[发明专利]一种电缆导体用铝合金材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及特种导线结构技术领域，具体为一种电缆导体用铝合金材料，本发明还提供了一种电缆导体用铝合金杆、一种电缆导体用铝合金杆的制备方法、一种电缆导体用线的制备方法以及对应的电缆导体用线。

背景技术

自上世纪70年代开始，铝合金电缆在国外工业与民用建筑中已开始大量使用，而目前我国作为铝资源丰富和铜资源匮乏的大国，在很多建筑场所却限制了铝制电缆的使用。

铝合金电力电缆是以AA-8000系列铝合金材料为导体，采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料电力电缆。采用AA-8000系列铝合金导体，可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性，同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8％，载流量是铜的79％，优于纯铝标准。在同样体积下，铝合金的实际重量大约是铜的三分之一。按照该计算，在满足相同导电性能的前提下，相同重量铝合金电缆的长度是铜电缆的两倍。因此，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆重量，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更轻松。

但是现有的铝合金材料的金属组织结构不好，且拉丝时抗拉强度、伸长率不佳，使得铝合金电力电缆的发展缓慢。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种电缆导体用铝合金材料，其金属组织结构好，且采用合理的生产工艺方法，经过生产试验以及后续拉丝时抗拉强度、伸长率好，其提高延展性、细化后所得宏观晶粒度到6-8级，可降低电阻率8-10％，具有耐腐蚀性，增加铝合金杆强度。

一种电缆导体用铝合金材料，其特征在于：在铝基体中加入硅Si、铁Fe、铜Cu、稀土元素、硼B，材料内各组分质量百分比如下：

硅Si：0.06％～0.09％；

铁Fe：0.46％～-0.61％；

铜Cu：0.001％～0.02％；

稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02％～0.05％、且镧La：铈Ce＝2:1；

硼B：0.005％～0.015％；

其余为铝，上述所有组分的质量百分比相加为100％。

铝基体中增加元素含量后各元素结合并发挥如下作用：

稀土元素，在指定范围内铁和稀土的协同作用,可以提高合金杆的延展性、优化铝液体成分，细化晶粒、去渣、增加耐腐蚀性能。去除铝合金中的气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性；

硼元素：将硼元素控制在本发明的范围内，加入上述铝和稀土的混合基体中，在浇铸过程中提高铝的流动性，减小铝中其他元素的不利影响，形成核质点，从而形成非自发形核，起到细化晶粒的作用，宏观晶粒度在可以达到5-6级。添加的硼元素在一定范围内，和上述铝能合理搭配，能够降低电阻率6-10％；

铜元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入铜元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将铜元素控制在本发明的范围内，提升电缆导体用铝合金线强度5％。

一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，其特征在于：预先制出电缆导体用铝合金材料成分配比的铝液，之后高效喷粉精炼剂通入装有铝液的保温炉内熔体中进行精炼，扒渣后再次调整铝液内成分配比，之后炉外精炼及除渣获得洁净铝液，将洁净铝液进行浇铸，之后对浇铸的毛坯校直、冷却后进行连续轧制、形成铝杆，之后淬火、清洁、冷却后获得电缆导体用铝合金杆。

其进一步特征在于：

其具体制备步骤如下：

1)原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，选择相应品位的铝锭进行合理搭配，投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；

2)铝液成分分析：将熔炼好的铝液或电解原铝液转注到保温炉，搅拌均匀后取样用直读光谱仪进行快速分析，检测溶液中Al、Si、Fe、Cu和B、La、Ce的含量；

3)合金化处理：根据步骤2光谱检验结果,计算铝硅、铝铁、铝铜、铝稀土、铝硼中间合金的加入量，控制保温炉铝液温度在740±10℃时，加入相应的中间合金，搅拌使铝液成分充分均匀，所述铝液主要成分组成为：Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％并使La：Ce＝2:1；