CN104911411A - 一种高电导率的电缆用铝合金导线材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高电导率的电缆用铝合金导线材料及其制备方法，所述的电缆用铝合金导线材料包括Ca、Zr、Ga、Ba、Ru、Cs、Nd、Sn、Tb、Y、Cu、Fe、余量为Al；制备方法包括下述步骤：（1）将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至680-710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910-960℃，再保持温度不变熔炼3h；（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为600-630℃；再进行细轧，细轧温度为540-570℃；（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。制备的电缆用铝合金导线具有拉伸强度高、导电率高、延伸率大的优势。
Description
技术领域
本发明属于电缆材料领域，涉及一种高电导率的电缆用铝合金材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆的种类很多，综合产品的性能、结构和使用特点，可将所有电线电缆产品分为：1)裸电线：按产品的形状、结构和用途不同，分为圆线、架空用绞线、软接线、型线和型材等四个系列。2)电磁线：按绝缘层所用材料、结构、耐热等级和用途，可以分为漆包线、纤维绕包电磁线、薄膜绕包电磁线和无机绝缘电磁线四大类。3)电力电缆：按绝缘类型及结构可分为油浸纸绝缘电力电缆、塑料绝缘电力电缆和橡皮绝缘电力电缆等。4)电气装备用电线电缆：按产品使用特性可分为通用电线电缆、电工设备和仪器仪表用电线电缆、交通工具用电线电缆、地质勘探和采掘工业用电线电缆、信号控制电缆、直流高压电缆。5)通信电线电缆等。
铝合金导线在电缆中应用较多，被作为芯材用于电力传输等。铝合金导线的导电率以及它的机械强度都对电缆发挥正常的功能至关重要。
发明内容
要解决的技术问题：常规的电缆用铝合金导线材料的导电率较低，通常只有55%-60%左右，超过60%以后，其导电率提高难度较大，并且勇于电缆的铝合金导线材料需要具有较高的拉伸强度和延伸率，上述指标对电缆用铝合金导线材料的使用影响较大，因此需要对其工艺进行改进，提高电缆用铝合金导线材料的上述性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明公开了一种高电导率的电缆用铝合金导线材料及其制备方法，所述的高电导率的电缆用铝合金导线材料由以下成分按照重量百分比组成：
Ca 0.5wt%-2.5wt%、
Zr 1.4wt%-3.5wt%、
Ga 2.0wt%-4.5wt%、
Ba 0.5wt%-1.5wt%、
Ru 1.2wt%-1.7wt%、
Cs 0.2wt%-0.6wt%、
Nd 0.3wt%-0.7wt%、
Sn 0.6wt%-1.3wt%、
Tb 0.5wt%-1.1wt%、
Y 0.4wt%-0.8wt%、
Cu 4.5wt%-7.5wt%、
Fe 8.5wt%-13.5wt%、
余量为Al。
优选的，所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料，由以下成分按照重量百分比组成：
Ca 1wt%-2wt%、
Zr 1.8wt%-3.0wt%、
Ga 3.0wt%-4.0wt%、
Ba 0.8wt%-1.3wt%、
Ru 1.3wt%-1.5wt%、
Cs 0.3wt%-0.5wt%、
Nd 0.4wt%-0.6wt%、
Sn 0.9wt%-1.1wt%、
Tb 0.7wt%-1.0wt%、
Y 0.5wt%-0.7wt%、
Cu 5.5wt%-6.5wt%、
Fe 9.5wt%-11.5wt%、
余量为Al。
所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，包括下述步骤：
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为0.5wt%-2.5wt%、Zr为1.4wt%-3.5wt%、Ga为 2.0wt%-4.5wt%、Ba为0.5wt%-1.5wt%、Ru为1.2wt%-1.7wt%、Cs为0.2wt%-0.6wt%、Nd为0.3wt%-0.7wt%、Sn为0.6wt%-1.3wt%、Tb为0.5wt%-1.1wt%、Y为0.4wt%-0.8wt%、Cu为4.5wt%-7.5wt%、Fe为8.5wt%-13.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至680-710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910-960℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为600-630℃；再进行细轧，细轧温度为540-570℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
优选的，所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，所述的步骤（1）中首先将高温熔炼炉温度升高至690℃。
优选的，所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，所述的步骤（1）中再将熔炼炉内温度升高至940℃。
优选的，所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，所述的步骤（3）中粗轧温度为610℃。
优选的，所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，所述的步骤（3）中细轧温度为550℃。
有益效果：本发明的电缆用铝合金导线材料具有优良的电导率，并且还显著的提高了电缆用铝合金导线材料的拉伸强度和延伸率，性能提高后的铝合金导线材料非常适用于同轴电缆等各种电缆材料的使用，有效的提高了电缆材料的强度和导电效率，适合于中长距离的电路传输。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为2.5wt%、Zr为1.4wt%、Ga为 2.0wt%、Ba为1.5wt%、Ru为1.2wt%、Cs为0.6wt%、Nd为0.3wt%、Sn为0.6wt%、Tb为1.1wt%、Y为0.4wt%、Cu为7.5wt%、Fe为13.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为630℃；再进行细轧，细轧温度为540℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
实施例2
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为0.5wt%、Zr为3.5wt%、Ga为 4.5wt%、Ba为0.5wt%、Ru为1.7wt%、Cs为0.2wt%、Nd为0.7wt%、Sn为1.3wt%、Tb为0.5wt%、Y为0.8wt%、Cu为4.5wt%、Fe为8.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至680℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至960℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为600℃；再进行细轧，细轧温度为570℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
实施例3
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为2wt%、Zr为1.8wt%、Ga为 3wt%、Ba为0.8wt%、Ru为1.5wt%、Cs为0.3wt%、Nd为0.4wt%、Sn为0.9wt%、Tb为1.0wt%、Y为0.7wt%、Cu为5.5wt%、Fe为11.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为630℃；再进行细轧，细轧温度为540℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
实施例4
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为1wt%、Zr为3.0wt%、Ga为 4wt%、Ba为1.3wt%、Ru为1.3wt%、Cs为0.5wt%、Nd为0.6wt%、Sn为1.1wt%、Tb为0.7wt%、Y为0.5wt%、Cu为6.5wt%、Fe为9.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至680℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至960℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为600℃；再进行细轧，细轧温度为570℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
实施例5
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为1wt%、Zr为3.0wt%、Ga为 4wt%、Ba为1.3wt%、Ru为1.3wt%、Cs为0.5wt%、Nd为0.6wt%、Sn为1.1wt%、Tb为0.7wt%、Y为0.5wt%、Cu为6.5wt%、Fe为9.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至690℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至940℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为610℃；再进行细轧，细轧温度为550℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
对比例1
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为2.5wt%、Zr为1.4wt%、Ga为 2.0wt%、Ba为1.5wt%、Ru为1.2wt%、Cs为0.6wt%、Sn为0.6wt%、Tb为1.1wt%、Y为0.4wt%、Cu为7.5wt%、Fe为13.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为630℃；再进行细轧，细轧温度为540℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
对比例2
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为2.5wt%、Zr为1.4wt%、Ga为 2.0wt%、Ba为1.5wt%、Ru为1.2wt%、Cs为0.6wt%、Nd为0.3wt%、Tb为1.1wt%、Y为0.4wt%、Cu为7.5wt%、Fe为13.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为630℃；再进行细轧，细轧温度为540℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
对比例3
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为2.5wt%、Zr为1.4wt%、Ga为 2.0wt%、Ba为1.5wt%、Ru为1.2wt%、Cs为0.6wt%、Tb为1.1wt%、Y为0.4wt%、Cu为7.5wt%、Fe为13.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为630℃；再进行细轧，细轧温度为540℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
上述的电缆用铝合金导线材料的导电率、拉伸强度、延伸率如下：
| 导电率（%IACS） | 拉伸强度（MPa） | 延伸率（%） | |
| 实施例1 | 61.3 | 126 | 11 |
| 实施例2 | 61.5 | 121 | 11 |
| 实施例3 | 62.9 | 139 | 13 |
| 实施例4 | 63.2 | 132 | 12 |
| 实施例5 | 65.7 | 163 | 17 |
对比例的情况如下：
| 导电率（%IACS） | 拉伸强度（MPa） | 延伸率（%） | |
| 实施例1 | 57.8 | 113 | 9 |
| 实施例2 | 58.3 | 109 | 10 |
| 实施例3 | 50.1 | 84 | 6 |
Claims (7)
1.一种高电导率的电缆用铝合金导线材料，其特征在于，所述的高电导率的电缆用铝合金导线材料由以下成分按照重量百分比组成：
Ca 0.5wt%-2.5wt%、
Zr 1.4wt%-3.5wt%、
Ga 2.0wt%-4.5wt%、
Ba 0.5wt%-1.5wt%、
Ru 1.2wt%-1.7wt%、
Cs 0.2wt%-0.6wt%、
Nd 0.3wt%-0.7wt%、
Sn 0.6wt%-1.3wt%、
Tb 0.5wt%-1.1wt%、
Y 0.4wt%-0.8wt%、
Cu 4.5wt%-7.5wt%、
Fe 8.5wt%-13.5wt%、
余量为Al。
2. 根据权利要求1所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料，其特征在于，所述的高电导率的电缆用铝合金导线材料由以下成分按照重量百分比组成：
Ca 1wt%-2wt%、
Zr 1.8wt%-3.0wt%、
Ga 3.0wt%-4.0wt%、
Ba 0.8wt%-1.3wt%、
Ru 1.3wt%-1.5wt%、
Cs 0.3wt%-0.5wt%、
Nd 0.4wt%-0.6wt%、
Sn 0.9wt%-1.1wt%、
Tb 0.7wt%-1.0wt%、
Y 0.5wt%-0.7wt%、
Cu 5.5wt%-6.5wt%、
Fe 9.5wt%-11.5wt%、
余量为Al。
3. 根据权利要求1所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括下述步骤：
（1）按照各组成元素的重量百分比取Ca为0.5wt%-2.5wt%、Zr为1.4wt%-3.5wt%、Ga为 2.0wt%-4.5wt%、Ba为0.5wt%-1.5wt%、Ru为1.2wt%-1.7wt%、Cs为0.2wt%-0.6wt%、Nd为0.3wt%-0.7wt%、Sn为0.6wt%-1.3wt%、Tb为0.5wt%-1.1wt%、Y为0.4wt%-0.8wt%、Cu为4.5wt%-7.5wt%、Fe为8.5wt%-13.5wt%、余量为Al，将上述的材料在熔炼炉中高温熔炼，首先将高温熔炼炉温度升高至680-710℃，保持温度稳定，熔炼2h；再将熔炼炉内温度升高至910-960℃，再保持温度不变熔炼3h；
（2）将熔炼炉内金属液浇铸成为铝合金铸锭；
（3）将铝合金铸锭先粗轧，粗轧温度为600-630℃；再进行细轧，细轧温度为540-570℃；
（4）轧制成为铝合金杆后，再拉丝成为铝合金导线。
4. 根据权利要求3所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中首先将高温熔炼炉温度升高至690℃。
5.根据权利要求3所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中再将熔炼炉内温度升高至940℃。
6.根据权利要求3所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中粗轧温度为610℃。
7. 根据权利要求3所述的一种高电导率的电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中细轧温度为550℃。
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