CN114086026A - 一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器用导体线材，其特征在于，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.1%～0.4%、Ag 0.01%～0.02%、Al 0.5%～1.2%、Zr 0.12%～0.22%、Nb 0.03%～0.06%、W 0.01%～0.02%、Sr 0.01%～0.02%、Ba 0.01%～0.03%、Si 0.03%～0.05%，余量为Cu及不可避免的夹杂。本发明还公开了一种所述光伏逆变器用导体线材的制备方法。本发明公开的光伏逆变器用导体线材导电性和机械强度高，表面光亮，质量稳定性好，制备工艺简单，耗能低，制备效率高。

Description

一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏逆变器附件制备技术领域，尤其涉及一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法。
背景技术
由于太阳能的可再生性及清洁性，光伏并网发电技术得以迅猛发展，带动光伏逆变器的市场需求量越来越大，性能要求也越来越高。在光伏系统中，光伏组件将光伏能量转换成直流电，再通过光伏逆变器将直流电转换成交流电后送入电网，光伏逆变器(或并网逆变器)为连接输入电力系统和商用电力系统并且将来自输入电力系统的电力传送到商用电力系统的电力转换设备。作为光伏逆变器的附件材料，光伏逆变器用导体线材的质量对光伏逆变器的工作性能和使用寿命都有非常大的影响。
现有的光伏逆变器用导体线材由于材质和制备工艺等原因，使得它们普遍存在导电性能和机械强度有待进一步提高的缺陷，极大地限制了这些光伏逆变器用导体线材的进一步发展和推广应用。除此之外，市面上的光伏逆变器用导体线材表面光亮程度不高，质量稳定性不好，制备工艺复杂，制备效率低，制备成本高。
为了解决上述问题，发明专利CN101842852B公开了一种电子设备用导体线材，其由铜合金材料构成，所述铜合金材料含有0.5～3.0质量％的钴、0.1～1.0质量％的硅，余量为铜和不可避免的杂质。另外，所述导体线材还可以含有0.1～3.0质量％的镍；并可以进一步含有选自铁、银、铬、锆和钛中的1种或2种以上的元素，且它们的总含量为0.05～1.0质量％；此外，还可以含有选自0.05～0.5质量％的镁、0.1～2.5质量％的锌、0.1～2.0 质量的锡、0.01～0.5 质量％的锰和0.01～0.5 质量％的铝中的1种或2种以上，且它们的总含量为0.01～3.0质量。然而，其内部组织的均匀性、表面光亮程度和质量稳定性有待进一步提高。
可见，如何提供一种导电性和机械强度高，表面光亮，质量稳定性好，制备工艺简单，耗能低，制备效率高的光伏逆变器用导体线材及其制备方法是业内研究者们亟待解决的难题。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种导电性和机械强度高，表面光亮，质量稳定性好，制备工艺简单，耗能低，制备效率高的光伏逆变器用导体线材及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光伏逆变器用导体线材，其特征在于，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.1%～0.4%、Ag 0.01%～0.02%、Al 0.5%～1.2%、Zr 0.12%～0.22%、Nb 0.03%～0.06%、W 0.01%～0.02%、Sr 0.01%～0.02%、Ba0.01%～0.03%、Si 0.03%～0.05%，余量为Cu及不可避免的夹杂。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101、采用连铸连轧制备成铸坯；
步骤S102、将铸坯置于550℃～700℃的熔盐槽中恒温保持40秒～120秒；接着依次通过铅淬火处理、磷化和皂化处理；
步骤S103、依次进行拉拔和热处理；
步骤S104、采用双频超声波辅助，利用去离子水进行清洁，干燥后制成光伏逆变器用导体线材。
优选的，步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1150-1350℃；保温炉温度为950-1050℃，铸造冷却水温28-32℃；铸造速度为10-15m/min，铸机出口板带温度边部为630-780℃；终轧温度控制在550-630℃，清洗管温度为70-80℃。
优选的，步骤S102中所述铅淬火处理、磷化和皂化处理均采用现有技术。
优选的，步骤S103中所述拉拔道次为18-25道次，拉丝速度为50-100m/min，每道次变形量为10-16%。
优选的，步骤S103中所述热处理采用明火加热，铅淬火，然后回火、正火的热处理工艺。
优选的，所述明火加热包括四段，第一段1050-980℃，时间5-7min；第二段950-900℃，时间3-5min；第三段880-830℃，时间8-12min；第四段810-730℃，时间20-40min。
优选的，所述回火温度为450-700℃，保温时间1-2小时。
优选的，所述正火温度为500-680℃，保温时间为25-50分钟。
优选的，步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为25-35KHz，时间为10-20min；第二频率为80-90KHz，时间为12-20min。
具体实施方式
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
一种光伏逆变器用导体线材，其特征在于，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.1%～0.4%、Ag 0.01%～0.02%、Al 0.5%～1.2%、Zr 0.12%～0.22%、Nb 0.03%～0.06%、W 0.01%～0.02%、Sr 0.01%～0.02%、Ba 0.01%～0.03%、Si 0.03%～0.05%，余量为Cu及不可避免的夹杂。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101、采用连铸连轧制备成铸坯；
步骤S102、将铸坯置于550℃～700℃的熔盐槽中恒温保持40秒～120秒；接着依次通过铅淬火处理、磷化和皂化处理；
步骤S103、依次进行拉拔和热处理；
步骤S104、采用双频超声波辅助，利用去离子水进行清洁，干燥后制成光伏逆变器用导体线材。
优选的，步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1150-1350℃；保温炉温度为950-1050℃，铸造冷却水温28-32℃；铸造速度为10-15m/min，铸机出口板带温度边部为630-780℃；终轧温度控制在550-630℃，清洗管温度为70-80℃。
优选的，步骤S102中所述铅淬火处理、磷化和皂化处理均采用现有技术。
优选的，步骤S103中所述拉拔道次为18-25道次，拉丝速度为50-100m/min，每道次变形量为10-16%。
优选的，步骤S103中所述热处理采用明火加热，铅淬火，然后回火、正火的热处理工艺。
优选的，所述明火加热包括四段，第一段1050-980℃，时间5-7min；第二段950-900℃，时间3-5min；第三段880-830℃，时间8-12min；第四段810-730℃，时间20-40min。
优选的，所述回火温度为450-700℃，保温时间1-2小时。
优选的，所述正火温度为500-680℃，保温时间为25-50分钟。
优选的，步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为25-35KHz，时间为10-20min；第二频率为80-90KHz，时间为12-20min。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的一种光伏逆变器用导体线材，通过材质配方的选取，使得制成的线材导电性和机械强度高，质量稳定性好；通过双频超声波辅助，利用去离子水进行清洁，实现了导体线材表面的高效、深度清洁；使得线材表面光亮；通过拉拔和热处理工艺的合理选取，使得制成的线材内部组织的均匀性更高，导电性和机械强度更好，质量稳定性更佳；各制备步骤相互配合共同作用，制备工艺简单，耗能低，制备效率高。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
一种光伏逆变器用导体线材，其特征在于，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.1%、Ag 0.01%、Al 0.5%、Zr 0.12%、Nb 0.03%、W 0.01%、Sr 0.01%、Ba 0.01%、Si0.03%，余量为Cu及不可避免的夹杂。
一种所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101、采用连铸连轧制备成铸坯；
步骤S102、将铸坯置于550℃的熔盐槽中恒温保持40秒；接着依次通过铅淬火处理、磷化和皂化处理；
步骤S103、依次进行拉拔和热处理；
步骤S104、采用双频超声波辅助，利用去离子水进行清洁，干燥后制成光伏逆变器用导体线材。
步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1150℃；保温炉温度为950℃，铸造冷却水温28℃；铸造速度为10m/min，铸机出口板带温度边部为630℃；终轧温度控制在550℃，清洗管温度为70℃。
步骤S102中所述铅淬火处理、磷化和皂化处理均采用现有技术；步骤S103中所述拉拔道次为18道次，拉丝速度为50m/min，每道次变形量为10%。
步骤S103中所述热处理采用明火加热，铅淬火，然后回火、正火的热处理工艺；所述明火加热包括四段，第一段1050℃，时间5min；第二段950℃，时间3min；第三段880℃，时间8min；第四段810℃，时间20min。
所述回火温度为450℃，保温时间1小时；所述正火温度为500℃，保温时间为25分钟；步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为25KHz，时间为10min；第二频率为80KHz，时间为12min。
实施例2
一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.2%、Ag 0.013%、Al 0.7%、Zr 0.15%、Nb 0.04%、W 0.012%、Sr 0.013%、Ba 0.015%、Si 0.035%，余量为Cu及不可避免的夹杂；步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1200℃；保温炉温度为980℃，铸造冷却水温29℃；铸造速度为12m/min，铸机出口板带温度边部为650℃；终轧温度控制在570℃，清洗管温度为73℃；步骤S103中所述拉拔道次为20道次，拉丝速度为65m/min，每道次变形量为12%；所述明火加热包括四段，第一段1035℃，时间5.5min；第二段940℃，时间3.5min；第三段870℃，时间9min；第四段790℃，时间25min；所述回火温度为510℃，保温时间1.2小时；所述正火温度为530℃，保温时间为32分钟；步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为27KHz，时间为13min；第二频率为83KHz，时间为15min。
实施例3
一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.25%、Ag 0.015%、Al 0.9%、Zr 0.18%、Nb0.045%、W 0.015%、Sr 0.015%、Ba 0.02%、Si 0.04%，余量为Cu及不可避免的夹杂；步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1250℃；保温炉温度为1000℃，铸造冷却水温30℃；铸造速度为13m/min，铸机出口板带温度边部为720℃；终轧温度控制在600℃，清洗管温度为75℃；步骤S103中所述拉拔道次为22道次，拉丝速度为800m/min，每道次变形量为13%；所述明火加热包括四段，第一段1020℃，时间6min；第二段930℃，时间4min；第三段860℃，时间10min；第四段780℃，时间30min；所述回火温度为600℃，保温时间1.5小时；所述正火温度为620℃，保温时间为40分钟；步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为30KHz，时间为15min；第二频率为85KHz，时间为17min。
实施例4
一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.35%、Ag 0.018%、Al 1.1%、Zr 0.2%、Nb0.055%、W 0.018%、Sr 0.018%、Ba 0.025%、Si 0.045%，余量为Cu及不可避免的夹杂；步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1330℃；保温炉温度为1030℃，铸造冷却水温31℃；铸造速度为14m/min，铸机出口板带温度边部为770℃；终轧温度控制在620℃，清洗管温度为78℃；步骤S103中所述拉拔道次为23道次，拉丝速度为90m/min，每道次变形量为15%；所述明火加热包括四段，第一段990℃，时间6.5min；第二段910℃，时间4.5min；第三段840℃，时间11min；第四段740℃，时间35min；所述回火温度为680℃，保温时间1.8小时；所述正火温度为670℃，保温时间为46分钟；步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为33KHz，时间为18min；第二频率为88KHz，时间为18min。
实施例5
一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.4%、Ag 0.02%、Al 1.2%、Zr 0.22%、Nb 0.06%、W0.02%、Sr 0.02%、Ba 0.03%、Si 0.05%，余量为Cu及不可避免的夹杂；步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1350℃；保温炉温度为1050℃，铸造冷却水温32℃；铸造速度为15m/min，铸机出口板带温度边部为780℃；终轧温度控制在630℃，清洗管温度为80℃；步骤S103中所述拉拔道次为25道次，拉丝速度为100m/min，每道次变形量为16%；所述明火加热包括四段，第一段980℃，时间7min；第二段900℃，时间5min；第三段830℃，时间12min；第四段730℃，时间40min；所述回火温度为700℃，保温时间2小时；所述正火温度为680℃，保温时间为50分钟；步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为35KHz，时间为20min；第二频率为90KHz，时间为20min。
对比例1
一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加Ge和W。
对比例2
一种光伏逆变器用导体线材及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，所述热处理不包含正火；用水淬火代替铅淬火。
为了进一步说明各实施例所涉及的光伏逆变器用导体线材的有益技术效果，对各例制成的光伏逆变器用导体线材进行相关性能测试，测试方法参见我国现行相应国标，结果见表1。
表1
测试项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
拉伸强度 MPa 882 890 895 911 915 834 821
导电率 %IACS 86 89 91 95 97 77 80
从上表可以看出，本发明实施例公开的光伏逆变器用导体线材较对比例具有更高的拉伸强度和导电性，这是各组分和工艺步骤共同作用的结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏逆变器用导体线材，其特征在于，包括如下按重量百分比计的各化学成分：Ge 0.1%～0.4%、Ag 0.01%～0.02%、Al 0.5%～1.2%、Zr 0.12%～0.22%、Nb 0.03%～0.06%、W0.01%～0.02%、Sr 0.01%～0.02%、Ba 0.01%～0.03%、Si 0.03%～0.05%，余量为Cu及不可避免的夹杂。
2.一种根据权利要求1所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101、采用连铸连轧制备成铸坯；
步骤S102、将铸坯置于550℃～700℃的熔盐槽中恒温保持40秒～120秒；接着依次通过铅淬火处理、磷化和皂化处理；
步骤S103、依次进行拉拔和热处理；
步骤S104、采用双频超声波辅助，利用去离子水进行清洁，干燥后制成光伏逆变器用导体线材。
3.根据权利要求2所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，步骤S101中所述连铸连轧的工艺参数为：连铸时前箱竖炉温度控制为1150-1350℃；保温炉温度为950-1050℃，铸造冷却水温28-32℃；铸造速度为10-15m/min，铸机出口板带温度边部为630-780℃；终轧温度控制在550-630℃，清洗管温度为70-80℃。
4.根据权利要求2所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，步骤S103中所述拉拔道次为18-25道次，拉丝速度为50-100m/min，每道次变形量为10-16%。
5.根据权利要求2所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，步骤S103中所述热处理采用明火加热，铅淬火，然后回火、正火的热处理工艺。
6.根据权利要求2所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，所述明火加热包括四段，第一段1050-980℃，时间5-7min；第二段950-900℃，时间3-5min；第三段880-830℃，时间8-12min；第四段810-730℃，时间20-40min。
7.根据权利要求2所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，所述回火温度为450-700℃，保温时间1-2小时。
8.根据权利要求2所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，所述正火温度为500-680℃，保温时间为25-50分钟。
9.根据权利要求2所述光伏逆变器用导体线材的制备方法，其特征在于，步骤S104中所述双频超声波包括：第一频率为25-35KHz，时间为10-20min；第二频率为80-90KHz，时间为12-20min。
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