CN105976889B - 一种电缆用铝合金及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆用铝合金，该合金按重量百分含量计，Si≤0.10%，Fe 0.80‑1.26%，Cu 0.15‑0.25%，Ti≤0.03%，杂质元素单个≤0.01%，杂质元素合计≤0.15%，余量为Al。本发明的铝合金特别适用于同轴电缆的内导体，其抗拉强度高于现有其他电缆用铝合金，解决了目前同轴电缆用铜包铝内导体用的铝合金杆抗拉强度偏低而在某些应用场合不能满足需求的问题。

Description

一种电缆用铝合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电缆特别是同轴电缆领域，具体地讲是一种电缆用铝合金及其制备方法和应用。

背景技术

电缆用以传输电(磁)能、信息和实现电磁能转换的线材产品。按照用途可分为裸电线体制品、电力电缆、通讯电缆及光纤和绕组线等。电缆产品用材料按其使用部位与功能可分为导电材料、绝缘材料、填充材料和护层材料等，其中导电材料是产品进行电流或电磁波信息传输功能最基本的必不可少的主要构件，用铜、铝、铜包钢、铜包铝等导电性能优良的有色金属制成。

普通电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。多架设在空中或装在地下、水底，用于电讯或电力输送。如果采用一般电缆传输高频率方向逆转的交流电，电缆相当于一根向外发射无线电的天线，这种效应损耗了信号的功率，使得接收到的信号强度减小。同轴电缆中心轴线是一条内导线，外加一层绝缘材料，在这层绝缘材料外边是由一根空心的圆柱网状铜导体包裹，最外一层是绝缘层。中心电线发射出来的无线电被网状导电层所隔离，网状导电层可以通过接地的方式来控制发射无赖的无线电，这种设计完美解决了以上信号减弱的问题。它与普通电缆相比，具有抗干扰能力强、屏蔽性能好、传输数据稳定、价格便宜，而且它不用连接在集线器或交换机上即可使用等优点，常用于设备与设备之间的连接，或应用在总线型网络拓扑中。

同轴电缆的内导体最初多采用纯铜材料，但近年来铝或铝合金线外包一层铜经拉制而成的铜包铝线材料的出现，一定程度上推进了同轴电缆的优化进程。铜包铝导体比纯铜轻很多，因此铜包铝的电缆在整体重量上比纯铜电缆轻，给电缆的运输和电缆的架设施工带来方便；虽然纯铜导电性能优于铝合金，但由于高频电流的集肤效应，对于5MHZ以上的传输信号而言，纯铜与铜包铝的传输效果相同。在相同的导电性能条件下，铜包铝材料与纯铜电缆相比具有柔韧性好、重量轻、成本低的特点，是最理想的同轴电缆内导体材料。

专利文献CN103981399A公开了一种用于制作电缆的铝合金材料，CN103352145A公开了一种电缆用新型铝合金线材，CN103898375A公开了一种铝合金导体。各铝合金的组成及性能如表1和表2所示。

表1：

表2：

以上总结可以看出，相关专利通过在铝中添加一定量的各种合金元素，生产出性能不同的铝合金材料，三个专利提供的铝合金均具有优秀的伸长率和导电性能，但抗拉强度最大值为135MPa。根据普通电缆和同轴电缆的不同构造不难发现，同轴电缆由于增加了屏蔽层和绝缘层，对内导体的抗拉强度要求更高，尤其在布线距离远的场合线缆抗拉强度不够具有一定的危险性，只能通过增设架空设备来进行弥补，将显著增加使用成本。考虑到电流的集肤效应，因此对于铜包铝内导体中的铝合金材料，其过于优秀的导电性对于信号的传输并没有多大益处；而根据GB/T 3954-2014中对电缆伸长率的要求，10%以上的伸长率即可满足要求。可见，与普通电缆不同的是，用于同轴电缆内导体的铝合金材料需要更高的抗拉强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有电缆用铝合金抗拉强度偏低的缺陷，提供了一种电缆用铝合金及其制备方法，该铝合金特别适用于同轴电缆的内导体。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种电缆用铝合金，按重量百分含量计，Si≤0.10%，Fe 0.80-1.26%，Cu 0.15-0.25%，Ti≤0.03%，杂质元素单个≤0.01%，杂质元素合计≤0.15%，余量为Al。

上述电缆用铝合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配比，将各合金元素加入铝液中，熔化得到合金液；

（2）向合金液中加入精炼剂，在720-750℃进行精炼；

（3）精炼完毕后将表面熔渣扒除干净，静置20分钟以上；

（4）在合金液成分满足要求、温度710-750℃范围内进行浇铸；

（5）浇铸过程中加入晶粒细化剂，并进行在线除气除渣，保证在线精炼除气效率50%以上，过滤片规格≥50ppi；

（6）在浇铸过程中控制浇铸温度在670-700℃，出锭后在510-540℃轧制成铝合金杆。

优选地，述精炼剂的用量为合金液重量的5-8‰。

本发明的铝合金抗拉强度高于目前报道的其他电缆用铝合金，解决了目前同轴电缆用铜包铝内导体用的铝合金杆抗拉强度偏低而在某些应用场合不能满足需求的问题。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

原材料：①Al99.70普铝，质量满足GB/T1196-2008标准要求；②75%铁剂，质量满足YST 492-2005中对75%铁剂的质量要求；③AlCu50中间合金，质量满足GB/T27677-2011标准要求；④晶粒细化剂：Al-Ti-B杆，含Ti约5%，含B约1%，质量满足GB/T27677-2011标准要求；⑤精炼剂，质量满足YS/T491标准中对RJ1精炼剂的要求。

实施例1

进铝20吨后，加入AlCu50中间合金76kg、75%铁剂314kg，搅拌20分钟，控制温度达到730℃进行精炼，精炼剂用量为6‰，时间35分钟，精炼完毕后将表面熔渣扒除干净，静置25分钟取样。合金液成分满足要求、温度730℃时开始进行浇铸；开炉眼后在铝液进在线除气设备前的位置喂Al-Ti-B杆，加入速度0.9m/min；铝液经过在线精炼和过滤设备进行除气除渣，经检测在线精炼除气效率52%，过滤片规格50ppi；整个浇铸过程保证浇铸温度675-690℃；出锭后进入连轧机组进行轧制，轧制温度520-530℃，最终生产出直径9.5mm左右的铝合金杆（Si≤0.10%，Ti≤0.03%，杂质元素单个≤0.01%，杂质元素合计≤0.15%）物理性能指标见下表。

实施例2

进铝20吨，而后加入AlCu50中间合金68kg、75%铁剂258kg，搅拌20分钟，控制温度达到723℃进行精炼，精炼剂用量为5‰，时间32分钟，精炼完毕后将表面熔渣扒除干净，静置20分钟取样。合金液成分满足要求、温度735℃时开始进行浇铸；开炉眼后在铝液进在线除气设备前的位置喂Al-Ti-B杆，加入速度1.2m/min；铝液经过在线精炼和过滤设备进行除气除渣，经检测在线精炼除气效率50%，过滤片规格50ppi；整个浇铸过程保证浇铸温度680-695℃；出锭后进入连轧机组进行轧制，轧制温度510-530℃，最终生产出直径9.5mm左右的铝合金杆（Si≤0.10%，Ti≤0.03%，杂质元素单个≤0.01%，杂质元素合计≤0.15%）物理性能指标见下表。

实施例3

进铝20吨，而后加入AlCu50中间合金96kg、75%铁剂342kg，搅拌30分钟，控制温度达到735℃进行精炼，精炼剂用量为8‰，时间45分钟，精炼完毕后将表面熔渣扒除干净，静置30分钟取样。合金液成分满足要求、温度741℃时开始进行浇铸；开炉眼后在铝液进在线除气设备前的位置喂Al-Ti-B杆，加入速度0.5m/min；铝液经过在线精炼和过滤设备进行除气除渣，经检测在线精炼除气效率50%，过滤片规格50ppi；整个浇铸过程保证浇铸温度685-700℃；出锭后进入连轧机组进行轧制，轧制温度515-535℃，最终生产出直径9.5mm左右的铝合金杆（Si≤0.10%，Ti≤0.03%，杂质元素单个≤0.01%，杂质元素合计≤0.15%）物理性能指标见下表。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电缆用铝合金，按重量百分含量计，Si≤0.10%，Fe 1.15-1.26%，Cu 0.18-0.24%，Ti≤0.03%，杂质元素单个≤0.01%，杂质元素合计≤0.15%，余量为Al。

2.权利要求1所述铝合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配比，将各合金元素加入铝液中，熔化得到合金液；

（2）向合金液中加入精炼剂，在720-750℃进行精炼；

（3）精炼完毕后将表面熔渣扒除干净，静置20分钟以上；

（4）在合金液成分满足要求、温度710-750℃范围内进行浇铸；

（5）浇铸过程中加入晶粒细化剂，并进行在线除气除渣，保证在线精炼除气效率50%以上，过滤片规格≥50ppi；

（6）在浇铸过程中控制浇铸温度在670-700℃，出锭后在510-540℃轧制成铝合金杆。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述精炼剂的用量为合金液重量的5-8‰。

4.权利要求1所述铝合金在制备同轴电缆的内导体中的应用。

5.一种用于同轴电缆的内导体，以权利要求1所述的铝合金为芯材，在芯材表面包覆一层铜。