一种强度高导电率高电线材料及其生产方法技术

一种强度高导电率高电线材料，其特征在于：铝电线材料的合金成分按质量分数计为：Si：0.35%‑0.39%，Mg：0.51‑0.6%，Zr：0.2‑0.22%，Fe：0.05%‑0.06%，Co：0.01～0.02％，Cu：0.02%‑0.03%，Hf 0.01%～0.2%，La 0.001%～0.02%，Yb 0.001%～0.02%，B 0.001～0.008%，Cr：0.002～0.004％，Ti：0.001～0.0015％，余量为铝和不可避免的杂质，并使Mg/Si比为1.4‑1.55，其他单个杂质≤0.005％，杂质总和≤0.12％。最终得到的铝合金电线合金导线导电率达到64%IACS以上，抗拉强度达到240MPa以上。

High strength and high conductivity wire material and production method thereof

A high electrical conductivity and high wire material, its characteristic is that the alloy components of the aluminum wire material are divided into Si:0.35% 0.39%, Mg:0.51 0.6%, Zr:0.2 0.22%, Fe:0.05% 0.06%, Co:0.01 to 0.02%, Cu:0.02% 0.03%, Hf 0.01% to 0.2%, La 0.001% ~ 0.02%, Yb 0.001% to 0.02%, B, B. 0.001 ~ 0.008%, Cr:0.002 ~ 0.004%, Ti:0.001 ~ 0.0015%, the remainder is aluminum and unavoidable impurities, and the Mg/Si ratio is 1.4 1.55, the other single impurity is less than 0.005%, the sum of impurities is less than 0.12%. The electrical conductivity of the aluminum alloy wire is 64%IACS and the tensile strength is above 240MPa.

【技术实现步骤摘要】
一种强度高导电率高电线材料及其生产方法
本
技术实现思路
属于电工材料与制备领域，具体公开了一种强度高导电率高的铝合金电线材料及其制备方法。
技术介绍
铝合金具有比强度高、电导率高、塑性好、耐磨性和耐腐蚀性能好等优点，故在输电领域具有优势地位。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，在导线使用过程中，接触点由于接通产生的瞬间高温(150℃)造成内应力，导线发生短时蠕变，经常性的蠕变作用下会发生导体材料失效、导体外的绝缘物燃烧等事故，故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。由于Al-Mg-Si合金导线具有较高的强度和导电率，已经逐渐被应用于架空输电线路上。目前，Al-Mg-Si合金导线生产主要采用连铸连轧工艺，但由于成分配比以及制备方法的制约，使得Al-Mg-Si合金导线产品强度和导电率仍不能满足应用要求。有一些技术虽然在一定程度上提高了合金线抗拉强度，但导电性能指标偏低。有一些技术虽然在制造得到的合金线导电率仅为60%IACS，在实际架空应用中会耗费大量电能，浪费能源。为此，本专利技术在成分和制备工艺上进行创新，使得Al-Mg-Si合金导线导电率达到64%IACS以上，抗拉强度达到240MPa以上，本专利技术实施容易，成本较低，具有显著的社会和经济效益，应用前景广阔。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术是一种解决铝合金电线对材料的导电性能和强度要求，对合金成分进行优化，利用二道次挤压工艺，并结合时效处理制备强度高导电率高电线材料的铝合金电线的方法。制造的铝合金电线，致密度高，缺陷少，合格率高。技术方案本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种强度高导电率高电线材料，其特征在于：铝合金电线材料的合金成分按质量分数计为：Si：0.35%-0.39%，Mg：0.51-0.6%，Zr：0.2-0.22%，Fe：0.05%-0.06%，Co：0.01～0.02％，Cu：0.02%-0.03%，Hf0.01%～0.2%，La0.001%～0.02%，Yb0.001%～0.02%，B0.001～0.008%Cr：0.002～0.004％，Ti：0.001～0.0015％，余量为铝和不可避免的杂质，并使Mg/Si比为1.4-1.55，其他单个杂质≤0.005％，杂质总和≤0.12％。一种如上所述强度高导电率高电线材料的制备方法，该方法步骤如下：包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、淬火、时效热处理、拉丝步骤，具体在于：（1）按设计的铝合金电线材料组分配比，分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体，纯铝熔化温度设置为680-740℃，待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Zr%、另外Co、La、Yb、Cr、B以低熔点的中间合金形式加入；待合金全部熔化后，加入表面覆盖剂，然后，依次加入Al-15%Fe、Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金，待中间合金全部熔化后，加入精炼剂，搅拌、扒渣；之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流，铝熔体依次流经在线除气和陶瓷过滤系统，最后进入连铸机中，铝液流入转速9-17rpm的连铸机铜轮槽口与钢带构成的型腔后于715-730℃浇注至经预热至150-170℃的成型模具中，得到铝锭；（2）将步骤（1）制得的铝锭加热至500-510℃，保温10-12小时均匀化处理后，随炉冷至380-400℃，于模温300-350℃的挤压模中进行两次热挤压，第一次热挤压时挤压速度8-8.5m/min，挤压比为30-35:1，之后进行第二次热挤压时挤压速度4-4.5m/min，挤压比为10-15:1，随后淬火得到冷却后的挤压坯；其中淬火步骤中入水温度为505~510℃，冷却速度为60-80℃/s，5秒之内取出，得到直径8-10mm的铝合金细杆；（3）将得到的直径8-10mm的铝合金细杆进行时效热处理，步骤中的时效温度为160-170℃，保温时间为10-12个小时；所述时效热处理步骤中的升温速度为0.8-1.2℃/min；（4）拉丝将时效处理之后的铝合金细杆经过拉丝机拉制铝合金细线，拉丝速度4m/s～6m/s，每道次截面变化率10％～15％，最终将得到的直径0.5-0.8mm的铝合金细线进行绕卷。最终得到的铝合金电线合金导线导电率达到64%IACS以上，抗拉强度达到240MPa以上。优点及效果本专利技术具有如下优点及有益效果：本专利技术制备的铝合金电线强度最高接近270MPa，导电率达到64%IACS以上，超过国家纯铝合金电线标准（61.5%IACS）和国际纯铝合金电线标准（61.9%IACS），同时本专利技术所制备的铝合金电线在强度上实现了高导电率铝合金电线从低强度到中强度的跨越。另外，在150℃加热100小时以后，本专利技术铝合金的抗拉强度残存率约92-95%，本专利技术的铝合金电线由于具有很好的耐热性，可在150℃的特定场合实现长时间使用。本专利技术合金元素作用以及设定依据：Mg具有固溶强化的作用、并且具有其一部分与Si化合而形成析出物、使抗拉强度、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性以及耐热性提高的作用。但是，如果Mg含量低于0.51质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Mg含量超过0.6质量％，则在晶界析出Mg的可能性提高，使得抗拉强度、伸长率、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性下降，并且Mg元素的固溶量增多，导致电导率也下降。因此，Mg含量设定为Mg：0.51-0.6%。在综合考虑高强度和电导率的情况下，综合性地优选为Mg：0.51-0.6%。Si具有与Mg化合而形成析出物，使抗拉强度、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性、以及耐热性提高的作用的元素。如果Si含量低于0.35质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Si含量超过0.39质量％，则在晶界析出Si增浓部分的可能性提高，抗拉强度、伸长率、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性下降，并且Si元素的固溶量增多，导致电导率也下降。因此，Si含量设定为0.35%-0.39%。在综合考虑高强度和电导率的情况下，综合性地优选为Si：0.35%-0.39%。Fe是主要形成Al-Fe系的金属间化合物而有助于晶粒的微细化、并且使抗拉强度、耐冲击性以及耐弯曲疲劳特性提高的元素。该金属间化合物有助于晶粒的微细化，并且使抗拉强度、耐冲击性以及耐弯曲疲劳特性提高。另外，Fe具有通过Al中固溶的Fe而使抗拉强度提高的作用。如果Fe含量低于0.05质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Fe含量超过0.06质量％，则结晶物或析出物的粗大化使得拉丝加工性变差，结果，无法得到作为目标的耐冲击性以及耐弯曲疲劳特性，电导率也下降。因此，Fe含量设定为0.05%-0.06%。Zr、Co、Cu、Hf、La、Yb、Cr均是具有将晶粒细化的作用的元素，具有在晶界析出而提高晶界强度的作用，Zr较常见，在本专利技术中Zr的含量较高，为0.2-0.22%。而其他一些晶粒细化的作用的元素，如Co如果含有0.01质量％以上，则能得到上述作用效果，能够提高抗拉强度、伸长率、耐冲击性及耐弯曲疲劳特性。另一方面，如果Co的含量超过0.02%，则含有该元素的化合物变得粗大，使拉丝加工性劣化，容易拉断、并且电导率下降的倾向。另外对于Cu、Hf、La、Yb、Cr也是存在类似的情况，不过根据各自性质不同，分别限定了Cu：0.02%-0.03本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强度高导电率高电线材料，其特征在于：铝电线材料的合金成分按质量分数计为：Si：0.35%‑0.39%，Mg：0.51‑0.6%，Zr：0.2‑0.22%，Fe：0.05%‑0.06%，Co：0.01～0.02％，Cu：0.02%‑0.03%，Hf 0.01%～0.2%，La 0.001%～0.02%， Yb 0.001%～0.02%，B 0.001～0.008%，Cr：0.002～0.004％，Ti：0.001～0.0015％，余量为铝和不可避免的杂质，并使Mg/Si比为1.4‑1.55，其他单个杂质≤0.005％，杂质总和≤0.12％。

【技术特征摘要】
1.一种强度高导电率高电线材料，其特征在于：铝电线材料的合金成分按质量分数计为：Si：0.35%-0.39%，Mg：0.51-0.6%，Zr：0.2-0.22%，Fe：0.05%-0.06%，Co：0.01～0.02％，Cu：0.02%-0.03%，Hf0.01%～0.2%，La0.001%～0.02%，Yb0.001%～0.02%，B0.001～0.008%，Cr：0.002～0.004％，Ti：0.001～0.0015％，余量为铝和不可避免的杂质，并使Mg/Si比为1.4-1.55，其他单个杂质≤0.005％，杂质总和≤0.12％。2.如权利要求1所述的强度高导电率高电线材料，其特征在于：铝合金电线材料的合金成分按质量分数计为：Si：0.35%，Mg：0.53%，Zr：0.2%，Fe：0.05%，Co：0.01％，Cu：0.02%，Hf0.01%，La0.001%，Yb0.001%，B0.001，Cr：0.002％，Ti：0.001％，余量为铝和不可避免的杂质，并使Mg/Si比为1.4-1.55，其他单个杂质≤0.005％，杂质总和≤0.12％。3.如权利要求1所述的强度高导电率高电线材料，其特征在于：铝合金电线材料的合金成分按质量分数计为：Si：0.38%，Mg：0.55%，Zr：0.22%，Fe：0.055%，Co：0.012％，Cu：0.023%，Hf0.018%，La0.008%，Yb0.008%，B0.004，Cr：0.003％，Ti：0.0012％，余量为铝和不可避免的杂质，并使Mg/Si比为1.4-1.55，其他单个杂质≤0.005％，杂质总和≤0.12％。4.如权利要求1所述的强度高导电率高电线材料，其特征在于：铝合金电线材料的合金成分按质量分数计为：Si：0.39%，Mg：0.6%，Zr：0.22%，Fe：0.06%，Co：0.02％，Cu：0.03%，Hf0.2%，La0.02%，Yb0.02%，B0.0.008，Cr：0.004％，Ti：0.0015％，余量为铝和不可避免的杂质，并使Mg/Si比为1.4-1.55，其他单个杂质≤0.005％，杂质总和≤0.12％。5.如权利要求1所述的强度高导电率高电线材料，其特征在于：Mg/Si比为1.55。6.如权利要求1所述的强度高导电率高电线材料的生产方法，包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、淬火、时效热处理、拉丝步骤，具体在于：（1）按设计的铝合金电线材料组分配比，分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体，纯铝熔化温度设置为680-740℃，待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Zr%、另外Co、La、Yb、Cr、B以低熔点的中间合金形式加入；待合金全部熔化后，加入表面覆盖剂，然后，依次加入Al-15%Fe、Al-15%...

【专利技术属性】
技术研发人员：周弛逍，
申请(专利权)人：温州市赢创新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33