[发明专利]一种用于电线电缆的合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电线电缆导体技术领域，具体涉及一种用于电线电缆的合金材料及其制备方法。

背景技术

目前电缆导体大部分采用铜导线，由于铜资源紧张，铜价居高不下，铜导体占铜缆线成本的约70％，制造铜电缆的成本太大，但使用纯铝，长期运行或电流过载后发生较大的蠕变，导致接触电阻太大，易引起事故，且弯曲性能不好，易开裂或折断，同样易引发事故。

目前广泛使用的铝合金电线电缆的导电率为61％IACS，如果铝合金电线电缆的导电率能从61％IACS升高到62％IACS及以上时，则线路的损耗可以减少1.5％以上，这对于我国这样一个能耗大国来说，对能源的节约则是相当客观的，因此，开发研制新型的高强高导电率铝合金导体材料并加以推广应用将具有很大的社会和经济意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于电线电缆的合金材料及其制备方法，该种合金材料性能优良，具有良好的耐腐蚀性能，力学性能及导电性能，应用范围广，使用寿命长，具有广阔的市场前景。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种用于电线电缆的合金材料，包括以下按重量份计的单质原料制成：Al 80-120份、Si 2.5-3.5份、Cu 1.2-1.6份、Fe 0.8-1.2份、Mg 0.6-1.0份、P 0.001-0.005份、Ca 0.2-0.6份、B 0.1-0.5份、Ni 0.4-0.8份、Co 0.5-0.9份、Mn 0.3-0.7份、Ti 0.4-0.8份、Ce 0.2-0.6份和Nb 0.08-0.12份。

进一步地，该合金材料包括以下按重量份计的单质原料制成：Al 100份、Si 3.0份、Cu 1.4份、Fe 1.0份、Mg 0.8份、P 0.003份、Ca 0.4份、B 0.3份、Ni 0.6份、Co 0.7份、Mn 0.5份、Ti 0.6份、Ce 0.4份和Nb 0.10份。

上述的一种用于电线电缆的合金材料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)按所述重量份配比称取原料单质备用；

(2)对原料单质进行如下的四阶段熔炼处理；

阶段一：将原料单质Al输送至熔炼炉中，以10-20℃/min的升温速率将炉温升至660-680℃，保温20-30min，得熔融铝液；

阶段二：将原料单质Si、Cu、Fe、Mg、P、Ca和B加入到熔融铝液中，以10-20℃/min的升温速率将炉温升至1520-1580℃，保温40-60min，得合金熔液A；

阶段三：将原料单质Ni、Co、Mn、Ti、Ce和Nb加入到合金熔液A中，以4-8℃/min的升温速率将炉温升至1620-1710℃，保温25-35min，得合金熔液B；

阶段四：待炉温降至1240-1320℃，充分搅拌至熔清，加入精炼剂精炼1-2h，精炼后进行扒渣，得合金熔液C；

(3)将合金熔液C浇注至预热的圆柱形模具中，得圆柱形铸锭；

(4)对所述圆柱形铸锭进行均匀化退火处理；

(5)将退火处理后的圆柱形铸锭加热至750-850℃，保温1-2小时后，采用多道次小变形量的方法，将铸锭制成直径为1-4mm的合金线材；

(6)将合金线材输送至热处理炉中进行热处理，热处理温度为480℃-520℃，时间为2-4h；

(7)将热处理后的合金线材随炉冷却至38-48℃即可。

进一步地，在步骤(2)中，所述熔炼炉内充有氮气或者氩气作为熔炼保护气体。

优选地，在步骤(2)中，所述精炼剂为NaCl、KCl和Na₃AlF₆组成的混合物。

进一步地，在步骤(3)中，所述模具的预热温度为500-700℃。

进一步地，在步骤(3)中，浇注完毕后对所述圆柱形铸锭进行打磨及表面除杂。

进一步地，在步骤(4)中，所述均匀化退火处理温度为520-580℃，保温时间为40-60min。

本发明具有如下的有益效果：本发明通过对铝合金电线的化学组份含量及制备工艺及参数的改进使得成品铝合金电线性能增强，改善了拉制过程中应力作用对导体组织结构的不利影响，使其导电率达到64.1％IACS以上、抗拉强度和延伸率分别达到185MPa和15％以上；