一种耐热铝合金导线的制备方法与流程

本发明属于铝合金导线，具体涉及一种耐热铝合金导线的制备方法。

背景技术：

1、导线是用作电线、电缆的材料，现有电力输送电线主要还是采用最普通的钢芯铝绞线，耐热能力较为有限。

2、通过研究发现，在铝材中适当添加锆元素能够提高铝合金的耐热性，从而研发出耐热铝合金导线。耐热铝合金导线具有耐高温、轻质、强度高等优点，可以增大系统事故稳定载流量，从而提高线路正常输送能力，但是也存在耐热性不够稳定和导线造价高等问题，耐热性不稳定会导致铝合金导线在长时间高温环境下力学性能下降，容易蠕变、疲劳，从而损耗加大、弧垂增加，影响力耐热铝合金导线在远距离输电线路上的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐热铝合金导线的制备方法，解决现有铝合金导线耐热性不够稳定的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐热铝合金导线的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一：向中频真空炉中加入铝锭，在670-710℃的条件下使铝锭完全熔化，加入清渣剂，在150-250r/min的条件下搅拌20-30min，除去表面浮渣，取样分析，然后按照0.2-0.5℃/min的速率升温至755-765℃，加入铝铁合金和硼含量为5wt％的铝硼合金，在200-300r/min的条件下搅拌30-45min，取样分析并控制熔体中硼含量为0.0005-0.0009％，加入锆含量为5wt％的铝锆合金和钽含量为5wt％的钽铝合金，在100-200r/min的条件下搅拌30-45min，加入除气剂后静置5-10min，除去浮渣后加入清渣剂，在150-250r/min的条件下搅拌20-30min，除去表面浮渣，加入稀土合金继续搅拌30-40min，取样分析，得到铝合金熔体；

5、步骤二：将铝合金熔体通过流槽进行放流，采用在线除气过滤系统对流槽内的铝合金熔体进行在线除气和在线过滤，完成铝合金熔体的在线精炼；

6、步骤三：将在线精炼后的铝合金熔体浇入轮式结晶器中进行连续铸造，得到铸坯；连续铸造的温度为710-720℃；

7、步骤四：将铸坯转移至连轧机组中进行连续轧制，控制入轧温度为500-515℃，轧制温度为300-350℃，出轧温度为170-200℃，得到耐热铝合金杆材；

8、步骤五：将耐热铝合金杆材拉制成单线，冷却至20-25℃后用绞线机绞制成耐热铝合金导线。

9、进一步地，耐热铝合金杆材的元素成分按质量百分比包括：

10、si0.025-0.033％、fe0.05-0.08％、cu0.002-0.003％、b0.0005-0.0009％、ce0.03-0.04％、mg0.001-0.002％、zn0.001-0.011、y0.03-0.04％、zr0.04-0.043％、ta0.04-0.043％、ga0.025-0.033％、余量为al。

11、进一步地，清渣剂通过如下步骤制备：

12、将氟硅酸钠、氟铝酸钠、氯化镁和六氯乙烷按照2-3：4-8：2-3：3-5的质量比加入球磨机中球磨混合，过滤出料，得到清渣剂；清渣剂的用量为已添加原料熔体质量的0.1-0.2％。

13、进一步地，除气剂为六氯乙烷；除气剂的用量为已添加原料熔体质量的0.1-0.2％。

14、稀土合金通过如下步骤制备：

15、将铝锭和金属钇放入中频真空炉中，在1550-1580℃和石墨棒搅拌的的条件下熔炼30-40min，降温至850-900℃后加入金属铈粉末，继续熔炼5-10min，再加入清渣剂后在150-250r/min的条件下搅拌20-30min，除渣后加入纳米氮化镓粉末继续搅拌30-60min，降温至730-750℃，将熔体浇铸于预热至500±50℃的模具中，冷却后得到稀土合金。

16、进一步地，铝锭、金属钇、金属铈粉末和纳米氮化镓粉末的用量比为85g：5g：5g：5g。

17、铝铁合金通过如下步骤制备：

18、将铝锭、硅含量为20wt％的al-20si合金、铁粒、铜粒、金属镁和金属锌加入中频真空炉中，在800-850℃和石墨棒搅拌的条件下熔炼30-40min，然后加入清渣剂，在150-250r/min的条件下搅拌20-30min，除渣后降温至730-740℃，将熔体浇铸于预热至500±50℃的模具中，冷却后得到铝铁合金；

19、进一步地，铝锭、al-20si合金、铁粒、铜粒、金属镁和金属锌的用量比为1200g：125-175g：50-120g：2-5g：1-3g：1-12g。

20、本发明的有益效果：

21、本发明耐热铝合金导线的制备方法制备的耐热铝合金导线在400℃高温1h和310℃高温400h后仍具有较高的抗拉强度保持率，耐热性较为稳定。

22、本发明耐热铝合金导线配方中，使用铝铁合金、稀土合金、铝硼合金、铝锆合金和钽铝合金作物中间合金，中间合金相较于需要添加的金属单质熔点更低，有助于增加原料的熔化速度，从而便于准确调整各元素比例。通过对不同组分含量的调控，结合第二相强化作用，细化晶粒，有助于使第二相细小颗粒弥散得更加稳定，有助于提高耐热铝合金导线的导电率和耐热性，并且在连续轧制过程中对温度进行控制，能够有效避免锆的偏析问题，制备过程无需固溶处理，有助于减少工艺流程，从而降低成本。

23、硅和铁石铝合金中常见元素，少量的硅有助于提高耐热铝合金导线的强度和刚度，铁有助于形成亚稳相，进一步提高强度；稀土元素铈和钇有助于提高耐热铝合金导线的耐热性和耐腐蚀性；钽和锆能够增加耐热铝合金导线的耐热性，硼可以细化晶粒，增加加工性能；镁和锌可以提高耐热铝合金导线的强度。

24、纳米氮化镓粉末具有较高的电子迁移率、介电常数和导热率，纳米氮化镓粉末随铝铁合金添加进铝合金熔体中，纳米氮化镓在铝合金中具有高弥散度，起到钉轧晶界和阻碍位错运动的作用，阻碍裂纹扩展，从而强化铝合金提高其韧性和疲劳寿命，并且有助于提高耐热铝合金导线的拉伸强度耐热性和导电率。纳米氮化镓在铝合金中形成非晶态的晶界层，能够抑制铝合金的晶粒长大，起到细化晶粒的作用，有助于减少元素偏析和提高耐热铝合金管导线的可塑性和耐腐蚀性。

技术特征：

1.一种耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述清渣剂通过如下步骤制备：

3.根据权利要求1所述的一种耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述除气剂为六氯乙烷；除气剂的用量为已添加原料熔体质量的0.1-0.2％。

4.根据权利要求1所述的一种耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述稀土合金通过如下步骤制备：

5.根据权利要求4所述的一种耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述铝锭、金属钇、金属铈粉末和纳米氮化镓粉末的用量比为85g：5g：5g：5g。

6.根据权利要求1所述的一种耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述铝铁合金通过如下步骤制备：

7.根据权利要求6所述的一种耐热铝合金导线的制备方法，其特征在于，铝锭、al-20si合金、铁粒、铜粒、金属镁和金属锌的用量比为1200g：125-175g：50-120g：2-5g：1-3g：1-12g。

技术总结
本发明公开了一种耐热铝合金导线的制备方法，属于铝合金导线技术领域，将铝锭、铝铁合金、铝硼合金、铝锆合金、钽铝合金、稀土合金制备成铝合金熔体，在线精炼后连续铸造得到铸坯，将铸坯连续轧制成耐热铝合金杆材，将耐热铝合金杆材拉制成单线并绞制成耐热铝合金导线；通过对不同组分含量的调控，结合第二相强化作用，细化晶粒，有助于使第二相细小颗粒弥散得更加稳定，有助于提高耐热铝合金导线的导电率和耐热性，耐热铝合金导线的制备方法制备的耐热铝合金导线在400℃高温1h和310℃高温400h后仍具有较高的抗拉强度保持率，耐热性较为稳定。

技术研发人员：刘冠,许莉莉,邓庆乐,蔡凯俊,钟仕杰
受保护的技术使用者：广东远光电缆实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15