本发明涉及电力电缆导体领域，特别是涉及一种铜合金导体及其制备方法。
背景技术：
随着社会经济发展,更加复杂和苛刻的应用环境和场所，如石油化工、高层建筑等对电力传输线路的要求越来越高,因此导体是否具有优良的综合性能特别是耐腐蚀性能极其重要,如何在保证导体导电性能和机械性能的同时,提高其耐腐蚀性能,可以增加线路安全性能，意义重大。
铜价暴涨，使用铜导线成本过高，无论是给制造企业还是用户都造成很大的经济压力，但由于铝存在机械性能、连接性能和耐腐蚀性能较差等缺陷，无法实现替代铜缆的目的，铝合金材料经过成分改进和工艺处理，使得铝合金改善了纯铝存在的缺陷，因而可以实现替代铜导线的目的，特别是电力电缆领域。虽然有很多关于铝合金的导线的专利，但综合性能不是很好，没能系统的解决电性能、耐腐蚀、耐磨和耐热性能的综合问题。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种铜合金导体及其制备方法，在保证导体导电性能和机械性能的同时,显著提高了金属导体的耐腐蚀性能、导电性能、导热性能、耐热性能、耐污性能、气体阻隔性能和物理机械性能的能力,使导体应用更安全。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种铜合金导体，所述铜合金导体的原料及重量百分比为：
银：3.10-3.30%、mg：3.21-3.31%、zn：5.52-6.20%、al:0.10-0.15%、si:0.20-0.40%、sc：0.10%、er:0.20%、y：0.30%、gd：0.15%，其余为铜。
进一步改进，所述稀土铝合金导体的原料及重量百分比为：银：3.20%、mg：3.26%、zn：5.86%、al:0.125%、si:0.30%、sc：0.10%、er:0.20%、y：0.30%、gd：0.15%，其余为铜。
一种铜合金导体的制备方法，包括如下步骤：
1）将纯铜在井式电炉中熔化，温度保持在1100℃，在熔融状态的银中依次按重量百分比加入银、镁、锌、铝、硅、钪、钇、铒、钆，搅拌、精炼、除渣，40-42分钟后取样分析，在轧机中铸成铜合金铸条；将铜合金铸条在800-900℃进行应力退火，再将铸条导入轧机，导入轧机温度600℃，再挤压成条，冷却、拉制成铜合金丝；
2）采用0.01-0.03mo1/l的稀盐酸对铜合金丝进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸留水除去残留的稀盐酸，其中，无水乙醇和蒸留水的质量比为2:1，再在氮气保护气氛下、在50℃的条件下干燥20min；
3）将氧化铜15wt%、氧化镁25wt%、氧化硅10wt%、氧化铝10wt%、氢氧化镍20wt%、氢氧化锰20wt%混合均匀,形成无机粘接剂粉体；
4）将乙基纤维素10wt%、松油醇30wt%、邻苯二甲嘘二t脂15wt%、乙酸乙酯15wt%、二乙二醇丁醚10wt%、三乙醇胺10wt%、苯二酸5wt%、硅烷偶联剂5wt%混合,加温至65℃,热熔得到有机裁体；
5）将干燥后的石墨烯粉体50wt%-60wt%、无机粘接剂粉体20wt%-30wt%、有机载体15wt%、稀土元素5wt%进行混合,搅拌并采用超声波振荡制配成导电耐腐浆料；
6）将多根铜合金丝绞合后以一定速率通过充满导电耐腐浆料、并且温度为80℃的浆料槽,对所述铜导体以10m/s的速率进行在线涂覆；在氩气保护气氛下,以30℃/min的速度升至200℃,保温20min,对涂覆后的铜导体进行烘干，以及在氩气保护气氛下,在400-500℃环境中进行热处理,热处理时间为25-30min，得到铜合金导体。
进一步改进，所述导电耐腐浆料的粘度为8-pa.s-9pa.s。
进一步改进，所述无机粘接剂粉体平均粒径为2-3μm。
进一步改进，所述复合铜导体的伸长率为15%-20%,电阻率为0.01852-0.01925ω·mm2/m。
与现有技术相比，有益效果在于：
1、采用该铜合金导体的电缆具有优异电性能、耐热性、耐磨和耐腐蚀性能，作为导线使用更加安全可靠，选用的稀土元素能够较好的提高铝合金的耐腐蚀性能和力学性能。
2、本发明中采用酸洗，使得除去铜合金丝金属表面的氧化物，酸洗的时候用稀酸目的是既要将氧化物腐蚀掉，又能保证金属基体不会受到过度影响，使得铜为后面的反应提供更好的条件。
3、本发明所制的耐腐蚀铜合金导体,综合运用材料和创新性工艺制配导电耐腐涂层。在导电耐腐涂层中,沿金属导体轴向,铜颗粒相互接触形成连续导电通道,各连续导电通道由无机粉体烧结后形成的陶瓷相隔开,导电耐腐涂层厚度为10μm-15μm,在30℃时沿厚度方向等效热导率为0.058w/(m·k)-0.073w/(m·k),在300℃时沿厚度方向热导率为15.236w/(m·k)-20.524w/(m·k),其使用最高温度为298℃-300℃,具有优异的隔热性能，并且使得导体的耐腐蚀性能提高了几十倍，在耐腐蚀性能上又做了很大的进步，并且加入了稀土元素，能够较好的提高铜导体的耐腐蚀性能和力学性能；制各的耐高温复合导体的伸长率为15%-20%,电阻率为0.01852-0.01925ω·mm2/m。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
实施例1：
一种铜合金导体，所述铜合金导体的原料及重量百分比为：
银：3.10%、mg：3.21%、zn：5.52%、al:0.10%、si:0.20%、sc：0.10%、er:0.20%、y：0.30%、gd：0.15%，其余为铜。
一种铜合金导体的制备方法，包括如下步骤：
1）将纯铜在井式电炉中熔化，温度保持在1100℃，在熔融状态的银中依次按上述的重量百分比加入银、镁、锌、铝、硅、钪、钇、铒、钆，搅拌、精炼、除渣，40分钟后取样分析，在轧机中铸成铜合金铸条；将铜合金铸条在800℃进行应力退火，再将铸条导入轧机，导入轧机温度600℃，再挤压成条，冷却、拉制成铜合金丝；
2）采用0.01mo1/l的稀盐酸对铜合金丝进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸留水除去残留的稀盐酸，其中，无水乙醇和蒸留水的质量比为2:1，再在氮气保护气氛下、在50℃的条件下干燥20min；
3）将氧化铜15wt%、氧化镁25wt%、氧化硅10wt%、氧化铝10wt%、氢氧化镍20wt%、氢氧化锰20wt%混合均匀,形成无机粘接剂粉体；
4）将乙基纤维素10wt%、松油醇30wt%、邻苯二甲嘘二t脂15wt%、乙酸乙酯15wt%、二乙二醇丁醚10wt%、三乙醇胺10wt%、苯二酸5wt%、硅烷偶联剂5wt%混合,加温至65℃,热熔得到有机裁体；
5）将干燥后的石墨烯粉体50wt%、无机粘接剂粉体30wt%、有机载体15wt%、稀土元素5wt%进行混合,搅拌并采用超声波振荡制配成导电耐腐浆料；
6）将多根铜合金丝绞合后以一定速率通过充满导电耐腐浆料、并且温度为80℃的浆料槽,对所述铜导体以10m/s的速率进行在线涂覆；在氩气保护气氛下,以30℃/min的速度升至200℃,保温20min,对涂覆后的铜导体进行烘干，以及在氩气保护气氛下,在400℃环境中进行热处理,热处理时间为30min，得到铜合金导体。
实施例2
一种铜合金导体，所述稀土铜合金导体的原料及重量百分比为：
银：3.20%、mg：3.26%、zn：5.86%、al:0.125%、si:0.30%、sc：0.10%、er:0.20%、y：0.30%、gd：0.15%，其余为铜。
一种铜合金导体的制备方法，包括如下步骤：
1）将纯铜在井式电炉中熔化，温度保持在1100℃，在熔融状态的银中依次按上述的重量百分比加入银、镁、锌、铝、硅、钪、钇、铒、钆，搅拌、精炼、除渣，41分钟后取样分析，在轧机中铸成铜合金铸条；将铜合金铸条在850℃进行应力退火，再将铸条导入轧机，导入轧机温度600℃，再挤压成条，冷却、拉制成铜合金丝；
2）采用0.02mo1/l的稀盐酸对铜合金丝进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸留水除去残留的稀盐酸，其中，无水乙醇和蒸留水的质量比为2:1，再在氮气保护气氛下、在50℃的条件下干燥20min；
3）将氧化铜15wt%、氧化镁25wt%、氧化硅10wt%、氧化铝10wt%、氢氧化镍20wt%、氢氧化锰20wt%混合均匀,形成无机粘接剂粉体；
4）将乙基纤维素10wt%、松油醇30wt%、邻苯二甲嘘二t脂15wt%、乙酸乙酯15wt%、二乙二醇丁醚10wt%、三乙醇胺10wt%、苯二酸5wt%、硅烷偶联剂5wt%混合,加温至65℃,热熔得到有机裁体；
5）将干燥后的石墨烯粉体55wt%、无机粘接剂粉体25wt%、有机载体15wt%、稀土元素5wt%进行混合,搅拌并采用超声波振荡制配成导电耐腐浆料；
6）将多根铜合金丝绞合后以一定速率通过充满导电耐腐浆料、并且温度为80℃的浆料槽,对所述铜导体以10m/s的速率进行在线涂覆；在氩气保护气氛下,以30℃/min的速度升至200℃,保温20min,对涂覆后的铜导体进行烘干，以及在氩气保护气氛下,在450℃环境中进行热处理,热处理时间为28min，得到铜合金导体。
实施例3
一种铜合金导体，所述铜合金导体的原料及重量百分比为：
银：3.30%、mg：3.31%、zn：6.20%、al:0.15%、si:0.40%、sc：0.10%、er:0.20%、y：0.30%、gd：0.15%，其余为铜。
一种铜合金导体的制备方法，包括如下步骤：
1）将纯铜在井式电炉中熔化，温度保持在1100℃，在熔融状态的银中依次按重量百分比加入银、镁、锌、铝、硅、钪、钇、铒、钆，搅拌、精炼、除渣，42分钟后取样分析，在轧机中铸成铜合金铸条；将铜合金铸条在900℃进行应力退火，再将铸条导入轧机，导入轧机温度600℃，再挤压成条，冷却、拉制成铜合金丝；
2）采用0.03mo1/l的稀盐酸对铜合金丝进行酸洗，并采用无水乙醇和蒸留水除去残留的稀盐酸，其中，无水乙醇和蒸留水的质量比为2:1，再在氮气保护气氛下、在50℃的条件下干燥20min；
3）将氧化铜15wt%、氧化镁25wt%、氧化硅10wt%、氧化铝10wt%、氢氧化镍20wt%、氢氧化锰20wt%混合均匀,形成无机粘接剂粉体；
4）将乙基纤维素10wt%、松油醇30wt%、邻苯二甲嘘二t脂15wt%、乙酸乙酯15wt%、二乙二醇丁醚10wt%、三乙醇胺10wt%、苯二酸5wt%、硅烷偶联剂5wt%混合,加温至65℃,热熔得到有机裁体；
5）将干燥后的石墨烯粉体60wt%、无机粘接剂粉体20wt%、有机载体15wt%、稀土元素5wt%进行混合,搅拌并采用超声波振荡制配成导电耐腐浆料；
6）将多根铜合金丝绞合后以一定速率通过充满导电耐腐浆料、并且温度为80℃的浆料槽,对所述铜导体以10m/s的速率进行在线涂覆；在氩气保护气氛下,以30℃/min的速度升至200℃,保温20min,对涂覆后的铜导体进行烘干，以及在氩气保护气氛下,在500℃环境中进行热处理,热处理时间为25min，得到铜合金导体。
三个实施例中所述导电耐腐浆料的粘度为8-pa.s-9pa.s，无机粘接剂粉体平均粒径为2-3μm。
通过上述实施例所制的耐腐蚀铜合金导体,综合运用材料和创新性工艺制配导电耐腐涂层。在导电耐腐涂层中,沿金属导体轴向,铜颗粒相互接触形成连续导电通道,各连续导电通道由无机粉体烧结后形成的陶瓷相隔开,导电耐腐涂层厚度为10μm-15μm,在30℃时沿厚度方向等效热导率为0.058w/(m·k)-0.073w/(m·k),在300℃时沿厚度方向热导率为15.236w/(m·k)-20.524w/(m·k),其使用最高温度为298℃-300℃,具有优异的隔热性能，并且使得导体的耐腐蚀性能提高了几十倍，在耐腐蚀性能上又做了很大的进步，并且加入了稀土元素，能够较好的提高铜导体的耐腐蚀性能和力学性能；制各的耐高温复合导体的伸长率为15%-20%,电阻率为0.01852-0.01925ω·mm2/m。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。