CN109754912B - 一种合金电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金电缆及其制备方法，合金电缆采用合金缆芯经挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成，所述合金缆芯材料中按重量百分比计包括如下组分：纳米石墨0.02‑0.05%；铁0.4‑1.5%；铜0.3‑0.9%；镁0.08‑0.16%；锰0.01‑0.04%；稀土元素0.18‑0.4%；余量为铝。稀土元素中包括钇元素和钪元素，且钇元素和钪元素的含量占稀土元素总量的46‑62%。本发明以铝为基础料，通过加入一定量的铁、铜、镁、锰元素，对铝进行改性，形成铝‑铁‑铜‑镁‑锰合金体系，改善纯铝线芯结构的结构强度和导电性能，通过增加稀土元素钇和钪，增强合金线缆的抗拉伸性、抗蠕变性和抗疲劳性，提高合金电缆耐弯曲效果，降低合金线缆的电阻率。由于在合金制作过程中还加入纳米石墨，改善合金的导电效率和散热效果。
Description
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种合金电缆及其制备方法。
背景技术
电缆通常采用金属铜或金属铝制成。铜电缆导电性能好，散热速度快，但是成本高；铝电缆导电性能稍差，重量轻，制作成本低。上述两种线缆在使用过程中均存在如下缺陷：线缆的抗蠕变性能低，随着时间的增长，线缆在使用过程中可能会因线缆的蠕变造成线路故障。随着合金材料的发展，可以通过对制作线缆的材料进行改性，提高电缆的性能。因此，开发出一种由合金材料制成的电缆，对提高现有的线缆的使用性能具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合金电缆及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种合金电缆，采用合金缆芯经挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成，所述合金缆芯材料中按重量百分比计包括如下组分：
纳米石墨0.02-0.05%；
铁0.4-1.5%；
铜0.3-0.9%；
镁0.08-0.16%；
锰0.01-0.04%；
稀土元素0.18-0.4%；
余量为铝。
优选的，所述稀土元素中包括钇元素和钪元素，且钇元素和钪元素的含量占稀土元素总量的46-62%。
一种合金电缆的制备方法，包括以下操作步骤：
S1：混合，将洁净的纳米石墨、铁、铜、镁、锰、铝粉、稀土元素混合并使用研磨机研磨搅拌30分钟，使得各物质充分分散混合；
S2：熔炼，将混合料置于熔炼炉中首先加热至600-700℃，使得铝加热熔融，同时对其他物质进行预热，保温1-2小时后，再以5℃/min的升温速度将熔炼炉内温度加热至1400-1600℃，使得其他组分受热熔融，保温3-5小时；
S3：超声混合，使用超声波混合器以30-50KHz频率的超声波对熔炼混合液进行处理，处理时长20-30分钟，使得各组分之间充分混合；
S4：轧制，使用轧机将熔炼液加工成直径8-10mm的合金杆，使用拉丝机对合金杆进行拉丝处理，经多次拉丝后得到设计直径的实芯导体，备用；
S5：热处理，将实芯导体预热至200-220℃，再通过460-540℃温度进行加热处理，保温3-5分钟后输出，并于无氧冷却间自然冷却，得合金缆芯；
S6：成缆，将一定数量的合金缆芯按照设计要求绞合成束，并在线束外部依次挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成。
优选的，步骤S2、S3和S4和S5均在氮气氛围中进行处理。
优选的，步骤S4中每次拉丝处理时，拉丝直径为拉丝材料直径的40-60%。
本发明的技术效果和优点：
本发明以铝为基础料，通过加入一定量的铁、铜、镁、锰元素，对铝进行改性，形成铝-铁-铜-镁-锰合金体系，改善纯铝线芯结构的结构强度和导电性能，通过增加稀土元素钇和钪，增强合金线缆的抗拉伸性、抗蠕变性和抗疲劳性，提高合金电缆耐弯曲效果，降低合金线缆的电阻率。
由于在合金制作过程中还加入纳米石墨，石墨具有优良的导电性和散热性，能够改善合金的导电效率和散热效果。
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。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
一种合金电缆，采用合金缆芯经挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成，所述合金缆芯材料中按重量百分比计包括如下组分：
纳米石墨0.02%；
铁0.4%；
铜0.3%；
镁0.08%；
锰0.01%；
稀土元素0.18%；
余量为铝。
所述稀土元素中包括钇元素和钪元素，且钇元素和钪元素的含量占稀土元素总量的46%。
一种合金电缆的制备方法，包括以下操作步骤：
S1：混合，将洁净的纳米石墨、铁、铜、镁、锰、铝粉、稀土元素混合并使用研磨机研磨搅拌30分钟，使得各物质充分分散混合；
S2：熔炼，将混合料置于熔炼炉中首先加热至600℃，使得铝加热熔融，同时对其他物质进行预热，保温1小时后，再以5℃/min的升温速度将熔炼炉内温度加热至1400℃，使得其他组分受热熔融，保温3小时；
S3：超声混合，使用超声波混合器以30KHz频率的超声波对熔炼混合液进行处理，处理时长20分钟，使得各组分之间充分混合；
S4：轧制，使用轧机将熔炼液加工成直径8mm的合金杆，使用拉丝机对合金杆进行拉丝处理，经多次拉丝后得到设计直径的实芯导体，备用；
S5：热处理，将实芯导体预热至200℃，再通过460℃温度进行加热处理，保温3分钟后输出，并于无氧冷却间自然冷却，得合金缆芯；
S6：成缆，将一定数量的合金缆芯按照设计要求绞合成束，并在线束外部依次挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成。
步骤S2、S3和S4和S5均在氮气氛围中进行处理。
步骤S4中每次拉丝处理时，拉丝直径为拉丝材料直径的40%。
实施例2
一种合金电缆，采用合金缆芯经挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成，所述合金缆芯材料中按重量百分比计包括如下组分：
纳米石墨0.035%；
铁0.9%；
铜0.6%；
镁0.12%；
锰0.03%；
稀土元素0.24%；
余量为铝。
所述稀土元素中包括钇元素和钪元素，且钇元素和钪元素的含量占稀土元素总量的55%。
一种合金电缆的制备方法，包括以下操作步骤：
S1：混合，将洁净的纳米石墨、铁、铜、镁、锰、铝粉、稀土元素混合并使用研磨机研磨搅拌30分钟，使得各物质充分分散混合；
S2：熔炼，将混合料置于熔炼炉中首先加热至650℃，使得铝加热熔融，同时对其他物质进行预热，保温1.5小时后，再以5℃/min的升温速度将熔炼炉内温度加热至1500℃，使得其他组分受热熔融，保温4小时；
S3：超声混合，使用超声波混合器以40KHz频率的超声波对熔炼混合液进行处理，处理时长25分钟，使得各组分之间充分混合；
S4：轧制，使用轧机将熔炼液加工成直径9mm的合金杆，使用拉丝机对合金杆进行拉丝处理，经多次拉丝后得到设计直径的实芯导体，备用；
S5：热处理，将实芯导体预热至210℃，再通过500℃温度进行加热处理，保温4分钟后输出，并于无氧冷却间自然冷却，得合金缆芯；
S6：成缆，将一定数量的合金缆芯按照设计要求绞合成束，并在线束外部依次挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成。
步骤S2、S3和S4和S5均在氮气氛围中进行处理。
步骤S4中每次拉丝处理时，拉丝直径为拉丝材料直径的50%。
实施例3
一种合金电缆，采用合金缆芯经挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成，所述合金缆芯材料中按重量百分比计包括如下组分：
纳米石墨0.05%；
铁1.5%；
铜0.9%；
镁0.16%；
锰0.04%；
稀土元素0.4%；
余量为铝。
所述稀土元素中包括钇元素和钪元素，且钇元素和钪元素的含量占稀土元素总量的62%。
一种合金电缆的制备方法，包括以下操作步骤：
S1：混合，将洁净的纳米石墨、铁、铜、镁、锰、铝粉、稀土元素混合并使用研磨机研磨搅拌30分钟，使得各物质充分分散混合；
S2：熔炼，将混合料置于熔炼炉中首先加热至700℃，使得铝加热熔融，同时对其他物质进行预热，保温2小时后，再以5℃/min的升温速度将熔炼炉内温度加热至1600℃，使得其他组分受热熔融，保温5小时；
S3：超声混合，使用超声波混合器以50KHz频率的超声波对熔炼混合液进行处理，处理时长30分钟，使得各组分之间充分混合；
S4：轧制，使用轧机将熔炼液加工成直径10mm的合金杆，使用拉丝机对合金杆进行拉丝处理，经多次拉丝后得到设计直径的实芯导体，备用；
S5：热处理，将实芯导体预热至220℃，再通过540℃温度进行加热处理，保温5分钟后输出，并于无氧冷却间自然冷却，得合金缆芯；
S6：成缆，将一定数量的合金缆芯按照设计要求绞合成束，并在线束外部依次挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成。
步骤S2、S3和S4和S5均在氮气氛围中进行处理。
步骤S4中每次拉丝处理时，拉丝直径为拉丝材料直径的60%。
表1合金电缆性能参数表
本发明以铝为基础料，通过加入一定量的铁、铜、镁、锰元素，对铝进行改性，形成铝-铁-铜-镁-锰合金体系，改善纯铝线芯结构的结构强度和导电性能，通过增加稀土元素钇和钪，增强合金线缆的抗拉伸性、抗蠕变性和抗疲劳性，提高合金电缆耐弯曲效果，降低合金线缆的电阻率。
由于在合金制作过程中还加入纳米石墨，石墨具有优良的导电性和散热性，能够改善合金的导电效率和散热效果。
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 (3)
1.一种合金电缆，采用合金缆芯经挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成，其特征在于：所述合金缆芯材料中按重量百分比计包括如下组分：
纳米石墨0.02-0.05％；
铁0.4-1.5％；
铜0.3-0.9％；
镁0.08-0.16％；
锰0.01-0.04％；
稀土元素0.18-0.4％；
余量为铝；
所述稀土元素中包括钇元素和钪元素，且钇元素和钪元素的含量占稀土元素总量的46-62％；
合金电缆的制备方法包括以下操作步骤：
S1：混合，将洁净的纳米石墨、铁、铜、镁、锰、铝粉、稀土元素混合并使用研磨机研磨搅拌30分钟，使得各物质充分分散混合；
S2：熔炼，将混合料置于熔炼炉中首先加热至600-700℃，使得铝加热熔融，同时对其他物质进行预热，保温1-2小时后，再以5℃/min的升温速度将熔炼炉内温度加热至1400-1600℃，使得其他组分受热熔融，保温3-5小时；
S3：超声混合，使用超声波混合器以30-50KHz频率的超声波对熔炼混合液进行处理，处理时长20-30分钟，使得各组分之间充分混合；
S4：轧制，使用轧机将熔炼液加工成直径8-10mm的合金杆，使用拉丝机对合金杆进行拉丝处理，经多次拉丝后得到设计直径的实芯导体，备用；
S5：热处理，将实芯导体预热至200-220℃，再通过460-540℃温度进行加热处理，保温3-5分钟后输出，并于无氧冷却间自然冷却，得合金缆芯；
S6：成缆，将一定数量的合金缆芯按照设计要求绞合成束，并在线束外部依次挤包绝缘、绞合成缆、挤包护套制成。
2.根据权利要求1所述的一种合金电缆，其特征在于：步骤S2、S3和S4和S5均在氮气氛围中进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种合金电缆，其特征在于：步骤S4中每次拉丝处理时，拉丝直径为拉丝材料直径的40-60％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Denomination of invention: Alloy cable and preparation method thereof Effective date of registration: 20210823 Granted publication date: 20200324 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: JINGYI SHARES Co.,Ltd. Registration number: Y2021980008093 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220818 Granted publication date: 20200324 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: JINGYI SHARES CO.,LTD. Registration number: Y2021980008093 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A kind of alloy cable and preparation method thereof Effective date of registration: 20220822 Granted publication date: 20200324 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: JINGYI SHARES CO.,LTD. Registration number: Y2022980013118 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230810 Granted publication date: 20200324 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: JINGYI SHARES CO.,LTD. Registration number: Y2022980013118 |