CN110484756B - 一种铝基高导电性电线的制备方法 - Google Patents

一种铝基高导电性电线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝基高导电性电线的制备方法，步骤为：(1)配置硼砂的水溶液，向硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠，再加入硝酸铈、硝酸铝溶液；(2)固液分离，洗涤，烘干，加入氨水中形成混合物，混合物加热至140～200℃，保温20～30min，然后将混合物取出，过滤，洗涤，烘干获得固相A；(3)将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入固相A，加料完成后对铝液进行除氢、除渣；(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成电线导体，电线导体置于500～520℃保温2～2.5h，水冷，再加热至300±5℃保温30～40min，空冷，包胶，即形成铝基高导电性电线。本发明通过改进电线铝芯的制备工艺，显著地提高了电线导体的导电性能，减少了输电损耗，节省电力成本。

Description

一种铝基高导电性电线的制备方法
技术领域
本发明属于电线电缆加工技术领域，尤其涉及一种铝基高导电性电线及其制备方法。
背景技术
铝合金的密度小、加工塑性好而且强度高，同时又具有较好的导电性、导热性和耐腐蚀性，在现代工业制造业中得到了越来越广泛的应用。铝合金导线的技术性能优越，运行效果良好，自20世纪问世以来逐渐被世界各国广泛采用。铝合金的化学成分组成、晶粒大小、晶粒取向、第二相成分、第二相形态分布及大小是决定铝合金性能指标的主要因素。而通过不同的加工工艺及热处理技术，可以对合金的微观组织形貌进行调控。通过分析铝导线的微观组织形貌与宏观性能之间的联系，对客观评价导电用铝合金的综合性能提供了综合判据，可以为研究开发新型高性能铝合金导线提供理论基础。
发明内容
本发明提供了一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，保温搅拌，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次以上，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至140～200℃，保温20～30min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次以上，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2～2.5h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温30～40min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
进一步地，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为5～10g/100mL，硝酸铝的浓度为1～3g/100mL，，其余为水；所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为20～28g/100mL，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的4％～11％；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的1％～2％。
进一步地，所述步骤(2)中，所述混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水＝1:6～20；所述氨水中NH3的质量百分含量为20％。
进一步地，所述步骤(3)中，铝液中加入所述固相A的质量比为：1～3g固相A/1kg铝液。
通过上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明通过改进电线铝芯的制备工艺，显著地提高了电线导体的导电性能，减少了输电损耗，节省电力成本。
附图说明
图1为各实施例、对比例和对照组所述方法制得电线的电导率对比图。
具体实施方式
下面结合实施例进行详细的说明：
实施例1
一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为5g/100mL，硝酸铝的浓度为1g/100mL，所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为20g/100mL；向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的4％；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的1％。保温搅拌30min，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水＝1:6；所述氨水中NH3的质量百分含量为20％。将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至140℃，保温30min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，铝液中加入所述固相A的质量比为：1～3g固相A/1kg铝液。加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温30min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
实施例2
一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为7g/100mL，硝酸铝的浓度为2g/100mL，所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为23g/100mL；向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的6％；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的1％。保温搅拌30min，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水＝1:10；所述氨水中NH3的质量百分含量为20％。将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至160℃，保温30min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，铝液中加入所述固相A的质量比为：2g固相A/1kg铝液。加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温30min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
实施例3
一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为8g/100mL，硝酸铝的浓度为2g/100mL，所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为26g/100mL；向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的9％；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的2％。保温搅拌30min，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水＝1:14；所述氨水中NH3的质量百分含量为20％。将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至180℃，保温20min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，铝液中加入所述固相A的质量比为：2g固相A/1kg铝液。加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2.5h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温40min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
实施例4
一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为10g/100mL，硝酸铝的浓度为3g/100mL，所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为28g/100mL；向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的11％；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的2％。保温搅拌30min，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水＝1:20；所述氨水中NH3的质量百分含量为20％。将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至200℃，保温20min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，铝液中加入所述固相A的质量比为：3g固相A/1kg铝液。加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2.5h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温40min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
对比例1
一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为7g/100mL，硝酸铝的浓度为2g/100mL，所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为23g/100mL；向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的6％；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的1％。保温搅拌30min，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，铝液中加入所述固相A的质量比为：2g固相A/1kg铝液。加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温30min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
对比例2
一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为7g/100mL，硝酸铝的浓度为2g/100mL，所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为23g/100mL；向所述硼砂的水溶液中加入油酸并将混合物加热至60～70℃，油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的6％。保温搅拌30min，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水＝1:10；所述氨水中NH3的质量百分含量为20％。将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至160℃，保温30min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，铝液中加入所述固相A的质量比为：2g固相A/1kg铝液。加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温30min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
对比例3
一种铝基高导电性电线的制备方法，包含如下步骤：
(1)配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为7g/100mL，硝酸铝的浓度为2g/100mL，所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为23g/100mL；向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的6％；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的1％。保温搅拌30min，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2)固液分离，固相用去离子水洗涤3次，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水＝1:10；所述氨水中NH3的质量百分含量为20％。将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至160℃，保温30min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次，烘干备用获得固相A；
(3)在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，铝液中加入所述固相A的质量比为：2g固相A/1kg铝液。加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4)将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
对照组
一种铝基高导电性电线的制备方法，将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温30min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线。
实施例5
将实施例1～4、对比例1～3和对照组所述方法制备的铝基高导电性电线测试电导率，结果如图1所示。对比实施例2和对比例1可知，将固相和氨水水热处理后再加入铝液中能够显著提高铝芯的导电性能；对比实施例2和对比例3可知，拉丝成型后的铝线在回炉一道处理后能够进一步提高铝线的导电率，这可能是处理后铝中的杂质和有害元素析出的结果。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种铝基高导电性电线的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1) 配置硝酸铈、硝酸铝溶液和硼砂的水溶液，向所述硼砂的水溶液中加入油酸、焦磷酸钠并将混合物加热至60～70℃，保温搅拌，搅拌过程中向混合物中加入所述硝酸铈、硝酸铝溶液，直到不在产生沉淀为止；
(2) 固液分离，固相用去离子水洗涤3次以上，烘干，烘干后的固相加入氨水中形成混合物，将所述混合物置于封闭容器内，将容器密封，混合物加热至140～200℃，保温20～30min，然后混合物随容器一起自然冷却至常温，将混合物取出，过滤，固相用去离子水洗涤3次以上，烘干备用获得固相A；
(3) 在720～750℃范围内将铝锭熔化，去除铝液表面的氧化皮，搅拌铝液，向铝液中加入所述固相A，加料完成后对铝液进行除氢、除渣；
(4) 将铝液进行浇铸，挤压拉丝，形成所述电线导体，电线导体置于500～520℃保温2～2.5h，然后水冷至常温，再加热至300±5℃保温30～40min，空冷至常温，然后对所述电线导体进行包胶即形成所述铝基高导电性电线；
其中，所述硝酸铈、硝酸铝溶液中，硝酸铈的浓度为5～10g/100mL，硝酸铝的浓度为1～3g/100mL，其余为水；所述硼砂的水溶液中硼砂的浓度为20～28g/100mL，所述油酸和焦磷酸钠的加入质量为：油酸的加入质量为硼砂水溶液质量的4%～11%；所述焦磷酸钠的加入质量为硼砂水溶液质量的1%～2%；所述步骤(2)中，所述混合物中固相和氨水的质量比为固相：氨水=1:6～20；所述氨水中NH3的质量百分含量为20%；所述步骤(3)中，铝液中加入所述固相A的质量比为：1～3g固相A/1kg铝液。
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WO2002044432A1 (en) * 2000-11-30 2002-06-06 Phelps Dodge Industries, Inc. Creep resistant cable wire

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