[發明專利]一種煤礦電纜用Al-Fe-Mg-Cr系鋁合金及鋁合金電纜

在審

• 申請號: 201410469650.0
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104299675A
• 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: H01B1/02
• 分類號: 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

本發明涉及煤礦電纜技術領域，具體涉及一種煤礦電纜用Al-Fe-Mg-Cr系鋁合金及鋁合金電纜。

背景技術

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。因此，煤礦用電纜屬于電纜行業中技術含量較高的產品。

普通的電纜采用銅芯導線，隨著對銅資源的過度開采，銅資源日益緊張，且瀕臨匱乏，因此需要使用其他材料的導線代替銅芯導線，才能滿足市場的需求。金屬材料中，鋁具有導電效果好、質輕、價格低廉等特性，且近年來，出于環保意識的加強，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。現有技術中，已研制出鋁芯電纜，然而普通鋁芯電纜存在機械性能和抗腐蝕性能較差等缺陷，不具備滿足煤礦用電纜頻繁移動的良好的彎曲性能；且根據煤礦用電纜的惡劣環境，對電纜導體的導電率和機械強度有較高的要求，而現有普通的鋁芯電纜的導電率和機械強度性能不能滿足煤礦用電纜的要求。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

本發明的目的是克服以上缺點，提供一種煤礦電纜用Al-Fe-Mg-Cr系鋁合金及鋁合金電纜，該鋁合金具有高強度、高導電率、彎曲性能良好等特性，由該鋁合金制成的鋁合金電纜能滿足煤礦領域中對電纜性能的要求。

本發明的技術方案是：

一種煤礦電纜用Al-Fe-Mg-Cr系鋁合金，包括的組分及各組分的重量百分比如下：

Fe：0.2-1.1％；

Mg：0.01-0.4％；

Cr：0.001-0.2％；

Si：0-0.1％；

B：0-0.2％；

余量為Al和雜質；

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

進一步地，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％。

更進一步地，所述稀土元素包括Ce、La，所述Ce和La占稀土元素總量的至少50％。

進一步地，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，所述鋁合金電纜的加工工藝包括如下步驟：

a、將上述鋁合金經過熔煉、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。

進一步地，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，所述單絲由所述鋁合金桿經過拉制得到。

進一步地，所述鋁合金電纜適用于-40℃-90℃的礦井環境。

進一步地，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。

進一步地，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％。

進一步地，所述鋁合金電纜經過9000次抗彎曲試驗后不短路、不斷路。

本發明提供的煤礦電纜用Al-Fe-Mg-Cr系鋁合金及鋁合金電纜，具有如下優點：

1、本發明提供的煤礦用鋁合金，對鋁合金的元素進行優化，從而改善該鋁合金的性能。本發明提供的煤礦用鋁合金，選用Al-Fe-Mg-Cr系列，通過加入Fe元素，可以改善合金的機械強度和拉伸性能，Fe還能明顯提高高溫抗蠕變性能，以及提高合金的抗疲勞性能。在鋁合金中加入少量的Mg，細化鑄造組織。

Cr在鋁中形成(CrFe)Al₇金屬間化合物，阻礙再結晶的形核和長大過程，從而可以獲得較少粗精環的超細合金，使合金力學性能得到較大提高，特別是合金的延伸率，還能改善合金韌性以及降低應力腐蝕開裂敏感性，此外，鉻也具有顯著改性合金的抗疲勞彎曲性能，提高電纜使用壽命的功能。適量的鉻能抵消銅對抗蝕性的不利影響，但過量的Cr會增加淬火敏感性，使陽極氧化膜呈黃色，因此本發明中Cr的控制在0.001-0.2wt％。