高导电石墨烯铝合金杆及其制备方法、高导电石墨烯铝合金绞线技术

本发明专利技术公开了一种高导电石墨烯铝合金杆及其制备方法、高导电石墨烯铝合金绞线，该高导电石墨烯铝合金杆的合金组成包括：石墨烯的质量百分比为0.10％～0.30％，铁的质量百分比为0.05％～0.14％，硅的质量百分比为0.04％～0.09％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％，稀土的质量百分比为0.02％～0.04％，硼的质量百分比为0.01～0.02％，钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.00％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，余量为铝。本发明专利技术中的高导电石墨烯铝合金杆拓展了石墨烯铝合金材料的新用途，增加了裸架空导线产品的品种，使电力用户有了更多的裸架空导线产品选择权。户有了更多的裸架空导线产品选择权。户有了更多的裸架空导线产品选择权。

【技术实现步骤摘要】
高导电石墨烯铝合金杆及其制备方法、高导电石墨烯铝合金绞线


[0001]本专利技术属于架空导线
，具体涉及一种高导电石墨烯铝合金杆及其制备方法、高导电石墨烯铝合金绞线。

技术介绍

[0002]石墨烯是一种新型二维纳米材料，其强度高达1.01TPa，是结构钢的100倍，而密度却是结构钢的1/5。由于石墨烯密度小，提高金属材料强度的同时还能降低材料的密度，同时石墨烯还具有超高的电子迁移率(200000cm2/v
·
s)、电导率、热导率(5000W/m
·
K)、杨氏模量(1100GPa)等优异性能；石墨烯具有超高强度的同时，还具有了超强的导电性能，是目前导电性最好的材料。正是由于石墨烯的特殊性能，大量被复合应用到很多材料中，但怎样将石墨烯有效加入到材料中并应用到产品上，发挥出石墨烯的特殊功能和作用，存在很大的难度，也是各行业研究开发者很难解决的问题。
[0003]在电线电缆
，尤其是架空导线产品上，有许多企业在研究开石墨烯铝基材料及线材，也取得了较多成果和应用，但成效并不是很理想，仍需要持续去研究开发和改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高导电石墨烯铝合金杆及其制备方法、高导电石墨烯铝合金绞线，解决了当前石墨烯较难加入金属铝材中的问题，将石墨烯应用到高导电石墨烯铝合金杆中，得到轻质高强、兼备导电、导热等功能特性的结构功能一体化的高导电石墨烯铝合金杆，其制成的架空铝合金绞线的导电性能和强度优于行业的发展水平。
[0005]通过对铝合金杆生产配方和加工工艺的改进，将石墨烯复合应用到铝合金金属材料中，得到轻质高强、兼备导电、导热等功能特性的结构功能一体化的高导电复合材料，再将其制成石墨烯铝合金杆，拉制出铝合金丝，然后再应用于架空传输导线产品上。
[0006]在架空铝合金绞线产品上引入石墨烯材料，可以大大改善并提高石墨烯铝合金导线的导电性能和强度，优于当前行业的发展水平，解决了当前石墨烯较难加入金属铝材中的问题，提供了一种石墨烯铝合金杆的制备方法，同时将其应用于铝合金绞线产品上，改进并提高产品的性能。
[0007]解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是提供一种高导电石墨烯铝合金杆，该高导电石墨烯铝合金杆的合金组成包括：石墨烯的质量百分比为0.10％～0.30％，铁的质量百分比为0.05％～0.14％，硅的质量百分比为0.04％～0.09％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％，稀土Re的质量百分比为0.02％～0.04％，硼的质量百分比为0.01～0.02％，钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.00％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，余量为铝。
[0008]优选的是，该高导电石墨烯铝合金杆的合金组成包括：石墨烯的质量百分比为0.10％～0.30％，铁的质量百分比为0.05％～0.14％，硅的质量百分比为0.04％～0.09％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％，稀土Re的质量百分比为0.02％～0.04％，硼的质量百分比为0.01～0.02％，钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.0001％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，余量为铝。
[0009]本专利技术还提供一种高导电石墨烯铝合金绞线，其由高导电石墨烯铝合金单丝绞制而成，高导电石墨烯铝合金单丝由上述的高导电石墨烯铝合金杆拉制而成。
[0010]本专利技术还提供一种上述的高导电石墨烯铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)制备铝液
[0012]将9293～9747质量份的99.7mas％重熔铝锭熔化，得到熔化的铝液，其中，99.7mas％重熔铝锭指的是重熔铝锭中铝的质量百分含量不低于99.7％，重熔铝锭中的杂质包括铁、硅、铜；
[0013](2)熔炼及配置、处理石墨烯铝合金液
[0014]将所述熔化的铝液放入保温炉内，向保温炉中加入20～40质量份的AlRe10铝稀土中间合金，33～67质量份的AlB3铝硼中间合金，加热至740～760℃，再加入200～600质量份的铝石墨烯锭；或者，将所述熔化的铝液放入保温炉内，当所述保温炉内的铝液达到全部应加入质量的50％时，将20～40质量份的铝稀土中间合金，33～67质量份的铝硼中间合金分批投入保温炉内；当熔化的铝液全部放入保温炉后，将炉温升至740～760℃，再停止加热，然后将200～600质量份的铝石墨烯锭送入保温炉内，进行混合搅拌，搅拌时间15～30分钟；
[0015]在730～750℃下保温静置20～40分钟，得到石墨烯铝合金液；其中，AlRe10铝稀土中间合金指的是铝稀土中间合金中稀土的质量百分含量为9％～11％，AlB3铝硼中间合金指的是铝硼中间合金中硼的质量百分含量为2.5％～3.5％，铝石墨烯锭中石墨烯的质量百分含量为4.5％～5.5％；
[0016](3)浇铸得到石墨烯铝合金铸条；
[0017](4)轧制得到石墨烯铝合金杆。
[0018]优选的是，所述步骤(2)中的铝石墨烯锭的百分比组成：碳的质量百分比为4.5％～5.5％，铁的质量百分比为0.07％～0.16％，硅的质量百分比为0.08％～0.1％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％,钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.00％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，其余为铝。
[0019]优选的是，所述步骤(2)中的铝石墨烯锭的百分比组成：碳的质量百分比为4.5％～5.5％，铁的质量百分比为0.07％～0.16％，硅的质量百分比为0.08％～0.1％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％,钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.0001％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，其余为铝。
[0020]优选的是，所述步骤(2)之前还包括步骤(h)AlC5铝石墨烯锭AlC5的制备方法，包括以下步骤：
[0021]将4.5～5.5质量份的石墨烯、94.5～95.5质量份的铝粉在水中混合、搅拌后得到水的混合液，将水的混合液通过超声雾化器，将其雾化成为混合细粉，将混合细粉送入压块机压块，将初步成型的压块送入压锭机制成铝石墨烯锭。
[0022]优选的是，所述重熔铝锭的质量百分比组成：0.05％≤Fe≤0.14％，0.04％≤Si≤
0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，余量为铝；
[0023]所述铝稀土中间合金为AlRe10，其质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.07％≤Fe≤0.16％，0.08％≤Si≤0.1％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，余量为铝；
[0024]所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.07％≤Fe≤0.16％，0.08％≤Si≤0.1％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导电石墨烯铝合金杆，其特征在于，该高导电石墨烯铝合金杆的合金组成包括：石墨烯的质量百分比为0.10％～0.30％，铁的质量百分比为0.05％～0.14％，硅的质量百分比为0.04％～0.09％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％，稀土的质量百分比为0.02％～0.04％，硼的质量百分比为0.01～0.02％，钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.00％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，余量为铝。2.根据权利要求1所述的高导电石墨烯铝合金杆，其特征在于，该高导电石墨烯铝合金杆的合金组成包括：石墨烯的质量百分比为0.10％～0.30％，铁的质量百分比为0.05％～0.14％，硅的质量百分比为0.04％～0.09％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％，稀土的质量百分比为0.02％～0.04％，硼的质量百分比为0.01～0.02％，钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.0001％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，余量为铝。3.一种高导电石墨烯铝合金绞线，其特征在于，其由高导电石墨烯铝合金单丝绞制而成，高导电石墨烯铝合金单丝由权利要求1或2所述的高导电石墨烯铝合金杆拉制而成。4.一种权利要求1或2所述的高导电石墨烯铝合金杆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备铝液将9293～9747质量份的99.7mas％重熔铝锭熔化，得到熔化的铝液，其中，99.7mas％重熔铝锭指的是重熔铝锭中铝的质量百分含量不低于99.7％，重熔铝锭中的杂质包括铁、硅、铜；(2)熔炼及配置、处理石墨烯铝合金液将所述熔化的铝液放入保温炉内，向保温炉中加入20～40质量份的铝稀土中间合金，33～67质量份的铝硼中间合金，加热至740～760℃，再加入200～600质量份的铝石墨烯锭；或者，将所述熔化的铝液放入保温炉内，当所述保温炉内的铝液达到全部应加入质量的50％时，将20～40质量份的铝稀土中间合金，33～67质量份的铝硼中间合金分批投入保温炉内；当熔化的铝液全部放入保温炉后，将炉温升至740～760℃，再停止加热，然后将200～600质量份的铝石墨烯锭送入保温炉内，进行混合搅拌，搅拌时间15～30分钟；在730～750℃下保温静置20～40分钟，得到石墨烯铝合金液；其中，铝稀土中间合金指的是铝稀土中间合金中稀土的质量百分含量为9％～11％，铝硼中间合金指的是铝硼中间合金中硼的质量百分含量为2.5％～3.5％，铝石墨烯锭中石墨烯的质量百分含量为4.5％～5.5％；(3)浇铸得到石墨烯铝合金铸条；(4)轧制得到石墨烯铝合金杆。5.根据权利要求4所述的高导电石墨烯铝合金杆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的铝石墨烯锭的百分比组成：碳的质量百分比为4.5％～5.5％，铁的质量百分比为0.07％～0.16％，硅的质量百分比为0.08％～0.1％，铜的质量百分比为0.0001％～0.01％,钛、钒、锰、铬的质量百分比和为0.00％～0.02％，其余杂质的质量百分比含量≤0.03％，其余为铝。6.根据权利要求4或5所述的高导电石墨烯铝合金杆的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金玉，张勇，王国伟，赵浩潭，王海强，
申请(专利权)人：特变电工新疆电工材料有限公司特变电工新疆电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：