[发明专利]一种高电导率抗蠕变铝合金电缆线的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于电线电缆用材料技术领域，具体为一种高电导率抗蠕变铝合金电缆线的热处理方法。

背景技术

自1968年美国南方电缆公司研制成功铝合金电缆以来，铝合金电缆被应用到越来越多的领域中。随着我国经济的发展与人民生活水平的提高，居民用电量不断增大，室内建筑用导线的使用安全问题和增容问题受到日益关注。目前我国使用的民用和建筑用导线一般为铜导线和少量的软态的纯铝导线。铜导线价格较贵，是铝的4倍多，软态纯铝导线伸长率虽然比硬态有大幅提高，但是其抗拉强度大幅下降，并且抗蠕变性很差，安装一段时间后，容易导致连接处松弛，使接头失效，由此在使用过程产生安全隐患。

为了提高纯铝导线的高温性能抗蠕变性能，许多高温稳定元素经过微合金化的途径加入到纯铝中，例如铁、铜、稀土、钪、锆等，这些元素经过适当的热处理，可以与铝基体在晶内和晶界上形成Al₇Cu₂Fe、Al₃Fe、Al₃Sc、Al₃Zr、Al₃Hf等析出相，这些析出相对晶粒的长大具有阻碍作用，减小了晶粒尺寸，同时析出相具有高温稳定性，在高温使用过程中不分解，使导线的抗蠕变性能得到提高，有效的避免电缆软化带来的安全隐患，保证导线材料的安全性能。

目前研究的抗蠕变型铝合金电缆热处理方法仍为传统方法，不能将所有元素的有益效果体现出来。随着我国电力需要的不断增长和建筑用电安全等级的提升，对电缆的性能提出更高的要求，因此研究抗蠕变型铝合金电缆新的热处理方法，具有很强的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型、易实现、产品电导率高和抗蠕变性能好的热处理方法。本方法能够克服传统的热处理方法在使用性能和安全性上得不足，将耐热元素的的益处体现出来，提高铝合金导线的电导率、延伸率和抗蠕变性能。

为了解决上述问题，本发明提供的铝合金电缆的热处理工艺是将待热处理的铝合金铸锭经过300~450℃微波均匀化3~8h、510~550℃微波均匀化12~24h，空冷，随后经过热挤压、冷拉丝制成铝合金线材，绕卷后制成线缆，最后在200~500℃无氧退火1~1200min，制得了铝合金导线。

其中可热处理的合金为Al-Fe-Cu-Zr-Ce-B合金、l-Fe-Cu-Sc-Ce-B合金、Al-Fe-Cu-Hf-Ce-B合金及Hf、Sc、Zr元素复合添加的Al-Fe-Cu-X-Ce-B(X=Hf、Sc、Zr)合金。无氧退火采用氮气保护的方法。

耐热元素在铝中的固溶度都很小，少量元素在铝中主要以金属间化合物的形式存在。能够提高铝合金电缆耐热性和抗蠕变性能的析出相主要分为两种：一种是熔炼浇铸过程产生的初生相，例如Al₃Fe、Al₇Cu₂Fe等；另一种是在均匀化过程中产生的细小弥散的析出相，例如Al₃Sc、Al₃Zr、Al₃Hf等。通过双级均匀化的方法使Al₃Sc、Al₃Zr、Al₃Hf相先在较低的温度析出，然后在高温下使铸态材料组织均匀，由于这些相的高温热稳定性，高温加热时不会长大。微波是一种高频电磁波，微波加热是利用电介质在高频电场中的介质损耗, 将微波能转化为热能。微波是一种高效的快速加热手段，与传统的加热方式相比，微波加热具有加热速度快、加热均匀等特点。因为铝合金电缆生产连续化程度高，相对均匀化时间较短，常规箱式炉加热的方式不是很合适。因此在铝合金电缆中使用微波进行均匀化处理，能够使铝合金电缆成分分布和组织分布更加均匀、从而提高了材料的使用稳定性。同时微波加热的稳定性有利于控制析出相的析出，使析出相尺寸均匀。

为了在保证铝合金电缆耐热性的同时提高其电导率，热挤压和冷拉拔后的铝合金经过不同温度和时间的无氧退火处理，通过回复作用减少铝合金内的位错，从而减少缺陷带来的电子散射，提高铝合金电缆的电导率。

本发明的优点在于：采用微波加热与双级均匀化结合的方法，使热稳定相在均匀化过程中析出，析出相尺寸均匀，铝合金电缆成分均匀。

附图说明

图1为本发明的热处理制度流程图；图2为本发明制得挤压态合金横截面的透射电镜组织。

具体实施方式