一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法，其组分及重量百分数为：Mg：0.45~0.9%，Si：0.2~0.6%，Re：0.1%~1%，B：0.01%~0.1%，其余为铝。本发明通过在Al-Mg-Si合金中加入适量的硼和稀土，在保证合金高强度的前提下提高其导电性。
【专利说明】一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝合金，特别是涉及一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法。
【背景技术】
[0002]架空输电线的导体材料除了要有良好的导电性外，还要有一定的强度以支持其自身的重量和外来的自然载重。铝合金导线具有导电性良好、密度小、价格便宜等优点，能满足大容量、远距离输电的要求，在电力行业应用非常广泛。而在研究高强、高导铝合金导体材料时，常常会遇到如下问题:提高了铝杆的抗拉强度，其电导率和伸长率会下降，而当电导率和伸长率提高时，强度又会降低。目前国内使用的高强度铝合金导线主要是Al-Mg-Si系铝合金导线。但是Al-Mg-Si系铝合金导线强度高，导电性较低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种新型高强高导铝合金导线及其制备方法，通过在Al-Mg-Si合金中加入适量的硼和稀土，在保证合金高强度的前提下提高其导电性。
[0004]一种新型高强高导铝合金导线，其组分及重量百分数为:Mg:0.45^0.9%, Si:
0.2~0.6%, Re:0.1%~1%，B:0.01%~0.1%，其余为铝。
[0005]作为优选，所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为:Ce:l(T40%;La:40^70% ;其它 0~20%。
[0006]一种新型高强高导铝合金导线的制备方法，包括如下步骤:
第一步，准备；
1)预处理步骤；
2)预热；将纯镁、Al-Si,Al-Re, Al-B中间合金在烘干箱中15(T250°C温度下预热2(T60min ;采用金属型模具，模具及工业纯铝在电阻炉中250°C预热；
第二步，熔炼；
1)将石墨坩埚置于电阻炉中，升温至400°C，加入工业纯铝；
2)升温至720°C，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣；
3)升温至750°C，加入预热好的纯镁和Al-Si中间合金，并保温3(T50min，期间每IOmin搅拌一次。随后加入预热好的Al-Re和Al-B中间合金,并保温3(T50min,期间每IOmin搅拌一次；
4)降温至720°C，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3~5min；
5)将坩埚放入电阻炉，静置lOmin，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具
中；
第三步，挤压与拉拔；
1)在挤压机上对Al-Mg-S1-Re-B合金进行挤压；
2)将挤压后的合金棒，在拉丝机上，拉制成直径5mm的铝合金线；然后进行中间退火，退火温度30(T450°C，时间5(Tl00min，以消除加工硬化，恢复合金塑性；再拉制成直径3mm
的铝合金导线。
[0007]作为优选，所述第三步中，挤压温度为42(T480°C，金属流出模孔速度为2~3.5m/
mirio
[0008]作为优选,所述第三步中，挤压筒内径为58mm,还料直径为56mm ;挤压后的直径为IOmm0
[0009]作为优选，所述预处理步骤为:将模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；炉料除去油、水和表面氧化物。
[0010]本发明的有益效果为:
1、本发明在Al-Mg-Si合金中加入Re。稀土可以改变铝合金中Si和杂质元素的存在形式和分布，从而提高其导电性能。
[0011]2、本发明在Al-Mg-Si合金中加入B。硼与铝合金中的微量杂质元素V、Cr、Mn等反应，使它们由固溶态转变为析出态，并沉积于熔体底部，从而净化熔体，提高其导电性。同时硼的加入还能细化晶粒，改善机械性能 。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例1:以 Al-ο.45Mg-0.2S1-0.lRe-0.01B 合金为例
第一步，准备:
I)采用金属型模具，直径为56mm。用Al (OH)3、水、偏硅酸钠配制成氧化铝涂料，配比为:3:1:200。模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；炉料应除去油、水和表面的氧化物等。
[0013]2)预热；合金预热:将纯镁、Al-20S1、Al-10Re、Al_3B中间合金在烘干箱中150°C温度下预热20min ;采用金属型模具，模具及工业纯铝在电阻炉中250°C预热；
选择Al-20Si中间合金，其成分为:Si:20%, Al:80%，用量为炉料重量的1% ；
选择Al-1ORe中间合金，其成分为:A1:90%,Re: 10%，用量为炉料重量的I 所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为:Ce: 10% ；La:70% ;其它20%。
[0014]选择A1-3B中间合金，其成分为:A1:97%，B:3%，用量为炉料重量的0.33% ；
3)准备坩埚:先用熔剂熔8小时以上，如果不漏，用来熔化铝合金。
[0015]第二步，熔炼；
1)将石墨坩埚置于电阻炉中，升温至400°C，加入工业纯铝；
2)升温至720°C，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣；
3)升温至750°C，将预热好的纯镁和Al-20Si中间合金分别按0.45%和1%的比例加入铝液，并保温30min，期间每IOmin搅拌一次。随后将预热好的Al-1ORe和A1-3B中间合金分别按1%和0.67%的比例加入铝液，，并保温30min，期间每IOmin搅拌一次；
4)降温至720°C，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3min；
5)将坩埚放入电阻炉，静置lOmin，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具中。浇铸时，浇口尽量靠近模具口，浇铸应平稳，避免涡流和飞溅；
第三步，挤压与拉拔；1)采用立式挤压机对Al-Mg-S1-Re-B合金进行挤压。挤压筒内径为58mm，坯料直径为56mm。挤压后的直径为10mm。挤压温度为420°C。金属流出模孔速度为2m/min ;
2)将挤压后的合金棒，在拉拔丝上，拉制成直径5mm的铝合金线。然后进行中间退火，温度300°C，时间50min，以消除加工硬化，恢复合金塑性。再拉制成直径3mm的铝合金导线。[0016]经检测，其电导率为56%，抗拉强度为288MPa，强度残存率65.8%。
[0017]实施例2:以 A1-0.9Mg-0.6S1-lRe-0.1B 合金为例
合金预热温度为250°C，时间60min。纯镁和Al_20Si中间合金的加入比例分别为0.9%和3%，保温时间为50min ;Al_10Re和A1-3B中间合金的加入比例分别为10%和3.3%,保温时间为50min，所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为:Ce:30% ；La:60% ;其它10%。精炼时间为5min。挤压温度为480°C。金属流出模孔速度为3.5m/min。退火温度为450°C，时间IOOmin。其余准备、熔炼和挤压与拉拔加工工艺同实施例1。
[0018]经检测，其电导率为57.1%，抗拉强度为208MPa，强度残存率67.8%。
[0019]实施例3:以 A1-0.6Mg-0.4S1-0.3Re-0.02B 合金为例
合金预热温度为180°C，时间50min。纯镁和Al_20Si中间合金的加入比例分别为0.6%和2%，保温时间为40min ;Al_10Re和A1-3B中间合金的加入比例分别为3%和0.67%,保温时间为40min，所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为:Ce: 40% ;La: 60%。精炼时间为4min。挤压温度为450°C。金属流出模孔速度为2.5m/min ;退火温度为370°C，时间70min。其余准备、熔炼和挤压与拉拔加工工艺同实施例1。
[0020]经检测，其电导率为59.5%，抗拉强度为198MPa，强度残存率69.8%。
[0021]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种新型高强高导铝合金导线，其特征在于:其组分及重量百分数为:Mg:0.45~0.9%, Si:0.2~0.6%, Re:0.1%~1%，B:0.01%~0.1%，其余为铝。
2.根据权利要求1所述的一种新型高强高导铝合金导线，其特征在于:所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为:Ce: 10~40% ；La:40^70% ;其它0~20%。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型高强高导铝合金导线的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 第一步，准备； 1)预处理步骤； 2)预热；将纯镁、Al-Si,Al-Re, Al-B中间合金在烘干箱中15(T250°C温度下预热2(T60min ;采用金属型模具，模具及工业纯铝在电阻炉中250°C预热；第二步，熔炼； 1)将石墨坩埚置于电阻炉中，升温至400°C，加入工业纯铝； 2)升温至720°C，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣； 3)升温至750°C，加入预热好的纯镁和Al-Si中间合金，并保温3(T50min，期间每IOmin搅拌一次；随后加入预热好的Al-Re和Al-B中间合金,并保温3(T50min,期间每IOmin搅拌一次； 4)降温至720°C，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3~5min； 5)将坩埚放入电阻炉，静置lOmin，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具中； 第三步，挤压与拉拔； 1)在挤压机上对Al-Mg-S1-Re-B合金进行挤压； 2)将挤压后的合金棒，在拉丝机上，拉制成直径5mm的铝合金线；然后进行中间退火，退火温度30(T45(TC，时间5(Tl00min，以消除加工硬化，恢复合金塑性；再拉制成直径3mm的铝合金导线。
4.根据权利要求3所述的一种新型高强高导铝合金导线的制备方法，其特征在于:所述第三步中，挤压温度为42(T480°C，金属流出模孔速度为2~3.5m/min。
5.根据权利要求3所述的一种新型高强高导铝合金导线的制备方法，其特征在于:所述第三步中，挤压筒内径为58mm,还料直径为56mm ;挤压后的直径为10mm。
6.根据权利要求3所述的一种新型高强高导铝合金导线的制备方法，其特征在于:所述预处理步骤为:将模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；炉料除去油、水和表面氧化物。
【文档编号】C22C1/03GK103498084SQ201310481439
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】刘俊英, 邵霞, 刘西永, 赵红亮, 李静, 赵小雁, 郭国立, 朱燕, 鹿尘 申请人:河南久通电缆有限公司