，处理时间为3~5d。
[0014] 本发明还提供了根据上述制备方法获得的环保型侣合金导体W及一种环保型侣 合金电缆，包括线忍、绝缘层、屏蔽层和保护层，所述线忍为前述侣合金导体。
[0015] 所述侣合金电缆的制备方法本发明没有特殊的限制，为本领域技术人员熟知的方 式即可。
[0016] 本发明与现有技术相比，其有益效果为： (1)从抗疲劳性能方面来说，Sr的加入降低了Ξ组元A1-Co-Ni侣基体系的玻璃态 形成能力，得到的侣合金导体柔初，可w反复折叠或像绳子一样反复缠绕，破坏性剧烈折叠 侣合金导体，最少需要36次才能出现裂痕。
[0017] (2)在侣合金导体的制造过程中两次进行固溶处理步骤，有效增加了单位体积内 微米级W下微粒的数量，能够在折弯的过程中固定变形带来的位移，使导体横截面有更好 的完整性，可得到更高的伸长率和抗疲劳性能。
[001引（3)从电导率方面来说，开始少量Sr元素的加入形成了Al4Sr及AlzSr相，经均匀 化处理之后合金中出现A1-Co-Sr相（τ相），合金的电导率随着Sr含量的增加而提高， 同时，均匀化处理的溫度和时间的控制对A1-Co-Sr相的形成至关重要，是决定电导率提 局的关键要素之一。
[0019](4)从抗氧化性能方面来说，Co-Ni-Sr侣合金导体加入了Ge元素，经第 二次固溶处理及时效处理后，A^Ni-(?相在蒙脱±有效成分的帮助下迁移至表面形成一 层类似于玻璃态保护膜的Ξ维网络结构，可有效防止合金被氧化。
[0020] (5)娃化铁仁娃化铁）增加了侣合金的抗氧化性和导电性。
[0021] (6)娃酸侣也可增加侣合金的抗氧化性和导电性，也可增加侣合金的耐候性和硬 度。
【具体实施方式】
[0022] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的侣合金及其制备方法进 行详细说明，本发明的保护范围不受W下实施例的限制。侣合金导体材料的组分及含量实 施例中表所示。
[0023] 实施例1 表1侣合金导体材料的组分及含量
(1) 按照上表所列金属元素质量所示，将983. 35g侣锭投入烙炉中，充氮条件下加热烙 化，700°C保溫； (2) 按上表所示量，在烙融态的侣液中加入化、Co、Ni、Mg、Sr、Ge、化、Zr、Sn等金属， 揽拌0.化使其均匀，而后静止并于700°C下保溫0.化； (3) 在合金烙体中加入精炼剂3g，并揽拌均匀，再静置保溫30min，烙体精炼在密封环 境中操作；精炼后打渣、静置、调溫至650°C，合金液倾倒出炉，再经除气、除渣处理后，进入 铸造机进行铸造，得到侣合金铸锭； (4) 将侣合金铸锭加热到670°C，保溫时间为化，W进行第一次固溶处理，所用冷却介 质为清水； (5) 将步骤（4)得到的侣合金铸锭加热，升溫溫度为8°C/min,升至570°C条件下对其 保溫，保溫时间1Oh; (6) 对步骤（4)得到的侣合金铸锭进行常规冷社，得到侣合金杆材； (7) 将侣合金杆材加热到670°C，保溫时间为化，W进行第二次固溶处理，所用冷却介 质为清水； (8) 将经过固溶处理得到的侣合金杆材在室溫下进行时效处理，处理时间为3d，即得侣 合金导体(侣合金电缆)。
[0024]实施例2 表2侣合金导体材料的组分及含量
(1) 按照上表所列金属元素质量所示，将975. 4g侣锭投入烙炉中，充氮条件下加热烙 化，700°C保溫； (2) 按上表所示量，在烙融态的侣液中加入化、〔〇、化、]\%、51'、蒙脱±、66、化、21'、5]1 等金属，揽拌0.化使其均匀，而后静止并于700°C下保溫比； (3) 在合金烙体中加入精炼剂3g，并揽拌均匀，再静置保溫30min，烙体精炼在密封环 境中操作；精炼后打渣、静置、调溫至650°C，合金液倾倒出炉，再经除气、除渣处理后，进 入铸造机进行铸造，得到侣合金铸锭； (4) 将侣合金铸锭加热到670°C，保溫时间为lOh，W进行第一次固溶处理，所用冷却介 质为清水； (5) 将步骤（3)得到的侣合金铸锭加热，升溫溫度为4°C/min,升至670°C条件下对其 保溫，保溫时间1Oh; (6) 对步骤（4)得到的侣合金铸锭进行常规冷社，得到侣合金杆材； (7) 将侣合金杆材加热到700°C，保溫时间为lOh，W进行第二次固溶处理，所用冷却介 质为清水； (8) 将经过固溶处理得到的侣合金杆材在室溫下进行时效处理，处理时间为3d，即得侣 合金导体(侣合金电缆)。
[00幼 实施例3 表3侣合金导体材料的组分及含量
(1) 按照上表所列金属元素质量所示，将973. 8g侣锭及3gSn投入烙炉中，充氮条件下 加热烙化，700°C保溫； (2) 按上表所示量