[發明專利]一種高強度鋁導線及其制備方法

有效

• 申請號: 201710530674.6
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN109215826B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 莊紅芳
• 申請（專利權）人: 江蘇啟迪合金有限公司
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;C22C21/00;C22C1/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種高強度鋁導線及其制備方法，通過將鋁粉末、Wc粉末、NiAl粉末、碳納米管球磨分散混合，制備成混合粉末，再以預壓成型、燒結、熱擠壓、拉拔成絲狀導線。通過該配方和制備工藝制備的鋁導線具備與純鋁絲相同的導電效果和密度，而抗拉強度為純鋁的兩倍，由于導電性能與純鋁相同，可以滿足輸電線的導電要求，而抗拉強度提高一倍，就可省去高壓輸電鋁導線的鋼芯，從而降低了導線成本。另外，由于鋼鐵密度是鋼鐵的3倍，因此一般省去鋼芯的導線重量幾乎減少一半，因此，大大降低了導線自身重量，從而也使輸電桿塔負荷降低，減少由于冰雪天氣引起桿塔倒塌等災難性事故的發生。

技術領域

本發明涉及一種高強度鋁導線及其制備方法，具體涉及了一種高強度鋁導線的化學組成和制備方法。

背景技術

鋁導線常用作高壓輸電線，它的優點是電阻率小，耐蝕性好，但是它的強度低，若僅使用鋁導線作為高壓輸電線，在刮風下雪等惡劣自然條件下，可能會使鋁導線斷裂，為此一般工程使用的鋁導線中間必須有鋼芯(絲)，以提高導線的抗拉強度。由于鋼芯耐蝕性差，工程上以加粗的方法延長其壽命，這樣不僅增加了鋁導線自身的重量，而且減少了鋁導線的輸電載壓，也增加了輸電桿塔的負荷。為此開發一種高強度的鋁合金導線對提高輸電量，減輕輸電線自身重量，從而減少桿塔負荷和降低輸電線路成本有較大現實意義。在開發高強度鋁導線過程中，人們發現若在鋁中加入Ni，W，Si等元素，鋁導線強度可以提高，但由于第二相的生成，鋁的導電性降低，針對以上情況，本發明提出了一種導電性、延伸率等物理性能與鋁導線相近，但拉伸強度是常規鋁導線兩倍以上的高強度鋁導線的配方及制備方法，這種鋁導線不改變原有導線輸電性能設計，可以省去輸電線的鋼芯，達到減低輸電線自重和減輕輸電線桿塔負荷的作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度鋁導線及其制備方法，通過將鋁粉末、Wc粉末、NiAl粉末、碳納米管球磨分散混合，制備成混合粉末，再以預壓成型、燒結、熱擠壓、拉拔成絲狀導線。

添加Wc提高鋁導線的強度，添加碳納米管提高導電性，以彌補鋁中加入Wc后導電性降低，添加NiAl粉末為分散劑，克服了碳納米管和Wc在鋁粉末中分散不好，容易團聚的問題。以幾種添加劑的合理配比，有效地達到了鋁導線的導電性不降低，而抗拉強度提高的效果。

本發明的高強度鋁導線原料，采用的配方，包括括的組分及其含量：

碳納米管 0.3-0.5 wt.%；

Wc粉末 0.15-0.3 wt.%；

NiAl粉末 0.25-0.4 wt.%；

Al 粉末 余量。

取工業級高純鋁粉末，平均粒徑30 μm左右，純度大于98.5 wt.%。Wc粉末純度 99.9 wt.%，平均粒徑40 μm，NiAl粉末中Al含量為0.5-0.7 wt.%，平均粒徑30-45 μm，碳納米管直徑100-150 nm，長度10-50 μm，純度 99wt.%，比表面積 60m²/g，密度 2.0g/cm³。

本發明的另一個目的是提供一種高強度鋁導線的制備工藝。

本發明所采用的技術方案首先對鋁粉末、Wc、NiAl和碳納米管進行混料，預壓成型、燒結、拉拔后得到滿足輸電線要求的輸電高強度鋁絲。

本發明按以下步驟進行：首先進行選料和配料；將按上述配比秤取的原料放入球磨機中進行混料，球磨罐體為陶瓷材，磨球為ZrO材料，為了防止球磨過程溫度太高氧化，在原料裝載完成后，球磨罐中加入一定量的乙醇，粉末與乙醇體積比為2:1，再通入惰性氣體（例如Ar）保護，混料轉速200rpm，混料時間2h；混料完成后，將混好的粉末在模具中預壓成柱狀；接著放入熱壓爐中燒結，燒結溫度為600-630℃，燒結時壓力為28-32Mpa，時間1h，最后將燒結好的材料放入熱擠壓設備中預熱400-430℃，擠壓比小于15:1，擠壓拉拔到所需直徑的高強度鋁導線。