CN117219315A - 铝合金导线及其制备方法与应用、电缆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种铝合金导线及其制备方法与应用、电缆，铝合金导线主要由多根铝合金束线股复绞而成，每根铝合金束线股由多根铝合金单丝束绞而成，束绞的节径比为7～9；按质量百分数计，铝合金导线包括以下组分：Si 0.45%～0.60%、Mg 0.42%～0.55%%、Fe 0.10%～0.30%、Cu＜0.02%、Zn≤0.02%、Mn≤0.02%、B 0.20%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。将该铝合金导线应用至电缆中，可有效提升电缆的耐扭转性能。
Description
技术领域
本申请涉及电缆技术领域，特别是涉及一种铝合金导线及其制备方法与应用、电缆。
背景技术
随着风电开发布局优化，储能行业快速发展，风电利用率实现高速增长。由于铝合金相较铜的价格较低，质量较轻，将铝合金导体代替铜应用至风电电缆中，可降低成本和缩短工期，促进电缆在风电平价时代的快速发展。然而，传统的铝合金导体应用到风电电缆中，存在耐扭性能较差的缺陷。
因此，有必要对传统的铝合金导体进行改进。
发明内容
基于此，本申请提供了一种耐扭性能较好的铝合金导线及其制备方法与应用、电缆。
本申请解决上述技术问题的技术方案如下。
本申请第一方面提供了一种铝合金导线，主要由多根铝合金束线股复绞而成，每根所述铝合金束线股由多根铝合金单丝束绞而成，所述束绞的节径比为7～9；按质量百分数计，所述铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.45%～0.60%、Mg 0.42%～0.55%%、Fe 0.10%～0.30%、Cu＜0.02%、Zn≤0.02%、Mn≤0.02%、B 0.20%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
在其中一些实施例中，铝合金导线中，按质量百分数计，所述铝合金单丝包括以下组分包括以下组分：
Si 0.50%～0.55%、Mg 0.45%～0.50%、Fe 0.15%～0.25%、Cu≤0.01%、Zn≤0.015%、Mn≤0.02%、B 0.25%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
在其中一些实施例中，铝合金导线中，B与Si的质量比为(0.4~0.6):1。
在其中一些实施例中，铝合金导线中，所述铝合金导线包括芯层和包覆在所述芯层上的多个铝合金束线股层，各所述铝合金束线股层由多根铝合金束线股复绞而成，各所述铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向相同。
在其中一些实施例中，铝合金导线中，各所述铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向与所述铝合金束线股中铝合金单丝的束绞方向相反。
在其中一些实施例中，铝合金导线中，所述铝合金导线中的最外层铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比为10～12。
在其中一些实施例中，铝合金导线中，所述铝合金导线中的铝合金束线股层在由外至内的方向上，多个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比依次递增2~4。
在其中一些实施例中，铝合金导线中，所述铝合金单丝的直径为0.4 mm~0.6 mm。
本申请第二方面提供了一种铝合金导线的制备方法，包括以下步骤：
将多根铝合金单丝进行束绞，得到铝合金束线股；所述束绞的节径比为7～9；按质量百分数计，所述铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.45%～0.60%、Mg 0.42%～0.55%%、Fe 0.10%～0.30%、Cu＜0.02%、Zn≤0.02%、Mn≤0.02%、B 0.20%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al；
将多根所述铝合金束线股进行复绞。
本申请第三方面提供了第一方面提供的铝合金导线在制备具有导电功能的制品中的应用。
本申请第四方面提供了一种电缆，包括第一方面提供的铝合金导线。
在其中一些实施例中，电缆中，所述电缆还包括隔离层，所述隔离层包覆所述铝合金导线，所述隔离层的材质包括无纺布。
在其中一些实施例中，电缆中，所述电缆还包括绝缘层，所述绝缘层包覆所述隔离层，所述绝缘层的材质包括乙丙橡胶。
在其中一些实施例中，电缆中，所述电缆还包括护套层，所述护套层包覆所述绝缘层，所述护套层的材质包括乙酸乙烯酯橡胶。
与现有技术相比较，本申请的铝合金导线具有如下有益效果：
上述铝合金导线，主要由多根铝合金束线股复绞而成，每根铝合金束线股由多根铝合金单丝束绞而成，铝合金导线包括特定比例的Si、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、B及Al，其中特定比例的Si和Mg可有效提升铝合金导线的抗拉强度，进一步搭配特定比例的Fe和B，并控制Cu、Zn和Mn的比例，各组分之间相互作用，可有效提升铝合金导线的塑性；并通过控制铝合金单丝束绞的节径比，可有效提升铝合金导线的结构稳定性，以及有效提高铝合金导线的柔软性及弯曲性能。
将上述铝合金导线应用至电缆中，可有效提升电缆的耐扭转性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施方式中铝合金导线的结构示意图；
图2为一实施方式中电缆的结构示意图。
附图标记说明：
1：铝合金导线；2：隔离层；3：绝缘层；4：护套层。
具体实施方式
现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。
因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本发明的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本发明更广阔的方面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如，因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
本申请一实施方式提供了一种铝合金导线，主要由多根铝合金束线股复绞而成，每根铝合金束线股由多根铝合金单丝束绞而成，束绞的节径比为7～9；按质量百分数计，铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.45%～0.60%、Mg 0.42%～0.55%%、Fe 0.10%～0.30%、Cu＜0.02%、Zn≤0.02%、Mn≤0.02%、B 0.20%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
上述铝合金导线，由多根铝合金束线股复绞而成，每根铝合金束线股由多根铝合金单丝束绞而成，铝合金导线包括特定比例的Si、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、B及Al，其中特定比例的Si和Mg可有效提升铝合金导线的抗拉强度，进一步搭配特定比例的Fe和B，并控制Cu、Zn和Mn的比例，各组分之间相互作用，可有效提升铝合金导线的塑性；并通过控制铝合金单丝束绞的节径比，可有效提升铝合金导线的结构稳定性，以及有效提高铝合金导线的柔软性及弯曲性能。
绞线中每层的任何一根单线，都是按一定的绞制角度环绕一中心线作螺旋状绞捻的。在绞线轴线方向的一个完整的螺旋线间距h，叫做“节距长度”。
节距长度h与绞线外径D之比，称为“节径比”。
可以理解，按质量百分数计，铝合金导线中，Si包括但不限于0.45%、0.48%、0.50%、0.52%、0.54%、0.55%、0.58%、0.60%；Mg包括但不限于0.42%、0.45%、0.48%、0.50%、0.52%、0.55%；Fe包括但不限于0.10%、0.12%、0.15%、0.17%、0.20%、0.22%、0.25%、0.28%、0.30%；Cu包括但不限于0.018%、0.016%、0.012%、0.01%、0.008%、0.005%、0.001%；Zn包括但不限于0.02%、0.018%、0.016%、0.012%、0.01%、0.008%、0.005%、0.001%；Mn包括但不限于0.02%、0.018%、0.016%、0.012%、0.01%、0.008%、0.005%、0.001%；B包括但不限于0.20%、0.22%、0.25%、0.28%、0.30%；Al包括但不限于90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%；在一些示例中可为这些点值中任意两个作为端值构成的范围内，下同。还可以理解，上述铝合金导线中，还可包括其他组分。
可以理解，束绞的节径比包括但不限于7、8、9。
在其中一些示例中，铝合金导线中，按质量百分数计，铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.50%～0.55%、Mg 0.45%～0.50%、Fe 0.15%～0.25%、Cu≤0.01%、Zn≤0.015%、Mn≤0.02%、B 0.25%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
在其中一些示例中，铝合金导线中，按质量百分数计，铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.50%～0.55%、Mg 0.45%～0.50%、Fe 0.15%～0.25%、Cu 0.005%~0.01%、Zn0.01%~0.015%、Mn 0.01%~0.02%、B 0.25%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
在其中一些示例中，铝合金导线中，按质量百分数计，铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.54%、Mg 0.50%、Fe 0.25%、Cu 0.01%、Zn 0.015%、Mn 0.01%、B 0.25%及余量Al和不可避免的杂质。
在其中一些示例中，铝合金导线中，按质量百分数计，铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.50%、Mg 0.45%、Fe 0.17%、Cu 0.007%、Zn 0.01%、Mn 0.02%、B 0.30%及余量Al和不可避免的杂质。
在其中一些示例中，铝合金导线中，B与Si的质量比为(0.4~0.6):1。
可以理解，B与Si的质量比包括但不限于0.4:1、0.42:1、0.44:1、0.45:1、0.46:1、0.48:1、0.5:1、0.52:1、0.55:1、0.58:1、0.6:1。
可选地，铝合金导线中，B与Si的质量比为(0.45~0.6):1。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金导线包括芯层和包覆在芯层上的多个铝合金束线股层，各铝合金束线股层由多根铝合金束线股复绞而成，各铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向相同。
在其中一些示例中，铝合金导线中，芯层为一根铝合金束线股。
在其中一些示例中，铝合金导线中，各铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向与铝合金束线股中铝合金单丝的束绞方向相反。
铝合金导线采用半同向绞合方式，可使单线之间更加紧密，减小铝合金导线的接触电阻，提升铝合金导线的导电性能及载流量。
参见图1，在其中一些示例中，铝合金导线中，各铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向均为左向，铝合金束线股中铝合金单丝的束绞方向为右向。
采用束绞绞向为右向，复绞绞向均为左向的方式，可提高铝合金导线的柔韧性，降低铝合金导线的弯曲半径；将铝合金导线应用至电缆中，使电缆在正向或反向频繁扭转的的过程中不易断裂，提高电缆的使用寿命；同时铝合金导线采用半同向绞合方式，可使单线之间更加紧密，减小铝合金导线的接触电阻，提升电缆的导电性能及载流量。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金导线中的最外层铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比为10～12。
可以理解，铝合金导线中的最外层铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比包括但不限于10、11、12。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金导线中的铝合金束线股层在由外至内的方向上，多个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比依次递增2~4。
可以理解，单个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比相同。
进一步可以理解，多个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比依次递增包括但不限于2、3或4。
可选地，铝合金导线中的铝合金束线股层在由外至内的方向上，多个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比依次递增3。
例如，当铝合金导线包括3个铝合金束线股层时，由外至内分别为第一铝合金束线股层、第二铝合金束线股层、第三铝合金束线股层，当第一铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比为10，多个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比依次递增3，那么，第二铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比为13，第三铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比为16。
可以理解，铝合金导线中铝合金束线股层的数量包括但不限于2、3、4、5等。
可以理解，在其中一些示例中，铝合金导线的结构示意图如图1所示，铝合金导线包括多个铝合金束线股层，每个铝合金束线股层由多根铝合金束线股复绞而成，每根铝合金束线股由多根铝合金单丝束绞而成。进一步地，各铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向均为左向，铝合金束线股中铝合金单丝的束绞方向为右向。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金导线中铝合金束线股层的数量为4。
进一步地，由内向外，铝合金导线中的铝合金束线股层中铝合金束线股的数量分别为1、6、12、18。
在其中一些示例中，铝合金导线的标称截面积为300 mm2~400 mm2。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金单丝的直径为0.4 mm~0.6 mm。
可以理解，铝合金单丝的直径包括但不限于0.4 mm、0.5 mm、0.6 mm。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金单丝的抗拉强度为200 Mpa～240 Mpa。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金单丝的伸长率≥10%。
在其中一些示例中，铝合金导线中，铝合金单丝的电导率≥51%IACS。
将上述铝合金导线应用至电缆中，可有效提升电缆的耐扭转性能。
本申请一实施方式提供了一种铝合金导线的制备方法，包括以下步骤：
将多根铝合金单丝进行束绞，得到铝合金束线股；束绞的节径比为7～9；按质量百分数计，铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.45%～0.60%、Mg 0.42%～0.55%%、Fe 0.10%～0.30%、Cu＜0.02%、Zn≤0.02%、Mn≤0.02%、B 0.20%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
将多根铝合金束线股进行复绞。
可以理解，本申请提供的铝合金导线的制备方法可以制备上述铝合金导线，即上述铝合金导线的特征适用于本申请提供的铝合金导线的制备方法中。
在其中一些示例中，铝合金导线的制备方法中，以一根铝合金束线股为芯层，将多根铝合金束线股复绞在芯层上，以在芯层上形成铝合金束线股层。
在其中一些示例中，铝合金导线的制备方法中，在复绞步骤结束后，还包括将复绞步骤得到的铝合金导线进行时效处理的步骤。
在其中一些示例中，铝合金导线的制备方法中，时效处理的温度为270℃~280℃，时间为3 h~8 h。
可以理解，时效处理的温度包括但不限于270℃、272℃、275℃、278℃、280℃，时间包括但不限于3 h、4 h、5 h、6 h、8 h。
可选地，时效处理的温度为275℃，时间为5 h。
在其中一些示例中，铝合金导线的制备方法中，铝合金单丝的制备包括以下步骤：
按照铝合金导线的组分提供原料，将各原料混合后依次进行熔化、精炼、浇铸和轧制。
在其中一些示例中，铝合金单丝的制备步骤中，熔化的温度为730℃～760℃。
可以理解，熔化的温度包括但不限于730℃、74℃、75℃、760℃。
在其中一些示例中，铝合金单丝的制备步骤中，熔化步骤结束后，还包括将熔化后的铝液进行保温的步骤。
进一步地，保温温度低于熔化温度。
可选地，保温的温度为720℃～740℃。
可以理解，保温的温度包括但不限于720℃、725℃、730℃、735℃、740℃。
在其中一些示例中，铝合金单丝的制备步骤中，精炼包括如下步骤：
在铝液中吹入氮气，吹入氮气温度保持在700℃～720℃，精炼时间不少于15 min。
可以理解，吹入氮气温度保持在700℃、705℃、710℃、715℃、720℃等。
可以理解，在精炼步骤结束后，进行成分分析，确认铝液中的成分及比例符合上述铝合金导线的组分和比例。
在其中一些示例中，铝合金单丝的制备步骤中，在精炼步骤结束后，还包括将精炼后的铝液进行静置的步骤。
进一步地，静置的温度为720℃～740℃。
可以理解，静置的温度包括但不限于720℃、725℃、730℃、735℃、740℃。
在其中一些示例中，铝合金单丝的制备步骤中，浇铸的温度为680℃～710℃。
可以理解，浇铸的温度包括但不限于680℃、690℃、700℃、710℃。
在其中一些示例中，铝合金单丝的制备步骤中，轧制步骤中，开轧温度450℃～490℃，终轧温度300℃～330℃。
可以理解，开轧温度包括但不限于450℃、460℃、470℃、480℃、490℃，终轧温度包括但不限于300℃、310℃、320℃、330℃。
在其中一些示例中，铝合金单丝的制备步骤中，轧制步骤结束后，还包括将轧制得到的铝合金单丝进行收线的步骤。
进一步地，收线温度在250℃以下。
本申请一实施方式提供了上述铝合金导线在制备具有导电功能的制品中的应用。
本申请一实施方式提供了一种电缆，包括上述铝合金导线。
将上述铝合金导线应用至电缆中，可有效提升电缆的耐扭转性能，提高了电缆的使用寿命。
在其中一些示例中，电缆还包括隔离层，隔离层包覆铝合金导线，隔离层的材质包括无纺布。
进一步地，隔离层在铝合金导线外侧的重叠率为15%～25%。
在其中一些示例中，电缆还包括绝缘层，绝缘层包覆隔离层，绝缘层的材质包括乙丙橡胶。
在其中一些示例中，电缆还包括护套层，护套层包覆绝缘层，护套层的材质包括乙酸乙烯酯橡胶。
可以理解，在其中一些示例中，电缆的结构示意图如图2所示，包括铝合金导线1、隔离层2、绝缘层3和护套层4。
本申请一实施方式提供了一种电缆的制备方法，包括以下步骤：
将隔离层原料重叠绕包在铝合金导线的外侧，以在铝合金导线的外侧形成隔离层；
采用双层共挤工艺，在隔离层的外侧形成绝缘层，以及在绝缘层的外侧形成护套层。
在其中一些示例中，电缆的制备方法中，双层共挤工艺中，挤出温度为70～85℃，硫化温度为180～200℃。
下面结合具体实施方式，对本申请作进一步详细的描述，但本申请的实施方式并不限于此。
实施例1
（1）制备铝合金单丝
成分配比：Si的含量为0.54%，Mg的含量为0.50%，Fe的含量为0.25%，Cu的含量0.01%，Zn的含量0.015%，Mn的含量0.01%，B的含量0.25%,余量为Al和不可避免的杂质。
（1.1）将铝锭投入熔炼炉中于740℃熔化后，将熔化得到的第一铝液流入保温炉中，并按照配比要求添加合金，于730℃保温0.5 h，得到第二铝液；
（1.2）将第二铝液充分搅拌后吹入氮气进行精炼，吹入氮气温度保持在715℃，精炼时间30 min，扒渣后取样进行光谱成分分析，确认成分配比符合要求后，于735℃静置30min，得到第三铝液；
（1.3）将第三铝液过滤后进入铸机浇铸，浇铸温度700℃，再进入轧机轧制成铝合金单丝，开轧温度480℃，终轧温度310℃；铝合金单丝直径为0.50 mm；
（1.4）将铝合金单丝成圈收线，收线温度170℃。
（2）制备铝合金导线
将57根铝合金单丝进行束绞，得到铝合金束线股；束绞的节径比为7，束绞方向为右向；
以1根铝合金束线股为芯层，将36根铝合金束线股复绞在芯层上，得到含有芯层和三个铝合金束线股层的铝合金导线，铝合金导线的标称截面积为0.5/2×π×37×57=400mm2；其中，每个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向均为左向，由内层向外层，每个铝合金束线股层中铝合金束线股的数量分别为6、12、18根，复绞节径比依次为16、13、10；
将铝合金导线放置于时效炉内，于275℃保温时效处理5 h。
（3）制备中强度铝合金导线风电耐扭软电缆
由内至外依次为铝合金导线、隔离层、绝缘层、护套层；其中，隔离层为耐高温加强型复合无纺布（购买于江阴市百尔莱电缆材料有限公司，厚度0.15 mm，宽度60 mm），其重叠绕包在导体外侧，重叠率15%～25%；采用双层共挤工艺，在隔离层的外侧设置绝缘层，以及在绝缘层的外侧设置护套层，绝缘层为乙丙橡胶（厚度2.8 mm），护套层为黑色耐低温-40℃乙酸乙烯酯橡胶（厚度3.8 mm），挤出温度为70～85℃，硫化温度为180～200℃。
实施例2
与实施例1基本相同，不同点在于，实施例2中的铝合金单丝的成分配比如下：
Si的含量为0.50%，Mg的含量为0.45%，Fe的含量为0.17%，Cu的含量0.007%，Zn的含量0.01%，Mn的含量0.02%，B的含量0.30%,余量为Al和不可避免的杂质；
实施例2制备铝合金导线中，铝合金导线的标称截面积为300mm2，由内层向外层，每个铝合金束线股层中铝合金束线股的数量分别为3、8、15、21根。
实施例3
与实施例1基本相同，不同点在于，实施例3中的铝合金单丝成分配比如下：
Si的含量为0.50%，Mg的含量为0.45%，Fe的含量为0.15%，Cu的含量0.005%，Zn的含量0.01%，Mn的含量0.02%，B的含量0.30%,余量为Al和不可避免的杂质。
实施例4
与实施例1基本相同，不同点在于，实施例4中的铝合金单丝成分配比如下：
Si的含量为0.60%，Mg的含量为0.55%，Fe的含量为0.30%，Cu的含量0.015%，Zn的含量0.02%，Mn的含量0.02%，B的含量0.20%,余量为Al和不可避免的杂质。
实施例5
与实施例1基本相同，不同点在于，实施例5制备铝合金导线中，束绞的节径比为9。
实施例6
与实施例1基本相同，不同点在于，实施例6制备铝合金导线中，束绞方向为左向，每个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向均为右向。
实施例7
与实施例1基本相同，不同点在于，实施例7制备铝合金导线中，束绞方向为右向，每个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向均为右向。
实施例8
与实施例1基本相同，不同点在于，实施例8制备铝合金导线中，束绞方向为右向，相邻的铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向相反。
对比例1
与实施例1基本相同，不同点在于，对比例1中的铝合金单丝成分配比如下：
Si的含量为0.07%，Mg的含量为0.19%，Fe的含量为0.55%，Cu的含量0.23%，Zn的含量0.02%，Mn的含量0.01%，B的含量0.01%，余量为Al和不可避免的杂质。
对比例2
与实施例1基本相同，不同点在于，对比例2中的铝合金单丝成分配比如下：
Si的含量为0.25%，Mg的含量为0.19%，Fe的含量为0.55%，Cu的含量0.1%，Zn的含量0.05%，Mn的含量0.02%，B的含量0.25%，余量为Al和不可避免的杂质。
对比例3
与实施例1基本相同，不同点在于，对比例3制备铝合金导线中，束绞方向为右向，相邻的铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向相反；束绞的节径比为25。
对比例4
与实施例1基本相同，不同点在于，对比例4制备铝合金导线中，束绞的节径比为18。
性能测试
单丝机械性能：参考GB/T 4909.3-2009，将各实施例和对比例得到的铝合金单丝进行抗拉强度、伸长率的测试，标距长度按250 mm；
单丝电阻性能：参考GB/T 3048.2-2007，将各实施例和对比例得到的铝合金单丝进行20℃时导电率的测试；
电缆耐扭转性能：参考GB/T 29631-2013附录B，将各实施例和对比例得到的电缆进行扭转性能的测试，包括10000次常温扭转试验及2000次低温扭转试验（-40℃）；结果如表1所示，其中，电缆不发生断裂，且电缆表面无裂纹及扭曲现象，则为通过；电缆断裂、电缆表面出现裂纹或者扭曲现象，则为不通过。
表1
从表1可以看出，各实施例制得的电缆均通过常温10000次与低温2000次扭转试验，且断丝率较低，其中实施例1的10000次常温和2000次低温（-40℃）的扭转性能测试已获取型式试验报告，电缆表面无裂纹及扭曲现象，1.5kV 15min，耐压试验通过，剖开后单丝断丝率0%，满足耐扭电缆的使用要求；对比例1和对比例2中采用的铝合金导线组分比例有所区别，未通过常温与低温扭转试验；对比例3和对比例4铝合金单丝的束绞节径比不同，耐扭性能不稳定，未通过低温扭转试验，且常温扭转试验断丝率较高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，便于具体和详细地理解本申请的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本申请提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本申请所附权利要求的保护范围内。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。
Claims (14)
1.一种铝合金导线，其特征在于，主要由多根铝合金束线股复绞而成，每根所述铝合金束线股由多根铝合金单丝束绞而成，所述束绞的节径比为7～9；按质量百分数计，所述铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.45%～0.60%、Mg 0.42%～0.55%%、Fe 0.10%～0.30%、Cu＜0.02%、Zn≤0.02%、Mn≤0.02%、B 0.20%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
2.如权利要求1所述的铝合金导线，其特征在于，按质量百分数计，所述铝合金单丝包括以下组分包括以下组分：
Si 0.50%～0.55%、Mg 0.45%～0.50%、Fe 0.15%～0.25%、Cu≤0.01%、Zn≤0.015%、Mn≤0.02%、B 0.25%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al。
3.如权利要求1所述的铝合金导线，其特征在于，B与Si的质量比为(0.4~0.6):1。
4.如权利要求1~3任一项所述的铝合金导线，其特征在于，所述铝合金导线包括芯层和包覆在所述芯层上的多个铝合金束线股层，各所述铝合金束线股层由多根铝合金束线股复绞而成，各所述铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向相同。
5.如权利要求4所述的铝合金导线，其特征在于，各所述铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞方向与所述铝合金束线股中铝合金单丝的束绞方向相反。
6.如权利要求4所述的铝合金导线，其特征在于，所述铝合金导线中的最外层铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比为10～12。
7.如权利要求6所述的铝合金导线，其特征在于，所述铝合金导线中的铝合金束线股层在由外至内的方向上，多个铝合金束线股层中铝合金束线股的复绞节径比依次递增2~4。
8.如权利要求1~3、5~7任一项所述的铝合金导线，其特征在于，所述铝合金单丝的直径为0.4 mm~0.6 mm。
9.一种铝合金导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多根铝合金单丝进行束绞，得到铝合金束线股；所述束绞的节径比为7～9；按质量百分数计，所述铝合金单丝包括以下组分：
Si 0.45%～0.60%、Mg 0.42%～0.55%%、Fe 0.10%～0.30%、Cu＜0.02%、Zn≤0.02%、Mn≤0.02%、B 0.20%～0.30%、单种元素杂质含量≤0.03%、杂质元素总量≤0.10%及余量Al；
将多根所述铝合金束线股进行复绞。
10.如权利要求1~8任一项所述的铝合金导线在制备具有导电功能的制品中的应用。
11.一种电缆，其特征在于，包括如权利要求1~8任一项所述的铝合金导线。
12.如权利要求11所述的电缆，其特征在于，所述电缆还包括隔离层，所述隔离层包覆所述铝合金导线，所述隔离层的材质包括无纺布。
13.如权利要求12所述的电缆，其特征在于，所述电缆还包括绝缘层，所述绝缘层包覆所述隔离层，所述绝缘层的材质包括乙丙橡胶。
14.如权利要求13所述的电缆，其特征在于，所述电缆还包括护套层，所述护套层包覆所述绝缘层，所述护套层的材质包括乙酸乙烯酯橡胶。
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| CN202311296704.3A CN117219315A (zh) | 2023-10-09 | 2023-10-09 | 铝合金导线及其制备方法与应用、电缆 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118073018A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-05-24 | 金龙电缆科技有限公司 | 一种耐扭铝合金风能电缆及其制造方法 |
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2023
- 2023-10-09 CN CN202311296704.3A patent/CN117219315A/zh active Pending
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