专利名称：一种高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金导线，具体涉及一种电工用高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法。
背景技术：
目前用于电力传输的电工用导电材料大多采用铜材，但由于国内铜资源紧缺，铜精矿的供应不到30%，有超过70%以上的比例都需要进口，而且随着国际铜价的节节攀升，使得导电材料的投资成本越来越高，对铜材的资源消耗也过大。我国是个多铝少铜的国家，放着国内大量的铝资源不用，是极大的浪费。现在国家倡导建设节约型社会，行业内也在鼓励采用以“铝节铜”。目前一般常用的铝合金导线导电率均小于53%IACS ;常用的符合GB/T 3955-2009规定的LY4型电工圆铝线，其导电率为61%IACS，抗拉强度为95 125MPa，断裂伸长率一般小于15%，而且其在高温压力情况下，会发生10%以上的蠕变变形。由于电工用纯铝线材料的导电率低，屈服强度低，蠕变变形量大，伸长率相对较小，用于电力传输时，会因为长期的运行或电流过载后发生较大蠕变变形，从而造成接头松动、接触电阻增大，产生安全问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种抗蠕变性能优良、延伸率高，弯曲性能好，易于加工成型，能确保电气连接稳定性的一种电工用高导电抗蠕变铝合金导线。本发明的第二目的在于提供一种高导电抗蠕变铝合金导线的制造方法。本发明所述的一种高导电抗蠕变铝合金导线，其化学成分及其质量百分比Cu
O.05 O. 30%, Fe 0. 25 I. 00%, Mg 0. 001 O. 22%, Si 0. 001 O. 15%, Zn 0. 001
O.10%, B :0. 001 O. 04%，其余为Al和不可避免的其它杂质元素，所述不可避免的其它杂质元素中每种元素的含量均不超过O. 03%,不可避免的其它杂质元素的总量不超过O. 10%。依据本发明，优选的各组分的重量百分比为Cu :0· 15 O. 30%, Fe :0· 35
O.80%, Mg 0. 001 O. 05%, Si 0. 001 O. 10%, Zn 0. 001 O. 05%, B 0. 001 O. 04%，其余为Al和不可避免的其它杂质元素，所述不可避免的其它杂质元素中每种元素的含量均不超过O. 03%，不可避免的其它杂质元素的总量不超过O. 10%。所述的制备方法包括纯铝锭高温熔化、铝溶液“硼化”处理、铝溶液的精炼、铝溶液的合金化处理和二次精炼、铝合金杆的连铸连轧、拉制铝合金单线、铝合金单线的稳定化退火处理。所述纯铝液需要“硼化”处理，所述的硼化处理是将经高温熔炼的铝液降温至700 750°C并均温后，加Al-B中间合金使之化清，随之升高铝熔体温度至780 900°C，保温10 40分钟，然后将铝熔体重新降温至700 750°C。所述铝液精炼是将硼化处理后的铝液加入适量精炼剂，并通入干燥的氩气(Ar)对铝液进行精炼，并静置保温20 40分钟。所述经过“硼化”处理和精炼并合金化处理后的铝液，需要进行二次精炼，进一步降低铝熔体中的含气量和夹杂物，改善随后所制备铝合金圆杆的导电性能和机械性能。所述经过二次精炼的铝合金熔体通过直接水冷连铸连续轧制的方式制备直径8 20mm的招合金圆杆。所述拉制的铝合金单线需进行稳定化退火处理，退火温度以280_330°C，保温5-48小时为宜。本发明有益效果在于
本发明的铝合金导线与现有的纯铝材料相比，大幅度提高了耐温抗压蠕变性，其在常 温及高温下的蠕变伸长率远低于电工铝导线，接近于铜导线，故当本导线在长期运行及长时间过载时，能保证电气连接的稳定性。本发明的铝合金导线断裂伸长率远优于电工圆铝线，其耐弯曲性能优于铝导线和铜导线，反弹性远低于铜导线，便于产品加工和安装敷设。
图I是本发明的制造流程图。
具体实施例方式电工用高导电抗蠕变铝合金导线的具体实施例成分见表I，制备直径为3. Omm铝合金圆单线。表I电工用高导电抗蠕变铝合金成分(单位wt%)
实例|Cu [Fe [Mg [Si [Zn [B |不保避免杂质(单个) |不保避免杂质(总量) |A1实例 Γθ· 21 O. 46 Τ Γο. 08 075^0. 01 Ζ~0· 01^ O. 08余量
实例 2 |θ· 22|θ· 43|θ· 0 |0· 07|0· 02|0· 02|< O. 01O. 06I余量
实施例I :
如图I所示，按照以下步骤制备
I、纯铝锭高温熔化将所需的99. 7%国标重熔铝锭按一定比例称量好，放入熔炼炉进行高温熔化，待出现铝液后，加入表面覆盖剂，防止铝液氧化和吸气。等全部铝锭化清后，升高铝熔体温度至870 900°C，在此温度下保温30分钟，然后将铝熔体降温至700°C，除去铝液表面的覆盖剂及产生的炉渣。2、铝溶液的“硼化”处理将称量好的高纯Al-B中间合金加入铝液中，进行“硼化”处理，等Al-B中间合金化清后，重新加入覆盖剂并升高铝液温度至800°C，保温30分钟，随后降温至700°C并均温10分钟。3、铝液的精炼将覆盖在硼化处理后铝液表面的覆盖剂及产生的炉渣扒去，加入适量精炼剂，并通入干燥的氩气(Ar)对铝液进行精炼。精炼结束后，铝液静置30分钟，然后将铝液表面的精炼剂和产生的浮渣扒去。4、铝溶液的合金化处理及二次精炼将称量好的Al-Cu，Al-Fe和Al-Mg中间合金依次加入精炼后的铝液中。待所添加中间合金化清后，升高铝液温度至800°C，保温40分钟，然后降低铝液温度至700°C，再次进行铝合金熔体精炼除杂脱气。
5、铝合金杆的连铸连轧对完成合金化、精炼并获得达到成分要求的铝合金熔体进行直接水冷连铸、经过轧机连续轧制，制备直径为9. 5mm的铝合金圆杆。6、拉制铝合金单线在润滑的条件下，对连铸连轧的铝合金圆杆使用多模非滑动式铝合金拉丝机，进行多道次多模拉制，并拉至要求尺寸的铝合金单线，拉制延伸率为5-20%ο7、铝合金线的稳定化退火处理将拉制的铝合金单线进行退火处理，退火温度为300°C，退火保温为18小时。实施例2
引用表I中实施例2的合金成分，按照以下步骤制备
I、纯铝锭高温熔化将所需的99. 7%国标重熔铝锭按一定比例称量好，放入熔炼炉进
行高温熔化，待出现铝液后，加入表面覆盖剂，防止铝液氧化和吸气。等全部铝锭化清后，升高铝熔体温度至870 900°C，在此温度下保温30分钟，然后将铝熔体降温至730°C，除去铝液表面的覆盖剂及产生的炉渣。2、铝溶液的“硼化”处理将称量好的高纯Al-B中间合金加入铝液中，进行“硼化”处理，等Al-B中间合金化清后，重新加入覆盖剂并升高铝液温度至850°C，保温30分钟，随后降温至730°C并均温10分钟。3、铝液的精炼将覆盖在硼化处理后铝液表面的覆盖剂及产生的炉渣扒去，加入适量精炼剂，并通入干燥的氩气(Ar)对铝液进行精炼。精炼结束后，铝液静置30分钟，然后将铝液表面的精炼剂和产生的浮渣扒去。4、铝溶液的合金化处理及二次精炼将称量好的Al-Cu，Al-Fe和Al-Mg中间合金依次加入精炼后的铝液中。待所添加中间合金化清后，升高铝液温度至850°C，保温40分钟，然后降低铝液温度至730°C，再次进行铝合金熔体精炼除杂脱气。5、铝合金杆的连铸连轧对完成合金化、精炼并获得达到成分要求的铝合金熔体进行直接水冷连铸、经过轧机连续轧制，制备直径为9. 5mm的铝合金圆杆。6、拉制铝合金单线在润滑的条件下，对连铸连轧的铝合金圆杆使用多模非滑动式铝合金拉丝机，进行多道次多模拉制，并拉至要求尺寸的铝合金单线，拉制延伸率为5-20%ο7、铝合金线的稳定化退火处理将拉制的铝合金单线进行退火处理，退火温度为280°C，退火保温为20小时。表2为实施实例1-2制成的成品性能测试结果。表2直径为3. Omm电工用高导电抗蠕变铝合金导线与电工纯铝线性能对比
权利要求
1.一种高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述的高导电抗蠕变铝合金导线的化学成分及其质量百分比Cu 0. 05 O. 30%,Fe :0. 25 I. 00%, Mg :0. 001 O. 22%, Si 0. 001 O. 15%, Zn 0. 001 O. 10%, B 0. 001 O. 04%，其余为 Al 和不可避免的其它杂质元素，所述不可避免的其它杂质元素中每种元素的含量均不超过O. 03%，不可避免的其它杂质元素的总量不超过O. 10%O
2.根据权利要求I所述的高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述的高导电抗蠕变铝合金导线的化学成分及其质量百分比Cu 0. 15 O. 30%, Fe :0. 35 O. 80%, Mg 0. 001 O. 05%, Si 0. 001 O. 10%, Zn 0. 001 O. 05%, B 0. 001 O. 04%，其余为Al和不可避免的其它杂质元素，所述不可避免的其它杂质元素中每种元素的含量均不超过O. 03%，不可避免的其它杂质元素的总量不超过O. 10%。
3.根据权利要求I或2所述的高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述的制备方法包括纯铝锭高温熔化、铝溶液“硼化”处理、铝溶液的精炼、铝溶液的合金化处理和二次精炼、铝合金杆的连铸连轧、拉制铝合金单线、铝合金单线的稳定化退火处理。
4.根据权利要求3所述的高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述纯铝液需要“硼化”处理，所述的硼化处理是将经高温熔炼的铝液降温至700 750°C并均温后，加Al-B中间合金使之化清，随之升高铝熔体温度至780 900°C，保温10 40分钟，然后将铝熔体重新降温至700 750°C。
5.根据权利要求3所述的高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述铝液精炼是将硼化处理后的铝液加入适量精炼剂，并通入干燥的氩气(Ar)对铝液进行精炼，并静置保温20 40分钟。
6.根据权利要求4所述的高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述经过“硼化”处理和精炼并合金化处理后的铝液，需要进行二次精炼，进一步降低铝熔体中的含气量和夹杂物，改善随后所制备铝合金圆杆的导电性能和机械性能。
7.根据权利要求3所述的高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述经过二次精炼的铝合金熔体通过直接水冷连铸连续轧制的方式制备直径8 20_的铝合金圆杆。
8.根据权利要求3所述的高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，其特征在于所述拉制的铝合金单线需进行稳定化退火处理，退火温度以280-330°C，保温5-48小时为宜。
全文摘要
本发明所述的一种高导电抗蠕变铝合金导线及其制造方法，所述的高导电抗蠕变铝合金导线的化学成分及其质量百分比Cu0.05～0.30%，Fe0.25～1.00%，Mg0.001～0.22%，Si0.001～0.15%，Zn0.001～0.10%，B0.001～0.04%，其余为Al和不可避免的其它杂质元素，所述不可避免的其它杂质元素中每种元素的含量均不超过0.03%，不可避免的其它杂质元素的总量不超过0.10%。本发明通过“硼化”处理和二次精炼严格控制铝锭的杂质含量，保证了铝合金圆杆的导电性能，抗蠕变性能，满足了行业对铝合金导线的性能要求，尤其适于制作成高导电性抗蠕变电缆。
文档编号C22C1/02GK102912193SQ20121040366
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者王义林, 王勤仙, 林爱华 申请人:江苏长峰电缆有限公司