一种铝合金电缆线芯及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金电缆线芯及其制备方法，该线芯的材料组分重量百分比是：Si:0.06、Fe：0.40～1.2、Cu：0.05、Mg：0.01～0.05、RE：0.01～0.3、Zn：0.05、B：0.04，余量为Al。本发明利用我国稀土资源优势，在导体材料添加稀土元素后，经熔炼、拉杆、拉丝、紧压绞合工艺及特殊的退火处理，制备出极具竞争力的导电性、柔韧性、弯曲性能、拉伸性能、抗蠕变性能、连接的稳定性及优异的抗腐蚀性铝合金导体，经国内外权威机构检测验证，其综合性能已远超出国内外行业现行标准，高科技的铝合金电缆产品可广泛应用于电力、汽车、交通、矿产、船舶、化工、军事等领域，尤其在复杂恶劣的工程环境下使用其优势更为明显。
【专利说明】一种铝合金电缆线芯及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电缆线芯，特别涉及一种铝合金电缆线芯及其制备方法。
【背景技术】
[0002]铜在我国被列入为仅次于石油的战略储备物资，而我国又是铜矿资源匮乏的国家和用铜大国。据中国有色金属工业协会统计，截至2009年，中国铜矿资源的储量约3000万吨，约占世界总储量的5 %。目前，国内每年铜用量约700万吨，其中电线电缆用铜量约占全国用铜量的65%，占很大比重，若不进口，我国的铜资源仅可使用5年。这样，我国每年需花费大量的外汇进口铜，比重高达70%。电缆行业“以铝代铜”是一场材料革命，节约的铜资源可用在军事工业，国防建设和尖端科学，其战略意义不言而喻，寻求国家战略物资替代，对一个国家来说，是极其重要的因素。 我国是一个铝矿资源和稀土资源储量丰富的国家，据有关方面公布，铝矿储量为30亿吨，占世界总量的12%。由于普通铝芯电缆的机械性能和抗腐蚀性能较差，所以我国每年铝芯电缆占中国电缆总量很少部分，仅为3%。研发应用铝合金电缆，实现“以铝代铜”，实现资源替代就显得尤为重要。
[0003]目前我国建筑业中使用的铝缆，材质普遍为纯铝。其缺点是抗蠕变性能差，由通电断电引起热胀 冷缩在连接处会造成蠕变，长时间后会松弛，相对螺栓的压紧力变小，接触电阻增大而引起过热，最后引发事故；端子与设备或母排连接的螺栓材质参差不齐，甚至是铁制螺栓，金属材料的膨胀系数不同，而且在安装时不加装弹垫，导致空气进入形成氧化膜，使得接触电阻增大而过热，也是隐患。纯铝电缆所用端子未经特殊处理，与铜排的连接处可能会产生电化学腐蚀。因此，生产出抗蠕变性强、疲劳强度好、延伸率高的铝合金导电线芯具有重要意义，也是未来线缆发展的必然趋势。
【发明内容】
[0004][0003]本发明的目的就在于提供一种抗蠕变性强、疲劳强度好、延伸率高的铝合金电缆线芯及其制备方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的:本发明的铝合金电缆线芯，该线芯的材料组分重量百分比是:S1:0.06,Fe:0.40~1.2,Cu:0.05,Mg:0.01~0.05,RE:
0.01 ~0.3、Zn:0.05, B:0.04，余量为 Al。
[0006]所述铝合金电缆线芯的制备方法，步骤为:
1)投入基料:选用电解原铝或铝锭投入熔化炉中加热至740-780V；
2)加入合金:加热完成后向熔化炉内加入合金，先加入铝铁中间合金，然后加入稀土合金、铝硼合金，最后加入镁锭，然后搅拌10分钟；
3)精炼:搅拌完成后，采用喷粉方式混合精炼，按2Kg/吨精炼剂充分、均匀精炼30分钟，然后扒去铝液表面的浮渣，并撒上覆盖剂；
4)成分分析:精炼完成后，在熔体不同部位取2个以上试样分析成分；
5)成分调整:将成分调整为符合上述线芯材料的成分范围，然后调温静置，静置时间^ 30分钟；
6)过滤:静置完成后使用过滤板进行过滤；
7)浇铸:过滤完成后待温度冷却到710-730°C浇铸成铸坯；
8)轧杆:用连铸连轧机将铸坯轧制成杆材，并盘绕成卷；
9)拉丝:用拉线机将盘卷杆材拉成相应规格的铝合金丝；
10)退火:将铝合金丝退火2-10小时，温度为300-360°C；
11)性能检测:按照国际标准检测铝合金丝的力学及电气性能。
[0007]作为优选，所述步骤I)中熔化炉的加热温度为760°C。
[0008]作为优选，所述步骤3)精炼中熔体的温度为740-760°C。
[0009]作为优选，所述步骤5)中静置时间为30分钟。
[0010]作为优选，所述步骤6)中过滤板采用30目陶瓷过滤板。
[0011]作为优选，所述步骤7)中浇铸速度为ll_15m/min。
[0012]作为优选，所述步骤11)中退火温度为350°C。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1.可靠的安全性能，抗蠕变性强，不需要后期维护；高温情况下，电阻稳定。
[0014]2.良好的导电性能，A8R76合金是通过加入我国特有的稀土及铜、铁等元素，通过特殊工艺处理后的新型合金电缆，其导电率是铜的62%，经过特殊工艺处理，将合金导体截面增大1.28-1.5倍，使电缆的载流量与电压降等电气性能与铜缆相当，达到“以合金新材料代铜”的目的。
[0015]3.极佳的防腐性能，A8R76合金导体与空气接触时立即形成致密的氧化层，这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀，因而具有承受最恶劣环境的特性；
4.优越的机械性能，疲劳强度好，弯折不易折断，A8R76合金电缆的反弹性能比铜缆小40%，柔韧性高25% ;有很好的弯曲性能，敷设半径远小于铜缆要求，更容易进行敷设和端子连接；特殊的配方与热处理工艺大大减少了导体在受热和压力下的蠕变性，使合金电缆的电气连接与铜缆一样稳定。
[0016]5.节省的经济性能，对比A8R76铝合金导体和铜导体，发现由于电阻率的不同，它们的IACS不同，A8R76铝合金是铜的62%，当我们将铝合金导体的截面积增大两倍或者提高到铜导体截面积的150%时，其电气性能一致。按照该计算，在满足相同导电性能的前提下，相同重量铝合金电缆的长度是铜电缆的两倍，因此，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半，采用铝合金电缆取代铜缆，重量轻，仅为同等铜缆的一半，易运输、易铺设等。对于大中型工程来说，选用铝合金电缆能实现资金、人力、物力的全面节约。A8R76铝合金导体的屈服接近于铜导体，从而使得铝合金导体的蠕变性能接近铜导体的蠕变性能，在断裂伸长率上，铝合金导体和铜导体基本相同。
【具体实施方式】
[0017]下面将对本发明作进一步说明。
[0018]实施例:
本发明的一种铝合金电缆线芯，该线芯的材料组分重量百分比是:S1:0.06、Fe:
0.40 ~1.2, Cu:0.05,Mg:0.01 ~0.05, RE:0.01 ~0.3, Zn:0.05, B:0.04，余量为 Al。[0019]所述铝合金电缆线芯的制备方法，步骤为:
O投入基料:选用电解原铝或铝锭投入熔化炉中加热至740-780°C，本实施例熔化炉的加热至760°C ；
2)加入合金:加热完成后向熔化炉内加入合金，先加入铝铁中间合金，然后加入稀土合金、铝硼合金，最后加入镁锭，然后搅拌10分钟；
3)精炼:搅拌完成后，熔体的温度为740-760°C，采用喷粉方式混合精炼，按2Kg/吨精炼剂充分、均匀精炼30分钟，然后扒去铝液表面的浮渣，并撒上覆盖剂；
4)成分分析:精炼完成后，在熔体不同部位取2个以上试样分析成分；
5)成分调整:将成分调整为符合上述线芯材料的成分范围，然后调温静置，静置时间^ 30分钟，本实施例的静置时间为30分钟；
6)过滤:静置完成后使用30目陶瓷过滤板进行过滤；
7)浇铸:过滤完成后待温度冷却到710-730°C浇铸成铸坯，浇铸速度为ll-15m/min；
8)轧杆:用连铸连轧机将铸坯轧制成杆材，并盘绕成卷；
9)拉丝:用拉线机将盘卷杆材拉成相应规格的铝合金丝；
10)退火:将铝合金丝退火2-10小时，温度为300-360°C;本实施例的退火温度为350。。。
[0020]11)性能检测 :按照国际标准检测铝合金丝的力学及电气性能。
【权利要求】
1.一种铝合金电缆线芯，其特征在于:该线芯的材料组分重量百分比是:S1:0.06、Fe:0.40 ~1.2, Cu:0.05, Mg:0.01 ~0.05, RE:0.01 ~0.3, Zn:0.05, B:0.04，余量为 Al。
2.权利要求1所述铝合金电缆线芯的制备方法，其特征在于，步骤为: 1)投入基料:选用电解原铝或铝锭投入熔化炉中加热至740-780V； 2)加入合金:加热完成后向熔化炉内加入合金，先加入铝铁中间合金，然后加入稀土合金、铝硼合金，最后加入镁锭，然后搅拌10分钟； 3)精炼:搅拌完成后，采用喷粉方式混合精炼，按2Kg/吨精炼剂充分、均匀精炼30分钟，然后扒去铝液表面的浮渣，并撒上覆盖剂； 4)成分分析:精炼完成后，在熔体不同部位取2个以上试样分析成分； 5)成分调整:将成分调整为符合上述线芯材料的成分范围，然后调温静置，静置时间^ 30分钟； 6)过滤:静置完成后使用过滤板进行过滤； 7)浇铸:过滤完成后待温度冷却到710-730°C浇铸成铸坯； 8)轧杆:用连铸连轧机将铸坯轧制成杆材，并盘绕成卷； 9)拉丝:用拉线机将盘卷杆材拉成相应规格的铝合金丝； 10)退火:将铝合金丝退火2-10小时，温度为300-360°C； 11)性能检测:按照国际标准检测铝合金丝的力学及电气性能。
3.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中熔化炉的加热温度为760°C。
4..根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法，其特征在于:所述步骤3)精炼中熔体的温度为740-760°C。
5.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法，其特征在于:所述步骤5)中静置时间为30分钟。
6.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法，其特征在于:所述步骤6)中过滤板采用30目陶瓷过滤板。
7.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法，其特征在于:所述步骤7)中浇铸速度为ll-15m/min。
8.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法，其特征在于:所述步骤11)中退火温度为350°C。
【文档编号】H01B1/02GK103469019SQ201310465367
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】李建国, 唐斯弟, 程继刚, 刘莉萍 申请人:四川奥深达通用电缆有限责任公司