[發明專利]一種中強度高導電率電工鋁導線材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310587442.6
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103556016B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 王峰;王松偉;王帆;劉正;毛萍莉
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;H01B1/02;C22F1/047;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周楠

技術領域

本發明內容屬于電工材料與制備領域，具體公開了一種中強度高導電率電工鋁導線材料及其制備方法。

背景技術

由于銅資源短缺，鋁導線作為架空材料已經成為世界性課題，美、日等國家在鋁導線作為架空導線用量在50%以上，法國更是高達80%。而我國由于此方面技術力量不足，產品科技含量不高，嚴重制約了鋁導線的發展和應用。目前我國架空導線仍以鋼芯鋁絞線為主，成本高，遠距離送電損耗大。根據全國電力聯網的政策，過去十年中，西電東送成為實現全國資源優化配置、繼續推動東部工業繼續發展的有效手段，隨著鋪設電網范圍的擴大，提高鋁導線性能，使之符合架空導線對強度和導電率的要求成為噩待解決的問題。

由于Al-Mg-Si合金導線具有較高的強度和導電率，已經逐漸被應用于架空輸電線路上。目前，Al-Mg-Si合金導線生產主要采用連鑄連軋工藝，但由于成分配比以及制備方法的制約，使得Al-Mg-Si合金導線產品強度和導電率仍不能滿足應用要求。中國專利（CN102162050A）公布了一種制造59%導電率的中強度鋁合金線方法，一定程度上提高了合金線抗拉強度，但導電性能指標偏低。中國專利（CN102634695A）公布了一種高導電非熱處理型中強度鋁合金線及其制造方法，制造得到的合金線導電率僅為60%IACS，在實際架空應用中會耗費大量電能，浪費能源。為此，本發明在成分和制備工藝上進行創新，使得Al-Mg-Si合金導線導電率達到62%IACS以上，抗拉強度達到220MPa以上，本發明實施容易，成本較低，具有顯著的社會和經濟效益，應用前景廣闊。

發明內容

發明目的

本發明是一種解決架空導線對材料的導電性能和強度要求，對合金成分進行優化，利用擠壓工藝，并結合時效處理制備中強度高導電率的電工鋁導線的方法。制造的鋁導線，致密度高，缺陷少，合格率高。

技術方案

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種中強度高導電率電工鋁導線材料，其特征在于：鋁導線材料的合金成分按質量分數計為：Si：0.35%-0.44%，Mg：0.56%-0.64%，Fe：0.09%-0.13%，Cu：0.04%-0.06%，（Ti+V+Cr+Mn）<0.01%，余量為純度為99.7%的工業純鋁，并使Mg/Si比為1.45～1.6。

一種如上所述中強度高導電率電工鋁導線材料的制備方法，該方法步驟如下：

（1）合金熔煉與澆注：首先將純度為99.7%Al放置坩堝中進行熔化，熔化溫度設置為690-710℃，待Al熔化后依次加入Al-26%Si、Al-50%Fe、Al-50%Cu中間合金與純鎂；待合金全部熔化后，提高熔化溫度至720-740℃進行吹氬精煉，精煉后靜置5-10分鐘扒渣，并進行電磁攪拌，攪拌時間為20-30分鐘，攪拌后靜置5-10分鐘；之后采用陶瓷過濾器進行過濾凈化并澆注成擠壓坯錠；

（2）合金擠壓：

1）對擠壓坯錠進行500-520℃固溶預處理，保溫1-2小時，取出空冷；

2）在臥室擠壓機上將坯錠擠壓為Φ10mm鋁桿，擠壓工藝參數為擠壓溫度320-350℃，擠壓速度5-8mm/s，風冷，擠壓比為110；

（3）時效處理：對鋁桿進行時效處理，時效溫度為165-185℃，時效時間為4-6h；

（4）拉拔：對Φ10mm鋁桿進行8-10次冷拉拔，最終得到Φ4mm的鋁線。

最終得到的鋁導線導電率大于62%IACS，抗拉強度大于220MPa。

優點及效果

本發明具有如下優點及有益效果：

本發明制備的鋁導線強度最高達到229MPa，導電率達到62%IACS以上，超過國家純鋁導線標準（61.5%IACS）和國際純鋁導線標準（61.9%IACS），同時本發明所制備的鋁導線在強度上實現了高導電率鋁導線從低強度到中強度的跨越。

本發明在合金成分設計上充分考慮Mg/Si比，使得合金成分調整更加容易，并保證合金性能更加優異、穩定。

本發明中采用的擠壓法使鋁錠在擠壓成桿過程中受到三向壓應力，從而增加產品的致密度，能有效地減少疏松，氣孔等缺陷，有助于后續拉拔工序的進行，并能夠增加導線的實際載流面積，從而提高導線的強度和導電率。

本發明利用在擠壓過程中產生的大形變能，對擠壓鋁桿進行時效處理，可以在較低的溫度和較短的時間內，有效地減少晶體缺陷，提高導線的導電率，同時也可以使得Mg₂Si強化相彌散析出分布于合金組織中，提高導線的強度。