[发明专利]一种高强度铝导线及其制备方法

说明书

一种高强度铝导线及其制备方法，通过将铝粉末、Wc粉末、NiAl粉末、碳纳米管球磨分散混合，制备成混合粉末，再以预压成型、烧结、热挤压、拉拔成丝状导线。通过该配方和制备工艺制备的铝导线具备与纯铝丝相同的导电效果和密度，而抗拉强度为纯铝的两倍，由于导电性能与纯铝相同，可以满足输电线的导电要求，而抗拉强度提高一倍，就可省去高压输电铝导线的钢芯，从而降低了导线成本。另外，由于钢铁密度是钢铁的3倍，因此一般省去钢芯的导线重量几乎减少一半，因此，大大降低了导线自身重量，从而也使输电杆塔负荷降低，减少由于冰雪天气引起杆塔倒塌等灾难性事故的发生。

技术领域

本发明涉及一种高强度铝导线及其制备方法，具体涉及了一种高强度铝导线的化学组成和制备方法。

背景技术

铝导线常用作高压输电线，它的优点是电阻率小，耐蚀性好，但是它的强度低，若仅使用铝导线作为高压输电线，在刮风下雪等恶劣自然条件下，可能会使铝导线断裂，为此一般工程使用的铝导线中间必须有钢芯(丝)，以提高导线的抗拉强度。由于钢芯耐蚀性差，工程上以加粗的方法延长其寿命，这样不仅增加了铝导线自身的重量，而且减少了铝导线的输电载压，也增加了输电杆塔的负荷。为此开发一种高强度的铝合金导线对提高输电量，减轻输电线自身重量，从而减少杆塔负荷和降低输电线路成本有较大现实意义。在开发高强度铝导线过程中，人们发现若在铝中加入Ni，W，Si等元素，铝导线强度可以提高，但由于第二相的生成，铝的导电性降低，针对以上情况，本发明提出了一种导电性、延伸率等物理性能与铝导线相近，但拉伸强度是常规铝导线两倍以上的高强度铝导线的配方及制备方法，这种铝导线不改变原有导线输电性能设计，可以省去输电线的钢芯，达到减低输电线自重和减轻输电线杆塔负荷的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度铝导线及其制备方法，通过将铝粉末、Wc粉末、NiAl粉末、碳纳米管球磨分散混合，制备成混合粉末，再以预压成型、烧结、热挤压、拉拔成丝状导线。

添加Wc提高铝导线的强度，添加碳纳米管提高导电性，以弥补铝中加入Wc后导电性降低，添加NiAl粉末为分散剂，克服了碳纳米管和Wc在铝粉末中分散不好，容易团聚的问题。以几种添加剂的合理配比，有效地达到了铝导线的导电性不降低，而抗拉强度提高的效果。

本发明的高强度铝导线原料，采用的配方，包括括的组分及其含量：

碳纳米管 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。

取工业级高纯铝粉末，平均粒径30 μm左右，纯度大于98.5 wt.%。Wc粉末纯度 99.9 wt.%，平均粒径40 μm，NiAl粉末中Al含量为0.5-0.7 wt.%，平均粒径30-45 μm，碳纳米管直径100-150 nm，长度10-50 μm，纯度 99wt.%，比表面积 60m²/g，密度 2.0g/cm³。

本发明的另一个目的是提供一种高强度铝导线的制备工艺。

本发明所采用的技术方案首先对铝粉末、Wc、NiAl和碳纳米管进行混料，预压成型、烧结、拉拔后得到满足输电线要求的输电高强度铝丝。

本发明按以下步骤进行：首先进行选料和配料；将按上述配比秤取的原料放入球磨机中进行混料，球磨罐体为陶瓷材，磨球为ZrO材料，为了防止球磨过程温度太高氧化，在原料装载完成后，球磨罐中加入一定量的乙醇，粉末与乙醇体积比为2:1，再通入惰性气体（例如Ar）保护，混料转速200rpm，混料时间2h；混料完成后，将混好的粉末在模具中预压成柱状；接着放入热压炉中烧结，烧结温度为600-630℃，烧结时压力为28-32Mpa，时间1h，最后将烧结好的材料放入热挤压设备中预热400-430℃，挤压比小于15:1，挤压拉拔到所需直径的高强度铝导线。