[發(fā)明專利]含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210249817.3
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102760508A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易丹青;臧冰;王斌;柳公器;劉歡;郭磊;馬凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);金杯電工股份有限公司
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B13/00;C22C21/00;C22C21/12;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/04;C22F1/057
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體及制備方法；屬于鋁合金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁合金具有比強(qiáng)度高、電導(dǎo)率高、塑性好、耐磨性和耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，故在輸電領(lǐng)域具有優(yōu)勢地位。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人民生活水平的提高，居民用電量不斷增大，在導(dǎo)線使用過程中，接觸點(diǎn)由于接通產(chǎn)生的瞬間高溫(150℃)造成內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)線發(fā)生短時(shí)蠕變，經(jīng)常性的蠕變作用下會發(fā)生導(dǎo)體材料失效、導(dǎo)體外的絕緣物燃燒等事故，故室內(nèi)建筑用導(dǎo)線的使用安全問題和增容問題受到日益關(guān)注。

目前我國使用的民用和建筑用導(dǎo)線有銅導(dǎo)線、少量的軟態(tài)純鋁導(dǎo)線、鋁合金電纜。銅導(dǎo)線價(jià)格較貴，是鋁的3倍多。軟態(tài)純鋁導(dǎo)線伸長率雖然比硬態(tài)有大幅提高，但是其抗拉強(qiáng)度大幅下降，并且抗蠕變性很差，安裝一段時(shí)間后，容易導(dǎo)致連接處松弛，使接頭失效，由此在使用過程產(chǎn)生安全隱患。盡管鋁合金電纜線發(fā)展迅速，但作為建筑用導(dǎo)線，現(xiàn)存鋁合金電纜線存在各種問題：Al-Mg-Si系列合金導(dǎo)線由于Mg₂Si相的析出強(qiáng)化作用，室溫強(qiáng)度高，但由于Mg₂Si不是高溫穩(wěn)定相，高溫下強(qiáng)度損失嚴(yán)重，抗高溫性能和蠕變性能差；Al-Zr系列合金導(dǎo)線具有耐熱性好的Al₃Zr相，所以高溫性能和抗蠕變性能好，但電導(dǎo)率較低，僅有58%IACS，盡管添加稀土的Al-Zr-Y系列合金導(dǎo)線電導(dǎo)率達(dá)到60%IACS，但與鋼芯鋁絞線中的電功鋁61%IACS的電導(dǎo)率相比，仍有差距。開發(fā)一種既具有較高的電導(dǎo)率又具有優(yōu)良抗蠕變性能的鋁合金電纜，對提高輸電線的安全性、減少電力損耗和節(jié)約能源具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理，安全性好，價(jià)格低廉，制備的鋁合金電纜導(dǎo)體的強(qiáng)度、電導(dǎo)率、伸長率性能優(yōu)良的含Hf和稀土Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體及制備方法。

本發(fā)明提供的含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體，由下述組分，按質(zhì)量百分比組成：

Fe?0.3%～1.1%，

Cu?0.1%～0.5%，

Hf?0.01%～0.2%，

B?0.01%～0.05%，

Ce?0.02%～0.1%，其余為Al，各組分質(zhì)量百分之和為100%。

本發(fā)明含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體的制備方法，具體步驟如下：

第一步：熔鑄

按設(shè)計(jì)的鋁合金電纜導(dǎo)體組分配比，分別取以工業(yè)純鋁為基體制備的鋁鐵中間合金、鋁銅中間合金、鋁鉿中間合金、鋁硼中間合金、鋁鈰中間合金；先將鋁含量為99.99%的純鋁加熱至750-900℃熔化，熔化后的鋁液在700-750℃保溫，并加入表面覆蓋劑，然后，依次加入所述鋁鐵中間合金、鋁銅中間合金、鋁鉿中間合金、鋁硼中間合金和鋁鈰中間合金，待中間合金全部熔化后，加入精煉劑，攪拌、扒渣，715-725℃澆注至150-200℃的成型模具中，得到鋁錠；

第二步：均勻化處理及熱擠壓

將所得鋁錠加熱至500-550℃，保溫10-15小時(shí)均勻化處理后，隨爐冷至380-420℃，于模溫300-420℃的擠壓模中進(jìn)行熱擠壓，空冷后得到擠壓坯；擠壓速度5-20m/min，擠壓比為25-64:1；

第三步：冷拔和退火

將所述擠壓坯進(jìn)行冷拉拔，冷拉拔速度為10-15m/min，每道次的變形量為8.5-20%，拉拔至設(shè)計(jì)的導(dǎo)體尺寸后，于250-350℃，保溫1-2h退火，得到含Hf和稀土Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體。

本發(fā)明含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體的制備方法，所述鋁鐵中間合金含鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%~15%；鋁銅中間合金含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%~56%；鋁鉿中間合金含鉿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%~3.0%；鋁硼中間合金含硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%~3%；鋁鈰中間合金含鈰質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%~9%。

本發(fā)明含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體的制備方法，所述表面覆蓋劑選自氯化鈉、氯化鉀、氟化鈣、碳酸鈉中的至少一種，添加量為所述熔化后的鋁液質(zhì)量的0.5~0.8%。

本發(fā)明含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體的制備方法，所述精煉劑為六氯乙烷。

本發(fā)明含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體的制備方法，所述熔鑄在沖天爐中進(jìn)行。

本發(fā)明含Hf和Ce的高電導(dǎo)率抗蠕變鋁合金電纜導(dǎo)體的制備方法，澆鑄前，在所述成型模具表面涂刷氧化鋅粉。