專利名稱：一種稀土鋁合金導體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋁合金導體領域，特別涉及一種稀土鋁合金導體及其制備方法。
背景技術：
七十年代，全球銅價高速攀升，“以鋁代銅”成為電氣行業(yè)普遍遵循的技術政策，所以民用建筑的干線，支線都采用純鋁線纜。純鋁導體的缺點主要體現(xiàn)在如下幾個方面
( I)機械強度差，容易折斷；(2)易蠕變，需要經常緊固螺絲；(3)容易過載發(fā)熱；存在安全隱患；(4)沒有很好的解決銅鋁過渡連接問題。合金導體是在純鋁中添加稀土、鎂、銅、鐵等元素，經過合金工藝形成的新興導體材料。由于鋁合金導體可以從一定程度上改善鋁導體的連接不可靠、機械強度差、易蠕變等缺點，在機械性能上和銅導體相近，電氣性能通過增大截面積和銅導體具有同樣的導電能力，在低壓配電系統(tǒng)中將得到廣泛的應用。在國際鋁行業(yè)協(xié)會的鋁合金牌號中，用作導體的鋁合金主要有AA1000系列即純鋁，AA6000系列導體，和AA8000系列導體。鋁合金中的許多微量元素的添加對組織和性能有十分重要的影響。例如稀土金屬，由于具有獨特的化學活性，加入鋁和鋁合金熔煉過程和材料中，顯示出明顯的凈化、細化和合金化效果而被廣泛應用。在這方面已有的大量研究結果，對改善現(xiàn)有鋁合金的各種性能和開發(fā)新合金具有指導作用，但是目前已經掌握的資料還遠遠不夠繼續(xù)開展此方面的研究?，F(xiàn)有的鋁合金導線的綜合性能仍有待提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種稀土鋁合金導線及其制備方法。本發(fā)明首先提供了一種稀土鋁合金導線，按重量百分比，包括如下組分鐵FeO. 5-1%銅CuO. 15-0. 30%鋅ZnO. 07-0.1%硅SiO. 05-0.1%銻SbO. 02-0. 04%錫SnO. 02-0. 05%鍶SrO. 01-0. 02%碲TeO. 01-0. 03%稀土O. 03-0. 05%鋁及不可避免的雜質余量優(yōu)選的，所述鋁的含量彡98. lwt%。
優(yōu)選的，以鋁合金中的稀土總重量為基準計，所述稀土組成如下輕稀土70_80wt% ；中稀土5_10wt% ；重稀土15_20wt%。所述輕稀土選自鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd和钷Pm中的一種或多種，其中La、Ce、P、Nd之和占輕稀土總重量的90wt%以上。優(yōu)選的，所述輕稀土為鑭La、鈰Ce、鐠Pr和釹Nd的混合，其中鑭La、鈰Ce、鐠Pr和釹 Nd 的重量比為 30-39. 98 :60-69. 98 :0. 01-0. 05 :0. 01-0. 05。
所述中稀土選自釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb和鏑Dy中的一種或多種。優(yōu)選的，所述中稀土為Eu。所述重稀土選自欽Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu、釔Y和鈧Sc中的一種或多種，其中Sc占重稀土重量的50%以上。優(yōu)選的，所述重稀土為Sc。本發(fā)明還提供了所述稀土鋁合金導線的制備方法，包括如下步驟I)熔煉按配比，先將鋁和鋁-鐵合金在720-730 V下熔化，再升溫至780-790 V下加入鋅、銻、錫、銅、鍶和碲；充分混合后，在760-770 °C下加入輕稀土；充分混合后，在730-740°C下加入中稀土 ；充分混合后，在780-790°C下加入重稀土 ；充分混合后通入精煉劑進行精煉、扒渣，對鋁液進行爐前化學快速分析，分析后根據配方中各組分的重量比調整鋁液組分，對鋁液進行補料；2)保溫將步驟I所得鋁液在740_750°C下保溫靜置15_20min ；3)連鑄連軋將步驟2所得鋁液進行連鑄連軋工藝，各項指標的控制范圍為澆鑄溫度為690-700°C，燒鑄速度為7. 3-7. 5m/min，冷卻速度為20_22°C /s，軋區(qū)的進軋溫度為490-500°C，出軋溫度為255-265°C，獲得鋁合金桿；4)鋁合金桿經冷拉絲工藝制備獲得圓形鋁合金導線；優(yōu)選的，所述鋅、銻、錫、銅、鍶、碲、輕稀土、中稀土、重稀土均以該物質與鋁的中間合金的方式加入。在中間合金加入時，應盡可能在鋁液的不同位置進行投料，使得中間合金的成分能夠更快速、均勻地在鋁液中分散。由于生產所用鋁錠及鋁合金中均不可避免的含有少量硅，因此硅無需額外加入。進一步的，所述步驟I中精煉劑由NaNO3、石墨和冰晶石組成,精煉劑的導入溫度為760-770°C，精煉劑與鋁液的重量比為2-3:6000。較佳的，所述精煉劑中各組分的重量百分比為硝酸鈉(NaNO3) 50_70wt%、石墨粉(C) 5-15wt%、冰晶石(Na3AlF6) 20_40wt%。優(yōu)選的，所述精煉劑中各組分的重量百分比為硝酸鈉60wt%、石墨粉10wt%、冰晶石 30wt*%。所述精煉劑的加入方式為壓入鋁液面下。優(yōu)選的，所述步驟I中，精煉劑加入后，采用永磁攪拌的方式攪動鋁液，以提高精煉劑的精煉效果。優(yōu)選的，所述步驟I中，精煉劑的反應時間為15分鐘以上，即在精煉劑加入15分鐘以后再進行扒洛操作。
在進行扒渣操作時，應盡量扒除表面浮渣，以減少精煉劑引入所帶來的雜質。整個精煉過程中無需外加覆蓋劑。在本發(fā)明的鋁合金配方組成下，在熔煉時無需加入覆蓋劑，且所得鋁桿與單絲起皮現(xiàn)象明顯減少，雜質去除更加容易，整體操作步驟大大簡化。免去覆蓋劑的使用，不僅減少了操作步驟，節(jié)省了時間和原材料成本，更避免了覆蓋劑加入時可能引入其他雜質的可倉泛。所述爐前化學快速分析按照ASTM B800-2005的規(guī)定執(zhí)行，其具體方法為在靠近鋁液中央位置用專用工具取樣，取好試樣后及時用水冷卻成型，對兩個端面進行打磨后直接用光譜儀進行成分檢測分析。優(yōu)選的，所述步驟3中，軋區(qū)的長度為51m，機架數為15，軋制速度為3. 5-3. 7m/s,出桿直徑為9. 5-10. 5mm。 所述步驟3中，連鑄連軋工藝中連鑄輪機內外冷卻水量之比為3 :2，冷卻水溫低于50°C。鑄機電壓為60-90V。當鋁液進行上下澆包操作時，要保持鋁液表面穩(wěn)定，并保持平穩(wěn)連續(xù)，不得抖動和停頓，另外無需對鋁液表面的氧化皮進行挑除。本發(fā)明進一步提供了一種稀土鋁合金絞合導體，由包括如下步驟的方法制得a)絞合由多根前述鋁合金導線，通過同心層絞工藝絞合；b)退火將步驟a所得的鋁合金絞合線進行退火處理；所述步驟b中，退火的方法為三段式退火，所述三段式退火具體指將步驟I所得的鋁合金絞合線盤和后，置于退火裝置中，所述退火裝置均分為上、中、下三個溫區(qū)，所述上溫區(qū)的加熱溫度范圍為340-360°C，所述中溫區(qū)的溫度范圍為350-370°C，所述下溫區(qū)的溫度范圍為360-370°C，其中上溫區(qū)溫度最低，中溫區(qū)溫度不高于下溫區(qū)溫度，根據不同規(guī)格和長度退火的時間為4-10h。采用三區(qū)段加溫方式，不僅退火效果優(yōu)良，而且更為節(jié)約能源。上述絞合導體制備工藝獲得的鋁合金絞合線的致密度高，解決了屏蔽層滲入鋁合金絞合線的問題，大大降低了屏蔽層滲入鋁合金絞合線的幾率，屏蔽層包覆更為均勻。所得鋁合金絞合線可根據需要，進一步包覆屏蔽層、絕緣層和保護層，獲得鋁合金電纜。本發(fā)明還進一步提供了一種異形鋁合金絞合導體，為由多根前述鋁合金導線同心層絞而成，除絞線中心外，各層均由多根異形鋁合金單絲導線同心絞合而成，所述異形鋁合金單絲導線的橫截面為異形等腰梯形，所述異形等腰梯形為長底邊替換為圓弧的等腰梯形，所述圓弧的圓心與所述異形等腰梯形的腰線的延長線的交點重合，所述異形鋁合金絞合導體的絞線中心由多根扇形鋁合金單絲導線絞合而成，或者由多根所述異形鋁合金單絲導線絞合而成，或者為單根圓形鋁合金單絲導線。所述圓形鋁合金單絲導線的橫截面為圓形。所述扇形鋁合金單絲導線的橫截面為扇形。進一步的，所述異形等腰梯形的四個角均為圓角。所述異形等腰梯形除長底邊外，其余各邊的主體部分基本呈直線。進一步的，同一層所用異形鋁合金單絲導線的橫截面形狀一致。所述異形鋁合金絞合導體中，各層所用異形鋁合金單絲導線的數量η為
權利要求
1.一種稀土鋁合金導線，按重量百分比，包括如下組分鐵 FeO. 5-1%銅 CuO. 15-0. 30%鋅 ZnO.07-0. 1%娃 SiO. 05-0. 1%鋪 SbO.02-0. 04%錫 SnO.02-0. 05%,思 SrO.01-0. 02%締 TeO.01-0. 03%稀土 O. 03-0. 05%鋁及不可避免的雜質余量。
2.如權利要求1所述稀土鋁合金導線，其特征在于，所述鋁的含量>98. lwt%。
3.如權利要求1所述稀土鋁合金導線，其特征在于，以鋁合金中的稀土總重量為基準計，所述稀土組成如下輕稀土 70-80wt% ；中稀土 5_10wt% ；重稀土 15-20wt%。
4.如權利要求3所述稀土鋁合金導線，其特征在于，所述輕稀土選自鑭La、鈰Ce、鐠 Pr、釹Nd和钷Pm中的一種或多種，其中La、Ce、Pr和Nd之和占輕稀土總重量的90wt%以上；所述中稀土選自衫Sm、銪Eu、禮Gd、鋪Tb和鏑Dy中的一種或多種；所述重稀土選自欽 Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu、釔Y和鈧Sc中的一種或多種，其中Sc占重稀土重量的50%以上。
5.如權利要求1-4任一權利要求所述稀土鋁合金導線的制備方法，包括如下步驟1)熔煉按配比，先將鋁和鋁-鐵合金在720-730V下熔化，再升溫至780-790°C下加入鋅、銻、錫、銅、鍶和碲；充分混合后，在760-770°C下加入輕稀土 ；充分混合后，在730-740°C 下加入中稀土 ；充分混合后，在780-79(TC下加入重稀土 ；充分混合后通入精煉劑進行精煉、扒渣，對鋁液進行爐前化學快速分析，分析后根據配方中各組分的重量比調整鋁液組分，對鋁液進行補料；2)保溫將步驟I所得鋁液在740-750°C下保溫靜置15_20min；3)連鑄連軋將步驟2所得鋁液進行連鑄連軋工藝，各項指標的控制范圍為澆鑄溫度為690-700°C，燒鑄速度為7. 3-7. 5m/min，冷卻速度為20-22°C /s，軋區(qū)的進軋溫度為 490-500°C，出軋溫度為255-265°C，獲得鋁合金桿；4)鋁合金桿經冷拉絲工藝制備獲得圓形鋁合金導線。
6.如權利要求5所述稀土鋁合金導線的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中，精煉劑加入后，采用永磁攪拌的方式攪動鋁液。
7.如權利要求5所述稀土鋁合金導線的制備方法，其特征在于，整個精煉過程中無需外加覆蓋劑。
8.—種稀土鋁合金絞合導體，由包括如下步驟的方法制得a)絞合由多根前述鋁合金導線，通過同心層絞工藝絞合；b)退火將步驟a所得的鋁合金絞合線進行退火處理。
9.如權利要求8所述稀土鋁合金絞合導體，其特征在于，所述步驟b)中，退火的方法為三段式退火，所述三段式退火具體指將步驟I所得的鋁合金絞合線盤后，置于退火裝置中，所述退火裝置均分為上、中、下三個溫區(qū)，所述上溫區(qū)的加熱溫度范圍為340-360°C，所述中溫區(qū)的溫度范圍為350-370°C，所述下溫區(qū)的溫度范圍為360-370°C，其中上溫區(qū)溫度最低，中溫區(qū)溫度不高于下溫區(qū)溫度，退火的時間為4-10h。
10.一種異形鋁合金絞合導體，為由多根前述鋁合金導線同心層絞而成，除絞線中心外，各層均由多根異形鋁合金單絲導線同心絞合而成，所述異形鋁合金單絲導線的橫截面為異形等腰梯形，所述異形等腰梯形為長底邊替換為圓弧的等腰梯形，所述圓弧的圓心與所述異形等腰梯形的腰線的延長線的交點重合，所述異形鋁合金絞合導體的絞線中心由多根扇形鋁合金單絲導線絞合而成，或者由多根所述異形鋁合金單絲導線絞合而成，或者為單根圓形鋁合金單絲導線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種稀土鋁合金導體及其制備方法，本發(fā)明的稀土鋁合金導線，按重量百分比，包括鐵0.5-1%；鋅0.07-0.1%；硅0.05-0.1%；銻0.02-0.04%；錫0.02-0.05%；銅0.15-0.30%；鍶0.01-0.02%；碲0.01-0.03%；稀土0.03-0.05%；鋁及不可避免的雜質為余量。本發(fā)明的稀土鋁合金導體電性能優(yōu)異，可用于制備電纜。
文檔編號H01B1/02GK102994817SQ20121051275
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權日2012年12月4日
發(fā)明者黃誠, 王業(yè)山, 王永海 申請人:安徽太平洋電纜股份有限公司