CN110819853A - 一种高导电率软铝单丝及其制备方法 - Google Patents

一种高导电率软铝单丝及其制备方法 Download PDF

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陈新
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祝志祥
张强
丁一
杨长龙
李悦悦
潘学东
韩钰
张宏宇
韦瑾
丁雪
赵蕊
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Abstract

本发明提出了一种高导电率软铝单丝，其包括按质量百分比计的下述组分：B 0.01％‑0.02％、Er 0.05％‑0.2％、Si≤0.06％、Fe≤0.2％、(V+Ti+Cr+Mn)≤0.015％，其余为Al和不可避免的杂质；本发明提供的高导电率硬铝导线延伸率可达35％，导电率可达63.5％IACS，可降低线路损耗4％以上，本发明提供的制备方法操作简单，可靠性高，适用于流水线生产。

Description

一种高导电率软铝单丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电工导体材料的制备方法，具体讲涉及一种高导电率软铝单丝及其制备方法。
背景技术
能源集中分布的特点和经济发展决定了必须进行大容量、低损耗、远距离的电力输送。而电网建设的快速发展又对架空导线的性能提出了更高的要求。架空输电线路中应用最多的导线之一的钢芯铝绞线约占整个导线类型的80％以上，因此对其性能的优化既是电能发展的需要又具有巨大的经济效益。
CN201610388851号中国专利公开了一种低成本63％IACS高导电率硬铝导线及其制造方法，然而其导电率和延伸率仍然不能满足电网建设发展的需要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高导电率软铝单丝及其制备方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种高导电率软铝单丝以纯度≥99.7％的工业纯铝、Al-B中间合金和Al-Er中间合金为原料制得，所述软铝单丝包括按质量百分比计的下述组分：B0.01％-0.02％、Er0.05％-0.2％、Si≤0.06％、Fe≤0.2％、(V+Ti+Cr+Mn)≤0.015％，其余为Al和不可避免的杂质。
进一步的，所述软铝单丝包括：B 0.01％、Er 0.05％、Si≤0.05％、Fe≤0.15％、(V+Ti+Cr+Mn)≤0.015％，其余为铝和不可避免的杂质。
进一步的，所述软铝单丝包括：B 0.01％-0.02％、Er 0.05％-0.2％、Si 0.06％、Fe 0.18％、(V+Ti+Cr+Mn)＝0.013％，其余为铝和不可避免的杂质。
进一步的，所述软铝单丝包括：B 0.02％、Er0.2％、Si 0.04％、Fe 0.15％、(V+Ti+Cr+Mn)＝0.015％，其余为铝和不可避免的杂质。
上述的高导电率软铝单丝的制备方法包括，将所述原料：
(1)冶炼；
(2)精炼；
(3)浇铸；
(4)轧制。
进一步的，所述步骤1)包括在730-760℃下熔化所述原料后静置15-30min。
进一步的，在740-760℃下熔炼所述铝锭和Al-B中间合金，静置15-20min后再于730-750℃下加入所述Al-Er中间合金熔炼后静置20-30min。
进一步的，所述步骤2)包括：向温度降至710-730℃的所述步骤1)所得的熔融液中吹入N25-10min或0.3％-0.5％的C2Cl6，静置15-20min后扒渣。
进一步的，所述步骤3)包括：在700-720℃下将铝合金液浇入模具。
进一步的，所述步骤4)轧制后在300-350℃下保温4-8h得所述软铝单丝。
进一步的，在530-540℃下经5道次轧得
Figure BDA0002252924370000031
的铝合金圆杆，后经过8-12道次拉拔得
Figure BDA0002252924370000032
单丝。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明提供的技术方案以纯度为99.7％的工业铝锭为原材料，通过引入Er、B元素改善合金微观组织与综合性能，开发出一种Al-Er-B软铝单丝，其导电率不低于63.5％IACS(20℃)、延伸率不低于20％，有效解决了现有软铝单丝及导线产品导电率低，延伸率低的技术难题。
(2)本发明提供的软铝单丝抗拉强度可达75-90MPa，有效改善了软铝单丝的力学性能。
具体实施方式
下面对本发明提供的技术方案作清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分，而不是全部。
本发明的目的在于以纯度99.7％的工业铝锭为原材料，通过加入微量Er、B元素改善合金微观组织与综合性能，开发出一种高导电率Al-Er-B软铝单丝，其导电率可达63.5％IACS(20℃)以上、抗拉强度75-90MPa、延伸率可达20％以上，本发明有效解决了现有软铝单丝及导线产品导电率低，延伸率低的技术难题。
各合金元素的作用及机理如下：
B：杂质元素如果以固溶状态存在，对导电性能的影响非常大，本发明提出一种降低杂质含量的有效方法—硼化处理，即在铝合金中加入Al-B中间合金，B能够和过渡族杂质元素Cr、Mn、V、Ti等发生反应，使杂质元素由固溶态转变为化合态并沉积于熔体底部，从而提高铝合金的导电性能。
Er：本发明中加入稀土Er能与Fe、Si等杂质元素反应，使杂质元素从固溶原子转变为第二相，降低晶格畸变，且通过热处理可形成Al3Er析出相，从而提高合金的导电性能和强度。
Si：硅是工业铝中的杂质元素之一，Si可与Fe、Re等元素反应生成第二相，从而提高铝合金的力学性能。
Fe：铁是工业铝中的一种主要杂质。铁通常以粗大的一次晶体出现，或以铝-铁-硅化合物形式存在，它们一定程度上都提高了铝的硬度，但却会使铝的塑性降低，所以应该注意控制铁的含量。
V、Mn、Cr、Ti：铝导体中的Ti、V、Mn、Cr等杂质元素以固溶态存在时，很容易吸收导体材料内的自由电子而填充它们不完整的电子层。这种传导电子数目的减少导致了铝导体导电性的降低，因此严格控制这几种元素的含量对保证铝导体的质量具有重要的实际应用义。
高导电率Al-Er-B软铝单丝的制备工艺为：
(1)冶炼：将纯度≥99.7％的工业纯铝锭加入740-760℃的熔炼炉中，待纯铝完全熔化后加入Al-B中间合金进行硼化处理并静置15-20min；降温至730-750℃加入Al-Er中间合金，完全熔化后充分搅拌，静置20-30min。
(2)精炼：降温至710-730℃吹入N2 5-10min，或加入0.3％-0.5％ C2Cl6，静置15-20min后扒渣。
(3)浇铸：降温至700-720℃将铝合金液浇入金属型模具。
(4)轧制：入轧温度为530-540℃，经过5道次轧制成φ9.5mm的铝合金圆杆；
φ9.5mm的铝合金圆杆经过8-12道次拉拔，获得φ3-4mm单丝并在300-350℃下保温4-8h得高导电率Al-Er-B软铝单丝。
步骤(3)-(4)也可采用连铸连轧方法获得φ9.5mm的铝合金圆杆。
实施例1
本实施例提供的高导电率软铝单丝组分如表1所示，制备参数及性能如表2所示
表1.各组分的质量百分比
表2.制备工艺参数及性能
Figure BDA0002252924370000052
实施例2
本实施例提供的高导电率软铝单丝组分如表3所示，制备参数及性能如表4所示
表3.各组分的质量百分比
Figure BDA0002252924370000061
表4.制备工艺参数及性能
Figure BDA0002252924370000062
实施例3
本实施例提供的高导电率软铝单丝组分如表5所示，制备参数及性能如表6所示
表5.各组分的质量百分比
Figure BDA0002252924370000063
表6.制备工艺参数及性能
Figure BDA0002252924370000064
实施例4
本实施例提供的高导电率软铝单丝组分如表7所示，制备参数及性能如表8所示
表7.各组分的质量百分比
Figure BDA0002252924370000071
表8.制备工艺参数及性能
Figure BDA0002252924370000072
实施例5
本实施例提供的高导电率软铝单丝组分如表9所示，制备参数及性能如表10所示
表9.各组分的质量百分比
Figure BDA0002252924370000073
表10.制备工艺参数及性能
Figure BDA0002252924370000074
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种高导电率软铝单丝，其特征在于，所述单丝以纯度≥99.7％的工业纯铝，Al-B中间合金和Al-Er中间合金为原料制得，所述软铝单丝包括按质量百分比计的下述组分：B0.01％-0.02％、Er0.05％-0.2％、Si≤0.06％、Fe≤0.2％、(V+Ti+Cr+Mn)≤0.015％，其余为Al和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种高导电率软铝单丝，其特征在于，所述软铝单丝包括：B0.01％、Er 0.05％、Si≤0.05％、Fe≤0.15％、(V+Ti+Cr+Mn)≤0.015％，其余为铝和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的一种高导电率软铝单丝，其特征在于，所述软铝单丝包括：B0.01％-0.02％、Er 0.05％-0.2％、Si 0.06％、Fe 0.18％、(V+Ti+Cr+Mn)＝0.013％，其余为铝和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的一种高导电率软铝单丝，其特征在于，所述软铝单丝包括：B0.02％、Er 0.2％、Si 0.04％、Fe 0.15％、(V+Ti+Cr+Mn)＝0.015％，其余为铝和不可避免的杂质。
5.如权利要求1-4所述的高导电率软铝单丝的制备方法，其特征在于，所述方法包括，将所述原料：
(1)冶炼；
(2)精炼；
(3)浇铸；
(4)轧制。
6.如权利要求5所述的高导电率软铝单丝的制备方法，其特征在于，所述步骤1)包括在730-760℃下熔化所述原料后静置15-30min。
7.如权利要求5所述的高导电率软铝单丝的制备方法，其特征在于，在740-760℃下熔炼所述铝锭和Al-B中间合金，静置15-20min后再于730-750℃下加入所述Al-Er中间合金熔炼后静置20-30min。
8.如权利要求5所述的高导电率软铝单丝的制备方法，其特征在于，所述步骤2)包括：向温度降至710-730℃的所述步骤1)所得的熔融液中吹入N2 5-10min或0.3％-0.5％的C2Cl6，静置15-20min后扒渣。
9.如权利要求5所述的高导电率软铝单丝的制备方法，其特征在于，所述步骤3)包括：在700-720℃下将铝合金液浇入模具。
10.如权利要求5所述的高导电率软铝单丝的制备方法，其特征在于，所述步骤4)轧制后在300-350℃下保温4-8h得所述软铝单丝。
11.如权利要求10所述的高导电率软铝单丝的制备方法，其特征在于，在530-540℃下经5道次轧得φ9.5mm的铝合金圆杆，后经过8-12道次拉拔得φ3-4mm单丝。
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