高导电铝合金材料及其铝合金电缆导体的制备方法_2

文档序号:9527234阅读:来源:国知局
控制在720°C _730°C之间同时添加1.2-2.8份(重量份)的Mg和1_2份(重量份)的Ag和2-6份(重量份)的Ni ;
⑶、精炼铝合金:向精炼保温炉中加入炉料总重量0.17%-0.21%的精炼剂进行精炼,然后扒渣,扒渣后在720°C -730°C温度下进行保温静置后,通过喷吹方式将惰性气体弥散地吹入到精炼保温炉的铝合金熔体中,再将铝合金熔体通过过滤而得到洁净的铝合金熔体;⑷、连续浇铸:将上述洁净的铝合金熔体经精炼保温炉溜槽和浇泡浇入轮式连铸机的冷却结晶轮的“倒梯形”型腔,“倒梯形”型腔截面积为2400mm2,浇铸速度为每小时4000Kg-4500Kg,浇铸温度控制在695°C -705°C,型腔外周的冷却水流量控制在lm3 /h_3.5m3/h ;型腔中的铝合金熔体经冷却结晶而形成连续不断的带状铝合金铸坯,该铝合金铸坯的温度控制在490°C -510°C ;
(5)、连续热乳:将连铸机输出的带状铝合金铸坯连续喂入连乳机乳制成铝合金杆;在连续热乳路径上分为四个乳制区段,该四段乳制区段从首乳段至终乳段的延伸系数依次为:1.40、1.60、1.30和1.18 ;终乳的铝合金杆为直径Φ9mm_Φ 10mm的圆杆,该终乳的铝合金圆杆温度控制在340 °C -360 °C ;
(6)、在线淬火:对从热乳机输出的铝合金圆杆沿其长度方向进行九段降温淬火,在第一降温淬火段将铝合金圆杆的温度降至300 °C -320 °C,第二降温淬火段温度降至260 °C -280 °C,第三降温淬火段温度降至220 °C -240 °C,第四降温淬火段温度降至190°C _210°C,第五降温淬火段温度降至160°C -180°C,第六降温淬火段温度降至130°C -150°C,第七降温淬火段温度降至90°C- 110°C,第八降温淬火段温度降至50°C-70°C,第九降温淬火段温度降至30°C _50°C,最终使铝合金圆杆温度至室温;
(7)、对经淬火处理的铝合金圆杆进行表面干燥处理并收线成圈而成为铝合金电缆导体坯杆。
[0012]优选地,在所述熔炼铝合金步骤中,每次向精炼保温炉中添加中间合金或单质元素后均以人工搅拌杆在炉膛内沿Μ形路径往复搅动3次,并以电动搅拌桨进行搅拌。
[0013]优选地,向铝合金熔体中喷吹的惰性气体为Ν2或者Ar和C1 2混合气体;所述过滤使用的滤板为陶瓷过滤板。
[0014]优选地,在所述连续浇铸步骤中,沿连铸机型腔外周的四个方向以冷却水喷淋方式对型腔进行冷却;型腔内侧冷却水的喷淋流量为3.2m3/h ;型腔外侧冷却水的喷淋流量
2.15m3/h ;型腔两侧面冷却水的喷淋流量为1.10m3/h。
[0015]优选地,所述连续热乳步骤中,所述连续热乳路径上设置有15个乳辊,该15个乳辊依次将热乳路径分隔成四个乳制区段,每一乳制区段的延伸系数相同。
[0016]优选地,:所述连续热乳步骤中应用的热乳冷却液为乳化油冷却液;所述在线淬火步骤中应用的淬火液为乳化油淬冷液。
[0017]优选地,所述熔炼炉为双室熔炉,所述精炼保温炉为工频炉或中频炉。
[0018]本发明基于特定的铝合金组分和独特的制备工艺步骤而制备铝合金电缆导体材料,与现有铝合金电缆导体材料相比具有显著的优势。首先,本发明采用特定的合金配方和加工工艺,尤其是采用分段降温淬火,大大降低了导体材料在受热和压力下的“蠕变”倾向,添加的铁等元素产生高强度抗蠕变性能,即使在长时间过载和过热时,铝合金导体不会发生蠕变,确保连接稳定。第二,本发明的重熔铝和铝合金熔炼工艺,采用了均匀化处理工艺与步骤,更利于熔体中元素在炉料中均匀散开,从而大大优化了铝合金的组织结构,而后将均匀化熔炼处理的铝合金铸坯进行分区段乳制和阶梯式控温淬火,避免了合金内部应力的产生,消除了合金微观结构的损伤,优化晶体结构,提升了电性能,优化机械性能,综合提高材料的抗拉强度、抗疲劳性能和柔韧性,分段阶梯式淬火使整个材料性能和组织达到同步均匀化,各项性能指标实现倶佳匹配。第三,本发明的合金配方与加工工艺的优化匹配,不仅使铝合金导体在增加截面积条件下能具有和铜导体电气性能一样,以实现相同的载流量,电阻和压损,而且其柔韧性、抗拉压强度、弯曲性能均较现有铝合金电缆材料更优。经过大量的试验分析,本发明的铝合金导体材料在具有较好的抗蠕变性能优的同时,还具有较好的电气性能和机械性能。
【具体实施方式】
[0019]为了进一步理解本发明,下面结合具体实施例对本发明实施方案进行描述,但应当理解,这些描述只是为了进一步说明本发明,而不是对本发明保护范围的限制。
[0020]本发明公开了的高导电招合金材料,它包括下列组分:Fe:0.45wt%_0.60wt% ;Cu:0.15wt%-0.25wt% ; Mg:0.01 wt%-0.03 wt% ; RE:0.02 wt%-0.03 wt% ; B:0.01wt%-0.02 wt% ; S1:0.10 wt%-0.15 wt% ; Zr:0.10wt%- 0.15wt% ; Ag:0.01 wt%-0.02wt% ; N1:0.01wt%-0.06wt% ;余量为A1及不可避免的杂质。
[0021 ] 优选地,所述RE为Y或/和Ce。
[0022]优选地,所述的杂质总量< 0.15wt%0
上述的铝合金基体铝采用A199.70的工业纯铝,具有原料充足、成本低、采购方便等优势。当然铝基材料还可以采用精铝或者高纯铝作为为合金基体,该铝基比普通铝基材料具有更尚的品质,加工成的广品在电性能和机械性能方面更具优势。
[0023]本发明中以铝为基体,添加多种微量元素,以实现对铝合金抗蠕变性、导电性和机械性能的提升。以铝基中间合金形式添加,采用添加型的中间合金以解决对应单质元素易烧损,高熔点不易偏析等问题。同时选用具有两种金属元素的中间合金型号,也便于准确把握控制最终铝合金添加元素的含量,如添加AlFelO,其中Fe的含量在一定范围内,只要控制中间含金AlFelO的重量份就可以准确控制最终铝合金材料中的Fe元素含量。
[0024]本发明应用上述高导电铝合金材料制备铝合金电缆导体,配料所需原料,包括铝锭、镁锭及中间合金等必须保持清洁、干燥、无腐蚀。并按合金的成分要求进行选料、配料。该制备方法包括以下步骤:
1、熔炼铝液,在熔炼前应进行烘炉处理,熔炼炉采用双室熔炼炉,加热室用于铝锭加热升温,加料室用于投料,能最大限度地将燃料产生的热量直接用于物料的熔炼过程,在热源量利用方面具有明显优势。并能保证铝锭熔炼过程中不会产生氧化。烘炉后取10000份(重量份)A199.70的工业纯铝锭投入到熔炼炉中进行阶式加热升温。首先进行预热升温,在此升温段将炉温从室温加热至400°C,保温20分钟,加热升温时间为1小时;再进行快速升温,在该快速升温段将炉温从400°C快速升至800°C,升温时间为40分钟;铝锭熔化成铝液熔体时,将炉温降至750 °C,并将炉温控制在730 °C -750 °C静置,静置保温时间为40分钟,以保证所有的铝锭全部充分地恪
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