CN108677071A - 高强度环保铝合金丝制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高强度环保铝合金丝制备工艺，包括：熔炼连铸：将纯铝锭熔化为铝水，再放入配方材料，所述的配方材料与铝的配比为：硅0.001‑3％，锌0.001‑10％，镁0.05‑0.5％，铜0.15～0.4％，稀土0.01‑0.6％，硼0.015～0.05％，余量为铝；搅拌0.1‑1小时后，清除漂浮杂质；铝水固化为直径8‑12mm的铝丝；将直径8‑12mm的铝丝经过两次及以上的拉丝之后变为9‑10mm，并增强其弹性；初步退火，拉丝，清洗，再次退火，抛光；检测：将铝丝样品送至理化室检验，主要检验铝丝的化学成分。不会出现偏析现象，金相组织均匀；同时添加其它配料的时候是先熔化为铝水，然后其它物料在铝水的作用下再进行熔化，不会出现挥发现象，保证了合金元素的稳定性含量，从而保证的最终物料的性能。

Description

高强度环保铝合金丝制备工艺
技术领域
本发明涉及一种高强度(邵氏硬度为85、拉伸强度为100MPa)环保铝合金丝制备工艺。
背景技术
铝合金是一种在铝合金中加入微量金属的合金，由合金和铝锭在保护气体中高温熔融而成。其基本特点是比重小且硬度高、耐蚀、可；和塑料相比镁铝合金单位重量的强度和弹性率高，在同样的强度要求下，镁铝合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻，因此具有较为广泛的应用范围。
高压电缆环保铝合金丝是一种新型防腐线电缆材料，与纯铝丝相比，其涂层具有粘附性强、耐磨性和抗腐蚀性更好、施工性能优越等特点，使用寿命延长5～10倍，该技术可广泛用于舰船、供电铁塔、大型储罐、地下管道，隧遭框架等设施中。但是铝合金丝目前存在如下技术难点：一是组分比重差距大而产生偏析现象，导致金相组织不均匀；二是因高温熔炼很容易带来金属损失。
发明内容
本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种不容易产生偏析现象、金相组织均匀，高温熔炼金属损失小的。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高强度环保合金丝制备工艺，制备步骤包括：
(1)熔炼连铸：将纯铝锭投入熔炼炉中，温度维持在650-750℃，将铝锭全部熔化为铝水，再放入配方材料，所述的配方材料与铝的配比为：硅0.001-3％，锌0.001-10％，镁0.05-0.5％，铜0.15～0.4％，稀土0.01-0.6％，硼0.015～0.05％，余量为铝；搅拌0.1-1小时后，清除漂浮杂质；铝水固化为直径8-12mm的铝丝，再经过牵引机牵引使其连续的出丝至绕丝机上进行缠绕；
(2)打毛：将直径8-12mm的铝丝经过两次及以上的拉丝之后变为9-10mm；
(3)初步退火：将9-10mm的铝丝装入退火槽中，装满后放进炉中，开启退火炉开关，使炉中温度保持在435-460℃，3-8个小时后，将退火槽拉出，放置一旁使其自然冷却；
(4)拉丝：将初步退火后的铝丝搬至拉丝车间，根据客户要求的尺寸及硬度来确定磨具的大小及拉丝的次数，其过程与打毛过程相同；
(5)清洗：在洗白槽中放入氢氟酸水溶液，氢氟酸水溶液浓度为：45-60kg氢氟酸/1000kg，将铝丝放入洗白槽内0.5-2分钟拉出，使其表面光亮没有拉丝油附着，再放入清水池内清洗后放置一旁晾干；
(6)再次退火，根据客户对产品的硬度要求来确定退火的次数(1-3次)其工艺与初次退火相同；
(7)抛光；
(8)检测：将铝丝样品送至理化室检验，主要检验铝丝的化学成分。
步骤(1)铝水通过保温池一侧事先准备好的模具，通过水冷却后，固化为直径11mm的铝丝，再经过牵引机牵引使其连续的出丝至绕丝机上进行缠绕，达到60公斤以上后，剪下放置一旁。
步骤(2)具体的：先将打毛所需型号的模具安装在拉丝机上，将过磅之后的铝丝放置在被动绕丝器上，将铝丝的一端通过模具(型号为10mm)后固定在拉丝机上，在模具槽处填入拉丝油，启动机器在铝丝缠绕两圈后停下机器用游标卡尺测量铝丝直径是否符合要求，不符合则更换模具，符合之后再次开启机器直至铝丝全部拉完，将铝丝取下放置在被动拉丝器上更换模具(型号为9.5mm)后，再次重复上诉过程后，将9.5mm的铝丝放置在一旁。
步骤(7)的抛光，具体为：将铝丝运至氧化车间，将硫酸，磷酸和硝酸按比例放入氧化槽内，硫酸、磷酸和硝酸的重量份数为：硫酸6-8重量份，磷酸85-98重量份，硝酸6-8重量份；搅拌均匀后，在温度达到90℃以上后，将铝丝放入氧化槽内，时间在0.5-2分钟；后捞出放入清水中清洗；再次放入另一种酸槽中，酸槽中的酸为磷酸和硝酸的混合液，其中磷酸为90-98重量份，硫酸2-10重量份；时间为0.5-2分钟，后再次捞出放入清水中清洗，最后放在烘干机上烘干。此步骤可以使铝丝表面光泽亮丽。相比同类产品如果要实现这一目的必须经过氧化的工艺，不仅节约时间，也减少成本，并且对环境影响也较小。
本发明的优点和有益效果：
(1)采用连铸法，整盘合金丝无接头，因为连铸法是铝水冷却后固化为铝丝并连续的出丝的方法，比同类的铝丝焊接法，无论是生产过程中还是在成品的使用中，都大大的减少了断裂的可能。不仅增强了生产过程中的安全系数，而且可以应用对产品各项要求均很高的海底电缆，高空电缆等行业；
(2)可代替铜和不锈钢，使用我公司自行研制的配方及工艺，使铝镁合金丝的强度、弹性以及抗腐蚀能力达到了不锈钢或铜的程度，且铝镁合金丝的比重比不锈钢和铜低很多，因此在汽车等行业中得到了广泛的应用。
(3)本发明将铝水的温度维持在650-750℃，将铝锭全部熔化为铝水，然后再放入配方材料，这样就能保证各个组分的稳定性，不会出现偏析现象，金相组织均匀；同时添加其它配料的时候是先熔化为铝水，然后其它物料在铝水的作用下再进行熔化，不会出现挥发现象，保证了合金元素的稳定性含量，从而保证的最终物料的性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细描述本发明，当本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
(1)熔炼连铸：将纯铝锭投入熔炼炉中，用燃煤的煤气发生炉提供的煤气加热铝锭，将温度维持在700℃左右，将铝锭全部融化为铝水，在放入配方材料(重量百分比)：硅0.05％，锌1％，镁0.08％，铜0.25％，稀土0.08％，硼0.03％，余量为铝搅拌半小时后，清除漂浮杂质，经过取样器取样，冷却后送至化验室化验，合格后开启阀门让铝水流到保温池内，铝水通过保温池一侧事先准备好的模具，通过水冷却后，固化为直径11mm的铝丝，再经过牵引机牵引使其连续的出丝至绕丝机上进行缠绕，达到60公斤以上后，剪下放置一旁；
(2)打毛：打毛工艺是将11mm的铝丝经过两次拉丝之后变为9.5mm；具体为先将打毛所需型号的模具安装在拉丝机上，将过磅之后的铝丝放置在被动绕丝器上，将铝丝的一端通过模具(型号为10mm)后固定在拉丝机上，在模具槽处填入拉丝油，启动机器在铝丝缠绕两圈后停下机器用游标卡尺测量铝丝直径是否符合要求，不符合则更换模具，符合之后再次开启机器直至铝丝全部拉完，将铝丝取下放置在被动拉丝器上更换模具(型号为9.5mm)后，再次重复上述过程最终获得直径9.5mm的铝丝，将9.5mm的铝丝放置在一旁；上述过程还能有效的增加铝丝的弹性。
(3)初步退火：将9.5mm铝丝装入退火槽中，装满后放进炉中，开启退火炉开关，使炉中温度保持在435℃，4个小时后，将退火槽拉出，放置一旁使其自然冷却；
(4)拉丝：将9.5mm的铝丝搬至拉丝车间，根据客户要求的尺寸及硬度来确定磨具的大小及拉丝的次数，其过程与打毛过程相同；
(5)清洗：在洗白槽内注入1吨水，并加入50公斤氢氟酸搅拌均匀，将4.0mm铝丝放入洗白槽内一分钟左右拉出，使其表面光亮没有拉丝油附着，再放入清水池内清洗后放置一旁晾干；
(6)再次退火，根据客户对产品的硬度要求来确定退火的次数(1-3次)其工艺与初次退火相同；
(7)步骤(7)的抛光，具体为：将铝丝运至氧化车间，将硫酸，磷酸和硝酸按比例放入氧化槽内，硫酸、磷酸和硝酸的重量份数为：硫酸6.5重量份，磷酸96重量份，硝酸6.5重量份；搅拌均匀后，在温度达到90℃以上后，将铝丝放入氧化槽内，时间在1分钟；后捞出放入清水中清洗；再次放入另一种酸槽中，酸槽中的酸为磷酸和硝酸的混合液，其中磷酸为96重量份，硫酸4重量份；时间为1分钟，后再次捞出放入清水中清洗，最后放在烘干机上烘干。此步骤可以使铝丝表面光泽亮丽。相比同类产品如果要实现这一目的必须经过氧化的工艺，不仅节约时间，也减少成本，并且对环境影响也较小。
(8)检测：将铝丝样品送至理化室检验，主要检验铝丝的化学成分。在由质检部抽检本批次铝丝的物理性能(拉伸度、硬度)，尺寸，及表面。全部合格后，交由仓库入库。
实施例2
步骤(3)初步退火炉中温度保持在455℃，时间5小时；其它同实施例1。
实施例3
步骤(5)清洗：在洗白槽中放入氢氟酸水溶液，氢氟酸水溶液浓度为：55kg氢氟酸/1000kg，将铝丝放入洗白槽内1.5分钟拉出，使其表面光亮没有拉丝油附着，再放入清水池内清洗后放置一旁晾干；其它同实施例1。
本发明获得的最终铝丝，主要技术经济指标：
(1)尺寸0.8～1.2mm；
(2)盘尺寸：100mm*20*45mm；
(3)采用冷挤成型工艺，成本普通铝焊丝降低10％以上；
(4)物理性能，如拉伸度、硬度、尺寸及表面达到AWS标准要求。
经测试，上述卤阻燃热塑性弹性体电缆料密度为1.035g/cm-3、熔体流动速率为12.1g/10min、邵氏硬度为85、拉伸强度为100MPa、断裂伸长率为15.2％、135℃×168h老化试验通过、拉伸强度变化率为2.5％、100℃热变形为1.68％、抗撕裂值为30N/mm、通过135℃×1h抗开裂试验、抗开裂(130℃、负载10kg、3mm试样)通过、(0/30)-40℃冲击脆化试验通过、氧指数为26％、20℃体积电阻率为2.7×1016Ω·m、介电强度为30MV/m、阻燃等级为VW-1、130℃×1h电缆热收缩为0.15％、45g/L草酸溶液，(23±5)℃，168h耐酸后伸长率变化率为-2.2％、40g/L氢氧化钠溶液，(23±5)℃，168h耐碱后强度变化率为1.1％、40g/L氢氧化钠溶液，(23±5)℃，168h耐碱后伸长率变化率为-4.0％、(80±2)℃，7×24h耐热水强度变化率为0.035％、(80±2)℃，7×24h耐热水伸长率变化率为0.35％、(85±2)℃、(85±2)％湿度、3000h老化后伸长率变化率为-1.8％；且于本发明的电缆生产时，绝缘层的最大稳定加工速度达到了120米/分钟上，各项性能指标都达到了优秀的等级。
将本发明中的电缆放置在酸性PH值为5-6、碱性PH值为8-9的水溶液中，60天后仍能正常使用。
因此，本发明具有以下主要有益效果：不会出现偏析现象，金相组织均匀；同时添加其它配料的时候是先熔化为铝水，然后其它物料在铝水的作用下再进行熔化，不会出现挥发现象，保证了合金元素的稳定性含量，从而保证的最终物料的性能；本发明的打毛工艺的特殊设定和步骤设定，使得最终铝丝的弹性模量达到70-75GPa。
本发明不局限于上述最佳实施方式，应当理解，本发明的构思可以按其他种种形式实施运用，它们同样落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高强度环保铝合金丝制备工艺，其特征在于：制备步骤包括：
(1)熔炼连铸：将纯铝锭投入熔炼炉中，温度维持在650-750℃，将铝锭全部熔化为铝水，再放入配方材料，所述的配方材料与铝的配比为：硅0.001-3％，锌0.001-10％，镁0.05-0.5％，铜0.15～0.4％，稀土0.01-0.6％，硼0.015～0.05％，余量为铝；搅拌0.1-1小时后，清除漂浮杂质；铝水固化为直径8-12mm的铝丝，再经过牵引机牵引使其连续的出丝至绕丝机上进行缠绕；
(2)打毛：将直径8-12mm的铝丝经过两次及以上的拉丝之后变为9-10mm；
(3)初步退火：将9-10mm的铝丝装入退火槽中，装满后放进炉中，开启退火炉开关，使炉中温度保持在435-460℃，3-8个小时后，将退火槽拉出，放置一旁使其自然冷却；
(4)拉丝：将初步退火后的铝丝搬至拉丝车间，根据客户要求的尺寸及硬度来确定磨具的大小及拉丝的次数，其过程与打毛过程相同；
(5)清洗：在洗白槽中放入氢氟酸水溶液，氢氟酸水溶液浓度为：45-60kg氢氟酸/1000kg，将铝丝放入洗白槽内0.5-2分钟拉出，使其表面光亮没有拉丝油附着，再放入清水池内清洗后放置一旁晾干；
(6)再次退火，根据客户对产品的硬度要求来确定退火的次数(1-3次)其工艺与初次退火相同；
(7)抛光；
(8)检测：将铝丝样品送至理化室检验，主要检验铝丝的化学成分。
2.根据权利要求1所述的高强度环保铝合金丝制备工艺，其特征在于：步骤(1)铝水通过保温池一侧事先准备好的模具，通过水冷却后，固化为直径11mm的铝丝，再经过牵引机牵引使其连续的出丝至绕丝机上进行缠绕，达到60公斤以上后，剪下放置一旁。
3.根据权利要求1所述的高强度环保铝合金丝制备工艺，其特征在于：步骤(2)具体的：先将打毛所需型号的模具安装在拉丝机上，将过磅之后的铝丝放置在被动绕丝器上，将铝丝的一端通过模具后固定在拉丝机上，在模具槽处填入拉丝油，启动机器在铝丝缠绕两圈后停下机器用游标卡尺测量铝丝直径是否符合要求，不符合则更换模具，符合之后再次开启机器直至铝丝全部拉完，将铝丝取下放置在被动拉丝器上更换模具后，再次重复上诉过程后，将9.5mm的铝丝放置在一旁。
4.根据权利要求1所述的高强度环保铝合金丝制备工艺，其特征在于：步骤(7)的抛光，具体为：将铝丝运至氧化车间，将硫酸，磷酸和硝酸按比例放入氧化槽内，硫酸、磷酸和硝酸的重量份数为：硫酸6-8重量份，磷酸85-98重量份，硝酸6-8重量份；搅拌均匀后，在温度达到90℃以上后，将铝丝放入氧化槽内，时间在0.5-2分钟；后捞出放入清水中清洗；再次放入另一种酸槽中，酸槽中的酸为磷酸和硝酸的混合液，其中磷酸为90-98重量份，硫酸2-10重量份；时间为0.5-2分钟，后再次捞出放入清水中清洗，最后放在烘干机上烘干。
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