[發明專利]一種63％IACS的硬鋁導體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610048303.X
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105671372B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 袁曉娜;劉東雨;嚴康驊;郭強;陶康寧;徐鴻;馮硯廳;徐雪霞;孫辰軍;范輝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網河北省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/02;C22F1/04;H01B1/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于電工材料技術領域，特別涉及一種63％IACS的硬鋁導體材料及其制備方法。

背景技術

為了降低架空輸電線路上的線路損耗，國家電網公司推出了鋼芯高導電率鋁絞線企業標準，該標準中將高導電率硬鋁線分為4個等級，其中硬鋁線的抗拉強度均應≥160MPa，其最低電導率則分別為61.5％IACS、62％IACS、62.5％IACS和63％IACS。我國線纜企業為了制造出導電率≥63％IACS的硬鋁導體，或采用純度更高的工業純鋁原料，降低Si、Fe雜質元素以及Cr、Mn、V、Ti雜質元素的含量，并加入一定量的硼元素。如發明專利CN201410065843.X中硬鋁導體的化學成分為：w(Si)≤0.05％(質量百分比，下同)，w(Cr+Mn+V+Ti)≤0.01％，w(Fe)為0.06～0.12％，w(B)為0.01～0.1％；或降低Si、Fe雜質元素含量，加入一定量的硼元素，并對硬鋁線進行低溫回復處理來獲得高導電率硬鋁單絲。如發明專利CN201010153441.7中的硬鋁線不僅要求w(Si)≤0.06％，w(Fe)≤0.138％，w(B)為0.01～0.12％，而且要求硬鋁線在100～160℃進行長達5h的回復退火處理；或加入稀土以適當放寬Fe含量，將鐵含量控制在w(Fe)：0.0875～0.145％，如發明專利CN 201310036801.9。對采用上述方法制備的電導率≥63％IACS的硬鋁線測試后發現，硬鋁導體的成品率較低，要么是電導率滿足要求而抗拉強度小于160MPa，要么是抗拉強度滿足要求，而電導率小于63％IACS。這主要是因為硬鋁導體中的雜質元素，尤其是鐵對抗拉強度和電導率有相互矛盾的影響所致，雜質元素含量越少，硬鋁導體的電導率越高，但其抗拉強度降低，反之其反。發明專利CN 99104364.2和CN 201210209108.2通過向99.5％～99.7％工業純鋁中加入一定量硼元素并對鋁桿進行200～320℃或250～300℃的退火或自退火處理，獲得了電導率為62.9～63.6％IACS、抗拉強度為98～110MPa的鋁桿，即便是將該鋁桿拉拔成硬鋁線也難以獲得導電率≥63％IACS，且抗拉強度≥160MPa的硬鋁導體材料。這主要是因為對鋁桿進行200～320℃或250～300℃的退火或自退火處理，僅改變了熱軋鋁桿的晶體缺陷和顯微組織，沒有改變雜質元素Fe的存在狀態。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種63％IACS的硬鋁導體材料及其制備方法。

一種63％IACS的硬鋁導體材料，其中各種元素的質量百分比為：w(Si)為0.04％～0.055％，w(Fe)為0.15％～0.18％，w(B)為0.0008％～0.005％，雜質元素w(Cr+Mn)≤0.004％，w(V+Ti)≤0.008％，w(Cu)≤0.01％，w(Mg)≤0.02％，其他雜質元素總含量≤0.1％，其中任一其他雜質元素含量≤0.03％，其余為鋁。

所述硬鋁導體材料中Fe的存在狀態為高鐵相富鐵相。

所述硬鋁導體材料的電導率≥63％IACS，抗拉強度≥160MPa。

優選的，上述一種63％IACS的硬鋁導體材料的制備方法，其是先將純度為99.7％以上的鋁錠在720～740℃熔化，調整Si、Fe、B含量并精煉處理，獲得所要求元素組分的鋁液，然后將鋁液澆鑄成錠，將鋁錠熱軋成桿，鋁桿冷卻至室溫后進行析鐵處理，析鐵處理工藝為在300～350℃保溫1～3h，將析鐵處理后的微合金化鋁桿拉拔成線。

另一種優選的，上述一種63％IACS的硬鋁導體材料的制備方法，其是先將純度為99.7％以上的鋁錠在720～740℃熔化，調整Si、Fe、B含量并精煉處理，獲得所要求元素組分的鋁液，然后將鋁液澆鑄成錠，將鋁錠熱軋成桿，直接將熱鋁桿進行析鐵處理，析鐵處理工藝為在300～350℃保溫1～3h，將析鐵處理后的微合金化鋁桿拉拔成線。

所述調整Si、Fe、B成分并精煉處理，包括：在保溫爐內溫度為720～740℃時添加鋁硅合金、鋁鐵合金、鋁硼合金中的一種或多種，使熔體中元素Si、Fe、B質量百分含量分別達到w(Si)為0.04％～0.055％，w(Fe)為0.15％～0.18％，w(B)為0.0008％～0.005％，除氣除渣后再保溫靜置30～45min，獲得所要求元素組分的鋁液。

所述拉拔成線的總變形量≥90％。