一种铝合金导体材料及制备方法与流程

1.本发明涉及合金材料技术领域，具体来说，涉及一种铝合金导体材料及制备方法。


背景技术：

2.电缆产业是仅次于汽车制造业的第二大产业，而电线电缆行业是用铜量的大户，占总用铜量约68％，面对不断枯竭的铜矿资源和铜价的不断攀升，电缆行业以铝合金代铜将成为必然趋势。具有较强的延伸性、抗疲劳性、抗蠕变特性，高温下的耐腐蚀性、耐磨性及较高的导电性，是满足作为输电、装配电电缆导体的综合性能较高使用的要求。目前，铝合金种类较多，但较多只针对某一类产品，如何提升铝合金导体的综合性能，使之使用范围更加广泛，成为目前铝合金导体材料最为迫切的需求。
3.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.针对相关技术中的问题，本发明提出一种铝合金导体材料及制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
5.为此，本发明采用的具体技术方案如下：
6.根据本发明的一个方面，提供了一种铝合金导体材料及制备方法
7.该铝合金导体材料由以下质量份数的原料制成：
8.铝60
‑
80份、铁15
‑
20份、铜10
‑
15份、硅5
‑
10份、镁3
‑
5份、锌1
‑
3份、硼1
‑
3份、锰1
‑
2份、钛1
‑
2份、镍1
‑
2份、锆1
‑
2份、稀有金属1
‑
2份以及不可避免杂质；
9.进一步的，所述稀有金属包括钪、铼、铒、钇、钨、镧、铈中的一种或多种。
10.进一步的，该铝合金导体材料的制备，包括以下步骤：
11.根据上述质量份数，称取所述铝合金导体材料所需各原料；
12.取工业铝锭并放入到熔炼炉内部，对熔炼炉进行阶梯式高温加热，使得铝锭完全溶化，得到铝液；
13.向上述熔化后的铝液内部依次加入铁、铜、硅、镁，待铁、铜、硅、镁，完全熔化后搅拌混合均匀，此时维持上述温度不变；
14.对熔炼炉进行降温处理，然后依次加入锌、硼、锰、钛、镍、锆、稀有金属，完全熔化后搅拌混合均匀，得到混合金属液；
15.对上述混合金属液保温处理，此时向熔炼炉内通入高压氮气进行精炼，然后扒渣；
16.扒渣完成后向熔炼炉内通入惰性气体，然后将混合金属液过滤得到洁净的铝合金溶体；
17.将上述铝合金溶体流入铸机进行铸造，形成铸条，再经轧机轧制成设计尺寸铝合金导体材料。
18.进一步的，步骤二中加热温度由500℃加热十分钟后迅速升温至850℃，当铝锭完全融化后降温至800℃。
19.进一步的，步骤四中降温后温度为750℃，并维持750℃不变后向熔炼炉内依次加入锌、硼、锰、钛、镍、锆和稀有金属。
20.进一步的，步骤五中加入氮气时长为二十分钟，然后再加入精炼剂进行精炼，精炼十五分钟后进行排气、除渣。
21.进一步的，步骤七中浇注温度控制在700
‑
730℃，浇注速度为每小时4000kg
‑
4500kg。
22.进一步的，步骤七中对铸条进行铣面，在温度为480
‑
500℃下热轧，然后经冷轧至出口物料温度为280℃，再置于温度为330
‑
360℃下退火处理1
‑
3h，获得铝合金导体材料。
23.其中，本发明所采用的原料药份阐述如下：
24.铁：铁金属是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1％，居元素分布序列中的第四位，仅次于氧、硅和铝。铁是有光泽的银白色金属，硬而有延展性，熔点为1535℃，沸点3000℃，有很强的铁磁性，并有良好的可塑性和导热性。比热容约为0.46*1000j/kg*℃，铁金属取自铁矿。把石灰石、焦炭和铁矿石分层投入高炉，自底部鼓入高温气流，使得焦炭炽热发红，于是铁被从氧化物中还原出来，熔化成液态，从炉底流出。
25.铜：铜是人类最早使用的金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01％，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到3％～5％。自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。是唯一的能大量天然产出的金属，也存在于各种矿石中，能以单质金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。
26.镁：镁是一种轻质有延展性的银白色金属。是地球的地壳中第八丰富的元素，亦是宇宙中第九多元素。密度1.74克/厘米3，熔点648.8℃。沸点1107℃。化合价+2，电离能7.646电子伏特，是轻金属之一，具有延展性，能与热水反应放出氢气，燃烧时能产生眩目的白光，许多金属是用热还原其盐和氧化物来制备。金属镁能与大多数非金属和差不多所有的酸化合，大多数碱，以及包括烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅仅轻微地或者根本不起作用。
27.本发明的有益效果为：通过控制加热温度、退火温度及其冷热轧工艺，并配合物料成分，使得铝合金导体的强度、导电率、耐热率、耐挠曲疲劳性、耐腐蚀和耐蠕变性能提高。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是根据本发明实施例的一种铝合金导体材料制备方法的流程图。
具体实施方式
30.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部
分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
31.根据本发明的实施例，提供了一种铝合金导体材料及制备方法。
32.根据本发明实施例的铝合金导体材料，该铝合金导体材料由以下质量份数的原料制成：
33.铝60
‑
80份、铁15
‑
20份、铜10
‑
15份、硅5
‑
10份、镁3
‑
5份、锌1
‑
3份、硼1
‑
3份、锰1
‑
2份、钛1
‑
2份、镍1
‑
2份、锆1
‑
2份、稀有金属1
‑
2份以及不可避免杂质；
34.实施例一
35.一种铝合金导体材料，该铝合金导体材料由以下质量份数的原料制成：
36.铝60g、铁15g、铜10g、硅5g、镁3g、锌1g、硼1g、锰1g、钛1g、镍1g、锆1g、稀有金属1g以及不可避免杂质。
37.该铝合金导体材料的制备，包括以下步骤：
38.根据上述质量份数，称取所述铝合金导体材料所需各原料；
39.取工业铝锭60g并放入到熔炼炉内部，对熔炼炉进行阶梯式高温加热，使得铝锭完全溶化，得到铝液；
40.向上述熔化后的铝液内部依次加入铁15g、铜10g、硅5g、镁3g，待铁15g、铜10g、硅5g、镁3g完全熔化后搅拌混合均匀，此时维持上述温度不变；
41.对熔炼炉进行降温处理，然后依次加入锌1g、硼1g、锰1g、钛1g、镍1g、锆1g、稀有金属1g，完全熔化后搅拌混合均匀，得到混合金属液；
42.对上述混合金属液保温处理，此时向熔炼炉内通入高压氮气进行精炼，然后扒渣；
43.扒渣完成后向熔炼炉内通入惰性气体，然后将混合金属液过滤得到洁净的铝合金溶体；
44.将上述铝合金溶体流入铸机进行铸造，形成铸条，再经轧机轧制成设计尺寸铝合金导体材料。
45.实施例二
46.一种铝合金导体材料，该铝合金导体材料由以下质量份数的原料制成：
47.铝70g、铁14.5g、铜12.5g、硅7.5g、镁4g、锌2g、硼2g、锰1.5g、钛1.5g、镍1.5g、锆1.5g、稀有金属1.5g以及不可避免杂质。
48.该铝合金导体材料的制备，包括以下步骤：
49.根据上述质量份数，称取所述铝合金导体材料所需各原料；
50.取工业铝锭70g并放入到熔炼炉内部，对熔炼炉进行阶梯式高温加热，使得铝锭完全溶化，得到铝液；
51.向上述熔化后的铝液内部依次加入铁14.5g、铜12.5g、硅7.5g、镁4g，待铁14.5g、铜12.5g、硅7.5g、镁4g完全熔化后搅拌混合均匀，此时维持上述温度不变；
52.对熔炼炉进行降温处理，然后依次加入锌2g、硼2g、锰1.5g、钛1.5g、镍1.5g、锆1.5g、稀有金属1.5g，完全熔化后搅拌混合均匀，得到混合金属液；
53.对上述混合金属液保温处理，此时向熔炼炉内通入高压氮气进行精炼，然后扒渣；
54.扒渣完成后向熔炼炉内通入惰性气体，然后将混合金属液过滤得到洁净的铝合金
溶体；
55.将上述铝合金溶体流入铸机进行铸造，形成铸条，再经轧机轧制成设计尺寸铝合金导体材料。
56.实施例三
57.一种铝合金导体材料，该铝合金导体材料由以下质量份数的原料制成：
58.铝80g、铁20g、铜15g、硅10g、镁5g、锌3g、硼3g、锰2g、钛2g、镍2g、锆2g、稀有金属2g以及不可避免杂质。
59.该铝合金导体材料的制备，包括以下步骤：
60.根据上述质量份数，称取所述铝合金导体材料所需各原料；
61.取工业铝锭80g并放入到熔炼炉内部，对熔炼炉进行阶梯式高温加热，使得铝锭完全溶化，得到铝液；
62.向上述熔化后的铝液内部依次加入铁20g、铜15g、硅10g、镁5g，待铁20g、铜15g、硅10g、镁5g完全熔化后搅拌混合均匀，此时维持上述温度不变；
63.对熔炼炉进行降温处理，然后依次加入锌3g、硼3g、锰2g、钛2g、镍2g、锆2g、稀有金属2g，完全熔化后搅拌混合均匀，得到混合金属液；
64.对上述混合金属液保温处理，此时向熔炼炉内通入高压氮气进行精炼，然后扒渣；
65.扒渣完成后向熔炼炉内通入惰性气体，然后将混合金属液过滤得到洁净的铝合金溶体；
66.将上述铝合金溶体流入铸机进行铸造，形成铸条，再经轧机轧制成设计尺寸铝合金导体材料。
67.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下结合附图对本发明的上述方案的流程进行详细说明，具体如下：
68.根据本发明的实施例，还提供了一种铝合金导体材料的制作方法。
69.如图1所示，在实际生产过程中，该铝合金导体材料的制备，包括以下步骤：
70.步骤s101，根据上述质量份数，称取所述铝合金导体材料所需各原料；
71.步骤s103，取工业铝锭并放入到熔炼炉内部，对熔炼炉进行阶梯式高温加热，使得铝锭完全溶化，得到铝液；
72.步骤s105，向上述熔化后的铝液内部依次加入铁、铜、硅、镁，待铁、铜、硅、镁，完全熔化后搅拌混合均匀，此时维持上述温度不变；
73.步骤s107，对熔炼炉进行降温处理，然后依次加入锌、硼、锰、钛、镍、锆、稀有金属，完全熔化后搅拌混合均匀，得到混合金属液；
74.步骤s109，对上述混合金属液保温处理，此时向熔炼炉内通入高压氮气进行精炼，然后扒渣；
75.步骤s111，扒渣完成后向熔炼炉内通入惰性气体，然后将混合金属液过滤得到洁净的铝合金溶体；
76.步骤s113，将上述铝合金溶体流入铸机进行铸造，形成铸条，再经轧机轧制成设计尺寸铝合金导体材料。
77.在一个实施例中，所述稀有金属包括钪、铼、铒、钇、钨、镧、铈中的一种或多种。
78.在一个实施例中，步骤二中加热温度由500℃加热十分钟后迅速升温至850℃，当
铝锭完全融化后降温至800℃。
79.在一个实施例中，步骤四中降温后温度为750℃，并维持750℃不变后向熔炼炉内依次加入锌、硼、锰、钛、镍、锆和稀有金属。
80.在一个实施例中，步骤五中加入氮气时长为二十分钟，然后再加入精炼剂进行精炼，精炼十五分钟后进行排气、除渣。
81.在一个实施例中，步骤七中浇注温度控制在700
‑
730℃，浇注速度为每小时4000kg
‑
4500kg。
82.在一个实施例中，步骤七中对铸条进行铣面，在温度为480
‑
500℃下热轧，然后经冷轧至出口物料温度为280℃，再置于温度为330
‑
360℃下退火处理1
‑
3h，获得铝合金导体材料。
83.综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过控制加热温度、退火温度及其冷热轧工艺，并配合物料成分，使得铝合金导体的强度、导电率、耐热率、耐挠曲疲劳性、耐腐蚀和耐蠕变性能提高。
84.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。