CN104911415A - 一种电力电缆用铝合金导线材料及其制备方法 - Google Patents

一种电力电缆用铝合金导线材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力电缆用铝合金导线材料及其制备方法，所述的电力电缆用铝合金导线材料包括W、Cs、Hf、Mn、Cd、Ta、Tc、Co、Pb、Zn、Mg、余量为Al；所述的制备方法步骤如下：步骤一：按照重量百分比进行配料，将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655-685℃，熔炼1.5h；步骤二：升高熔炼炉内温度为930-970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为570-610℃；步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。本发明的铝合金导线材料可用于电力电缆中，提高电力电缆的性能。

Description

一种电力电缆用铝合金导线材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电力电缆材料领域，涉及一种电力电缆用铝合金导线材料及其制备方法。
背景技术
电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。
电力电缆的分类较多，用途也较为广泛。电力电缆中包括铝合金导体材料和铜合金导体材料。铝合金导体材料可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性，同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8%，载流量是铜的79%，优于纯铝标准。但在同样体积下，铝合金的实际重量大约是铜的三分之一。因此，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。
采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆重量，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损。铝合金电缆包括：金属锁铠装电缆、钢带铠装电缆、阻燃耐火电缆等。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种电力电缆用铝合金导线材料及其制备方法，以解决现有的电力电缆铝导线材料的物理强度低、抗疲劳强度低的问题，有效的提高电力电缆用铝导线材料的抗疲劳强度和物理强度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明公开了一种电力电缆用铝合金导线材料及其制备方法，所述的电力电缆用铝合金导线材料由以下成分按照重量百分比组成：
W               0.2wt%-0.7wt%、
Cs               0.3wt%-0.9wt%、
Hf               0.1wt%-0.3wt%、
Mn              0.4wt%-1.1wt%、
Cd               0.3wt%-0.7wt%、
Ta               0.2wt%-0.5wt%、
Tc               0.1wt%-0.5wt%、
Co              0.3wt%-0.8wt%、
Pb              0.2wt%-0.5wt%、
Zn               0.5wt%-1.1wt%、               
Mg              2.3wt%-6.5wt%、
余量为Al。
所述的一种电力电缆用铝合金导线材料，由以下成分按照重量百分比组成：
W               0.4wt%-0.6wt%、
Cs               0.4wt%-0.8wt%、
Hf               0.1wt%-0.2wt%、
Mn              0.7wt%-1.0wt%、
Cd               0.4wt%-0.6wt%、
Ta               0.3wt%-0.4wt%、
Tc               0.2wt%-0.4wt%、
Co              0.4wt%-0.7wt%、
Pb              0.3wt%-0.4wt%、
Zn               0.7wt%-0.9wt%、               
Mg              3.6wt%-5.2wt%、
余量为Al。
所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，所述的制备方法步骤如下：
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.2wt%-0.7wt%、Cs为0.3wt%-0.9wt%、Hf为0.1wt%-0.3wt%、Mn为0.4wt%-1.1wt%、Cd为0.3wt%-0.7wt%、Ta为0.2wt%-0.5wt%、Tc为0.1wt%-0.5wt%、Co为0.3wt%-0.8wt%、Pb为0.2wt%-0.5wt%、Zn为0.5wt%-1.1wt%、Mg为2.3wt%-6.5wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655-685℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为930-970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为570-610℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，步骤一中升高熔炼炉内温度为670℃。
所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，步骤二中升高熔炼炉内温度为950℃。
所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，步骤三中轧制温度为590℃。
有益效果：本发明公开的电力电缆用铝合金导线材料具有优良的抗疲劳强度和物理强度，本发明的制备方法对电力电缆中各种金属元素的配比及组成进行了合理调整，尤其是加入的Tc和Co两种成分发挥了协同增效性能，非常明显的对铝合金导线材料的抗疲劳强度和物理强度产生了较大的提升作用。
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
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.7wt%、Cs为0.9wt%、Hf为0.3wt%、Mn为1.1wt%、Cd为0.7wt%、Ta为0.5wt%、Tc为0.1wt%、Co为0.8wt%、Pb为0.5wt%、Zn为0.5wt%、Mg为2.3wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为685℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为930℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为570℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
实施例2
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.2wt%、Cs为0.3wt%、Hf为0.1wt%、Mn为0.4wt%、Cd为0.3wt%、Ta为0.2wt%、Tc为0.5wt%、Co为0.3wt%、Pb为0.2wt%、Zn为1.1wt%、Mg为6.5wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为610℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
实施例3
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.4wt%、Cs为0.4wt%、Hf为0.2wt%、Mn为1.0wt%、Cd为0.4wt%、Ta为0.3wt%、Tc为0.4wt%、Co为0.4wt%、Pb为0.3wt%、Zn为0.9wt%、Mg为5.2wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为685℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为930℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为570℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
实施例4
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.6wt%、Cs为0.8wt%、Hf为0.1wt%、Mn为0.7wt%、Cd为0.6wt%、Ta为0.4wt%、Tc为0.2wt%、Co为0.7wt%、Pb为0.4wt%、Zn为0.7wt%、Mg为3.6wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为610℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
实施例5
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.5wt%、Cs为0.6wt%、Hf为0.2wt%、Mn为0.8wt%、Cd为0.5wt%、Ta为0.4wt%、Tc为0.3wt%、Co为0.6wt%、Pb为0.4wt%、Zn为0.8wt%、Mg为4.6wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为670℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为950℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为590℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
对比例1
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.2wt%、Cs为0.3wt%、Hf为0.1wt%、Mn为0.4wt%、Cd为0.3wt%、Ta为0.2wt%、Co为0.3wt%、Pb为0.2wt%、Zn为1.1wt%、Mg为6.5wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为610℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
对比例2
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.2wt%、Cs为0.3wt%、Hf为0.1wt%、Mn为0.4wt%、Cd为0.3wt%、Ta为0.2wt%、Tc为0.5wt%、Pb为0.2wt%、Zn为1.1wt%、Mg为6.5wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为610℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
对比例3
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.2wt%、Cs为0.3wt%、Hf为0.1wt%、Mn为0.4wt%、Cd为0.3wt%、Ta为0.2wt%、Pb为0.2wt%、Zn为1.1wt%、Mg为6.5wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为610℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
测定了电力电缆用铝合金导线材料的抗疲劳强度，方法为将导线反复弯折90度，计算其可弯折的次数。另外再测定铝合金导线材料的拉伸强度和断裂伸长率。结果如下：
  弯折次数 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%）
实施例1 36 149 29
实施例2 36 147 27
实施例3 41 163 31
实施例4 40 161 32
实施例5 47 177 37
未加入Tc或/和Co的对比例的结果如下：
  弯折次数 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%）
对比例1 33 141 28
对比例2 31 140 27
对比例3 23 107 23

Claims (6)

1.一种电力电缆用铝合金导线材料，其特征在于，所述的电力电缆用铝合金导线材料由以下成分按照重量百分比组成：
W               0.2wt%-0.7wt%、
Cs               0.3wt%-0.9wt%、
Hf               0.1wt%-0.3wt%、
Mn              0.4wt%-1.1wt%、
Cd               0.3wt%-0.7wt%、
Ta               0.2wt%-0.5wt%、
Tc               0.1wt%-0.5wt%、
Co              0.3wt%-0.8wt%、
Pb              0.2wt%-0.5wt%、
Zn               0.5wt%-1.1wt%、               
Mg              2.3wt%-6.5wt%、
余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种电力电缆用铝合金导线材料，其特征在于，所述的电力电缆用铝合金导线材料由以下成分按照重量百分比组成：
W               0.4wt%-0.6wt%、
Cs               0.4wt%-0.8wt%、
Hf               0.1wt%-0.2wt%、
Mn              0.7wt%-1.0wt%、
Cd               0.4wt%-0.6wt%、
Ta               0.3wt%-0.4wt%、
Tc               0.2wt%-0.4wt%、
Co              0.4wt%-0.7wt%、
Pb              0.3wt%-0.4wt%、
Zn               0.7wt%-0.9wt%、               
Mg              3.6wt%-5.2wt%、
余量为Al。
3. 根据权利要求1所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法步骤如下：
步骤一：按照重量百分比进行配料，W为0.2wt%-0.7wt%、Cs为0.3wt%-0.9wt%、Hf为0.1wt%-0.3wt%、Mn为0.4wt%-1.1wt%、Cd为0.3wt%-0.7wt%、Ta为0.2wt%-0.5wt%、Tc为0.1wt%-0.5wt%、Co为0.3wt%-0.8wt%、Pb为0.2wt%-0.5wt%、Zn为0.5wt%-1.1wt%、Mg为2.3wt%-6.5wt%、余量为Al；将上述的各种成分投入至熔炼炉内，阶梯升温，升高熔炼炉内温度为655-685℃，熔炼1.5h；
步骤二：升高熔炼炉内温度为930-970℃，再熔炼2.5h；再将合金液体浇注为铝合金锭；
步骤三：将铝合金锭轧制为铝合金杆，轧制温度为570-610℃；
步骤四:最后将铝合金杆再进行拉伸，拉伸为制备的电力电缆用铝合金导线材料。
4. 根据权利要求3所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，步骤一中升高熔炼炉内温度为670℃。
5. 根据权利要求3所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，步骤二中升高熔炼炉内温度为950℃。
6. 根据权利要求3所述的一种电力电缆用铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，步骤三中轧制温度为590℃。
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