一種新型高強高導鋁合金導線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型高強高導鋁合金導線及其制備方法，其組分及重量百分數(shù)為：Mg：0.45~0.9%，Si：0.2~0.6%，Re：0.1%~1%，B：0.01%~0.1%，其余為鋁。本發(fā)明通過在Al-Mg-Si合金中加入適量的硼和稀土，在保證合金高強度的前提下提高其導電性。
【專利說明】一種新型高強高導鋁合金導線及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金，特別是涉及一種新型高強高導鋁合金導線及其制備方法。
【背景技術】
[0002]架空輸電線的導體材料除了要有良好的導電性外，還要有一定的強度以支持其自身的重量和外來的自然載重。鋁合金導線具有導電性良好、密度小、價格便宜等優(yōu)點，能滿足大容量、遠距離輸電的要求，在電力行業(yè)應用非常廣泛。而在研究高強、高導鋁合金導體材料時，常常會遇到如下問題:提高了鋁桿的抗拉強度，其電導率和伸長率會下降，而當電導率和伸長率提高時，強度又會降低。目前國內(nèi)使用的高強度鋁合金導線主要是Al-Mg-Si系鋁合金導線。但是Al-Mg-Si系鋁合金導線強度高，導電性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種新型高強高導鋁合金導線及其制備方法，通過在Al-Mg-Si合金中加入適量的硼和稀土，在保證合金高強度的前提下提高其導電性。
[0004]一種新型高強高導鋁合金導線，其組分及重量百分數(shù)為:Mg:0.45^0.9%, Si:
0.2~0.6%, Re:0.1%~1%，B:0.01%~0.1%，其余為鋁。
[0005]作為優(yōu)選，所述Re為混合稀土，其組成及質量百分含量為:Ce:l(T40%;La:40^70% ;其它 0~20%。
[0006]一種新型高強高導鋁合金導線的制備方法，包括如下步驟:
第一步，準備；
1)預處理步驟；
2)預熱；將純鎂、Al-Si,Al-Re, Al-B中間合金在烘干箱中15(T250°C溫度下預熱2(T60min ;采用金屬型模具，模具及工業(yè)純鋁在電阻爐中250°C預熱；
第二步，熔煉；
1)將石墨坩堝置于電阻爐中，升溫至400°C，加入工業(yè)純鋁；
2)升溫至720°C，待純鋁全部熔化后，扒去熔體表面氧化渣；
3)升溫至750°C，加入預熱好的純鎂和Al-Si中間合金，并保溫3(T50min，期間每IOmin攪拌一次。隨后加入預熱好的Al-Re和Al-B中間合金,并保溫3(T50min,期間每IOmin攪拌一次；
4)降溫至720°C，取出坩堝，通入干燥氬氣對熔體精煉3~5min；
5)將坩堝放入電阻爐，靜置lOmin，除去熔體表面的氧化物，澆鑄到預熱好的金屬模具
中；
第三步，擠壓與拉拔；
1)在擠壓機上對Al-Mg-S1-Re-B合金進行擠壓；
2)將擠壓后的合金棒，在拉絲機上，拉制成直徑5mm的鋁合金線；然后進行中間退火，退火溫度30(T450°C，時間5(Tl00min，以消除加工硬化，恢復合金塑性；再拉制成直徑3mm
的鋁合金導線。
[0007]作為優(yōu)選，所述第三步中，擠壓溫度為42(T480°C，金屬流出?？姿俣葹?~3.5m/
mirio
[0008]作為優(yōu)選,所述第三步中，擠壓筒內(nèi)徑為58mm,還料直徑為56mm ;擠壓后的直徑為IOmm0
[0009]作為優(yōu)選，所述預處理步驟為:將模具內(nèi)壁、扒渣及精煉工具除銹并涂上氧化鋁涂料；爐料除去油、水和表面氧化物。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明在Al-Mg-Si合金中加入Re。稀土可以改變鋁合金中Si和雜質元素的存在形式和分布，從而提高其導電性能。
[0011]2、本發(fā)明在Al-Mg-Si合金中加入B。硼與鋁合金中的微量雜質元素V、Cr、Mn等反應，使它們由固溶態(tài)轉變?yōu)槲龀鰬B(tài)，并沉積于熔體底部，從而凈化熔體，提高其導電性。同時硼的加入還能細化晶粒，改善機械性能 。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例1:以 Al-ο.45Mg-0.2S1-0.lRe-0.01B 合金為例
第一步，準備:
I)采用金屬型模具，直徑為56mm。用Al (OH)3、水、偏硅酸鈉配制成氧化鋁涂料，配比為:3:1:200。模具內(nèi)壁、扒渣及精煉工具除銹并涂上氧化鋁涂料；爐料應除去油、水和表面的氧化物等。
[0013]2)預熱；合金預熱:將純鎂、Al-20S1、Al-10Re、Al_3B中間合金在烘干箱中150°C溫度下預熱20min ;采用金屬型模具，模具及工業(yè)純鋁在電阻爐中250°C預熱；
選擇Al-20Si中間合金，其成分為:Si:20%, Al:80%，用量為爐料重量的1% ；
選擇Al-1ORe中間合金，其成分為:A1:90%,Re: 10%，用量為爐料重量的I 所述Re為混合稀土，其組成及質量百分含量為:Ce: 10% ；La:70% ;其它20%。
[0014]選擇A1-3B中間合金，其成分為:A1:97%，B:3%，用量為爐料重量的0.33% ；
3)準備坩堝:先用熔劑熔8小時以上，如果不漏，用來熔化鋁合金。
[0015]第二步，熔煉；
1)將石墨坩堝置于電阻爐中，升溫至400°C，加入工業(yè)純鋁；
2)升溫至720°C，待純鋁全部熔化后，扒去熔體表面氧化渣；
3)升溫至750°C，將預熱好的純鎂和Al-20Si中間合金分別按0.45%和1%的比例加入鋁液，并保溫30min，期間每IOmin攪拌一次。隨后將預熱好的Al-1ORe和A1-3B中間合金分別按1%和0.67%的比例加入鋁液，，并保溫30min，期間每IOmin攪拌一次；
4)降溫至720°C，取出坩堝，通入干燥氬氣對熔體精煉3min；
5)將坩堝放入電阻爐，靜置lOmin，除去熔體表面的氧化物，澆鑄到預熱好的金屬模具中。澆鑄時，澆口盡量靠近模具口，澆鑄應平穩(wěn)，避免渦流和飛濺；
第三步，擠壓與拉拔；1)采用立式擠壓機對Al-Mg-S1-Re-B合金進行擠壓。擠壓筒內(nèi)徑為58mm，坯料直徑為56mm。擠壓后的直徑為10mm。擠壓溫度為420°C。金屬流出?？姿俣葹?m/min ;
2)將擠壓后的合金棒，在拉拔絲上，拉制成直徑5mm的鋁合金線。然后進行中間退火，溫度300°C，時間50min，以消除加工硬化，恢復合金塑性。再拉制成直徑3mm的鋁合金導線。[0016]經(jīng)檢測，其電導率為56%，抗拉強度為288MPa，強度殘存率65.8%。
[0017]實施例2:以 A1-0.9Mg-0.6S1-lRe-0.1B 合金為例
合金預熱溫度為250°C，時間60min。純鎂和Al_20Si中間合金的加入比例分別為0.9%和3%，保溫時間為50min ;Al_10Re和A1-3B中間合金的加入比例分別為10%和3.3%,保溫時間為50min，所述Re為混合稀土，其組成及質量百分含量為:Ce:30% ；La:60% ;其它10%。精煉時間為5min。擠壓溫度為480°C。金屬流出?？姿俣葹?.5m/min。退火溫度為450°C，時間IOOmin。其余準備、熔煉和擠壓與拉拔加工工藝同實施例1。
[0018]經(jīng)檢測，其電導率為57.1%，抗拉強度為208MPa，強度殘存率67.8%。
[0019]實施例3:以 A1-0.6Mg-0.4S1-0.3Re-0.02B 合金為例
合金預熱溫度為180°C，時間50min。純鎂和Al_20Si中間合金的加入比例分別為0.6%和2%，保溫時間為40min ;Al_10Re和A1-3B中間合金的加入比例分別為3%和0.67%,保溫時間為40min，所述Re為混合稀土，其組成及質量百分含量為:Ce: 40% ;La: 60%。精煉時間為4min。擠壓溫度為450°C。金屬流出?？姿俣葹?.5m/min ;退火溫度為370°C，時間70min。其余準備、熔煉和擠壓與拉拔加工工藝同實施例1。
[0020]經(jīng)檢測，其電導率為59.5%，抗拉強度為198MPa，強度殘存率69.8%。
[0021]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種新型高強高導鋁合金導線，其特征在于:其組分及重量百分數(shù)為:Mg:0.45~0.9%, Si:0.2~0.6%, Re:0.1%~1%，B:0.01%~0.1%，其余為鋁。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型高強高導鋁合金導線，其特征在于:所述Re為混合稀土，其組成及質量百分含量為:Ce: 10~40% ；La:40^70% ;其它0~20%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種新型高強高導鋁合金導線的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 第一步，準備； 1)預處理步驟； 2)預熱；將純鎂、Al-Si,Al-Re, Al-B中間合金在烘干箱中15(T250°C溫度下預熱2(T60min ;采用金屬型模具，模具及工業(yè)純鋁在電阻爐中250°C預熱；第二步，熔煉； 1)將石墨坩堝置于電阻爐中，升溫至400°C，加入工業(yè)純鋁； 2)升溫至720°C，待純鋁全部熔化后，扒去熔體表面氧化渣； 3)升溫至750°C，加入預熱好的純鎂和Al-Si中間合金，并保溫3(T50min，期間每IOmin攪拌一次；隨后加入預熱好的Al-Re和Al-B中間合金,并保溫3(T50min,期間每IOmin攪拌一次； 4)降溫至720°C，取出坩堝，通入干燥氬氣對熔體精煉3~5min； 5)將坩堝放入電阻爐，靜置lOmin，除去熔體表面的氧化物，澆鑄到預熱好的金屬模具中； 第三步，擠壓與拉拔； 1)在擠壓機上對Al-Mg-S1-Re-B合金進行擠壓； 2)將擠壓后的合金棒，在拉絲機上，拉制成直徑5mm的鋁合金線；然后進行中間退火，退火溫度30(T45(TC，時間5(Tl00min，以消除加工硬化，恢復合金塑性；再拉制成直徑3mm的鋁合金導線。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種新型高強高導鋁合金導線的制備方法，其特征在于:所述第三步中，擠壓溫度為42(T480°C，金屬流出?？姿俣葹?~3.5m/min。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種新型高強高導鋁合金導線的制備方法，其特征在于:所述第三步中，擠壓筒內(nèi)徑為58mm,還料直徑為56mm ;擠壓后的直徑為10mm。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種新型高強高導鋁合金導線的制備方法，其特征在于:所述預處理步驟為:將模具內(nèi)壁、扒渣及精煉工具除銹并涂上氧化鋁涂料；爐料除去油、水和表面氧化物。
【文檔編號】C22C1/03GK103498084SQ201310481439
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權日:2013年10月16日
【發(fā)明者】劉俊英, 邵霞, 劉西永, 趙紅亮, 李靜, 趙小雁, 郭國立, 朱燕, 鹿塵 申請人:河南久通電纜有限公司