CN108359876A - 制备高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的混合物及其制备方法 - Google Patents

制备高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的混合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铝合金导线材料领域，尤其是一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，针对现有的铝合金导线材料不具备优异的导电性能、韧性、耐磨性能和硬度，导致使用范围有限的问题，现提出如下方案，包括以下重量份的原料：铝20‑25份，铁21‑24份，锰18‑22份，铬16‑19份，碳化硅17‑20份，石墨15‑18份，氧化钛14‑17份，氧化镁11‑14份，钴13‑16份，铜12‑15份，锡8‑12份，钙6‑9份，钯5‑8份；其制备方法包括以下步骤：S1：将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨1‑3h，混合均匀，然后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，升温至800‑850℃，高温熔炼40‑45min，制得混合A。本发明具备优异的导电性能、韧性、耐磨性能和硬度，适用范围广，且制备方法简单，制备效率高，制备成本低。

Description

制备高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的混合物及其制 备方法
本专利申请为分案申请，母案申请号为2017101613213，母案申 请日为2017年03月17日，母案专利名称为：一种高韧性高强度高 导电性铝合金导线材料。
技术领域
本发明涉及铝合金导线材料技术领域，尤其涉及一种高韧性高强 度高导电性铝合金导线材料。
背景技术
铝作为一种导电材料在电工行业得到广泛的应用，其突出的优点 是具有优异的导电性能且重量轻、资源丰富，但铝也存在机械性能较 差的缺点，因此，人们在纯铝中加入其它元素来改善其性能，就产生 了铝合金。
申请号为201510102258.7的专利文件公开了一种高导电率的铝 合金导线材料，用于提供一种具备较高导电率的铝合金材料及其制备 方法，但是，其导电率达不到严格要求，且韧性和硬度一般，导致使 用范围有限。
申请号为201510121398.9的专利文件公开了一种铝合金导线材 料，用于提高导线的导电性能、耐磨性能和耐高温性能，但是，其导 电性能达不到严格要求，韧性和硬度一般，导致使用范围有限。
发明内容
本发明提出的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，解决 了现有的铝合金导线材料不具备优异的导电性能、韧性、耐磨性能和 硬度，导致使用范围有限的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，包括以下重量份的 原料：铝20-25份，铁21-24份，锰18-22份，铬16-19份，碳化 硅17-20份，石墨15-18份，氧化钛14-17份，氧化镁11-14份， 钴13-16份，铜12-15份，锡8-12份，钙6-9份，钯5-8份；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨1-3h，混合均匀， 然后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，升温至 800-850℃，高温熔炼40-45min，制得混合A；
S2：将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨 55-60min，混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物 A中，升温至860-880℃，以400-450r/min的转速搅拌30-35min， 制得混合物C；
S3：将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨50-55min，混 合均匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，降温至 830-860℃，以420-460r/min的转速搅拌直至混合物D和混合物C完 全融化后，保持20-25min，制得混合物E；
S4：将混合物E倒入模具内，冷却至420-450℃，保持3-6h；
S5：将冷却至420-450℃的混合物E进行淬火，淬火温度为 100-130℃，淬火时间为1.2-1.6h，然后冷却至室温，制得高韧性高 强度高导电性铝合金导线材料。
优选的，包括以下重量份的原料：铝21-24份，铁22-23份， 锰19-21份，铬17-18份，碳化硅18-19份，石墨16-17份，氧化 钛15-16份，氧化镁12-13份，钴14-15份，铜13-14份，锡9-11 份，钙7-8份，钯6-7份。
优选的，所述S1中，将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨1-3h， 混合均匀，然后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件 下，以12-15℃/min的速度升温至800-850℃，高温熔炼40-45min， 制得混合A。
优选的，所述S1中，将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨2-3h， 混合均匀，然后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件 下，以13-14℃/min的速度升温至810-840℃，高温熔炼41-44min， 制得混合A。
优选的，所述S2中，将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球 磨机内，球磨55-60min，混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物 B加入混合物A中，以5-8℃/min的速度升温至860-880℃，以 400-450r/min的转速搅拌30-35min，制得混合物C。
优选的，所述S2中，将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球 磨机内，球磨56-59min，混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物 B加入混合物A中，以6-7℃/min的速度升温至870-880℃，以 410-440r/min的转速搅拌31-34min，制得混合物C。
优选的，所述S3中，将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球 磨50-55min，混合均匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合 物C中，以4-7℃/min的速度降温至830-860℃，以420-460r/min 的转速搅拌直至混合物D和混合物C完全融化后，保持20-25min， 制得混合物E。
优选的，所述S3中，将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球 磨51-54min，混合均匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合 物C中，以5-6℃/min的速度降温至840-850℃，以430-450r/min 的转速搅拌直至混合物D和混合物C完全融化后，保持21-24min， 制得混合物E。
优选的，所述S4中，将混合物E倒入模具内，冷却至430-440℃， 保持4-5h。
优选的，所述S5中，将冷却至430-440℃的混合物E进行淬火， 淬火温度为110-120℃，淬火时间为1.3-1.5h，然后冷却至室温，制 得高韧性高强度高导电性铝合金导线材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过以铝、铁、锰和铬为主料制得的铝合金导线材料具备良 好的导电性能、韧性和硬度；
2、通过加入碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁能够进一步提高铝 合金导线材料的导电性能、耐磨性能、耐高温性能和硬度；
3、通过加入钴和钙能够提高各原料之间的协调性，且能够增强 铝合金导线材料的耐腐蚀性和导电性，通过加入钯、铜和锡能够更进 一步的提高铝合金导线材料的导电性能；
4、通过将铝、铁、锰和铬加入球磨机内进行球磨、将碳化硅、 石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内进行球磨和将钴、铜、锡、钙和 钯加入球磨机内进行球磨能够便于充分均匀的混合各原料，提高制备 的铝合金导线材料的质量。
本发明具备优异的导电性能、韧性、耐磨性能和硬度，适用范围 广，且制备方法简单，制备效率高，制备成本低。
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。
实施例一
本实施例提出了一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，包 括以下重量份的原料：铝20份，铁21份，锰18份，铬16份，碳 化硅17份，石墨15份，氧化钛14份，氧化镁11份，钴13份， 铜12份，锡8份，钙6份，钯5份；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨1h，混合均匀，然 后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，以12℃ /min的速度升温至800℃，高温熔炼40min，制得混合A；
S2：将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨55min， 混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物A中，以5℃ /min的速度升温至860℃，以400r/min的转速搅拌30min，制得混 合物C；
S3：将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨50min，混合均 匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，以4℃/min 的速度降温至830℃，以420r/min的转速搅拌直至混合物D和混合 物C完全融化后，保持20min，制得混合物E；
S4：将混合物E倒入模具内，冷却至420℃，保持3h；
S5：将冷却至420℃的混合物E进行淬火，淬火温度为100℃， 淬火时间为1.2h，然后冷却至室温，制得高韧性高强度高导电性铝 合金导线材料。
实施例二
本实施例提出了一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，包 括以下重量份的原料：铝21份，铁22份，锰19份，铬17份，碳 化硅18份，石墨16份，氧化钛15份，氧化镁12份，钴14份， 铜13份，锡9份，钙7份，钯6份；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨2h，混合均匀，然 后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，以13℃ /min的速度升温至810℃，高温熔炼41min，制得混合A；
S2：将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨56min， 混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物A中，以6℃ /min的速度升温至870℃，以410r/min的转速搅拌31min，制得混 合物C；
S3：将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨51min，混合均 匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，以5℃/min 的速度降温至840℃，以430r/min的转速搅拌直至混合物D和混合 物C完全融化后，保持21min，制得混合物E；
S4：将混合物E倒入模具内，冷却至430℃，保持4h；
S5：将冷却至430℃的混合物E进行淬火，淬火温度为110℃， 淬火时间为1.3h，然后冷却至室温，制得高韧性高强度高导电性铝 合金导线材料。
实施例三
本实施例提出了一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，包 括以下重量份的原料：铝24份，铁23份，锰21份，铬18份，碳 化硅19份，石墨17份，氧化钛16份，氧化镁13份，钴15份， 铜14份，锡11份，钙8份，钯7份；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨2h，混合均匀，然 后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，以14℃ /min的速度升温至840℃，高温熔炼44min，制得混合A；
S2：将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨59min， 混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物A中，以7℃ /min的速度升温至870℃，以440r/min的转速搅拌34min，制得混 合物C；
S3：将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨54min，混合均 匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，以6℃/min 的速度降温至850℃，以450r/min的转速搅拌直至混合物D和混合 物C完全融化后，保持24min，制得混合物E；
S4：将混合物E倒入模具内，冷却至440℃，保持5h；
S5：将冷却至440℃的混合物E进行淬火，淬火温度为120℃， 淬火时间为1.5h，然后冷却至室温，制得高韧性高强度高导电性铝 合金导线材料。
实施例四
本实施例提出了一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，包 括以下重量份的原料：铝25份，铁24份，锰22份，铬19份，碳 化硅20份，石墨18份，氧化钛17份，氧化镁14份，钴16份， 铜15份，锡12份，钙9份，钯8份；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨3h，混合均匀，然 后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，以15℃ /min的速度升温至850℃，高温熔炼45min，制得混合A；
S2：将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨60min， 混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物A中，以8℃ /min的速度升温至880℃，以450r/min的转速搅拌35min，制得混 合物C；
S3：将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨55min，混合均 匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，以7℃/min 的速度降温至860℃，以460r/min的转速搅拌直至混合物D和混合 物C完全融化后，保持25min，制得混合物E；
S4：将混合物E倒入模具内，冷却至450℃，保持6h；
S5：将冷却至450℃的混合物E进行淬火，淬火温度为130℃， 淬火时间为1.6h，然后冷却至室温，制得高韧性高强度高导电性铝 合金导线材料。
对实施例一至实施例四制得的铝合金导线材料与常规铝合金导 线材料进行测试，测试结果如下：
将实施例一至实施例四制得的铝合金导线材料与常规铝合金导 线材料弯折100次，测试实施例一至实施例四制得的铝合金导线材料 与常规铝合金导线材料的断裂伸长率，测试结果如下：
对实施例一至实施例四制得的铝合金导线材料与常规铝合金导 线材料的导电性能进行测试，测试结果如下：
由上述表格可知，实施例一至实施例四制得的铝合金导线材料比 较常规铝合金导线材料的性能均具有明显提高，且实施例三为最佳实 施例。
实施例一至实施例四制得的铝合金导线材料比较常规铝合金导 线材料的耐腐蚀性能和耐磨性能的提高百分比分别为5.3-5.8％和 6.2-6.4％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.制备高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的混合物，其特征在于，包括以下重量份的原料：铝21-24份，铁22-23份，锰19-21份，铬17-18份，碳化硅18-19份，石墨16-17份，氧化钛15-16份，氧化镁12-13份，钴14-15份，铜13-14份，锡9-11份，钙7-8份，钯6-7份。
2.基于权利要求1所述混合物的制备方法，
其制备方法包括以下步骤：
S1：将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨1-3h，混合均匀，然后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，升温至800-850℃，高温熔炼40-45min，制得混合A；
S2：将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨55-60min，混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物A中，升温至860-880℃，以400-450r/min的转速搅拌30-35min，制得混合物C；
S3：将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨50-55min，混合均匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，降温至830-860℃，以420-460r/min的转速搅拌直至混合物D和混合物C完全融合后，保持20-25min，制得混合物E；
S4：将混合物E倒入模具内，冷却至420-450℃，保持3-6h；
S5：将冷却至420-450℃的混合物E进行淬火，淬火温度为100-130℃，淬火时间为1.2-1.6h，然后冷却至室温，制得高韧性高强度高导电性铝合金导线材料；所述S1中，将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨1-3h，混合均匀，然后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，以12-15℃/min的速度升温至800-850℃，高温熔炼40-45min，制得混合A。
3.根据权利要求2所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，将铝、铁、锰和铬加入球磨机内，球磨2-3h，混合均匀，然后将混合物加入高温熔炼炉内，在高纯氩气保护的条件下，以13-14℃/min的速度升温至810-840℃，高温熔炼41-44min，制得混合A。
4.根据权利要求2所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨55-60min，混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物A中，以5-8℃/min的速度升温至860-880℃，以400-450r/min的转速搅拌30-35min，制得混合物C。
5.根据权利要求2所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，将碳化硅、石墨、氧化钛和氧化镁加入球磨机内，球磨56-59min，混合均匀后，制得混合物B，然后将混合物B加入混合物A中，以6-7℃/min的速度升温至870-880℃，以410-440r/min的转速搅拌31-34min，制得混合物C。
6.根据权利要求2所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述S3中，将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨50-55min，混合均匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，以4-7℃/min的速度降温至830-860℃，以420-460r/min的转速搅拌直至混合物D和混合物C完全融合后，保持20-25min，制得混合物E。
7.根据权利要求2所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述S3中，将钴、铜、锡、钙和钯加入球磨机内，球磨51-54min，混合均匀后，制得混合物D，然后将混合物D加入混合物C中，以5-6℃/min的速度降温至840-850℃，以430-450r/min的转速搅拌直至混合物D和混合物C完全融合后，保持21-24min，制得混合物E。
8.根据权利要求2所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料，其特征在于，所述S4中，将混合物E倒入模具内，冷却至430-440℃，保持4-5h。
9.根据权利要求2所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线材料的制备方法，其特征在于，所述S5中，将冷却至430-440℃的混合物E进行淬火，淬火温度为110-120℃，淬火时间为1.3-1.5h，然后冷却至室温，制得高韧性高强度高导电性铝合金导线材料。
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