CN102978491A

CN102978491A - 电缆用高导电铝合金导体材料及其制造方法

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Publication number: CN102978491A
Application number: CN2012105664372A
Authority: CN
Inventors: 郝相臣
Original assignee: 郝相臣
Current assignee: DAMING CABLE CO., LTD.
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-12-24
Also published as: CN102978491B

Abstract

一种电缆用高导电铝合金导体材料及其制造方法，铝合金导体材料中各组分的质量百分比如下：锂0.01%～0.05%；铁 0.1%～0.55%；锆0.01%～0.03%；铈0.01%～0.1%；钕0.01%～0.08%；钐0.01%～0.08%；硼0.1%～0.4%；铜0.03%～2.0%；余量为铝和≤0.5%的杂质总量。制造方法：先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭三种原料加入到熔化炉中，加温，保温；再往熔化液中加入铝铜合金原料，保温使其熔化；再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，升温，保温，加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌；熔化液静置得到铝合金导体材料。它耐高温，耐腐蚀，导电率高，重量轻，柔韧性好，抗拉强度高，载流量大。

Description

电缆用高导电铝合金导体材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电缆用铝合金导体材料，属于合金材料技术领域，特别是一种电缆用高导电铝合金导体材料，可以用来制造电线电缆、电器开关组件等，本发明还涉及所述的铝合金导体材料的制造方法。

背景技术

目前，用于电缆的铝合金导体材料较多，比如CN102262913A 公开了一种稀土高铁铝合金导体材料，包含：0.4~1.5wt%的Fe，0.3~3wt%的稀土元素，0.01~0.4wt%的Sc、Er、Ca、Sb、Mg中的一种或任意几种，其余为铝及不可避免的杂质。CN102363849A 公开了一种大容量非热处理型高导电铝合金导体材料，其主要由以下4种元素组成：铝、铒、钇和铁，各种元素的质量百分比如下：铒为0.21～0.30％，钇为0.26～0.30％，铁为0.15～0.25％，杂质硅≤0.06％，杂质铬、锰、钒、钛之和≤0.012％，余量为铝。CN101770828A公开了一种高导电非热处理型稀土耐热铝合金导体材料，该铝合金导体材料主要由以下六种元素组成：铝、锆、铒、钇、铁和钛，各种元素的质量百分比如下：锆为0.03～0.06％，铒为0.05～0.20％，钇为0.10～0.25％，铁为0.05～0.12％，钛为0.01～0.03％，杂质元素硅≤0.06％，其他杂质含量≤0.10％，其余为铝。CN101948971A 公开了一种电缆用耐热型铝合金导体材料及其制备方法，该铝合金的组成及重量百分含量为：0.3～1.0wt％的Fe、0.01～0.3wt％的Cu、0.01～0.3wt％的Mg，Ca、Mo、Sb中的一种、两种或三种，总量为0.01～0.3wt％，0.05～0.8wt％的稀土元素，稀土元素由Sc、Y和Er中的一种或多种组成，Si≤0.1wt％，其它杂质总含量≤0.15wt％，其余为Al。CN102230113A 公开了一种耐热铝合金导体材料及其制备方法，包括下述组分组成：锆0.06-0.15％；铒0.15-0.30％；铁0.10-0.20％；硅小于0.05％；钛、钒、铬、锰等不可避免杂质总和小于0.01％；铝为余量。其制备方法是将各组分熔铸后直接轧制即可。该导体材料不需进行热处理即可实现导电率在59.5～60.5％IACS之间，长期耐热温度达到180℃，短期耐热温度达到210℃。CN102534318A 公开了一种高强、高导电率、耐热铝合金导体材料及其制备方法，属于合金材料技术领域。按重量百分比组成：Zr0.2～0.3％，Er0.15～0.25％，杂质含量＜0.3％，余量为铝。制备方法是在熔炼铝的过程中加入AlEr和AlZr中间合金，熔炼温度为780±10℃，到达熔炼温度后保温30分钟后浇铸；随后依次对铸锭进行均匀化处理、轧制、热处理。

以上这些技术对于本发明如何使铝合金导体材料耐高温、耐腐蚀、导电率高、重量轻、柔韧性好、抗拉强度高、载流量大，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电缆用高导电铝合金导体材料，该铝合金导体材料耐高温，耐腐蚀，导电率高，重量轻，柔韧性好，抗拉强度高，载流量大。

为此，本发明还要提供所述的铝合金导体材料的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种电缆用高导电铝合金导体材料，其特征在于所述的铝合金导体材料中各组分的质量百分比（质量百分含量）如下：

锂（Li ）：0.01%～0.05%；铁（Fe ）：0.1%～0.55%；锆（Zr ）：0.01%～0.03%；铈（Ce ）：0.01%～0.1%；钕（Nd）：0.01%～0.08%；钐（Sm）：0.01%～0.08%；硼（B）：0.1%～0.4%；铜（Cu）：0.03%～2.0%；余量为铝（Al ）和≤0.5%的杂质总量。

所述的铝合金导体材料的制造方法包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.1%～0.55%、0.01%～0.03%，加温至780~820℃使其熔化，保温5~10分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的0.03%～2.0%，在780~820℃温度下保温10~15分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐（金属原料钐）五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.01%～0.05%、0.1%～0.4%、0.01%～0.1%、0.01%～0.08%、0.01%～0.08%，升温到780~800℃，保温15~20分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为1.3~2.5kg/cm²，同时在搅拌中使温度在760~780℃之间，保温10~15分钟；④保温时间到后，熔化液静置5~10分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。

上述技术方案中，所述的铝合金导体材料中各组分的质量百分比可以优选如下：

锂：0.03%；铁：0.4%；锆：0.03%；铈：0.08%；钕：0.05%；钐：0.06%；硼：0.2%；铜：0.8%；余量为铝和≤0.5%的杂质总量。

所述的铝合金导体材料的制造方法，它的优选方案包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.4%、0.03%，加温至800~805℃使其熔化，保温8~10分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的0.8%，在800~805℃温度下保温10~12分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.03%、0.2%、0.08%、0.05%、0.06%，升温到785~790℃，保温15~18分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为1.5~2.0kg/cm²，同时在搅拌中使温度在765~770℃之间，保温10~12分钟；④保温时间到后，熔化液静置5~8分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。

用本发明的铝合金导体材料所生产的导线与铜导线、稀土铝合金导线在型号相同、长度相同的情况下的性能对比如表1。

表1

从表1看出，通过上述三种导体材料所生产出的导线线芯进行实际测试对比，本发明的铝合金导体材料所生产出的导线线芯耐高温，耐腐蚀，电阻低，导电率高，重量轻，柔韧性好，抗疲劳性高，载流量大，优于另两种导体材料所生产出的导线线芯。

本发明的铝合金导体材料短时耐热180℃，长期耐热90℃；抗拉强度为150~170MPa，延伸率大于15％，导电率大于61.5％IACS；采用本发明的铝合金导体材料制造的导线与IACS耐热铝合金导线相比，可降低线损0.5％~1.5％，载流量比普通铝导线提高30％以上，抗疲劳强度比铜导线高12%，比稀土铝合金导线高5~10%。

综上所述，本发明的铝合金导体材料耐高温，耐腐蚀，导电率高，重量轻，柔韧性好，抗拉强度高，载流量大。

具体实施方式

实施例1：本发明所述的铝合金导体材料中各组分（各元素）的质量百分比（或者说是重量百分含量）如下：

锂：0.03%；铁：0.4%；锆：0.03%；铈：0.08%；钕：0.05%；钐：0.06%；硼：0.2%；铜：0.8%；余量为铝（约为98.35%）。

本发明所述的铝合金导体材料的制造方法（依次）包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭（采用纯度为99.7%的纯铝锭）三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量(或者说是所得铝合金导体材料质量,以下同)的0.4%、0.03%，加温至800~805℃（可以是800℃）使其熔化，保温8~10分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的0.8%，在800~805℃温度下保温10~12分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.03%、0.2%、0.08%、0.05%、0.06%，升温到785~790℃（可以是785℃），保温15~18分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为1.5~2.0kg/cm²（可以是1.5kg/cm²），同时在搅拌中使温度在765~770℃（可以是765℃）之间，保温10~12分钟；④保温时间到后，熔化液静置5~8分钟，（扒出）取出熔化液中的杂质（更好地保证了导体材料的洁净度和导电性），然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料，即杂质扒出后把干净的铝液通过熔化炉（熔炼炉）排放口放出流入铸轧设备中，生产出企业所需导体或者导电零部件。

所制得的铝合金导体材料抗拉强度为168MPa，延伸率为20％，导电率为61.7％IACS。

实施例2：本发明所述的铝合金导体材料中各组分（各元素）的质量百分比（或者说是重量百分含量）如下：

锂：0.01%；铁：0.5%；锆：0.02%；铈：0.1%；钕：0.01%；钐：0.01%；硼：0.4%；铜：1.4%；余量为铝（约为97.55%）。

所述的铝合金导体材料的制造方法包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭（采用纯度为99.7%的纯铝锭）三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.5%、0.02%，加温至780℃（或者820℃）使其熔化，保温10分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的1.4%，在780℃（或者820℃）温度下保温10分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.01%、0.4%、0.1%、0.01%、0.01%，升温到800℃（或者780℃），保温15分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为2.5kg/cm²，同时在搅拌中使温度在780℃（或者760℃）之间，保温10分钟；④保温时间到后，熔化液静置5分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。所制得的铝合金导体材料抗拉强度为160MPa，延伸率为18％，导电率为61.5％IACS。

实施例3：本发明所述的铝合金导体材料中各组分（各元素）的质量百分比（或者说是重量百分含量）如下：

锂：0.05%；铁：0.1%；锆：0.01%；铈：0.01%；钕：0.08%；钐：0.08%；硼：0.1%；铜：1.8%；余量为铝（约为97.77%）。

所述的铝合金导体材料的制造方法包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭（采用纯度为99.7%的纯铝锭）三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.1%、0.01%，加温至820℃（或者780℃）使其熔化，保温5分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的1.8%，在820℃（或者780℃）温度下保温15分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.05%、0.1%、0.01%、0.08%、0.08%，升温到780℃（或者800℃），保温20分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为1.3kg/cm²，同时在搅拌中使温度在760℃（或者780℃）之间，保温15分钟；④保温时间到后，熔化液静置10分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。所制得的铝合金导体材料抗拉强度为163MPa，延伸率为17％，导电率为61.6％IACS。

实施例4：本发明所述的铝合金导体材料中各组分（各元素）的质量百分比（或者说是重量百分含量）如下：

锂：0.05%；铁：0.55%；锆：0.02%；铈：0.1%；钕：0.07%；钐：0.08%；硼：0.4%；铜：0.06%；余量为铝（约为98.67%）。

所述的铝合金导体材料的制造方法包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭（采用纯度为99.7%的纯铝锭）三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.55%、0.02%，加温至815℃使其熔化，保温8分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的0.06%，在785℃温度下保温12分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.05%、0.4%、0.1%、0.07%、0.08%，升温到795℃，保温20分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为2.0kg/cm²，同时在搅拌中使温度在770℃之间，保温15分钟；④保温时间到后，熔化液静置10分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。所制得的铝合金导体材料抗拉强度为165MPa，延伸率为18％，导电率为61.5％IACS。

Claims

1.一种电缆用高导电铝合金导体材料，其特征在于所述的铝合金导体材料中各组分的质量百分比如下：

锂：0.01%～0.05%；铁：0.1%～0.55%；锆：0.01%～0.03%；铈：0.01%～0.1%；钕：0.01%～0.08%；钐：0.01%～0.08%；硼：0.1%～0.4%；铜：0.03%～2.0%；余量为铝和≤0.5%的杂质总量；

所述的铝合金导体材料的制造方法包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.1%～0.55%、0.01%～0.03%，加温至780~820℃使其熔化，保温5~10分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的0.03%～2.0%，在780~820℃温度下保温10~15分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.01%～0.05%、0.1%～0.4%、0.01%～0.1%、0.01%～0.08%、0.01%～0.08%，升温到780~800℃，保温15~20分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为1.3~2.5kg/cm²，同时在搅拌中使温度在760~780℃之间，保温10~15分钟；④保温时间到后，熔化液静置5~10分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。

2.根据权利要求1所述的电缆用高导电铝合金导体材料，其特征在于所述的铝合金导体材料中各组分的质量百分比如下：

3.一种权利要求1所述的电缆用高导电铝合金导体材料的制造方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.1%～0.55%、0.01%～0.03%，加温至780~820℃使其熔化，保温5~10分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的0.03%～2.0%，在780~820℃温度下保温10~15分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.01%～0.05%、0.1%～0.4%、0.01%～0.1%、0.01%～0.08%、0.01%～0.08%，升温到780~800℃，保温15~20分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为1.3~2.5kg/cm²，同时在搅拌中使温度在760~780℃之间，保温10~15分钟；④保温时间到后，熔化液静置5~10分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。

4.根据权利要求3所述的电缆用高导电铝合金导体材料的制造方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①先将铝铁合金、铝锆合金、铝锭三种原料加入到熔化炉中，使元素铁、锆分别占熔体总质量的0.4%、0.03%，加温至800~805℃使其熔化，保温8~10分钟；②再往熔化液中加入铝铜合金原料，使元素铜占熔体总质量的0.8%，在800~805℃温度下保温10~12分钟使其熔化；③保温时间到后，再往熔化液中加入铝锂合金、铝硼合金、铝铈合金、铝钕合金、钐五种原料，使元素锂、硼、铈、钕、钐分别占熔体总质量的0.03%、0.2%、0.08%、0.05%、0.06%，升温到785~790℃，保温15~18分钟使其熔化，保温时间到后再往熔化液中加入精炼剂，底吹氩气进行搅拌，吹入口处氩气压力为1.5~2.0kg/cm²，同时在搅拌中使温度在765~770℃之间，保温10~12分钟；④保温时间到后，熔化液静置5~8分钟，取出熔化液中的杂质，然后浇铸轧制成型，得到铝合金导体材料。