一种高韧性高强度高导电性铝合金导线及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气工程导线领域，具体涉及一种高韧性高强度高导电性铝合金导线及制备方法。
【背景技术】
[0002]一直以来，建筑工程、电气工程等工程用导线多选用铜或铜合金导线，主要原因为在相同直径的导线中，铜或铜合金的导线导电率远高于其它金属。随着电气化时代的不断发展，作为导线的铜金属的用量也越来越大，而铜一方面作为贵重金属价格较为昂贵，另一方面其密度较大，增加了导线的重量，同时增加了应用成本，而且施工中铜线强度高柔韧性差，施工难度大。在此背景下，以导电率比较高、柔韧性好而且密度较小的铝为主体来制造导线，已经得到了广泛的关注。
[0003]工程用导线通常截面尺寸较大，工程施工时铺设线路过程中遇有拐弯、变向处要求导线具有大的柔韧性，所以工程用导线应该具有更好的柔韧性来满足施工需求。为保证铝导体的具有较高的导电性，同时兼备高强度，常常采用微合金化提高铝导体的强度和延伸率。现已经有技术提出，使用铝合金来制造导线，这些技术的铝合金普遍包括有铁、镁、硅、锰、铬等元素，而这些元素的添加对导线组织及其性能有十分重要的影响，能够提高铝合金的强度或耐热性能，但对铝合金的导电率以及铝金属的韧性有很大的降低，不能满足实际工程应用的需求。
【发明内容】
[0004]针对现有技术不足，本发明提供了一种高韧性高强度高导电性铝合金导线及其制备方法，具备较高强度及导电性的同时可以满足实际工程中对导线韧性的需求。
[0005]本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，由以下质量百分比的成分组成:锆Zr0.25?0.35%、铁Fe0.30?0.60%、铜Cu0.08 ?0.12%、砷 As0.05 ?0.20%、锑 Sb0.02 ?0.03%、混合稀土 0.06 ?0.08%、镍0.05?0.08 %，余量为铝Al及其他杂质。
[0006]以上所述的铝合金导线中，所述混合稀土包括轻稀土、中稀土和重稀土，其中轻稀土为元素镧、钟、镨、钕，中稀土为钐、铕、礼、镇和镝，重稀土包括元素钬、铕、铒、镑、镱、镥、钇，本发明的混合稀土中轻稀土的含量占混合稀土总量的比例大于50%。
[0007]进一步地，为了提高铝合金导线的综合品质，所述杂质含量〈0.02%，杂质中钛T1、钒V、锰Mn、铬Cr元素之和含量〈0.01%。
[0008]以上所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，其制备方法包括:将铝Al置于炉内在730?745°C下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温至755?775°C，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min ;所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线。上述铝Al为重熔用铝锭。
[0009]以上所述的铝合金导线制备方法中，所述连铸连轧工艺条件为:浇铸温度720?740 °C，进扎温度510?520 °C，出扎温度280?300 °C ;热处理条件为:热处理温度300?350°C，时间 5 ?8ho
[0010]本发明同现有技术相比具有的有益效果为:通过本技术方案，所选各金属原料协同起效，可有效提高铝合金导线的强度，导线抗拉强度达到150MPa以上；导线具有高导电性，导电率达到61% IACS以上；同时具有较高的韧性及抗蠕变性，满足不同电气工程线路敷设条件的需求。本发明所得铝合金导线可有效增加导线输电能力，进一步降低线损能耗，有利于节能减排。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质量百分比的成分:锆 Zr 0.30%、铁 Fe 0.45%、铜 Cu 0.10%0.12%、锑 Sb 0.02%、混合稀土 0.07%、镍0.06%，余量为铝Al及其他杂质。其中，所述铝Al为重熔用铝锭，以下实施例同。
[0012]将铝Al置于炉内在735°C下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温至765°C，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min ;所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
[0013]上述连铸连轧工艺条件为:浇铸温度730°C，进扎温度515°C，出扎温度290°C ;热处理条件为:热处理温度325°C，时间6h。
[0014]本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为62.2IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为187MPa，采用ASTM B577标准测得其伸长率30.2%。
[0015]实施例2:—种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质量百分比的成分:锆 Zr 0.25%、铁 Fe 0.30%、铜 Cu 0.08%0.05%、锑 Sb 0.02%、混合稀土 0.06%、镍0.05%，余量为铝Al及其他杂质。
[0016]将铝Al置于炉内在730°C下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温至755°C，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min ;所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
[0017]上述连铸连轧工艺条件为:浇铸温度720°C，进扎温度510°C，出扎温度280°C ;热处理条件为:热处理温度300°C，时间5h。
[0018]本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为61.6IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为169MPa，采用ASTM B577标准测得其伸长率31.3%。
[0019]实施例3:—种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质量百分比的成分:锆 Zr 0.35%、铁 Fe 0.60%、铜 Cu 0.12%、砷 As 0.2%、锑 Sb 0.03%、混合稀土 0.08%、镍0.08 %，余量为铝Al及其他杂质。
[0020]将铝Al置于炉内在745°C下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温至775°C，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min ;所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
[0021]上述连铸连轧工艺条件为:浇铸温度740°C，进扎温度520°C，出扎温度300°C ;热处理条件为:热处理温度350°C，时间8h。
[0022]本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为61.1IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为182MPa，采用ASTM B577标准测得其伸长率29.6%。
[0023]实施例4:一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质量百分比的成分:锆 Zr 0.25%、铁 Fe 0.60%、铜 Cu 0.08%、砷 As 0.20%、锑 Sb 0.02%、混合稀土 0.08%、镍0.05%，余量为铝Al及其他杂质。
[0024]将铝Al置于炉内在730°C下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温至775°C，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min ;所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
[0025]上述连铸连轧工艺条件为:浇铸温度720°C，进扎温度520°C，出扎温度280°C ;热处理条件为:热处理温度350°C，时间5h。
[0026]本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为61.8IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为175MPa，采用ASTM B577标准测得其伸长率30.5%。
[0027]实施例5:—种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质量百分比的成分:锆 Zr 0.29%、铁 Fe 0.52%、铜 Cu 0.11% ^As 0.17%、锑 Sb 0.03%、混合稀土 0.07%、镍0.06 %，余量为铝Al及其他杂质。
[0028]将铝Al置于炉内在738°C下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温至766°C，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min ;所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
[0029]上述连铸连轧工艺条件为:浇铸温度724°C，进扎温度512°C，出扎温度295°C ;热处理条件为:热处理温度330°C，时间7h。
[0030]本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为62.0IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为179MPa，采用ASTM B577标准测得其伸长率30.1%。
【主权项】
1.一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成:锆 Zr0.25 ?0.35%、铁 Fe0.30 ?0.60%、铜 Cu0.08 ?0.12%、砷 As0.05 ?0.20%,锑Sb0.02?0.03 %、混合稀土 0.06?0.08 %、镍0.05?0.08 %，余量为铝Al及其他杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，其特征在于，包括以下质量百分比的成分:锆Zr 0.30%、铁Fe0.45%、铜Cu 0.10%、砷As 0.12%、锑Sb0.02%,混合稀土 0.07%、镍0.06%，余量为铝Al及其他杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，其特征在于，所述混合稀土中轻稀土的含量占混合稀土总量的比例大于50%。
4.根据权利要求1所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，其特征在于，所述杂质含量〈0.02%，杂质中钛T1、钒V、锰Mn、铬Cr元素之和含量〈0.01%。
5.根据权利要求1-4中任一所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线的制备方法，包括以下步骤:将铝Al置于炉内在730?745°C下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温至755?775°C，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min ;所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线； 所述铝Al为重熔用铝锭。
6.根据权利要求5所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线的制备方法，其特征在于，所述连铸连轧工艺条件为:浇铸温度720?740°C，进扎温度510?520°C，出扎温度280?300°C ;所述热处理条件为:热处理温度300?350°C，时间5?8h。
【专利摘要】本发明公开了一种高韧性高强度高导电性铝合金导线及制备方法，铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：锆Zr0.25～0.35％、铁Fe0.30～0.60％、铜Cu0.08～0.12％、砷As0.05～0.20％、锑Sb0.02～0.03％、混合稀土0.06～0.08％、镍0.05～0.08％，余量为铝Al及其他杂质，经熔融、静置、连铸连轧、拉丝成型、热处理及冷却后制得。本发明所选各金属原料协同起效，可有效提高铝合金导线的强度，所得导线具有较高导电性，同时具有较高的韧性及抗蠕变性，满足不同电气工程线路敷设条件的需求，可有效增加导线输电能力，进一步降低线损能耗，有利于节能减排。
【IPC分类】C22C1-02, H01B1-02, H01B5-02, C22F1-04, C22C21-00
【公开号】CN104775055
【申请号】CN201510152250
【发明人】颜欢
【申请人】苏州欢颜电气有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月1日