[發明專利]一種含稀土元素釔的鋁合金電纜線及其制備方法

有效

• 申請號: 200910043728.1
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101587757A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 易丹青;陳海兵;王斌;孫順平;王先周;曾紅波
• 申請（專利權）人: 金杯電工股份有限公司
• 主分類號: H01B5/02
• 分類號: H01B5/02;H01B1/02;H01B13/00;C22C21/02;C22C21/08;C22C21/00;C22C1/02;C22F1/04;C22F1/043;C22F1/047
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 郭立中

技術領域

本發明涉及鋁導體電纜材料的制造技術領域，具體為一種含稀土元素釔的高強度高導電鋁合金電纜線及其制備方法。

背景技術

在輸電領域，鋁質輕、價廉，且導電性較好、比強度高、耐磨損性好，因而在電工領域占據優勢地位。在架空輸電線路，尤其是超高壓線路和大跨越線路上，鋁合金電纜線一直是架空輸電電纜線的主體材料。其中Al-Mg-Si合金具有優良的機械性能和物理性能，美國、日本等國已經將此類電纜線應用于高壓輸電線路，如廣泛采用的6201、6101。該合金熱處理后可析出彌散共格半共格Mg₂Si相，合金強度高，耐沖擊性好，缺口敏感性小，且具有極好的熱塑性，可以高速擠壓成結構復雜的各種型材，易于加工，同時抗蝕性能優良，導電性能好，因此在輸電領域得到了廣泛應用。

目前已經開發出了多種導電鋁合金電纜線，但仍然不能滿足復雜自然條件、雨雪冰凍以及遠距離跨海域架線的需要，仍需進一步改善其性能。而在國內，生產工藝、產品性能、大跨距架空電纜線應用技術等與國外相比還存在較大差距，隨著我國電力需求的不斷增長，輸電線路輸送容量不斷增大，對架空輸電電纜線提出了更高的要求，發展高強度高導電性鋁合金電纜線電纜線很有現實意義。

發明內容

為克服現有技術中鋁合金電纜線在生產工藝、產品性能等方面存在的缺陷，尋找一種價格相對便宜的稀土元素，以合適的量加入到Al-Mg-Si合金中，有效的改善合金的組織結構，從而在強度和電導率之間得到更好的平衡，本發明提出的技術方案為一種含稀土元素釔的高強度高導電鋁合金電纜線，按質量百分比由以下成分組成：Si?0.5％～0.7％，Mg?0.6％～0.9％，Y?0.2％～0.8％，Al余量。

其中，所述鋁合金電纜線中的雜質應控制為：Ti+V+Cr+Mn小于0.3％，其它雜質小于0.3％，單個雜質小于0.05％，Fe?0.1％～0.2％。

稀土釔在鋁-鎂-硅基體中的溶解度很小，因此固溶強化作用極微。而稀土釔在鑄造時很容易和Al、Si等元素形成金屬間化合物，這種化合物常存于晶界，結晶時對晶粒長大有阻礙作用，故可細化合金晶粒。稀土元素加入到鋁合金電纜線中可以有效減小鋁合金電纜線的枝晶間距，細化鑄態晶粒組織，可以與各種雜質元素形成化合物，消除有害雜質的影響，其形成的金屬間化合物Al₃Y作為第二相能增加鋁合金電纜線的強韌性，提高合金的機械性能和耐蝕性能等。其中稀土元素釔在鋁合金電纜線中微合金化作用與Sc相似，且價格相對低廉，已成為一種重要的微合金元素。少量的釔將鋁-鎂-硅中固溶的硅以化合物的形式從鋁基體中析出，可以改善合金的導電性能，過剩的釔主要與鋁形成Al₃Y相，提高合金的強度和熱穩定性，因而釔是非常適合鋁合金導線的稀土添加元素。

在鑄造階段采用熔體凈化手段，在合金熔體中添加稀土元素釔，有除H₂氣作用，可以凈化熔體，減少了針孔率，優化合金整個制備工藝過程，最大限度使各合金元素從固溶體中析出，確保第二相彌散細小的分布在完整的鋁基體中，從而實現強度和電導率的同步提高。

本發明還提供了上述含稀土元素釔的高強度高導電鋁合金電纜線的制備方法，包括以下步驟：

(1)將純鋁完全熔化并保溫在700-800℃，加入干燥的鹵化物覆蓋，再加入Si?0.5％～0.7％，Mg?0.6％～0.9％，Y?0.2％～0.8％，得鋁合金液；

(2)將上述鋁合金液經除氣后再澆鑄成鋁錠，并進行常規均勻化處理；

(3)將經步驟(2)處理后的鋁錠擠壓成直徑為12-18mm的絲杠，再拉拔成直徑為3-8mm的電纜線；

(4)將上述電纜線進行繞卷，繞卷后在電場強度為8～16kV/cm的勻強電場中進行時效處理，時效溫度為150-250℃，時效時間4-10小時，即得。

所述元素Si和Y分別以鋁-硅合金和鋁-釔合金的形式加入。

步驟(1)所述鹵化物為氯化鉀、氯化鈉、氯化鋇、氯化鎂、氟化鈣中的任意兩種或兩種以上以任意比例組成的混合物。

步驟(2)所述均勻化處理溫度為400-500℃，時間5-15小時。