CN106834820A

CN106834820A - 一种中强高导铝合金单线及其制备方法

Info

Publication number: CN106834820A
Application number: CN201611194974.3A
Authority: CN
Inventors: 王鹏; 李高彦; 连晓丽
Original assignee: HENAN YUJIN TECHNOLOGY SERVICE CO LTD
Current assignee: HENAN YUJIN TECHNOLOGY SERVICE CO LTD
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2017-06-13

Abstract

本发明公开了一种中强高导铝合金单线及其制备方法，其中，其组分质量百分比为：镁Mg为0.30~0.50%，硅Si为0.30~0.60%，混合稀土RE为0.10~0.30%，铒Er为0.05~0.30%，锶Sr为0.01~0.05%，硼B为0.06~0.10%，钛、钒、铬、锰杂质元素总和小于 0.01%，其他杂质元素含量≤0.10%，其余为铝；其制备方法是将99.7%重熔纯铝锭熔化，保温后，向熔体中依次加入其他配料，进行扒渣、精炼、静置、施加脉冲电流、铸造，制成铸棒，对铸棒进行均匀化处理，挤压成铝合金杆材，拉丝机拉制成铝合金单线，时效处理，最终得到铝合金单线成品；本发明所制备出的铝合金单线强度大于245Mpa，导电率大于60.5%IACS，伸长率大于3.9%。

Description

一种中强高导铝合金单线及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金电缆技术领域，具体涉及一种中强高导铝合金单线及其制备方法。

背景技术

随着“西电东送、南北互供、全国联网”的战略部署，输电线路向远距离化、高压化、大容量化发展，因此对于输电导线提出了更高的要求。目前，我国高压、超高压和特高压架空输电线路常用钢芯铝绞线，该种导线的生产和应用技术基本成熟，但其输电线损高、耐腐蚀性能差，载流量低。较常规钢芯铝导线，中强度全铝合金导线具有众多优点：①拉重比大，弧垂性好，投资低；②延伸率高，抗过载能力及疲劳特性好；③高温性能好，强度损失少；④与ACSR相比，水平荷载相当时，垂直荷载减少10%；⑤接续金具简单，施工方便。⑥硬度高、耐损伤；⑦电能损失少；⑧耐腐蚀性能和耐振性能好。因此，在输电线路中使用中强度铝合金导线符合建设“资源节约型，环境友好型”社会的发展要求，具备很好的社会效益，对自然环境的保护、电网建设的经济效益和安全运行有着重要意义。

中强铝合金单线主要有两中：非热处理型中强度铝合金单线和热处理型中强度铝合金单线。尽管国内近些年对中强铝合金单线有大量研究和重视，与国外相比，在加工工艺和合金化上仍有很大差距。国内主要针对热处理型中强度铝合金单线进行了很多研究，合金开发主要还是Al-Mg-Si-X系的热处理型。

经检索，公开号为104805321A的中国发明专利，该发明涉及一种中强高导铝合金单线及其制备方法，其中：“该单线由下列重量百分比的元素组成: 铁Fe为0.3~0.5%，镁Mg为0.2~0.3%，硅Si 为0.1~0.2%，混合稀土为0.03~0.5%，铍Be 为0.08~0.12%其余为铝。”该单线的制备方法为：“配制原材料放入熔炼炉中、升温、搅拌、除气熔炼、除渣、连铸连轧成铝合金杆材、拉丝机拉制成铝合金单线。” 该铝合金单线的抗拉强度达到240-255MPa，导电率可达到59.2%IACS以上，伸长率达到2.0%-3.5%。该专利的缺点是铍的毒性、脆性、价格昂贵等限制了含铍的铝合金线的生产和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种抗拉强度高、电导率高的中强高导铝合金单线及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种中强高导铝合金单线，所述的中强高导铝合金单线的组分按照质量百分比为：镁Mg为0.30~0.50%，硅Si为0.30~0.60%，混合稀土RE为0.10~0.30%，铒Er为0.05~0.30%，锶Sr为0.01~0.05%，硼B为0.06~0.10%，钛、钒、铬、锰杂质元素总和小于0.01%其他杂质元素含量≤0.10%；其余为铝。

2、如权利要求1所述的一种中强高导铝合金单线，其特征在于：所述的混合稀土RE由下列元素组成：Ce:30~40%；La:60~70%。

3、一种中强高导铝合金单线的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将预热的重熔纯铝锭放入电阻炉内，加热使其熔化，并在720-750℃之间保温；

步骤二：加入预热好的纯镁和Al-Si中间合金，搅拌不低于10min；随后加入预热好的Al-B中间合金，搅拌不低于10min，并扒去浮渣；然后依次加入预热好的Al-RE、Al-Er和Al-Sr中间合金，搅拌时间不低于20min；

步骤三：将炉内温度降温至720℃，对熔体精炼3~5min；

步骤四：静置10min，除去熔体表面的氧化物，对熔体施加脉冲电流，之后浇铸制成铸棒；

步骤五：将步骤四种制得的铸棒均匀化处理，然后用立式挤压机对均匀化态的铸棒进行挤压，所述的挤压机的温度设置为400~440℃，制成合金棒材；

步骤六：用拉丝机将合金棒材拉制成直径为3.55mm的铝合金线，然后将铝合金线进行时效处理。

所述的步骤二中添加的Al-Si、Al-B、Al-RE、Al-Er和Al-Sr中间合金分别为Al-20Si、Al-3B 、Al-10RE、Al-6Er和Al-5Sr中间合金。

所述的步骤四中脉冲电流的参数设置为电压200-300V，频率10-15Hz。

所述的步骤五中的均匀化处理工艺为550℃下保温7-10h。

所述的步骤六中时效处理工艺为175~200℃下保温5~9h。

本发明的有益效果是：本发明所公开的中强高导铝合金单线及其制备方法，在中强系Al-Mg-Si合金的基础上加入B和RE元素，利用B、RE与杂质元素的相互作用，除气，除杂，实现熔体的净化；RE还可以与AL、Fe、Si等形成化合物，可作为异质形核核心细化晶粒；添加微量的Er可以细化合金铸态晶粒，可以在保持合金的伸长率基本不变的前提下，大幅度提高其室温强度；Sr可以改变AL-Fe-Si相的形式，进而影响元素在基体中的状态，提高强度和导电率；同时对熔融态合金施加脉冲电流，可以提高形核率，从而使晶粒细化，还能使溶质场趋于均匀，减少熔体形成气孔和缺陷的几率，提高组织致密性；通过对合金均匀化、固溶、时效温度和时间进一步优化，对时效析出相的有效控制，从而制备出强度大于245MPa，导电率大于60.5%IACS，伸长率大于3.9%的铝合金单线。

具体实施例

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种中强高导铝合金导线的制备方法：

以下列组分质量百分比为例：镁Mg为0.32%；硅Si为0.35%；混合稀土RE为0.10%；铒Er为0.1%；锶Sr为0.05%；硼B为0.06%；钛、钒、铬、锰杂质元素总和小于 0.01%，其他杂质元素含量≤0.10%，其余为铝。

步骤一、将预热的重熔纯铝锭放入电阻炉内，加热使其熔化，并在720-750℃之间保温；

步骤二、加入预热好的纯镁和Al-Si中间合金，搅拌不低于10min；随后加入预热好的Al-B中间合金，搅拌不低于10min，并扒去浮渣；加入预热好的Al-RE、Al-Er和Al-Sr中间合金，搅拌时间不低于10min；降温至720℃，对熔体精炼3~5min；

步骤三、静置10min，除去熔体表面的氧化物，对熔体施加脉冲电流（脉冲电流参数为：电压200V，频率10Hz），之后浇铸制成铸棒；

步骤四、对铸棒进行均匀化处理（550℃下保温7h）；用立式挤压机对均匀化态的铸棒进行挤压；挤压温度为430℃，制成棒材，之后对挤出的棒材进行固溶处理制成合金棒；用拉丝机将合金棒拉制成直径为3.55mm的铝合金线，之后对铝合金线进行时效处理（180℃下保温7h）。

实施例2

一种中强高导铝合金导线的其制备方法：

以下列组分质量百分比为例：镁Mg为0.35%；硅Si为0.42%；混合稀土RE为0.20%；铒Er为0.2%；锶Sr为0.03%；硼B为0.08%；钛、钒、铬、锰杂质元素总和小于 0.01%，其他杂质元素含量≤0.10%，其余为铝。

步骤同实施例1，其中脉冲电流工艺参数为：300V，10Hz；均匀化工艺参数为：550℃下保温8h；时效工艺参数为：190℃下保温8h。

实施例3

一种中强高导铝合金导线的制备方法：

以下列组分质量百分比为例：镁Mg为0.38%；硅Si为0.45%；混合稀土RE为0.30%，铒Er为0.4%；锶Sr为0.01%；硼B为0.10%；钛、钒、铬、锰杂质元素总和小于 0.01%，其他杂质元素含量≤0.10%，其余为铝。

步骤同实施例1，其中脉冲电流工艺参数为：300V，15Hz；均匀化工艺参数为：550℃下保温9h；时效工艺参数为：200℃下保温9h。

本专利采用D60K型数字金属电导率测量仪测出电导率，每个状态试样测5 次取其平均值；采用岛津SHIMADZU/50KN电子万能拉伸试验机测试各试样的拉伸性能，测定的拉伸强度取5 个试样的平均值。测试结果如三种铝合金导线性能对比表1所示。

表1 三种铝合金导线性能对比

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种中强高导铝合金单线，其特征在于：所述的中强高导铝合金单线的组分按照质量百分比为：镁Mg为0.30~0.50%，硅Si为0.30~0.60%，混合稀土RE为0.10~0.30%，铒Er为0.05~0.30%，锶Sr为0.01~0.05%，硼B为0.06~0.10%，钛、钒、铬、锰杂质元素总和小于0.01%其他杂质元素含量≤0.10%；其余为铝。

2.如权利要求1所述的一种中强高导铝合金单线，其特征在于：所述的混合稀土RE由下列元素组成：Ce:30~40%；La:60~70%。

3.一种中强高导铝合金单线的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤三：将炉内温度降温至720℃，对熔体精炼3~5min；

4.如权利要求3所述的一种中强高导铝合金单线的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中添加的Al-Si、Al-B、Al-RE、Al-Er和Al-Sr中间合金分别为Al-20Si、Al-3B 、Al-10RE、Al-6Er和Al-5Sr中间合金。

5.如权利要求3所述的一种中强高导铝合金单线的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中脉冲电流的参数设置为电压200-300V，频率10-15Hz。

6.如权利要求3所述的一种中强高导铝合金单线的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中的均匀化处理工艺为550℃下保温7-10h。

7.如权利要求3所述的一种中强高导铝合金单线的制备方法，其特征在于：所述的步骤六中时效处理工艺为175~200℃下保温5~9h。