本發(fā)明涉及電線電纜導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電線電纜的合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前電纜導(dǎo)體大部分采用銅導(dǎo)線，由于銅資源緊張，銅價(jià)居高不下，銅導(dǎo)體占銅纜線成本的約70％，制造銅電纜的成本太大，但使用純鋁，長(zhǎng)期運(yùn)行或電流過載后發(fā)生較大的蠕變，導(dǎo)致接觸電阻太大，易引起事故，且彎曲性能不好，易開裂或折斷，同樣易引發(fā)事故。

目前廣泛使用的鋁合金電線電纜的導(dǎo)電率為61％iacs，如果鋁合金電線電纜的導(dǎo)電率能從61％iacs升高到62％iacs及以上時(shí)，則線路的損耗可以減少1.5％以上，這對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)能耗大國(guó)來(lái)說(shuō)，對(duì)能源的節(jié)約則是相當(dāng)客觀的，因此，開發(fā)研制新型的高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料并加以推廣應(yīng)用將具有很大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于電線電纜的合金材料及其制備方法，該種合金材料性能優(yōu)良，具有良好的耐腐蝕性能，力學(xué)性能及導(dǎo)電性能，應(yīng)用范圍廣，使用壽命長(zhǎng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種用于電線電纜的合金材料，包括以下按重量份計(jì)的單質(zhì)原料制成：al80-120份、si2.5-3.5份、cu1.2-1.6份、fe0.8-1.2份、mg0.6-1.0份、p0.001-0.005份、ca0.2-0.6份、b0.1-0.5份、ni0.4-0.8份、co0.5-0.9份、mn0.3-0.7份、ti0.4-0.8份、ce0.2-0.6份和nb0.08-0.12份。

進(jìn)一步地，該合金材料包括以下按重量份計(jì)的單質(zhì)原料制成：al100份、si3.0份、cu1.4份、fe1.0份、mg0.8份、p0.003份、ca0.4份、b0.3份、ni0.6份、co0.7份、mn0.5份、ti0.6份、ce0.4份和nb0.10份。

上述的一種用于電線電纜的合金材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)按所述重量份配比稱取原料單質(zhì)備用；

(2)對(duì)原料單質(zhì)進(jìn)行如下的四階段熔煉處理；

階段一：將原料單質(zhì)al輸送至熔煉爐中，以10-20℃/min的升溫速率將爐溫升至660-680℃，保溫20-30min，得熔融鋁液；

階段二：將原料單質(zhì)si、cu、fe、mg、p、ca和b加入到熔融鋁液中，以10-20℃/min的升溫速率將爐溫升至1520-1580℃，保溫40-60min，得合金熔液a；

階段三：將原料單質(zhì)ni、co、mn、ti、ce和nb加入到合金熔液a中，以4-8℃/min的升溫速率將爐溫升至1620-1710℃，保溫25-35min，得合金熔液b；

階段四：待爐溫降至1240-1320℃，充分?jǐn)嚢柚寥矍澹尤刖珶拕┚珶?-2h，精煉后進(jìn)行扒渣，得合金熔液c；

(3)將合金熔液c澆注至預(yù)熱的圓柱形模具中，得圓柱形鑄錠；

(4)對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行均勻化退火處理；

(5)將退火處理后的圓柱形鑄錠加熱至750-850℃，保溫1-2小時(shí)后，采用多道次小變形量的方法，將鑄錠制成直徑為1-4mm的合金線材；

(6)將合金線材輸送至熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為480℃-520℃，時(shí)間為2-4h；

(7)將熱處理后的合金線材隨爐冷卻至38-48℃即可。

進(jìn)一步地，在步驟(2)中，所述熔煉爐內(nèi)充有氮?dú)饣蛘邭鍤庾鳛槿蹮挶Ｗo(hù)氣體。

優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，所述模具的預(yù)熱溫度為500-700℃。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，澆注完畢后對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行打磨及表面除雜。

進(jìn)一步地，在步驟(4)中，所述均勻化退火處理溫度為520-580℃，保溫時(shí)間為40-60min。

本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明通過對(duì)鋁合金電線的化學(xué)組份含量及制備工藝及參數(shù)的改進(jìn)使得成品鋁合金電線性能增強(qiáng)，改善了拉制過程中應(yīng)力作用對(duì)導(dǎo)體組織結(jié)構(gòu)的不利影響，使其導(dǎo)電率達(dá)到64.1％iacs以上、抗拉強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到185mpa和15％以上；

(1)本發(fā)明在實(shí)施中將鋁合金電線中fe的含量控制在2.5-3.5％，提高了成品鋁合金電線的力學(xué)強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度)，同時(shí)還提高了鋁合金電線的抗蠕變性和熱穩(wěn)定性，而過多會(huì)對(duì)鋁合金的導(dǎo)電性能造成影響；

(2)本發(fā)明在實(shí)施中將鋁合金電線中mg的含量控制在0.6-1.0％及si的含量控制在0.6-1.0％，提高了成品鋁合金電線的力學(xué)強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度)，同時(shí)鎂能提高合金的耐腐蝕性能，鎂還能夠與適量硅元素形成硅鎂化合物，進(jìn)一步增加鋁合金的強(qiáng)度，鎂的過多加入會(huì)影響鋁合金的導(dǎo)電率，但當(dāng)鎂的含量低于0.005％時(shí)，合金導(dǎo)線的耐彎曲性能變差；

(3)本發(fā)明在實(shí)施中將鋁合金電線中nb的含量控制在0.08-0.12％，提高了成品鋁合金電線的耐高溫性、抗腐蝕性及力學(xué)強(qiáng)度，而過多會(huì)對(duì)鋁合金的導(dǎo)電性能造成影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種用于電線電纜的合金材料，稱取以下單質(zhì)原料備用：al80kg、si2.5kg、cu1.2kg、fe0.8kg、mg0.6kg、p0.001kg、ca0.2kg、b0.1kg、ni0.4kg、co0.5kg、mn0.3kg、ti0.4kg、ce0.2kg和nb0.08kg。

上述的一種用于電線電纜的合金材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)對(duì)原料單質(zhì)進(jìn)行如下的四階段熔煉處理；

階段一：將原料單質(zhì)al輸送至熔煉爐中，且熔煉爐內(nèi)充有氮?dú)庾鳛槿蹮挶Ｗo(hù)氣體，隨后以10℃/min的升溫速率將爐溫升至660℃，保溫20min，得熔融鋁液；

階段二：將原料單質(zhì)si、cu、fe、mg、p、ca和b加入到熔融鋁液中，以10℃/min的升溫速率將爐溫升至1520℃，保溫40min，得合金熔液a；

階段三：將原料單質(zhì)ni、co、mn、ti、ce和nb加入到合金熔液a中，以4℃/min的升溫速率將爐溫升至1620℃，保溫25min，得合金熔液b；

階段四：待爐溫降至1240℃，充分?jǐn)嚢柚寥矍?，加入精煉劑精?h，精煉后進(jìn)行扒渣，得合金熔液c；

上述精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，且三者之間的質(zhì)量比為1:1:2；

(2)再將合金熔液c澆注至預(yù)熱溫度為500℃的圓柱形模具中，得圓柱形鑄錠，澆注完畢后對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行打磨及車削掉其表面的雜質(zhì)；

(3)之后對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行均勻化退火處理，且均勻化退火處理溫度控制在520℃，保溫時(shí)間設(shè)定為40min；

(4)然后將退火處理后的圓柱形鑄錠加熱至750℃，保溫1小時(shí)后，采用多道次小變形量的方法，將鑄錠制成直徑為1mm的合金線材；

(5)接著將合金線材輸送至熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度控制在480℃℃，時(shí)間設(shè)定為2h；

(6)最后將熱處理后的合金線材隨爐冷卻至38℃即制得本發(fā)明的用于電線電纜的合金材料。

實(shí)施例2

一種用于電線電纜的合金材料，稱取以下單質(zhì)原料備用：al100kg、si3.0kg、cu1.4kg、fe1.0kg、mg0.8kg、p0.003kg、ca0.4kg、b0.3kg、ni0.6kg、co0.7kg、mn0.5kg、ti0.6kg、ce0.4kg和nb0.10kg。

上述的一種用于電線電纜的合金材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)對(duì)原料單質(zhì)進(jìn)行如下的四階段熔煉處理；

階段一：將原料單質(zhì)al輸送至熔煉爐中，且熔煉爐內(nèi)充有氬氣作為熔煉保護(hù)氣體，隨后以15℃/min的升溫速率將爐溫升至670℃，保溫25min，得熔融鋁液；

階段二：將原料單質(zhì)si、cu、fe、mg、p、ca和b加入到熔融鋁液中，以15℃/min的升溫速率將爐溫升至1550℃，保溫50min，得合金熔液a；

階段三：將原料單質(zhì)ni、co、mn、ti、ce和nb加入到合金熔液a中，以6℃/min的升溫速率將爐溫升至1620-1710℃，保溫30min，得合金熔液b；

階段四：待爐溫降至1280℃，充分?jǐn)嚢柚寥矍?，加入精煉劑精?.5h，精煉后進(jìn)行扒渣，得合金熔液c；

上述精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，且三者之間的質(zhì)量比為1:1:1；

(2)再將合金熔液c澆注至預(yù)熱溫度為600℃的圓柱形模具中，得圓柱形鑄錠，澆注完畢后對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行打磨及車削掉其表面的雜質(zhì)；

(3)之后對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行均勻化退火處理，且均勻化退火處理溫度控制在550℃，保溫時(shí)間設(shè)定為50min；

(4)然后將退火處理后的圓柱形鑄錠加熱至800℃，保溫1.5小時(shí)后，采用多道次小變形量的方法，將鑄錠制成直徑為2mm的合金線材；

(5)接著將合金線材輸送至熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度控制在500℃，時(shí)間設(shè)定為3h；

(6)最后將熱處理后的合金線材隨爐冷卻至38-48℃即制得本發(fā)明的用于電線電纜的合金材料。

實(shí)施例3

一種用于電線電纜的合金材料，稱取以下單質(zhì)原料備用：al120kg、si3.5kg、cu1.6kg、fe1.2kg、mg1.0kg、p0.005kg、ca0.6kg、b0.5kg、ni0.8kg、co0.9kg、mn0.7kg、ti0.8kg、ce0.6kg和nb0.12kg。

上述的一種用于電線電纜的合金材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)對(duì)原料單質(zhì)進(jìn)行如下的四階段熔煉處理；

階段一：將原料單質(zhì)al輸送至熔煉爐中，且熔煉爐內(nèi)充有氮?dú)庾鳛槿蹮挶Ｗo(hù)氣體，隨后以20℃/min的升溫速率將爐溫升至680℃，保溫30min，得熔融鋁液；

階段二：將原料單質(zhì)si、cu、fe、mg、p、ca和b加入到熔融鋁液中，以20℃/min的升溫速率將爐溫升至1580℃，保溫60min，得合金熔液a；

階段三：將原料單質(zhì)ni、co、mn、ti、ce和nb加入到合金熔液a中，以8℃/min的升溫速率將爐溫升至1710℃，保溫35min，得合金熔液b；

階段四：待爐溫降至1320℃，充分?jǐn)嚢柚寥矍?，加入精煉劑精?h，精煉后進(jìn)行扒渣，得合金熔液c；

上述精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，，且三者之間的質(zhì)量比為2:2:1；

(2)再將合金熔液c澆注至預(yù)熱溫度為700℃的圓柱形模具中，得圓柱形鑄錠，澆注完畢后對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行打磨及車削掉其表面的雜質(zhì)；

(3)之后對(duì)所述圓柱形鑄錠進(jìn)行均勻化退火處理，且均勻化退火處理溫度控制在580℃，保溫時(shí)間設(shè)定為60min；

(4)然后將退火處理后的圓柱形鑄錠加熱至850℃，保溫2小時(shí)后，采用多道次小變形量的方法，將鑄錠制成直徑為4mm的合金線材；

(5)接著將合金線材輸送至熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度控制在520℃，時(shí)間設(shè)定為4h；

(6)最后將熱處理后的合金線材隨爐冷卻至48℃即制得本發(fā)明的用于電線電纜的合金材料。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。