CN102925767B - 铝铜镁合金线杆及制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝铜镁合金线杆及制造工艺。铝铜镁合金线杆由下列重量配比的原料制成：铜0.2%～2.5%，镁0.2%～2.8%，硅0.1%～0.6%，铁0.2%～0.7%，硼0.03%～0.5%，锰0.03%，锌0.03%，鉻0.03%，钛，0.01%，铝96%～98%。制造工艺，包括以下步骤：⑴铝合金的熔炼：⑵铝合金的在线处理；⑶铝合金的铸造：⑷铝合金线杆的轧制：⑸轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃，即得。该铝铜镁合金线杆满足了线缆工业领域对铜包铝合金中原材料铝合金线杆的性能要求，尤其是抗拉强度，延伸率和压蠕变等性能方面要求。

Description

铝铜镁合金线杆及制造工艺

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，尤其涉及到一种铝铜镁合金线杆及制造工艺。

背景技术

长期以来，在电缆工业，铜以其优越的导电和热传输性能，一直是导体的主导地位，但是由于铜资源短缺以及需求的高速增长，导致铜价的大幅上涨，使得铜的消费市场一直在寻求一种合适的替代品，铝及铝合金在导电和热传输等方面与铜有着相近的功能，决定了铝及铝合金是铜的主要替代材料。

铜包铝合金线的电气、机械特性介于铜与铝合金之间，综合了铜优良导电性和铝合金重量轻、屏蔽性能好的优点，目前广泛应用于电缆屏蔽线，另外在通信电缆、金属软管、汽车电线、并排线、音(视)频线、电脑(网络)线、电器连接线、紧急移动电缆、电焊机电缆、野战电缆等导体方面的应用也日益扩大。随着应用领域的扩展，铜包铝镁合金线的需求量在不断增加。

目前铜包铝线生产的质量问题，主要在于原材料铝合金杆性能和包覆技术的落后，造成断头率高，表面露铝，加速电化学腐蚀等，减少了线缆产品的使用寿命，限制了铜包铝合金线的使用和推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种与包覆铜带导体有着类似的强度和相近压蠕变性能的合金；解决了传统铜包铝线中由于强度差异，以及蠕变性能差异造成的高断头率和界面腐蚀的问题；满足了线缆工业领域对铜包铝合金中原材料铝合金线杆的性能要求；采用这种铝铜镁合金线杆制造的铜包铝线可以在很多领域里替代铜导体，实现“以铝代铜”或者“以铝节铜”并用于铜包铝线中的铝铜镁合金线杆。本发明的另一目的是提供一种铝铜镁合金线杆的制造工艺。

本发明的技术解决方案是所述铝铜镁合金线杆，其特殊之处在于：它由下列重量配比的原料制成：

作为优选：各原料的重量配比是：

作为优选：其中各原料的重量配比是：

本发明的另一技术解决方案是所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特殊之处在于，包括以下步骤：

⑴铝合金的熔炼：

⑵铝合金的在线处理；

⑶铝合金的铸造：

⑷铝合金线杆的轧制：

⑸轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃，即得。

作为优选：所述步骤⑴进一步包括：根据合金成分配料单，在熔炼炉中加入相应数量的铝锭，在铝锭融化后，再根据配料单分别加入铝铜中间合金，铝硅中间合金，铝硼中间合金，铁添加剂，镁锭，经电磁搅拌，炉内精炼后得到铝合金熔体；导入静置炉，准备铸造。

作为优选：所述步骤⑵进一步包括：在铝合金铸造流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入铝钛硼细化剂，铝熔体经过在线除气装置，实现除气净化，除气介质采用高纯氩气，氩气纯度不小于99.996%，氩气流量不大于6m/hr，再经过在线过滤装置进行过滤，过滤介质采用泡沫陶瓷过滤版，孔隙度为30ppi～50ppi，过滤后得到洁净的铝液，进入铸造机。

作为优选：所述步骤⑶进一步包括：铝熔体通过二级浇包后进入铸造，在685℃～720℃的熔体温度下，采用2.5～3.5吨每小时的铸造速度条件下进行浇铸，得到铝合金铸坯。

作为优选：所述步骤⑷进一步包括：将热的铝合金铸坯直接送入到多机架连续线杆轧制机中，经过9～16个道次的轧制，得到铝合金线杆。

作为优选：所述铝铜镁合金材料通过连续铸轧方式加工生产。

作为优选：所述铝铜镁合金材料的时效处理通过自然时效或者人工时效。

本发明的再一技术解决方案是所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特殊之处在于，包括以下步骤：

⑴铝合金的熔炼：根据合金成分配料单，在熔炼炉中加入相应数量的铝锭，在铝业融化后，再根据配料单分别加入非铝铜的其它合金，非铝硅的其它合金，非铝硼的其它合金，铁添加剂，镁锭等，经电磁搅拌，炉内精炼后得到铝合金熔体；导入静置炉，准备铸造；

⑵铝合金的在线处理；在铝合金铸造流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入铝钛硼细化剂，铝熔体经过在线除气装置，实现除气净化，除气介质采用高纯氩气，氩气纯度不小于99.996%，氩气流量不大于6m³/hr，再经过在线过滤装置进行过滤，过滤介质采用泡沫陶瓷过滤版，孔隙度为30ppi～50ppi，过滤后得到洁净的铝液，进入铸造机；

⑶铝合金的铸造：铝熔体通过二级浇包后进入铸造，在685℃～720℃的熔体温度下，采用2.5～3.5吨每小时的铸造速度条件下进行浇铸，得到铝合金铸坯；

⑷铝合金线杆的轧制：将热的铝合金铸坯直接送入到多机架连续线杆轧制机中，经过9～16个道次的轧制，得到铝合金线杆；

⑸轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃，即得。

与现有技术相比，本发明的优点：

⑴本发明的铝铜镁合金材料改变了己有的现行常用的铜包铝合金线杆的材料的配方，把Cu，Mg，B含量提高而改进了线杆的强度和导电性能，调整了Fe和Si的含量改善了线杆的压蠕变性能，使之与铜的结合更加紧密牢固。

⑵该铝合金是AI-Cu-Mg系合金，其组织中的Mg2Si相，有优秀的焊接与抗蚀性能。本铝合金属于镁过剩合金，镁会降低Mg2Si相在铝中的固溶度，从而降低Mg2Si质点的强化效果，对延伸率有益处。

⑶在铝固溶体残留的镁会影响导电率，加入铜和硼可以改善，铁的存在可以与硅形成化合物，起到二次强化作用，可以改善合金线杆在压力状态下的蠕变性能，使之更接近于铜的蠕变性，避免了由于铜铝压蠕变性能差异造成的严重缺陷。

⑷氢气是铝合金线杆中的主要气体杂质，铝熔体中超标的氢气含量将影响到线杆的抗拉性能和导电率，对于后续拉丝过程中的断头率也有着直接的影响，本发明采用在线除气装置进行在线除气，能够有效的去除氢气，除气后铝液中的氢气含量不大于15ml/100gAl。

⑸铝熔体中的非金属夹杂物也是影响线杆质量的主要杂质，使用在线过滤装置，采用30-50ppi的泡沫陶瓷过滤板进行过滤，也是高品质线杆生产中必备的过程，过滤后铝液中大于15微米非金属夹杂物含量的去除率>95%。小于15微米的非金属夹杂物不大于500个每公斤熔体。

⑹本发明采用AlTiB细化剂丝对铝合金熔体进行细化处理以获得等轴晶组织，其主要原理是向铝熔体中添加Ti，B形成晶核，强化成核，从而细化铝基体，熔体内Ti含量不大于0.01%。

⑺本发明合金线杆属可热处理强化铝合金，固溶强化相为Mg2Si相，利用自然时效或人工时效析出硬化原理来实现高的机械强度，同时得到较好的导电率。

⑻用铜包铝镁合金线代替纯铜线，按同吨位/长度计算可节约铜资源约60%左右。与铝镁线相比，铜包铝合金线具有可焊性；与铜包铝线相比，铜包铝合金线的强度和伸率均较好，更适应于拉制细线；与纯铜线相比，铜包铝镁线比重轻，并用有价格优势。

⑼从包覆铜带后的铜包铝性能中可以发现，采用铝铜镁合金合金线杆制成的新型铜包铝线，无论在抗拉强度，伸长率，和直流电阻率上，比传统的铜包铝线，都有了极大的改善。请阅下表所示：

具体实施方式

本发明下面将结合实施例作进一步详述：

所述铝铜镁合金线杆，由下列重量配比的原料制成：

所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，包括以下步骤：

⑴铝合金的熔炼：根据合金成分配料单，在熔炼炉中加入相应数量的铝锭，在铝业融化后，再根据配料单分别加入铝铜中间合金，铝硅中间合金，铝硼中间合金，铁添加剂，镁锭等，经电磁搅拌，炉内精炼后得到铝合金熔体；导入静置炉，准备铸造；

⑵铝合金的在线处理；在铝合金铸造流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入铝钛硼细化剂，铝熔体经过在线除气装置，实现除气净化，除气介质采用高纯氩气，氩气纯度不小于99.996%，氩气流量不大于6m³/hr，再经过在线过滤装置进行过滤，过滤介质采用泡沫陶瓷过滤版，孔隙度为30ppi～50ppi，过滤后得到洁净的铝液，进入铸造机；

⑶铝合金的铸造：铝熔体通过二级浇包后进入铸造，在685℃～720℃的熔体温度下，采用2.5～3.5吨每小时的铸造速度条件下进行浇铸，得到铝合金铸坯；

⑷铝合金线杆的轧制：将热的铝合金铸坯直接送入到多机架连续线杆轧制机中，经过9～16个道次的轧制，得到铝合金线杆；

⑸轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃，即得。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种铝铜镁合金线杆，其特征在于：所述铝铜镁合金线杆是通过铝合金的熔炼；铝合金的在线处理；铝合金的铸造；铝合金线杆的轧制；轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃制得；所述铝铜镁合金线杆由下列重量配比的原料制成： 

2.根据权利要求1所述铝铜镁合金线杆，其特征在于：所述铝铜镁合金线杆是通过铝合金的熔炼；铝合金的在线处理；铝合金的铸造；铝合金线杆的轧制；轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃制得；其中各原料的重量配比是： 

3.一种根据权利要求1所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤： 

⑴铝合金的熔炼；

⑵铝合金的在线处理； 

⑶铝合金的铸造；

⑷铝合金线杆的轧制；

⑸轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃，即得。 

4.根据权利要求3所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特征在于：所述步骤⑴进一步包括：根据合金成分配料单，在熔炼炉中加入相应数量的铝锭，在铝锭融化后，再根据配料单分别加入非铝铜的其它合金，非铝硅的其它合金，非铝硼的其它合金，铁添加剂，镁锭，经电磁搅拌，炉内精炼后得到铝合金熔体；导入静置炉，准备铸造。 

5.根据权利要求3所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特征在于：所述步骤⑵进一步包括：在铝合金铸造流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入铝钛硼细化剂，铝熔体经过在线除气装置，实现除气净化，除气介质采用高纯氩气，氩气纯度不小于99.996%，氩气流量不大于6m/hr，再经过在线过滤装置进行过滤，过滤介质采用泡沫陶瓷过滤版，孔隙度为30ppi～50ppi，过滤后得到洁净的铝液，进入铸造机。 

6.根据权利要求3所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特征在于：所述步骤⑶进一步包括：铝熔体通过二级浇包后进入铸造，在685℃～720℃的熔体温度下，采用2.5～3.5吨每小时的铸造速度条件下进行浇铸，得到铝合金铸坯。 

7.根据权利要求3所述铝合金线杆的制造工艺，其特征在于：所述步骤⑷进一步包括：将热的铝合金铸坯直接送入到多机架连续线杆轧制机中，经过9～16个道次的轧制，得到铝铜镁合金线杆。 

8.根据权利要求3所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特征在于：所述铝铜镁合金材料通过连续铸轧方式加工生产。 

9.根据权利要求3所述铝合金线杆的制造工艺，其特征在于：所述铝铜镁合金材料的时效处理通过自然时效或者人工时效。 

10.一种根据权利要求1所述铝铜镁合金线杆的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤： 

⑴铝合金的熔炼：根据合金成分配料单，在熔炼炉中加入相应数量的铝锭，在铝业融化后，再根据配料单分别加入铝铜中间合金，铝硅中间合金，铝硼中间合金，铁添加剂，镁锭，经电磁搅拌，炉内精炼后得到铝合金熔体；导入静置炉，准备铸造； 

⑵铝合金的在线处理；在铝合金铸造流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入铝钛硼细化剂，铝熔体经过在线除气装置，实现除气净化，除气介质采用高纯氩气，氩气纯度不小于99.996%，氩气流量不大于6m3/hr，再经过在线过滤装置进行过滤，过滤介质采用泡沫陶瓷过滤版，孔隙度为30ppi～50ppi，过滤后得到洁净的铝液，进入铸造机； 

⑶铝合金的铸造：铝熔体通过二级浇包后进入铸造，在685℃～720℃的熔体温度下，采用2.5～3.5吨每小时的铸造速度条件下进行浇铸，得到铝合金铸坯； 

⑷铝合金线杆的轧制：将热的铝合金铸坯直接送入到多机架连续线杆轧制机中，经过9～16个道次的轧制，得到铝合金线杆； 

⑸轧制后的铝合金线杆经过在线时效，出车温度不大于60℃，即得。