CN107475572A - 超细铝合金线材及其制造方法以及相应的衍生品 - Google Patents

超细铝合金线材及其制造方法以及相应的衍生品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及超细铝合金线材及其制造方法以及相应的衍生品。本发明的超细铝合金线材具有如下组成：铁Fe 0.01％‑0.55％，硅Si 0.05％‑0.50％，铜Cu 0.01％‑0.50％，钪Sc 0.00％‑0.55％，铈Ce 0.00％‑0.015％，镁Mg 0.01％‑0.2％，硼B 0.00％‑0.005％，锆Zr0.00％‑0.1％，镍Ni 0.00％‑0.002％，钕Nd 0.00％‑0.1％，铌Nb 0.00％‑0.1％，镱Yb0.00％‑0.1％，锶Sr 0.00％‑0.1％，余量为铝Al；并且其直径为0.001mm‑0.099mm、强度≥255MPa、延伸率≥15％、导电率≥63％IACS。

Description

超细铝合金线材及其制造方法以及相应的衍生品
技术领域
本发明涉及电气用的超细铝合金线材、具有金属镀层的超细铝合金线材、铝合金绞线、铝合金束线、包覆线芯以及超细铝合金线材的制造方法，尤其涉及直径为0.001mm-0.099mm、强度保持255MPa以上、延伸率保持15％以上、导电率保持63％IACS以上的超细铝合金线材。
背景技术
微细电气用导体产品广泛应用于轨道交通、航空航天、汽车、工业机器人、移动电子器材等领域。传统的微细导体产品都采用铜或铜合金制得，铝质材料应用较少。铜质导体产品虽然能做到微细级别，但材料密度大、成本高，随着上述领域应用不断向高集成化、高性能化、轻量化发展，铜质导体产品已不能完全满足应用要求；而受制于成分、工艺等因素，目前尚不能制造出线径规格、机械性能、电气性能同时满足应用需求的铝质微细导体。
发明内容
本发明旨在提供电气用的直径在0.099mm以下、强度保持255MPa以上、延伸率保持15％以上、导电率保持63％IACS以上的超细铝合金线材及由该超细铝合金线材制得的具有金属镀层的超细铝合金线材、铝合金绞线、铝合金束线、包覆线芯，并提供超细铝合金线材的制造方法。本发明主旨如下：
(1)一种超细铝合金线材，所述铝合金线材按重量百分比包含如下元素：铁Fe0.01％-0.55％，硅Si 0.05％-0.50％，铜Cu 0.01％-0.50％，钪Sc 0.00％-0.55％，铈Ce0.00％-0.015％，镁Mg 0.01％-0.2％，硼B 0.00％-0.005％，锆Zr 0.00％-0.1％，镍Ni0.00％-0.002％，钕Nd 0.00％-0.1％，铌Nb 0.00％-0.1％，镱Yb 0.00％-0.1％，锶Sr0.00％-0.1％，余量为铝Al；所述超细铝合金线材的直径为0.001mm-0.099mm；所述超细铝合金导体的强度≥250MPa，延伸率≥15％，导电率≥63％IACS。
(2)根据(1)所述的超细铝合金线材，所述超细铝合金线材按重量百分比含有钪Sc0.001％-0.55％，铈Ce 0.001％-0.015％，硼B 0.001％-0.005％，锆Zr 0.001％-0.1％，镍Ni 0.001％-0.002％，钕Nd 0.001％-0.1％，铌Nb 0.001％-0.1％，镱Yb 0.001％-0.1％，锶Sr 0.001％-0.1％。
(3)一种具有金属镀层的超细铝合金线材，该具有金属镀层的超细铝合金线材是在(1)-(2)任一所述的超细铝合金线材的外层镀覆一层或多层金属镀层，所述金属镀层由金、银、锡、铜等镀层中的一种或两种以上构成。
(4)一种超细铝合金绞线，该超细铝合金绞线由(1)-(2)所述的超细铝合金线绞合而成。
(5)一种超细铝合金束线，该超细铝合金束线由(1)-(2)所述的超细铝合金线束合而成。
(6)一种包覆线芯，该包覆线芯在(1)-(2)任一所述的超细铝合金线或(3)所述的具有金属镀层的超细铝合金线材或(4)所述的超细铝合金绞线或(5)所述的超细铝合金束线外周包覆一层或两层以上包覆层，所述包覆层由有机材料、无机材料、金属材料中的一种或两种以上组合构成。
(7)上述(1)-(2)所述的超细铝合金线材的制造方法，所述方法包括：按重量百分比将如下元素：铁Fe 0.01％-0.55％，硅Si 0.05％-0.50％，铜Cu 0.01％-0.50％，钪Sc0.00％-0.55％，铈Ce 0.00％-0.015％，镁Mg 0.01％-0.2％，硼B 0.00％-0.005％，锆Zr0.00％-0.1％，镍Ni 0.00％-0.002％，钕Nd 0.00％-0.1％，铌Nb 0.00％-0.1％，镱Yb0.00％-0.1％，锶Sr 0.00％-0.1％，余量为铝Al，进行配料；通过熔炼和连铸连轧得到铝合金坯料，并进行第一热处理，以及至少一组的拉丝和第二热处理工序的组合，所述熔炼温度为755℃-790℃，连铸温度为655℃-665℃，粗轧温度为470℃-520℃，终轧温度295℃-335℃；所述第一热处理以120℃/s以上的升温速度加热到480℃-560℃，并在60s以内的时间保持，然后以30℃/s的速度至少冷却到80℃以下；所述第二热处理温度为155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h。
与现有技术相比，本发明的超细铝合金线材，直径为0.001mm-0.099mm，强度保持在255MPa以上、延伸率保持在15％以上、导电率保持在63％IACS以上，具有优异的机械性能和电气性能，同时具有优异的耐腐蚀性能和抗蠕变性能。
具体实施方式
本发明实施方式的特征在于通过成分配比和工艺组合，实现直径在0.099mm以下、强度保持255MPa以上、延伸率保持15％以上、导电率保持63％IACS以上的超细铝合金线材。
本发明实施方式的超细铝合金线材的制造方法包括熔炼、连铸连轧、第一热处理、拉丝、第二热处理工序。根据不同成分配比和线材成品直径，采用多次组合后的拉丝和第二热处理组合工序。
本发明实施方式的超细铝合金线材，可以通过在其表面制备金属镀层作为具有金属镀层的超细铝合金线材应用；可以将超细铝合金线材或具有金属镀层的超细铝合金线材绞合后作为超细铝合金绞线应用；可以将超细铝合金线材或具有金属镀层的超细铝合金线材束合后作为超细铝合金束线应用；可以在超细铝合金线或具有金属镀层的超细铝合金线材或超细铝合金绞线或超细铝合金束线外周制备包覆层，作为线芯应用。
为使本发明技术方案和优点更加清楚，通过以下几个具体实施例对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例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的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：
超细铝合金线材的制造过程如下：
步骤一：熔炼
按重量百分比包含如下元素：铁Fe 0.09％，硅Si 0.12％，铜Cu 0.05％，钪Sc0.003％，镁Mg 0.01％，硼B 0.00％-0.005％，锆Zr 0.001，钕Nd 0.001，锶Sr 0.002％，余量为铝Al，进行配料；
对铝锭进行熔炼，熔炼温度为755℃-790℃，得到铝熔体；添加中间合金，对保温炉中合金熔体保温，进行电磁搅拌；精炼处理，除渣处理；静置；
步骤二：连铸连轧
连铸，连铸温度为655℃；连轧，粗轧温度为470℃-520℃，终轧温度295℃-335℃；得到Φ9.5mm的铝合金坯料；
步骤三：第一热处理
以120℃/s以上的升温速度加热到480℃-560℃，并在60s以内的时间保持，然后以30℃/s的速度至少冷却到80℃以下；
步骤四：中间拉丝
将轧制并经过第一热处理得到的铝合金坯料，经过规定的形变加工量，拉制成铝合金线；
步骤五：第二热处理
热处理温度为155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h，对中间拉丝得到的铝合金线材进行热处理。
步骤六：成品拉丝
将经过第二热处理的铝合金线材，经过规定的形变加工量，拉制成超细铝合金线材。
步骤七：第二热处理
以1℃/min-90℃/min的升温速度加热到155℃-330℃，热处理时间为0.5hh，对成品拉丝得到的超细铝合金线材进行热处理。
根据本实施例制得的0.099mm以下的超细铝合金线材，抗拉强度为265MPa以上，延伸率为21％以上，导电率为63.5％IACS以上。
实施例2：
超细铝合金线材的制造过程如下：
步骤一：熔炼
按重量百分比包含如下元素：铁Fe 0.13％，硅Si 0.11％，铜Cu 0.15％，钪Sc0.002％，铈Ce 0.006％，镁Mg 0.01％，锆Zr 0.003％，钕Nd 0.008％，余量为铝Al，进行配料；
对铝锭进行熔炼，熔炼温度为755℃-790℃，得到铝熔体；添加中间合金，对保温炉中合金熔体保温，进行电磁搅拌；精炼处理，除渣处理；静置；
步骤二：连铸连轧
连铸，连铸温度为655℃；连轧，粗轧温度为470℃-520℃，终轧温度295℃-335℃；得到Φ9.5mm的铝合金坯料；
步骤三：第一热处理
以120℃/s以上的升温速度加热到480℃-560℃，并在60s以内的时间保持，然后以30℃/s的速度至少冷却到80℃以下；
步骤四：中间拉丝
将轧制并经过第一热处理得到的铝合金坯料，经过规定的形变加工量，拉制成铝合金线；
步骤五：第二热处理
热处理温度为155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h，对中间拉丝得到的铝合金线材进行热处理。
步骤六：成品拉丝
将经过第二热处理的铝合金线材，经过规定的形变加工量，拉制成超细铝合金线材。
步骤七：第二热处理
以1℃/min-90℃/min的升温速度加热到155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h，对成品拉丝得到的超细铝合金线材进行热处理。
根据本实施例制得的0.099mm以下的超细铝合金线材，抗拉强度为272MPa以上，延伸率为18％以上，导电率为63.4％IACS以上。
实施例3：
超细铝合金线材的制造过程如下：
步骤一：熔炼
按重量百分比包含如下元素：铁Fe 0.21％，硅Si 0.18％，铜Cu 0.2％，钪Sc0.008％，铈Ce 0.00％-0.015％，镁Mg 0.01％，锆Zr 0.002％，镍Ni 0.001％，镱Yb0.001％，锶Sr 0.003％，余量为铝Al，进行配料；
对铝锭进行熔炼，熔炼温度为755℃-790℃，得到铝熔体；添加中间合金，对保温炉中合金熔体保温，进行电磁搅拌；精炼处理，除渣处理；静置；
步骤二：连铸连轧
连铸，连铸温度为655℃；连轧，粗轧温度为470℃-520℃，终轧温度295℃-335℃；得到Φ9.5mm的铝合金坯料；
步骤三：第一热处理
以120℃/s以上的升温速度加热到480℃-560℃，并在60s以内的时间保持，然后以30℃/s的速度至少冷却到80℃以下；
步骤四：中间拉丝
将轧制并经过第一热处理得到的铝合金坯料，经过规定的形变加工量，拉制成铝合金线；
步骤五：第二热处理
热处理温度为155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h，对中间拉丝得到的铝合金线材进行热处理。
步骤六：成品拉丝
将经过第二热处理的铝合金线材，经过规定的形变加工量，拉制成超细铝合金线材。
步骤七：第二热处理
以1℃/min-90℃/min的升温速度加热到155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h，对成品拉丝得到的超细铝合金线材进行热处理。
根据本实施例制得的0.099mm以下的超细铝合金线材，抗拉强度为281MPa以上，延伸率为16％以上，导电率为63.2％IACS以上。
实施例4：
超细铝合金线材的制造过程如下：
步骤一：熔炼
按重量百分比包含如下元素：铁Fe 0.28％，硅Si 0.21％，铜Cu 0.15％，钪Sc0.02％，铈Ce 0.015％，镁Mg 0.01％，锆Zr 0.001％，镍Ni 0.001％，钕Nd 0.009％，铌Nb0.008％，镱Yb 0.005％，锶Sr 0.006％，余量为铝Al，进行配料；
对铝锭进行熔炼，熔炼温度为755℃-790℃，得到铝熔体；添加中间合金，对保温炉中合金熔体保温，进行电磁搅拌；精炼处理，除渣处理；静置；
步骤二：连铸连轧
连铸，连铸温度为655℃；连轧，粗轧温度为470℃-520℃，终轧温度295℃-335℃；得到Φ9.5mm的铝合金坯料；
步骤三：第一热处理
以120℃/s以上的升温速度加热到480℃-560℃，并在60s以内的时间保持，然后以30℃/s的速度至少冷却到80℃以下；
步骤四：中间拉丝
将轧制并经过第一热处理得到的铝合金坯料，经过规定的形变加工量，拉制成铝合金线；
步骤五：第二热处理
热处理温度为155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h，对中间拉丝得到的铝合金线材进行热处理。
步骤六：成品拉丝
将经过第二热处理的铝合金线材，经过规定的形变加工量，拉制成超细铝合金线材。
步骤七：第二热处理
以1℃/min-90℃/min的升温速度加热到155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h，对成品拉丝得到的超细铝合金线材进行热处理。
根据本实施例制得的0.099mm以下的超细铝合金线材，抗拉强度为295MPa以上，延伸率为15％以上，导电率为63％IACS以上。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超细铝合金线材，其特征在于，所述超细铝合金线材按重量百分比包含如下元素：铁Fe 0.01％-0.55％，硅Si 0.05％-0.50％，铜Cu 0.01％-0.50％，钪Sc 0.00％-0.55％，铈Ce 0.00％-0.015％，镁Mg 0.01％-0.2％，硼B 0.00％-0.005％，锆Zr 0.00％-0.1％，镍Ni 0.00％-0.002％，钕Nd 0.00％-0.1％，铌Nb 0.00％-0.1％，镱Yb 0.00％-0.1％，锶Sr 0.00％-0.1％，余量为铝Al；所述超细铝合金线材的直径为0.001mm-0.099mm；所述超细铝合金线材的强度≥255MPa，延伸率≥15％，导电率≥63％IACS。
2.根据权利要求1所述的超细铝合金线材，其特征在于，所述超细铝合金线材按重量百分比含有钪Sc 0.001％-0.55％，铈Ce 0.001％-0.015％，硼B 0.001％-0.005％，锆Zr0.001％-0.1％，镍Ni 0.001％-0.002％，钕Nd 0.001％-0.1％，铌Nb 0.001％-0.1％，镱Yb0.001％-0.1％，锶Sr 0.001％-0.1％。
3.一种具有金属镀层的超细铝合金线材，其特征在于，该具有金属镀层的超细铝合金线材是在权利要求1-2任一所述的超细铝合金线材的外层镀覆一层或多层金属镀层，所述金属镀层由金、银、锡、铜中的一种或两种以上构成。
4.一种超细铝合金绞线，其特征在于，该超细铝合金绞线由权利要求1-2所述的超细铝合金线材绞合而成。
5.一种超细铝合金束线，其特征在于，该超细铝合金束线由权利要求1-2所述的超细铝合金线材束合而成。
6.一种包覆线芯，其特征在于，该包覆线芯在权利要求1-2任一所述的超细铝合金线材外周包覆一层或两层以上包覆层，所述包覆层由有机材料、无机材料、金属材料中的一种或两种以上组合构成。
7.一种包覆线芯，其特征在于，该包覆线芯在权利要求3所述的具有金属镀层的超细铝合金线材外周包覆一层或两层以上包覆层，所述包覆层由有机材料、无机材料、金属材料中的一种或两种以上组合构成。
8.一种包覆线芯，其特征在于，该包覆线芯在权利要求4所述的超细铝合金绞线外周包覆一层或两层以上包覆层，所述包覆层由有机材料、无机材料、金属材料中的一种或两种以上组合构成。
9.一种包覆线芯，其特征在于，该包覆线芯在权利要求5所述的超细铝合金束线外周包覆一层或两层以上包覆层，所述包覆层由有机材料、无机材料、金属材料中的一种或两种以上组合构成。
10.一种如权利要求1-2任一所述的超细铝合金线材的制造方法，其特征在于，所述方法包括：按重量百分比将如下元素：铁Fe 0.01％-0.55％，硅Si 0.05％-0.50％，铜Cu0.01％-0.50％，钪Sc 0.00％-0.55％，铈Ce 0.00％-0.015％，镁Mg 0.01％-0.2％，硼B0.00％-0.005％，锆Zr 0.00％-0.1％，镍Ni 0.00％-0.002％，钕Nd 0.00％-0.1％，铌Nb0.00％-0.1％，镱Yb 0.00％-0.1％，锶Sr 0.00％-0.1％，余量为铝Al，进行配料；通过熔炼和连铸连轧得到铝合金坯料，并进行第一热处理，以及至少一组的拉丝和第二热处理工序的组合，其中，所述熔炼温度为755℃-790℃，连铸温度为655℃-665℃，粗轧温度为470℃-520℃，终轧温度295℃-335℃；所述第一热处理以120℃/s以上的升温速度加热到480℃-560℃，并在60s以内的时间保持，然后以30℃/s的速度至少冷却到80℃以下；所述第二热处理温度为155℃-330℃，热处理时间为0.5h-6.5h。
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