CN107217180A - 一种耐高压高温导电线及其制备工艺 - Google Patents

一种耐高压高温导电线及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高压高温导电线及其制备工艺，涉及电线电缆领域，该种导电线包括以下按重量百分比计的成份：Si 4.2‑5.8％、Cu 0.8‑1.2％、Sn 1.2‑1.6％、Co 0.6‑0.8％、Cr 0.5‑0.7％、Ti 0.4‑0.6％、Mn 0.2‑0.3％、Ni 0.1‑0.3％、Nb 0.08‑0.09％、Ba 0.06‑0.08％、Re 0.06‑0.08％、Zn 0.04‑0.06％和Hf 0.03‑0.05％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质。该导电线的制备工艺是通过对原料成份的分段熔炼‑静置扒渣‑精炼‑铸造‑固溶处理‑淬火‑人工时效‑多道次成丝后便制得本发明的耐高压高温导电线。本发明的导电线具有更高强度和更优良导电性能，且耐高温高压，经久耐用，使用寿命长，且其制备方法简便，适宜推广应用。

Description

一种耐高压高温导电线及其制备工艺
技术领域
本发明属于电线电缆领域，具体涉及一种耐高压高温导电线及其制备工艺。
背景技术
在近年来的移动体的轻质化进程中，使用比铜或铜合金更轻的铝或铝合金作为电气配线体的导体技术发展迅猛。
众所周知，铝的比重为铜的约1/3，而铝的导电率为铜的约2/3(以纯铜为100％IACS的基准时，纯铝为约66％IACS)。因此，为了使纯铝导体线材中流过与纯铜导体线材相同的电流，纯铝导体线材的截面积需要为纯铜导体线材的约1.5倍，即便如此，在重量方面铝仅为铜的约一半，这就是铝的优势。而纯铝的强度、抗疲劳性能、韧性等均较铜低，因此纯铝不能单独做为导线使用，特别是在要求导线的截面较小的领域内。现有技术中，使用铝合金来制造导线已经非常普遍，甚至在人们寻常生活的周边就能发现有铝合金制品及导线的存在，这主要是因为掺和了其他元素的铝合金材料具有密度低、强度高、塑性好、优良的导电性、导热性和抗蚀性等特性，一些铝合金材料的强度甚至接近或超过优质钢，如今，工业上铝合金已广泛使用，其使用量仅次于钢。而掺和的铝合金元素普遍包括有铁、镁、硅、锰、铬、钛、镍、铜等等。
铝合金线材作为导线线材的一种，具有重量轻、导电性能好及耐疲劳性能优越等优点，因此受到广泛应用，例如室外的传输电线。但是现如今的通电导线在耐高压高温性能以及抗拉强度上存在诸多不足，因此，需要改善。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐高压高温导电线及其制备工艺，该种导电线的制备工艺简单方便，抗拉强度高。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种耐高压高温导电线，包括以下按重量百分比计的成份：Si 4.2-5.8％、Cu0.8-1.2％、Sn 1.2-1.6％、Co 0.6-0.8％、Cr 0.5-0.7％、Ti 0.4-0.6％、Mn 0.2-0.3％、Ni0.1-0.3％、Nb 0.08-0.09％、Ba 0.06-0.08％、Re 0.06-0.08％、Zn 0.04-0.06％和Hf0.03-0.05％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质。
上述的导电线包括以下按重量百分比计的成份：Si 5.0％、Cu 1.0％、Sn 1.4％、Co 0.7％、Cr 0.6％、Ti 0.5％、Mn 0.25％、Ni 0.2％、Nb 0.085％、Ba 0.07％、Re 0.07％、Zn 0.05％和Hf 0.04％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质，且所述非金属杂质所含重量百分数≤0.05％。
上述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)将所述成份分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段置于充满稀有气体的熔炼炉中进行熔炼合金；
Ⅰ阶段：将所述Cu、Al、Sn、Co置于所述熔炼炉熔炼合金，熔炼温度为850-950℃，熔炼时间为20-40min；
Ⅱ阶段：再将Si、Zn、Cr、Ti置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为820-880℃，熔炼时间为40-60min；
Ⅲ阶段：最后将所述Mn、Ni、Nb、Ba、Re、Hf置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为680-760℃，熔炼时间为1-2h；
(2)待熔炼结束充分搅拌至熔清，静置1-2h后进行扒渣，得铝合金熔炼液；
(3)将所述铝合金熔炼液用精炼剂进行精炼，得铝合金精炼液；
(4)将所述铝合金精炼液浇铸成直径为80-100mm的铝合金棒材；
(5)将所述铝合金棒材进行固溶处理；
(6)将经过固溶处理的所述铝合金棒材进行淬火处理，之后放入到580-640℃的电阻炉中进行人工时效2-4h，制得铝合金坯件；
(7)将所述铝合金坯件加热至650-750℃，保温1-2h后，采用多道次小变形量的方法，将铝合金坯件制成直径为1-3mm的铝合金导电线材即可。
优选地，所述稀有气体为氮气或者氩气。
优选地，所述所述精炼液为苏打和冰晶石的混合物。
进一步地，所述精炼温度为640-720℃，精炼时间为40-60min。
进一步地，所述浇铸温度为560-640℃、铸造速度为60-80mm/min、冷却水温度为18-22℃、冷却水强度为0.10-0.12MPa。
进一步地，所述固溶处理的温度为540-580℃，固溶处理时间为13-15h。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的导电线具有更高强度和更优良导电性能，经科研部长期实验测得其抗拉强度达到542Mpa，导电率可达到85.8％IACS；
(2)本发明的导电线耐高温高压，该种导电线可在250℃状态下和交流电压1500V以上或直流电压在2000V以上的高压下正常工作3年以上，且抗腐蚀性能强、经久耐用，并且其制备方法简便，适宜推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种耐高压高温导电线，包括以下按重量百分比计的成份：Si 4.2％、Cu 0.8％、Sn 1.2％、Co 0.6％、Cr 0.5％、Ti 0.4％、Mn 0.2％、Ni 0.1％、Nb 0.08％、Ba 0.06％、Re0.06％、Zn 0.04％和Hf 0.03％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质。
上述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)将所述成份分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段置于充满氮气的熔炼炉中进行熔炼合金；
Ⅰ阶段：将所述Cu、Al、Sn、Co置于所述熔炼炉熔炼合金，熔炼温度为850℃，熔炼时间为20min；
Ⅱ阶段：再将Si、Zn、Cr、Ti置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为820℃，熔炼时间为40min；
Ⅲ阶段：最后将所述Mn、Ni、Nb、Ba、Re、Hf置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为680℃，熔炼时间为1h；
(2)待熔炼结束充分搅拌至熔清，静置1h后进行扒渣，得铝合金熔炼液；
(3)将所述铝合金熔炼液用精炼剂进行精炼，得铝合金精炼液,且精炼温度为640℃，精炼时间为40min；
(4)将所述铝合金精炼液浇铸成直径为80mm的铝合金棒材，且浇铸温度为560℃、铸造速度为60mm/min、冷却水温度为18℃、冷却水强度为0.10MPa；
(5)将所述铝合金棒材进行固溶处理，且固溶处理的温度为540℃，固溶处理时间为13-15h；
(6)将经过固溶处理的所述铝合金棒材进行淬火处理，之后放入到580℃的电阻炉中进行人工时效2h，制得铝合金坯件；
(7)将所述铝合金坯件加热至650℃，保温1h后，采用多道次小变形量的方法，将铝合金坯件制成直径为1mm的铝合金导电线材即制得本发明的耐高压高温导电线。
其中，上述的精炼液采用苏打和冰晶石的混合物，且两者的质量比为1:1。
实施例2
一种耐高压高温导电线，包括以下按重量百分比计的成份：Si 5.0％、Cu 1.0％、Sn 1.4％、Co 0.7％、Cr 0.6％、Ti 0.5％、Mn 0.25％、Ni 0.2％、Nb 0.085％、Ba 0.07％、Re 0.07％、Zn 0.05％和Hf 0.04％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质，且所述非金属杂质所含重量百分数≤0.05％。
上述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)将所述成份分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段置于充满氩气的熔炼炉中进行熔炼合金；
Ⅰ阶段：将所述Cu、Al、Sn、Co置于所述熔炼炉熔炼合金，熔炼温度为900℃，熔炼时间为30min；
Ⅱ阶段：再将Si、Zn、Cr、Ti置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为850℃，熔炼时间为50min；
Ⅲ阶段：最后将所述Mn、Ni、Nb、Ba、Re、Hf置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为720℃，熔炼时间为1.5h；
(2)待熔炼结束充分搅拌至熔清，静置1.5h后进行扒渣，得铝合金熔炼液；
(3)将所述铝合金熔炼液用精炼剂进行精炼，得铝合金精炼液,且精炼温度为680℃，精炼时间为50min；
(4)将所述铝合金精炼液浇铸成直径为90mm的铝合金棒材，且浇铸温度为600℃、铸造速度为70mm/min、冷却水温度为20℃、冷却水强度为0.11MPa；
(5)将所述铝合金棒材进行固溶处理，且固溶处理的温度为560℃，固溶处理时间为14h；
(6)将经过固溶处理的所述铝合金棒材进行淬火处理，之后放入到610℃的电阻炉中进行人工时效3h，制得铝合金坯件；
(7)将所述铝合金坯件加热至700℃，保温1.5h后，采用多道次小变形量的方法，将铝合金坯件制成直径为2mm的铝合金导电线材即制得本发明的耐高压高温导电线。
其中，上述的精炼液采用苏打和冰晶石的混合物，且两者的质量比为2:1。
实施例3
一种耐高压高温导电线，包括以下按重量百分比计的成份：Si 5.8％、Cu 1.2％、Sn 1.6％、Co 0.8％、Cr 0.7％、Ti 0.6％、Mn 0.3％、Ni 0.3％、Nb 0.09％、Ba 0.08％、Re0.08％、Zn 0.06％和Hf 0.05％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质。
上述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)将所述成份分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段置于充满氮气的熔炼炉中进行熔炼合金；
Ⅰ阶段：将所述Cu、Al、Sn、Co置于所述熔炼炉熔炼合金，熔炼温度为950℃，熔炼时间为40min；
Ⅱ阶段：再将Si、Zn、Cr、Ti置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为880℃，熔炼时间为60min；
Ⅲ阶段：最后将所述Mn、Ni、Nb、Ba、Re、Hf置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为760℃，熔炼时间为2h；
(2)待熔炼结束充分搅拌至熔清，静置2h后进行扒渣，得铝合金熔炼液；
(3)将所述铝合金熔炼液用精炼剂进行精炼，得铝合金精炼液,且精炼温度为720℃，精炼时间为60min；
(4)将所述铝合金精炼液浇铸成直径为100mm的铝合金棒材，且浇铸温度为640℃、铸造速度为80mm/min、冷却水温度为22℃、冷却水强度为0.12MPa；
(5)将所述铝合金棒材进行固溶处理，且固溶处理的温度为580℃，固溶处理时间为15h；
(6)将经过固溶处理的所述铝合金棒材进行淬火处理，之后放入到640℃的电阻炉中进行人工时效4h，制得铝合金坯件；
(7)将所述铝合金坯件加热至750℃，保温2h后，采用多道次小变形量的方法，将铝合金坯件制成直径为3mm的铝合金导电线材即制得本发明的耐高压高温导电线。
其中，上述的精炼液采用苏打和冰晶石的混合物，且两者的质量比为1:1。
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 (8)

1.一种耐高压高温导电线，其特征在于，包括以下按重量百分比计的成份：Si 4.2-5.8％、Cu 0.8-1.2％、Sn 1.2-1.6％、Co 0.6-0.8％、Cr 0.5-0.7％、Ti 0.4-0.6％、Mn0.2-0.3％、Ni 0.1-0.3％、Nb 0.08-0.09％、Ba 0.06-0.08％、Re 0.06-0.08％、Zn 0.04-0.06％和Hf 0.03-0.05％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐高压高温导电线，其特征在于，包括以下按重量百分比计的成份：Si 5.0％、Cu 1.0％、Sn 1.4％、Co 0.7％、Cr 0.6％、Ti 0.5％、Mn 0.25％、Ni0.2％、Nb 0.085％、Ba 0.07％、Re 0.07％、Zn 0.05％和Hf 0.04％，剩余量为Al和不可避免的非金属杂质，且所述非金属杂质所含重量百分数≤0.05％。
3.一种如权利要求1-2任意一项所述的耐高压高温导电线的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述成份分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段置于充满稀有气体的熔炼炉中进行熔炼合金；
Ⅰ阶段：将所述Cu、Al、Sn、Co置于所述熔炼炉熔炼合金，熔炼温度为850-950℃，熔炼时间为20-40min；
Ⅱ阶段：再将Si、Zn、Cr、Ti置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为820-880℃，熔炼时间为40-60min；
Ⅲ阶段：最后将所述Mn、Ni、Nb、Ba、Re、Hf置于所述熔炼炉中熔炼合金，熔炼温度为680-760℃，熔炼时间为1-2h；
(2)待熔炼结束充分搅拌至熔清，静置1-2h后进行扒渣，得铝合金熔炼液；
(3)将所述铝合金熔炼液用精炼剂进行精炼，得铝合金精炼液；
(4)将所述铝合金精炼液浇铸成直径为80-100mm的铝合金棒材；
(5)将所述铝合金棒材进行固溶处理；
(6)将经过固溶处理的所述铝合金棒材进行淬火处理，之后放入到580-640℃的电阻炉中进行人工时效2-4h，制得铝合金坯件；
(7)将所述铝合金坯件加热至650-750℃，保温1-2h后，采用多道次小变形量的方法，将铝合金坯件制成直径为1-3mm的铝合金导电线材即可。
4.根据权利要求3所述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，其特征在于，所述稀有气体为氮气或者氩气。
5.根据权利要求3所述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，其特征在于，所述所述精炼液为苏打和冰晶石的混合物。
6.根据权利要求3所述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，其特征在于，所述精炼温度为640-720℃，精炼时间为40-60min。
7.根据权利要求3所述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，其特征在于，所述浇铸温度为560-640℃、铸造速度为60-80mm/min、冷却水温度为18-22℃、冷却水强度为0.10-0.12MPa。
8.根据权利要求3所述的一种耐高压高温导电线的制备工艺，其特征在于，所述固溶处理的温度为540-580℃，固溶处理时间为13-15h。
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