CN104361942A - 一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单绞线铝合金芯电缆，所述电缆包括两根线材形成的绞线，绞线外层为绝缘层，其中一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的钛合金层，另一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的银镍合金层，铝合金芯材的各组分质量百分含量为：Fe：1.2~1.4%，W:0.35~0.37%，Cu：0.15~0.17%，Zn：2.23~2.26%，Cr：0.03~0.06%，Sn：0.43~0.47%，Mo：1.5~1.8%，Cd：0.16~0.19%，Be：2.3~2.6%，Co：0.4~0.6%，Mg：1.8~2%，余量为铝及不可避免的非金属夹杂，该单绞线铝合金芯电缆采用该工艺制备的铝合金电缆的抗拉强度为大于16kg/mm2；屈服强度大于14kg/mm2；伸率为10％；导电率大于63％IACS。
Description
技术领域
本发明属于电缆材料制造领域，尤其是一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金材料的发展已经形成一个良性的产业链，轻量化等优点也将让铝合金材料越来越多的进入更多的行业来替代以前的材料，其发展在这些行业中倍受青睐。目前，我国输电线路所使用的导线基本上仍旧是传统的钢芯铝绞线，由于其耐热性能相对较弱，因此线路的输电容量受到一定的限制，所以需要了良好铝合金芯电缆，能够促使工业发展更顺利，不受电力不稳定而烦恼。
发明内容
本发明提供一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，所述电缆包括两根线材形成的绞线，绞线的外层为绝缘层，其中一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的钛合金层，另一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的银镍合金层；
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法：
(1)将铝合金各组分原料，采用气体保护气氛在电阻炉中熔炼，熔炼温度为600~750℃，待原料全部熔化，边搅拌边加入精炼剂，精炼温度为680℃，精炼时间为25min；
(2)采用低压铸造方法铸造，在低压气体作用下使液态金属充填铸型，气体压力一般为0.6～1.5Ｐａ，在熔化金属的坩埚炉上加放密封盖，盖中心部位装有升液管，升液管插到金属液面以下，盖的上部安放Φ20mm铸型，将干燥的压缩空气通过进气管送到坩埚内，使金属液通过升液管从浇口进入铸型, 保持压力到铸型中的金属液完全凝固,然后解除压力，升液管中的金属液会自动落回坩埚中，这时可以开型，推出铸件；
(3) 旋锻 ：将铸造后的铸件进行多次旋锻，每次旋锻的截面缩减率均小于 25%，最终锻成直径为11mm 的铝合金棒材；
(5)冷拔：将铝合金棒材在4~3℃温度范围内进行再结晶温度的冷拔加工，把铝合金棒材拉拔成0.5mm直径；
(6)振动时效：用激振器把铝合金棒材通过控制器起动电机并调节其转速，使棒材处于共振状态，约20~25分钟的振动处理即可达到调整残余应力，得到铝合金芯材；
(7)将铝合金芯材分为两部分，一部分铝合金芯材进行钛合金包覆，钛合金的各组分质量百分含量为：Mo：1.5~1.8%，Cd：0.16~0.19%，Be：2.3~2.6%，Co：0.4~0.6%，Mg：1.8~2%，余量为Ti；另一部分铝合金芯材进行银镍合金包覆，银镍合金的各组分质量百分含量为：Fe：1.2~1.4%，W:0.35~0.37%，Cu：0.15~0.17%，Zn：2.23~2.26%，Cr：0.03~0.06%，Ni：1.5~2.3%，余量为Ag；
(8) 将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材在420℃保温18小时；
(9)将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材进行绞线；
(10)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形磨具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在绞线上形成电缆，所述绝缘体材料包括（重量份）：二氧化硅25~30份、云母8~12份、顺丁橡胶60~70份、异戊橡胶80~95份、聚异戊二烯35~55份、邻苯二甲酸10~13份、乙烯基树脂20~25份、苯甲酸钠8~10份、碳酸钙7~9份、钛白粉1~5份、抗氧剂9~20份。
进一步的，所述电缆包括铝合金芯材，所述芯材外为银镍合金层，最外层为绝缘层，铝合金芯材的各组分质量百分含量为：Fe：1.35%，W:0.36%，Cu：0.16%，Zn：2.25%，Cr：0.04%，Sn：0.45%，Mo：1.7%，Cd：0.18%，Be：2.5%，Co：0.5%，Mg：1.9%，余量为铝及不可避免的非金属夹杂。
进一步的，将铝合金芯材分为两部分，一部分铝合金芯材进行钛合金包覆，钛合金的各组分质量百分含量为：Mo：1.6%，Cd：0.17%，Be：2.5%，Co：0.5%，Mg：1.9%，余量为Ti；另一部分铝合金芯材进行银镍合金包覆，银镍合金的各组分质量百分含量为：Fe：1.3%，W:0.36%，Cu：0.16%，Zn：2.24%，Cr：0.04%，Ni：1.7%余量为Ag。
进一步的，绝缘体材料包括：二氧化硅27份、云母10份、顺丁橡胶65份、异戊橡胶85份、聚异戊二烯40份、邻苯二甲酸11份、乙烯基树脂22份、苯甲酸钠9份、碳酸钙8份、钛白粉3份、抗氧剂15份。
本发明的有益效果：本发明的一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，是具有输送电力时能够有良好的稳定性，芯材具有很好的导电性和延伸性，外层绝缘体材料有防腐作用，单绞线铝合金芯电缆的其制备方法容易。
具体实施方式
实施例1
一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，所述电缆包括两根线材形成的绞线，绞线的外层为绝缘层，其中一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的钛合金层，另一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的银镍合金层；
铝合金芯材的各组分质量百分含量为：Fe：1.4%，W: 0.37%，Cu：0.17%，Zn：2.26%，Cr：0.06%，Sn：0.47%，Mo： 1.8%，Cd：0.19%，Be：2.6%，Co：0.6%，Mg：2%，余量为铝及不可避免的非金属夹杂。
进一步的，所述单绞线铝合金芯电缆的制备方法：
(1)将铝合金各组分原料，采用气体保护气氛在电阻炉中熔炼，熔炼温度为700℃，待原料全部熔化，边搅拌边加入精炼剂，精炼温度为680℃，精炼时间为25min；
(2)采用低压铸造方法铸造，在低压气体作用下使液态金属充填铸型，气体压力一般为1.1Ｐａ，在熔化金属的坩埚炉上加放密封盖，盖中心部位装有升液管，升液管插到金属液面以下，盖的上部安放Φ20mm铸型，将干燥的压缩空气通过进气管送到坩埚内，使金属液通过升液管从浇口进入铸型, 保持压力到铸型中的金属液完全凝固,然后解除压力，升液管中的金属液会自动落回坩埚中，这时可以开型，推出铸件；
(3) 旋锻 ：将铸造后的铸件进行多次旋锻，每次旋锻的截面缩减率均小于 25%，最终锻成直径为11mm 的铝合金棒材；
(5)冷拔：将铝合金棒材在3℃温度范围内进行再结晶温度的冷拔加工，把铝合金棒材拉拔成0.5mm直径；
(6)振动时效：用激振器把铝合金棒材通过控制器起动电机并调节其转速，使棒材处于共振状态，约25分钟的振动处理即可达到调整残余应力，得到铝合金芯材；
(7)将铝合金芯材分为两部分，一部分铝合金芯材进行钛合金包覆，钛合金的各组分质量百分含量为：Mo：1.8%，Cd：0.19%，Be：2.6%，Co：0.6%，Mg：2%，余量为Ti；另一部分铝合金芯材进行银镍合金包覆，银镍合金的各组分质量百分含量为：Fe：1.4%，W: 0.37%，Cu：0.17%，Zn：2.26%，Cr：0.06%，Ni：1.8%，余量为Ag；
(8) 将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材在420℃保温18小时；
(9)将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材进行绞线；
(10)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形磨具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在绞线上形成电缆。所述绝缘体材料包括（重量份）：二氧化硅30份、云母12份、顺丁橡胶70份、异戊橡胶95份、聚异戊二烯55份、邻苯二甲酸13份、乙烯基树脂25份、苯甲酸钠10份、碳酸钙9份、钛白粉5份、抗氧剂20份。
实施例2：
一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，所述电缆包括两根线材形成的绞线，绞线的外层为绝缘层，其中一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的钛合金层，另一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的银镍合金层；
铝合金芯材的各组分质量百分含量为：Fe：1.35%，W:0.36%，Cu：0.16%，Zn：2.25%，Cr：0.04%，Sn：0.45%，Mo：1.7%，Cd：0.18%，Be：2.5%，Co：0.5%，Mg：1.9%，余量为铝及不可避免的非金属夹杂。
进一步的，所述单绞线铝合金芯电缆的制备方法：
(1)将铝合金各组分原料，采用气体保护气氛在电阻炉中熔炼，熔炼温度为650℃，待原料全部熔化，边搅拌边加入精炼剂，精炼温度为680℃，精炼时间为25min；
(2)采用低压铸造方法铸造，在低压气体作用下使液态金属充填铸型，气体压力一般为0.9Ｐａ，在熔化金属的坩埚炉上加放密封盖，盖中心部位装有升液管，升液管插到金属液面以下，盖的上部安放Φ20mm铸型，将干燥的压缩空气通过进气管送到坩埚内，使金属液通过升液管从浇口进入铸型, 保持压力到铸型中的金属液完全凝固,然后解除压力，升液管中的金属液会自动落回坩埚中，这时可以开型，推出铸件；
(3) 旋锻 ：将铸造后的铸件进行多次旋锻，每次旋锻的截面缩减率均小于 25%，最终锻成直径为11mm 的铝合金棒材；
(5)冷拔：将铝合金棒材在3.5℃温度范围内进行再结晶温度的冷拔加工，把铝合金棒材拉拔成0.5mm直径；
(6)振动时效：用激振器把铝合金棒材通过控制器起动电机并调节其转速，使棒材处于共振状态，约23分钟的振动处理即可达到调整残余应力，得到铝合金芯材；
(7)将铝合金芯材分为两部分，一部分铝合金芯材进行钛合金包覆，钛合金的各组分质量百分含量为：Mo：1.6%，Cd：0.17%，Be：2.5%，Co：0.5%，Mg：1.9%，余量为Ti；另一部分铝合金芯材进行银镍合金包覆，银镍合金的各组分质量百分含量为：Fe：1.3%，W:0.36%，Cu：0.16%，Zn：2.24%，Cr：0.04%，Ni：2.1%，余量为Ag；
(8)将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材在420℃保温18小时；
(9)将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材进行绞线；
(10)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形磨具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在绞线上形成电缆。所述绝缘体材料包括（重量份）：二氧化硅27份、云母10份、顺丁橡胶65份、异戊橡胶85份、聚异戊二烯40份、邻苯二甲酸11份、乙烯基树脂22份、苯甲酸钠9份、碳酸钙8份、钛白粉3份、抗氧剂15份。
实施例3：
一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，所述电缆包括两根线材形成的绞线，绞线的外层为绝缘层，其中一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的钛合金层，另一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的银镍合金层；
铝合金芯材的各组分质量百分含量为：Fe：1.2%，W:0.35%，Cu：0.15%，Zn：2.23%，Cr：0.03%，Sn：0.43%，Mo：1.5%，Cd：0.16%，Be：2.3%，Co：0.4%，Mg：1.8%，余量为铝及不可避免的非金属夹杂。
进一步的，所述单绞线铝合金芯电缆的制备方法：
(1)将铝合金各组分原料，采用气体保护气氛在电阻炉中熔炼，熔炼温度为600℃，待原料全部熔化，边搅拌边加入精炼剂，精炼温度为680℃，精炼时间为25min；
(2)采用低压铸造方法铸造，在低压气体作用下使液态金属充填铸型，气体压力一般为0.8Ｐａ，在熔化金属的坩埚炉上加放密封盖，盖中心部位装有升液管，升液管插到金属液面以下，盖的上部安放Φ20mm铸型，将干燥的压缩空气通过进气管送到坩埚内，使金属液通过升液管从浇口进入铸型, 保持压力到铸型中的金属液完全凝固,然后解除压力，升液管中的金属液会自动落回坩埚中，这时可以开型，推出铸件；
(3) 旋锻 ：将铸造后的铸件进行多次旋锻，每次旋锻的截面缩减率均小于 25%，最终锻成直径为11mm 的铝合金棒材；
(5)冷拔：将铝合金棒材在4℃温度范围内进行再结晶温度的冷拔加工，把铝合金棒材拉拔成0.5mm直径；
(6)振动时效：用激振器把铝合金棒材通过控制器起动电机并调节其转速，使棒材处于共振状态，约20分钟的振动处理即可达到调整残余应力，得到铝合金芯材；
(7)将铝合金芯材分为两部分，一部分铝合金芯材进行钛合金包覆，钛合金的各组分质量百分含量为：Mo：1.5%，Cd：0.16%，Be：2.3%，Co：0.4%，Mg：1.8%，余量为Ti；另一部分铝合金芯材进行银镍合金包覆，银镍合金的各组分质量百分含量为：Fe：1.2%，W:0.35%，Cu：0.15%，Zn：2.23%，Cr：0.03%，Ni：1.5%，余量为Ag；
(8)将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材在420℃保温18小时；
(9)将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材进行绞线；
(10)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形磨具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在绞线上形成电缆。所述绝缘体材料包括（重量份）：二氧化硅25份、云母8份、顺丁橡胶60份、异戊橡胶80份、聚异戊二烯35份、邻苯二甲酸10份、乙烯基树脂20份、苯甲酸钠8份、碳酸钙7份、钛白粉2份、抗氧剂10份。
经测试采用该工艺制备的单绞线铝合金芯电缆的抗拉强度为18kg/mm2；屈服强度16kg/mm2；伸长率为10％；导电率77％IACS。
实施例1-3得到的合金的性能列于下表
| 屈服强度 | 断后延伸率 | 导电率 | |
| 1 | 10kg/mm2 | 12% | 60%IACS |
| 2 | 13kg/mm2 | 14% | 66%IACS |
| 3 | 16kg/mm2 | 11% | 77%IACS |
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (5)
1.一种单绞线铝合金芯电缆，所述电缆包括两根线材形成的绞线，绞线的外层为绝缘层，其中一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的钛合金层，另一根线材包括铝合金芯材和铝合金芯材外包裹的银镍合金层，铝合金芯材的各组分质量百分含量为：Fe：1.2~1.4%，W:0.35~0.37%，Cu：0.15~0.17%，Zn：2.23~2.26%，Cr：0.03~0.06%，Sn：0.43~0.47%，Mo：1.5~1.8%，Cd：0.16~0.19%，Be：2.3~2.6%，Co：0.4~0.6%，Mg：1.8~2%，余量为铝及不可避免的非金属夹杂。
2.一种如权利要求1所述的一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法：
(1)将铝合金各组分原料，采用气体保护气氛在电阻炉中熔炼，熔炼温度为600~750℃，待原料全部熔化，边搅拌边加入精炼剂，精炼温度为680℃，精炼时间为25min；
(2)采用低压铸造方法铸造，在低压气体作用下使液态金属充填铸型，气体压力一般为0.6～1.5Ｐａ，在熔化金属的坩埚炉上加放密封盖，盖中心部位装有升液管，升液管插到金属液面以下，盖的上部安放Φ20mm铸型，将干燥的压缩空气通过进气管送到坩埚内，使金属液通过升液管从浇口进入铸型, 保持压力到铸型中的金属液完全凝固,然后解除压力，升液管中的金属液会自动落回坩埚中，这时可以开型，推出铸件；
(3) 旋锻 ：将铸造后的铸件进行多次旋锻，每次旋锻的截面缩减率均小于 25%，最终锻成直径为11mm 的铝合金棒材；
(5)冷拔：将铝合金棒材在4~3℃温度范围内进行再结晶温度的冷拔加工，把铝合金棒材拉拔成0.5mm直径；
(6)振动时效：用激振器把铝合金棒材通过控制器起动电机并调节其转速，使棒材处于共振状态，
约20~25分钟的振动处理即可达到调整残余应力，得到铝合金芯材；
(7)将铝合金芯材分为两部分，一部分铝合金芯材进行钛合金包覆，钛合金的各组分质量百分含量为：Mo：1.5~1.8%，Cd：0.16~0.19%，Be：2.3~2.6%，Co：0.4~0.6%，Mg：1.8~2%，余量为Ti；另一部分铝合金芯材进行银镍合金包覆，银镍合金的各组分质量百分含量为：Fe：1.2~1.4%，W:0.35~0.37%，Cu：0.15~0.17%，Zn：2.23~2.26%，Cr：0.03~0.06%，Ni：1.5~2.3%，余量为Ag；
(8) 将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材在420℃保温18小时；
(9)将包覆钛合金后的铝合金芯材和包覆银镍合金后的铝合金芯材进行绞线；
(10)通过加热挤塑机将绝缘体材料形成熔融态，在成形磨具和挤压压力作用下将绝缘体材料连续挤包在绞线上形成电缆，所述绝缘体材料包括（重量份）：二氧化硅25~30份、云母8~12份、顺丁橡胶60~70份、异戊橡胶80~95份、聚异戊二烯35~55份、邻苯二甲酸10~13份、乙烯基树脂20~25份、苯甲酸钠8~10份、碳酸钙7~9份、钛白粉1~5份、抗氧剂9~20份。
3.如权利要求2一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，所述电缆包括铝合金芯材，所述芯材外为银镍合金层，最外层为绝缘层，铝合金芯材的各组分质量百分含量为：Fe：1.35%，W:0.36%，Cu：0.16%，Zn：2.25%，Cr：0.04%，Sn：0.45%，Mo：1.7%，Cd：0.18%，Be：2.5%，Co：0.5%，Mg：1.9%，余量为铝及不可避免的非金属夹杂。
4.如权利要求2所述的一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，将铝合金芯材分为两部分，一部分铝合金芯材进行钛合金包覆，钛合金的各组分质量百分含量为：Mo：1.6%，Cd：0.17%，Be：2.5%，Co：0.5%，Mg：1.9%，余量为Ti；另一部分铝合金芯材进行银镍合金包覆，银镍合金的各组分质量百分含量为：Fe：1.3%，W:0.36%，Cu：0.16%，Zn：2.24%，Cr：0.04%，Ni：1.7%余量为Ag。
5.如权利要求2 所述的一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法，绝缘体材料包括：二氧化硅27份、云母10份、顺丁橡胶65份、异戊橡胶85份、聚异戊二烯40份、邻苯二甲酸11份、乙烯基树脂22份、苯甲酸钠9份、碳酸钙8份、钛白粉3份、抗氧剂15份。
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