[發明專利]一種石墨烯摻雜鋁合金導線的制備方法

在審

• 申請號: 202011260824.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112553515A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王夢輝;熊春課
• 申請（專利權）人: 廣西友合金屬材料科技有限公司
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C21/00;C22C1/10;B21C37/04
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 朱學繪

本發明公開了一種石墨烯摻雜鋁合金導線的制備方法，所述鋁合金導線，由如下質量百分比的原料制成：鎂0.5?2.0%、鐵0.1?1.0%、釩0.01?0.05%、硅0.1?0.5%、鈦0.01?0.05%、碲0.01?0.03%、銦0.01?0.03%、稀土元素0.05?0.20%、石墨烯0.5?1.5%，余量為鋁及不可避免的雜質。本發明將石墨烯再摻雜到鋁合金導線材料中，還添加了釩、硅、鈦、碲、銦、稀土元素等，在這些原料的共同作用下，不僅提高了鋁合金的強度，還能提高鋁合金的耐腐蝕性、耐熱性、耐磨性和導電性。同時在制備過程中先將石墨烯進行改性處理，解決了當前石墨烯易團聚與鋁合金基體結合力差的問題，還經過激光重熔處理能夠提高鋁合金導線的強度、耐磨性、耐腐蝕性能等，制備的鋁合金導線能夠符合當今節能降耗的需求，市場前景廣闊。

技術領域

本發明屬于鋁合金材料技術領域，具體是一種石墨烯摻雜鋁合金導線的制備方法。

背景技術

能源、安全、環保是關系到人類生存和發展的三大關鍵問題，鋁材具有密度小、比強度和比剛度高，耐腐蝕，美觀耐用，以成形，可表面處理，可回收再生，可節能儲能等一系列優良性能，推廣應用鋁材是緩解上述三大問題的重要途徑。因此鋁材越來越受到人們的青睞，其應用已經普及到國民經濟各部門和人們生活各方面，在很多場合已經代替了鋼材，銅材，木材和塑料，成為人類社會的一種重要基礎材料。隨著鋁合金材料的發展，以鋁合金材料作為導體材料和加強材料的導線在國內外業日趨應用廣泛，其代表種類為全鋁合金絞線、鋁合金芯鋁絞線，鋁合金通訊信號線、鋁合金屏蔽線等。

隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，對電力的需求急劇增長，輸電線路日益向大容量方向發展，這就要求增大導線的輸電容量。但目前我國的輸電導線主要還是傳統的鋼芯鋁絞線，這種鋼芯鋁絞線雖然強度高，但電能損耗大，導電率較低，耐熱性差，輸電容量受到很大的限制。因此，當前需要開發新型的高強度、高導電率、耐熱的鋁合金線材。

石墨烯以其獨特的二維結構、高強度、高導電性能和高導熱性能等超強的力學和功能特性，被認為是最理想的復合材料增強相。現有石墨烯增強鋁合金制備過程中由于石墨烯分散的不均勻，容易發生團聚現象；其次石墨烯添加后與鋁合金基體的濕潤性查，兩者界面結合不理想，使得石墨烯增強效果不理想，不能滿足鋁合金導線的工業化生產需求，限制材料技術發展與應用。

發明內容

本發明針對現有鋁合金線材存在的不足，提供一種石墨烯摻雜鋁合金導線的制備方法。本發明方法制備的鋁合金導線具有高強度、導電率高、耐熱性、耐磨性、耐腐蝕性能優異等優點，能夠符合當今節能降耗的需求，市場前景廣闊。

為了實現以上目的，本發明采用的技術方案如下：

一種石墨烯摻雜鋁合金導線的制備方法，所述導線材料由如下質量百分比的原料制成：鎂0.5-2.0%、鐵0.1-1.0%、釩0.01-0.05%、硅0.1-0.5%、鈦0.01-0.05%、碲0.01-0.03%、銦0.01-0.03%、稀土元素0.05-0.20%、石墨烯0.5-1.5%，余量為鋁及不可避免的雜質；

所述鋁合金導線的制備方法，包括如下步驟：

（1）將鋁錠熔煉為鋁液，再加入石墨烯改性懸浮液混合均勻，再將鋁液導入保溫爐中，升溫至680-750℃，保溫1-3h，得石墨烯摻雜鋁液；

（2）將石墨烯摻雜鋁液轉移至精煉爐中，按照上述配比加入鎂、鐵、釩、硅、鈦、碲、銦、稀土元素和鋁，攪拌均勻，升溫至750-800℃，保溫30-60min，得鋁合金混合液；

（3）由精煉爐底部向精煉爐內噴入精煉劑和氮氣對稀土合金混合液進行精煉，精煉后加入覆蓋劑對鋁合金混合液進行覆蓋，靜置10-30min；

（4）將精煉后的鋁合金混合液注入連鑄連軋機中進行澆鑄和軋制，冷卻，得到鋁合金桿；

（5）將鋁合金桿經過激光重熔處理，冷卻后經過拉拔，拉成所需尺寸的導線。