CN105506406A - 一种高导电率的铝合金线材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高导电率的铝合金线材及其制备方法，所述铝合金线材按重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.5～0.85%、铍0.05～0.08%、钼0.1～0.12%、铜0.7～0.9%、镱0.4～0.48%、钠0.2～0.3%、硅0.8～1.2%、镁0.8～1.1%、钴0.35～0.42%和余量的铝，纳米碳粉的粒径为15～50nm；将铝锭加入炉中熔化，再升温，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，精炼、扒渣，保温，得到铝液；将铝液连铸成铝合金棒材，再在高温下旋转锻造，均匀化处理，拉拔得到铝合金线材粗品；经时效热处理得。本发明制得的铝合金线材的导电率达到64.8～66.1%IACS。

Description

一种高导电率的铝合金线材及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体是一种高导电率的铝合金线材及其制备方法。
背景技术
铜是一种优良的线材，但是由于其资源匮乏且价格过高，很大程度上限制了铜芯线材的应用。相对于铜资源，铝资源的导电率等性能略逊于铜，但是铝线材也具有诸多优点，尤其是重量轻、成本低的双重优势，因此，铝合金线材的应用比例在不断的增加。
近年来，现有输电线路上用的铝合金线材包括普通钢芯铝导线、铝包钢芯导线等等。目前，我国输电线所使用的铝导线基本上仍旧是传统的刚芯铝绞线，由于其导电性能较差，输电容量受到一定的限制且输电损失较大，已经越来越不满足实际的应用。因此，需要调整铝线材中掺杂元素的含量或者引入其他元素，对铝线材的性能进行改性，以获得一种具有优良电性能的铝合金线材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高导电率的铝合金线材及其制备方法，制得的铝合金线材的导电率达到64.8～66.1％IACS。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高导电率的铝合金线材，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.5～0.85％、铍0.05～0.08％、钼0.1～0.12％、铜0.7～0.9％、镱0.4～0.48％、钠0.2～0.3％、硅0.8～1.2％、镁0.8～1.1％、钴0.35～0.42％和余量的铝；所述的纳米碳粉的粒径为15～50nm。
作为本发明进一步的方案：按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.65～0.7％、铍0.06～0.07％、钼0.11～0.12％、铜0.7～0.8％、镱0.45～0.48％、钠0.2～0.25％、硅0.9～1.1％、镁0.8～1.0％、钴0.38～0.41％和余量的铝。
作为本发明进一步的方案：按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.68％、铍0.07％、钼0.11％、铜0.8％、镱0.45％、钠0.25％、硅1.1％、镁0.8％、钴0.4％和余量的铝。
所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按上述重量百分比，准备纳米碳粉和其余原料组分，除纳米碳粉之外的其余各原料均为纯锭材料或合金；
(2)熔炼：将铝锭加入炉中升温至690～700℃下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至760～770℃下，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在700～710℃下保温25～30min，得到铝液；
(3)成型：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在310～320℃均匀化处理1～1.5小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品；
(4)时效热处理：将铝合金线材粗品送入230～240℃热处理炉中，处理2～3小时，然后，升温至330～340℃，保温处理1～2小时，再冷却至100～110℃，保温处理4～5小时，自然冷却即得。
作为本发明进一步的方案：所述的成型为：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在320℃均匀化处理1.5小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品。
作为本发明进一步的方案：所述的时效热处理为：将铝合金线材粗品送入238℃热处理炉中，处理2.5小时，然后，升温至338℃，保温处理1.5小时，再冷却至100℃，保温处理4.5小时，自然冷却即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在铝合金线材中引入多种导电性能高的金属，同时还添加了颗粒小而均匀的纳米碳粉，使得铝合金线材的导电性能得以提高，其导电率达到64.8～66.1％IACS。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种高导电率的铝合金线材，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.5％、铍0.08％、钼0.1％、铜0.9％、镱0.4％、钠0.3％、硅0.8％、镁1.1％、钴0.35％和余量的铝；纳米碳粉的粒径为15～50nm。
所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按上述重量百分比，准备纳米碳粉和其余原料组分，除纳米碳粉之外的其余各原料均为纯锭材料或合金；
(2)熔炼：将铝锭加入炉中升温至700℃下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至770℃下，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在710℃下保温25min，得到铝液；
(3)成型：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在320℃均匀化处理1小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品；
(4)时效热处理：将铝合金线材粗品送入230℃热处理炉中，处理3小时，然后，升温至330℃，保温处理2小时，再冷却至100℃，保温处理5小时，自然冷却即得。
实施例2
本发明实施例中，一种高导电率的铝合金线材，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.85％、铍0.05％、钼0.12％、铜0.7％、镱0.48％、钠0.2％、硅1.2％、镁0.8％、钴0.42％和余量的铝；纳米碳粉的粒径为15～50nm。
所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按上述重量百分比，准备纳米碳粉和其余原料组分，除纳米碳粉之外的其余各原料均为纯锭材料或合金；
(2)熔炼：将铝锭加入炉中升温至700℃下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至770℃下，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在710℃下保温25min，得到铝液；
(3)成型：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在320℃均匀化处理1小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品；
(4)时效热处理：将铝合金线材粗品送入230℃热处理炉中，处理3小时，然后，升温至330℃，保温处理2小时，再冷却至100℃，保温处理5小时，自然冷却即得。
实施例3
本发明实施例中，一种高导电率的铝合金线材，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.65％、铍0.07％、钼0.11％、铜0.8％、镱0.45％、钠0.25％、硅0.9％、镁1.0％、钴0.38％和余量的铝；纳米碳粉的粒径为15～50nm。
所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按上述重量百分比，准备纳米碳粉和其余原料组分，除纳米碳粉之外的其余各原料均为纯锭材料或合金；
(2)熔炼：将铝锭加入炉中升温至690℃下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至760℃下，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在700℃下保温30min，得到铝液；
(3)成型：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在310℃均匀化处理1.5小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品；
(4)时效热处理：将铝合金线材粗品送入240℃热处理炉中，处理2小时，然后，升温至340℃，保温处理1小时，再冷却至110℃，保温处理4小时，自然冷却即得。
实施例4
本发明实施例中，一种高导电率的铝合金线材，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.7％、铍0.06％、钼0.12％、铜0.7、镱0.48％、钠0.2％、硅1.1％、镁0.8％、钴0.41％和余量的铝；纳米碳粉的粒径为15～50nm。
所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按上述重量百分比，准备纳米碳粉和其余原料组分，除纳米碳粉之外的其余各原料均为纯锭材料或合金；
(2)熔炼：将铝锭加入炉中升温至690℃下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至760℃下，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在700℃下保温30min，得到铝液；
(3)成型：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在310℃均匀化处理1.5小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品；
(4)时效热处理：将铝合金线材粗品送入240℃热处理炉中，处理2小时，然后，升温至340℃，保温处理1小时，再冷却至110℃，保温处理4小时，自然冷却即得。
实施例5
本发明实施例中，一种高导电率的铝合金线材，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.68％、铍0.07％、钼0.11％、铜0.8％、镱0.45％、钠0.25％、硅1.1％、镁0.8％、钴0.4％和余量的铝；纳米碳粉的粒径为15～50nm。
所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按上述重量百分比，准备纳米碳粉和其余原料组分，除纳米碳粉之外的其余各原料均为纯锭材料或合金；
(2)熔炼：将铝锭加入炉中升温至700℃下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至770℃下，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在710℃下保温25min，得到铝液；
(3)成型：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在320℃均匀化处理1.5小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品；
(4)时效热处理：将铝合金线材粗品送入238℃热处理炉中，处理2.5小时，然后，升温至338℃，保温处理1.5小时，再冷却至100℃，保温处理4.5小时，自然冷却即得。
通过对上述各实施例制得的铝合金线材的导电率性能进行测试，测试结果如表1所示：本发明制得的铝合金线材的导电率为64.8～66.1％IACS，相比传统的铝线材有非常大的提升，究其原因，是铝合金线材中掺入的多种高导电性能的金属以及纳米碳粉造成的。
表1各实施例制得的铝合金线材的导电率性能
项目 导电率(％IACS)
实施例1 64.8
实施例2 64.9
实施例3 65.5
实施例4 65.4
实施例5 66.1
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种高导电率的铝合金线材，其特征在于，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.5～0.85%、铍0.05～0.08%、钼0.1～0.12%、铜0.7～0.9%、镱0.4～0.48%、钠0.2～0.3%、硅0.8～1.2%、镁0.8～1.1%、钴0.35～0.42%和余量的铝；所述的纳米碳粉的粒径为15～50nm。
2.根据权利要求1所述的高导电率的铝合金线材，其特征在于，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.65～0.7%、铍0.06～0.07%、钼0.11～0.12%、铜0.7～0.8%、镱0.45～0.48%、钠0.2～0.25%、硅0.9～1.1%、镁0.8～1.0%、钴0.38～0.41%和余量的铝。
3.根据权利要求1所述的高导电率的铝合金线材，其特征在于，按照重量百分比计，由以下组分制成：纳米碳粉0.68%、铍0.07%、钼0.11%、铜0.8%、镱0.45%、钠0.25%、硅1.1%、镁0.8%、钴0.4%和余量的铝。
4.一种如权利要求1～3任一所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备原料：按上述重量百分比，准备纳米碳粉和其余原料组分，除纳米碳粉之外的其余各原料均为纯锭材料或合金；
（2）熔炼：将铝锭加入炉中升温至690～700℃下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至760～770℃下，加入各合金充分混合，再加入纳米碳粉充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在700～710℃下保温25～30min，得到铝液；
（3）成型：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在310～320℃均匀化处理1～1.5小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品；
（4）时效热处理：将铝合金线材粗品送入230～240℃热处理炉中，处理2～3小时，然后，升温至330～340℃，保温处理1～2小时，再冷却至100～110℃，保温处理4～5小时，自然冷却即得。
5.根据权利要求4所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，其特征在于，所述的成型为：采用连铸的方法将铝液连铸成铝合金棒材，再在520℃高温下旋转锻造，接着在320℃均匀化处理1.5小时后，在220℃温度下进行拉拔，得到铝合金线材粗品。
6.根据权利要求4所述的高导电率的铝合金线材的制备方法，其特征在于，所述的时效热处理为：将铝合金线材粗品送入238℃热处理炉中，处理2.5小时，然后，升温至338℃，保温处理1.5小时，再冷却至100℃，保温处理4.5小时，自然冷却即得。
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