[發明專利]煤礦電纜用Al-Fe-Cu-Zr系鋁合金及鋁合金電纜

在審

• 申請號: 201410469488.2
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104294091A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 林澤民
• 申請（專利權）人: 安徽欣意電纜有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/12;C22C21/14;C22C21/18;H01B1/02;H01B13/00
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 蘇友娟

技術領域

本發明屬于鋁合金技術領域，具體涉及一種煤礦電纜用Al-Fe-Cu-Zr系鋁合金及鋁合金電纜。

背景技術

煤礦用電纜屬于電纜行業技術含量較高產品。煤礦用電纜由于使用的環境復雜、工作條件惡劣、且移動頻繁，使用壽命不長，瓦斯積聚的區域又十分危險，因此不僅對電纜本身安全性要求很高，而且對頻繁移動場合用電纜的耐磨性、抗外界拉力性能要求很高。

現在市場上電纜絕大部分是以銅芯為導線。然而，隨著銅資源日益緊張、瀕臨匱乏，使用代替銅芯導線其他材料的導線需求越來越大。金屬材料中鋁導電效果好、質輕、價格低廉；同時，近年來人們環保意識的加強，強烈需要減輕重量以提高機械燃料利用率。因此，以鋁芯電纜代替銅芯電纜已是大勢所趨。

然而，普通鋁芯電纜存在機械性能和抗腐蝕性能較差的問題，不能夠滿足煤礦用電纜頻繁移動的良好的彎曲性能的需求；也不能滿足煤礦用電纜的惡劣環境對電纜導體的導電率和機械強度較高的要求。因此，開發出一種能滿足煤礦業中使用要求的鋁合金電纜具有十分廣闊的市場前景。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提出一種煤礦電纜用Al-Fe-Cu-Zr系鋁合金及鋁合金電纜，該鋁合金的具有高強度、高導電率、彎曲性能良好等特性，如導電率大于等于61％IACS，斷裂伸長率大于等于10％，90度疲勞彎折次數大于等于30次；該鋁合金制造的鋁合金電纜經過9000次抗彎曲試驗后不短路、不斷路，滿足煤礦領域中對電纜性能的要求。

本發明的技術方案是這樣實現的：

煤礦電纜用Al-Fe-Cu-Zr系鋁合金，所述鋁合金包括的組分及各組分的重量百分比如下：

Fe：0.2～1.1％；

Cu：0.01～0.4％；

Zr：0.001～0.2％；

Si：0～0.1％；

B：0～0.2％；

選自Ca、Ni、Ti或Zn中的一種元素：0.001～0.15％；

余量為Al和雜質；

所述鋁合金的電阻率小于等于0.028264Ω·mm²/m，導電率大于等于61％IACS,斷裂伸長率大于等于10％，90度疲勞彎折次數大于等于30次。

進一步，所述鋁合金還包括稀土元素，所述稀土元素的含量占鋁合金成分總重量的0.1～0.3％。

進一步，所述稀土元素包括Ce和La，所述Ce和La的含量占稀土元素總量的至少50％。

進一步，所述鋁合金在溫度120℃、壓應力120MPa條件下,1～100小時的平均蠕變速度小于等于1×10^-2(％/h)。

一種煤礦用鋁合金電纜，所述鋁合金電纜通過如下步驟制得：

a、將前面所述的鋁合金經過熔煉、鑄造、軋制得到鋁合金桿；

b、將步驟a得到的鋁合金桿經過拉制、束絞、軟化處理得到鋁合金導體線芯；

c、將步驟b得到的導體線芯經過擠包絕緣、成纜、擠包護套或鎧裝制成鋁合金電纜。

進一步，步驟b所述鋁合金導體線芯由10～2000根直徑分別為0.2～0.5mm的單絲束絞制成，所述單絲束由所述鋁合金桿經過拉制得到。

進一步，所述鋁合金電纜適用于-40℃～90℃的礦井環境。

進一步，所述鋁合金電纜適用于額定電壓8.7/10kV及以下等級的煤礦用移動類橡套軟電纜。

進一步，所述鋁合金電纜在90℃長期運行情況下，載流量不低于相同截面銅電纜的80％。

進一步，所述鋁合金電纜經過9000次抗彎曲試驗后不短路、不斷路。

進一步，本發明中煤礦用鋁合金電纜所用的鋁合金導體線芯的制備方法，包括以下步驟：

a、通過對熔融鋁合金進行鑄造得到鑄造材料：按比例加入本發明中提到的鋁合金成分，在700～800℃條件下進行熔煉工藝，然后在650～680℃條件下進行鑄造，得到鑄錠；

b、將步驟a得到的鑄錠在460～550℃范圍內固溶處理2～6h，然后在20～100℃的冷卻水中快速淬火；

c、將步驟b得到的鑄錠在150～250℃范圍內時效處理6～10h，再升溫至300～400℃，軋制成合金桿；

d、在280～300℃范圍內，將步驟c軋制成的合金桿進行拉制處理，使截面積縮小至步驟c中合金桿截面積的50～60％，得到鋁合金線；