CN110373576A - 一种电缆用复合铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆用复合铝合金及其制备方法。该电缆用复合铝合金，按重量百分比计，包括：铜0.1～1％、锌0.01～0.3％、钙0.05～0.2％、硅0.01～0.05％、锆0.01～0.1％、铋0.01～0.1％、铕0.01～0.1％、镱0.01～0.1％、钇0.01～0.3％、锶0.01～0.1％、硼0.01～0.1％，其余为铝。本发明通过熔炼、铸造、固溶和时效处理等工艺后得到电缆用复合铝合金，该铝合金不仅具有良好的导电性能，还具有优异的拉伸性能、抗蠕变性能、抗疲劳性能和抗弯曲性能。

Description

一种电缆用复合铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，特别涉及一种电缆用复合铝合金及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济持续快速的增长带动电线电缆工业也快速的发展。电线电缆芯导体材料主要使用的是铜和铝，基于对原材料的价格、资源的可持续性和绿色环保等多方面因素的综合考虑，大有“铝进铜退”之势，铝电线电缆得到日益广泛的应用。
使用纯铝导体材料作为电线电缆线芯，存在以下几个问题：①机械强度较差，容易折断；②容易发生蠕变，需要经常紧固螺丝；③容易过载发热，存在安全隐患；④容易发生电化学和化学腐蚀。铝合金导体材料与纯铝导体材料相比，由于在铝合金导体材料中含有铁、铜、镁等元素，其机械性能、导电性能和安全性能得到了极大地改善；但是，目前市场上的铝合金电缆依旧存在电阻率高、抗疲劳性能不佳等不足。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种电缆用复合铝合金及其制备方法，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种电缆用复合铝合金，按重量百分比计，包括：铜0.1～1％、锌0.01～0.3％、钙0.05～0.2％、硅0.01～0.05％、锆0.01～0.1％、铋0.01～0.1％、铕0.01～0.1％、镱0.01～0.1％、钇0.01～0.3％、锶0.01～0.1％、硼0.01～0.1％，其余为铝。
优选的，所述电缆用复合铝合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)将铜、锌、钙、硅、锆、铋、铕、镱、钇、锶、硼、铝加入熔炼炉中，升温至700～750℃并保温熔炼1～3h，再升温至900～950℃保温熔炼30～50min，浇铸得到铸锭；
(2)将步骤(1)所得的铸锭在50～80℃的冷却水中快速淬灭，然后热轧，再冷却后获得热轧铝合金杆；
(3)将步骤(2)所得的热轧铝合金杆进行固溶处理，再冷却至室温得到固溶铝合金杆；
(4)将步骤(3)所得的固溶铝合金杆进行时效处理得电缆用复合铝合金。
进一步优选的，所述步骤(2)中，所述热轧的步骤具体包括：将铸锭在600～630℃下进行第一次热轧，在540～570℃下进行第二次热轧。
进一步优选的，所述步骤(3)中固溶处理的步骤具体包括：加热至420～450℃，保温30～40min，再升温至460～490℃，保温40～60min，再升温至500～530℃，保温150～180min。
进一步优选的，所述步骤(4)中，所述时效处理的步骤具体包括：在150～160℃人工时效处理5～8h。
优选的，所述电缆用复合铝合金，按重量百分比计，包括：铜0.2～0.8％、锌0.1～0.3％、钙0.1～0.2％、硅0.01～0.05％、锆0.01～0.05％、铋0.05～0.1％、铕0.04～0.08％、镱0.04～0.07％、钇0.1～0.24％、锶0.03～0.1％、硼0.05～0.1％，其余为铝。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过熔炼、铸造、固溶和时效处理等工艺后得到电缆用复合铝合金，该铝合金不仅具有良好的导电性能，还具有优异的拉伸性能、抗蠕变性能、抗疲劳性能和抗弯曲性能，经测试，本发明所得的铝合金的电阻率不小于0.027387Ω·mm2/m，导电率不小于61.1％IACS，断裂伸长率不小于11.4％，在120℃、120MPa的条件下，1～100h的平均蠕变速度不大于1.03×10-2％/h，90°疲劳弯折次数不小于30次。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
本实施例提供的一种电缆用复合铝合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取下述按重量百分比计的组分：铜0.1％、锌0.3％、钙0.2％、硅0.05％、锆0.1％、铋0.1％、铕0.1％、镱0.1％、钇0.3％、锶0.1％、硼0.1％，其余为铝；将铜、锌、钙、硅、锆、铋、铕、镱、钇、锶、硼、铝加入熔炼炉中，升温至740℃并保温熔炼2h，再升温至930℃保温熔炼40min，浇铸得到铸锭；
(2)将步骤(1)所得的铸锭在60℃的冷却水中快速淬灭，将铸锭在620℃下进行第一次热轧，在550℃下进行第二次热轧，再冷却后获得热轧铝合金杆；
(3)将步骤(2)所得的热轧铝合金杆加热至430℃，保温35min，再升温至480℃，保温50min，再升温至520℃，保温160min，再冷却至室温得到固溶铝合金杆；
(4)将步骤(3)所得的固溶铝合金杆在140℃人工时效处理7h，得电缆用复合铝合金。
实施例2
本实施例提供的一种电缆用复合铝合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取下述按重量百分比计的组分：铜1％、锌0.01％、钙0.05％、硅0.01％、锆0.01％、铋0.01％、铕0.01％、镱0.01％、钇0.01％、锶0.01％、硼0.01％，其余为铝；将铜、锌、钙、硅、锆、铋、铕、镱、钇、锶、硼、铝加入熔炼炉中，升温至700℃并保温熔炼3h，再升温至900℃保温熔炼50min，浇铸得到铸锭；
(2)将步骤(1)所得的铸锭在80℃的冷却水中快速淬灭，将铸锭在630℃下进行第一次热轧，在570℃下进行第二次热轧，再冷却后获得热轧铝合金杆；
(3)将步骤(2)所得的热轧铝合金杆加热至450℃，保温30min，再升温至490℃，保温60min，再升温至530℃，保温150min，再冷却至室温得到固溶铝合金杆；
(4)将步骤(3)所得的固溶铝合金杆在150℃人工时效处理8h，得电缆用复合铝合金。
实施例3
本实施例提供的一种电缆用复合铝合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取下述按重量百分比计的组分：铜0.2％、锌0.1％、钙0.1％、硅0.05％、锆0.05％、铋0.05％、铕0.04％、镱0.04％、钇0.1％、锶0.03％、硼0.05％；将铜、锌、钙、硅、锆、铋、铕、镱、钇、锶、硼、铝加入熔炼炉中，升温至750℃并保温熔炼1h，再升温至950℃保温熔炼30min，浇铸得到铸锭；
(2)将步骤(1)所得的铸锭在50℃的冷却水中快速淬灭，将铸锭在600℃下进行第一次热轧，在540℃下进行第二次热轧，再冷却后获得热轧铝合金杆；
(3)将步骤(2)所得的热轧铝合金杆加热至420℃，保温40min，再升温至460℃，保温60min，再升温至500℃，保温180min，再冷却至室温得到固溶铝合金杆；
(4)将步骤(3)所得的固溶铝合金杆在160℃人工时效处理5h，得电缆用复合铝合金。
实施例4
称取下述按重量百分比计的组分：铜0.4％、锌0.23％、钙0.14％、硅0.04％、锆0.03％、铋0.08％、铕0.07％、镱0.05％、钇0.23％、锶0.05％、硼0.07％，其余为铝；然后按照与实施例1相同的制备方法制得铝合金。
实施例5
称取下述按重量百分比计的组分：铜0.4％、锌0.23％、钙0.14％、硅0.04％、锆0.03％、铋0.08％、铕0.05％、镱0.05％、钇0.25％、锶0.05％、硼0.07％，其余为铝；然后按照与实施例1相同的制备方法制得铝合金。
实施例6
称取下述按重量百分比计的组分：铜0.4％、锌0.23％、钙0.14％、硅0.04％、锆0.03％、铋0.08％、铕0.04％、镱0.04％、钇0.22％、锶0.03％、硼0.07％，其余为铝；然后按照与实施例1相同的制备方法制得铝合金。
实施例7
称取下述按重量百分比计的组分：铜0.4％、锌0.23％、钙0.14％、硅0.04％、锆0.03％、铋0.08％、铕0.08％、镱0.07％、钇0.24％、锶0.05％、硼0.07％，其余为铝；然后按照与实施例1相同的制备方法制得铝合金。
实施例8
称取下述按重量百分比计的组分：铜0.8％、锌0.3％、钙0.2％、硅0.01％、锆0.01％、铋0.05％、铕0.08％、镱0.07％、钇0.24％、锶0.05％、硼0.1％，其余为铝；然后按照与实施例1相同的制备方法制得铝合金。
实施例9
称取下述按重量百分比计的组分：铜0.5％、锌0.15％、钙0.15％、硅0.03％、锆0.03％、铋0.07％、铕0.05％、镱0.05％、钇0.25％、锶0.05％、硼0.05％，其余为铝；然后按照与实施例1相同的制备方法制得铝合金。
为了进一步说明本发明的有益效果，本发明对上述实施例所得的铝合金产品的拉伸性能、抗蠕变性能、抗疲劳性能和抗弯曲性能等进行了测试，测试结果如下表所示：
经测试，上述实施例所得的铝合金的电阻率不小于0.027387Ω·mm2/m，导电率不小于61.1％IACS，断裂伸长率不小于11.4％，在120℃、120MPa的条件下，1～100h的平均蠕变速度不大于1.03×10-2％/h，90°疲劳弯折次数不小于30次；其中，实施例5～9所得的铝合金的综合性能明显优于其它实施例所得的铝合金。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电缆用复合铝合金，其特征在于，按重量百分比计，包括：铜0.1～1％、锌0.01～0.3％、钙0.05～0.2％、硅0.01～0.05％、锆0.01～0.1％、铋0.01～0.1％、铕0.01～0.1％、镱0.001～0.1％、钇0.01～0.3％、锶0.001～0.1％、硼0.01～0.1％，其余为铝。
2.根据权利要求1所述的电缆用复合铝合金，其特征在于，所述电缆用复合铝合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)将铜、锌、钙、硅、锆、铋、铕、镱、钇、锶、硼、铝加入熔炼炉中，升温至700～750℃并保温熔炼1～3h，再升温至900～950℃保温熔炼30～50min，浇铸得到铸锭；
(2)将步骤(1)所得的铸锭在50～80℃的冷却水中快速淬灭，然后热轧，再冷却后获得热轧铝合金杆；
(3)将步骤(2)所得的热轧铝合金杆进行固溶处理，再冷却至室温得到固溶铝合金杆；
(4)将步骤(3)所得的固溶铝合金杆进行时效处理得电缆用复合铝合金。
3.根据权利要求2所述的电缆用复合铝合金，其特征在于，所述步骤(2)中，所述热轧的步骤具体包括：将铸锭在600～630℃下进行第一次热轧，在540～570℃下进行第二次热轧。
4.根据权利要求2所述的电缆用复合铝合金，其特征在于，所述步骤(3)中固溶处理的步骤具体包括：加热至420～450℃，保温30～40min，再升温至460～490℃，保温40～60min，再升温至500～530℃，保温150～180min。
5.根据权利要求2所述的电缆用复合铝合金，其特征在于，所述步骤(4)中，所述时效处理的步骤具体包括：在150～160℃人工时效处理5～8h。
6.根据权利要求1所述的电缆用复合铝合金，其特征在于，所述电缆用复合铝合金，按重量百分比计，包括：铜0.2～0.8％、锌0.1～0.3％、钙0.1～0.2％、硅0.01～0.05％、锆0.01～0.05％、铋0.005～0.01％、铕0.004～0.08％、镱0.004～0.07％、钇0.1～0.24％、锶0.03～0.1％、硼0.005～0.01％，其余为铝。
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