CN106834836A - 一种铝合金导线材料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金导线材料及其生产工艺，该铝合金导线由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.42‑0.46%、Fe 0.30‑0.32%、Si 0.28‑0.34%、P 0.19‑0.23%、Ca 0.18‑0.20%、K 0.16‑0.20%、Mo 0.09‑0.15%、Co 0.09‑0.15%、Mn 0.08‑0.12%、Cr 0.07‑0.11%、Sn0.05‑0.07%、Ti0.04‑0.08%、Zn 0.04‑0.06%,剩余量为Al和不可避免的杂质。生产工艺是通过对原料成分的熔炼‑静置扒渣‑铸造‑均匀化退火处理‑挤压毛料‑拉拔成丝，最后通过清洗、剪切、矫直、检验以及包装，便制得本发明的铝合金导线材料成品。本发明的铝合金导线材料与现有的铝合金导线材料相比，具有更高强度和更优良导电性能，经科研部长期实验测得其抗拉强度达到283Mpa，导电率可达到62.7％IACS，其耐热久性能可在240℃状态下正常工作2年以上，且抗腐蚀性能强、成本低、重量轻、生产简便，适宜室外电力传输。

Description

一种铝合金导线材料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及合金线材制造技术领域，尤其是涉及一种铝合金导线材料及其生产工艺。
背景技术
在近年来的移动体的轻质化进程中，使用比铜或铜合金更轻的铝或铝合金作为电气配线体的导体技术发展迅猛。
众所周知，铝的比重为铜的约1/3，而铝的导电率为铜的约2/3(以纯铜为100％IACS的基准时，纯铝为约66％IACS)。因此，为了使纯铝导体线材中流过与纯铜导体线材相同的电流，纯铝导体线材的截面积需要为纯铜导体线材的约1.5倍，即便如此，在重量方面铝仅为铜的约一半，这就是铝的优势。而纯铝的强度、抗疲劳性能、韧性等均较铜低，因此纯铝不能单独做为导线使用，特别是在要求导线的截面较小的领域内。现有技术中，使用铝合金来制造导线已经非常普遍，甚至在人们寻常生活的周边就能发现有铝合金制品及导线的存在，这主要是因为掺和了其他元素的铝合金材料具有密度低、强度高、塑性好、优良的导电性、导热性和抗蚀性等特性，一些铝合金材料的强度甚至接近或超过优质钢，如今，工业上铝合金已广泛使用，其使用量仅次于钢。而掺和的铝合金元素普遍包括有铁、镁、硅、锰、铬、钛、镍、铜等等。
铝合金线材作为导线线材的一种，具有优越的导电性、耐腐蚀性、重量轻及良好的导热性、优越的强度与耐疲劳的性能，得到当前社会的普遍的广泛应用。例如室外的传输电线，基本上都是采用铝合金线材传输电能的，因此研发出一种铝合金线材，使其具有更高的强度，优良的导电性能，耐高温耐磨以及寿命高的特质尤为重要，而这种不断完善的铝合金线材对能源消耗具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种铝合金导线材料及其生产工艺，该铝合金线材强度高、导电性优良、抗腐蚀性强。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种铝合金导线材料，由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.42-0.46%、Fe 0.30-0.32%、Si 0.28-0.34%、P 0.19-0.23%、Ca 0.18-0.20%、K 0.16-0.20%、Mo 0.09-0.15%、Co0.09-0.15%、Mn 0.08-0.12%、Cr 0.07-0.11%、Sn0.05-0.07%、Ti0.04-0.08%、Zn 0.04-0.06%,剩余量为Al和不可避免的杂质。
进一步地，所述铝合金导线材料由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.44%、Fe0.31%、Si 0.31%、P 0.21%、Ca 0.19%、K 0.18%、Mo 0.12%、Co 0.12%、Mn 0.10%、Cr 0.09%、Sn0.06%、Ti0.06%、Zn 0.05%,剩余量为Al和不可避免的杂质，且所述杂质所含重量百分数≤0.05%。
本发明的一种铝合金导线材料的生产工艺，包括以下步骤：
（1）按上述比例取原料成分，输送至干燥的熔炼炉中熔炼处理；
（2）充分搅拌至熔清，静置后进行扒渣，得铝合金溶液；
（3）对所述铝合金溶液进行铸造制成φ105-125mm棒材；
（4）铸造后对铝合金棒材进行均匀化退火处理；
（5）将均匀化退火处理后的铝合金棒材放入挤压机中进行挤压处理，制得线材毛料；
（6）将制得的线材毛料在温度为360-420℃条件下保温1-2小时，再以≤20℃/h的降温速度冷却至250℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，之后进行毛料的第一次拉拔，拉伸直径为6-10mm，再将第一次拉拔的线材进行中间退火处理，退火温度为360-420℃，保温时间为1-2小时，再以≤25℃/h的降温速度冷却至240℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，再将线材进行第二次拉伸，拉伸至直径为1-3mm；
（7）最后通过对两次拉拔后的铝合金导线材料进行清洗、剪切、矫直、检验以及包装，便制得本发明的铝合金导线材料成品。
优选地，所述熔炼炉的熔炼温度为700-740℃，熔炼时间为3-4小时。
优选地，所述静置时间为1-2小时。
优选地，所述铸造温度640-680℃、铸造速度为115-125mm/min、冷却水温度为15-25℃、冷却水强度为0.11-0.13MPa。
优选地，所述均匀化退火处理的温度设定为350-450℃，保温时间为2-3小时。
优选地，所述挤压处理的压力为650-850MPa，温度为360-420℃。
本发明的铝合金导线材料与现有的铝合金导线材料相比，具有更高强度和更优良导电性能，经科研部长期实验测得其抗拉强度达到283Mpa，导电率可达到62.7％IACS，其耐热久性能可在240℃状态下正常工作2年以上，且抗腐蚀性能强、成本低、重量轻、生产简便，适宜室外电力传输。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例１
一、线材成分
一种铝合金导线材料，由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.42%、Fe 0.30%、Si 0.28%、P 0.19%、Ca 0.18%、K 0.16%、Mo 0.09%、Co 0.09%、Mn 0.08%、Cr 0.07%、Sn0.05%、Ti0.04%、Zn 0.04%,剩余量为Al和不可避免的杂质，且所述杂质所含重量百分数≤0.05%。
二、生产工艺
本发明的铝合金导线材料的生产工艺，是按照以下步骤进行的：
（1）按上述比例取原料成分，输送至干燥的熔炼炉中熔炼处理，其中，所述熔炼炉的熔炼温度为700℃，熔炼时间为4小时；
（2）充分搅拌至熔清，静置1小时后进行扒渣，得铝合金溶液；
（3）对所述铝合金溶液进行铸造制成φ105mm棒材，其中，所述铸造温度640℃、铸造速度为115mm/min、冷却水温度为15℃、冷却水强度为0.11MPa；
（4）铸造后对铝合金棒材进行均匀化退火处理，其中，所述均匀化退火处理的温度设定为350℃，保温时间为3小时；
（5）将均匀化退火处理后的铝合金棒材放入挤压机中进行挤压处理，制得线材毛料，其中，所述挤压处理的压力为650MPa，温度为420℃；
（6）将制得的线材毛料在温度为360℃条件下保温2小时，再以≤20℃/h的降温速度冷却至250℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，之后进行毛料的第一次拉拔，拉伸直径为6mm，再将第一次拉拔的线材进行中间退火处理，退火温度为360℃，保温时间为2小时，再以≤25℃/h的降温速度冷却至240℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，再将线材进行第二次拉伸，拉伸至直径为1mm；
（7）最后通过对两次拉拔后的铝合金导线材料进行清洗、剪切、矫直、检验以及包装，便制得本发明的铝合金导线材料成品。
三、性能检测：抗拉强度达到270Mpa，导电率可达到62.1％IACS，其耐热久性能可在240℃状态下正常工作2年以上。
实施例2
一、线材成分
一种铝合金导线材料，由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.44%、Fe 0.31%、Si 0.33%、P 0.21%、Ca 0.19%、K 0.18%、Mo 0.12%、Co 0.12%、Mn 0.1%、Cr 0.09%、Sn0.06%、Ti0.06%、Zn 0.05%,剩余量为Al和不可避免的杂质，且所述杂质所含重量百分数≤0.05%。
二、生产工艺
本发明的铝合金导线材料的生产工艺，是按照以下步骤进行的：
（1）按上述比例取原料成分，输送至干燥的熔炼炉中熔炼处理，其中，所述熔炼炉的熔炼温度为720℃，熔炼时间为3.5小时；
（2）充分搅拌至熔清，静置1.5小时后进行扒渣，得铝合金溶液；
（3）对所述铝合金溶液进行铸造制成φ115mm棒材，其中，所述铸造温度660℃、铸造速度为120mm/min、冷却水温度为20℃、冷却水强度为0.12MPa；
（4）铸造后对铝合金棒材进行均匀化退火处理，其中，所述均匀化退火处理的温度设定为400℃，保温时间为2.5小时；
（5）将均匀化退火处理后的铝合金棒材放入挤压机中进行挤压处理，制得线材毛料，其中，所述挤压处理的压力为750MPa，温度为390℃；
（6）将制得的线材毛料在温度为390℃条件下保温1.5小时，再以≤20℃/h的降温速度冷却至250℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，之后进行毛料的第一次拉拔，拉伸直径为8mm，再将第一次拉拔的线材进行中间退火处理，退火温度为390℃，保温时间为1.5小时，再以≤25℃/h的降温速度冷却至240℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，再将线材进行第二次拉伸，拉伸至直径为2mm；
（7）最后通过对两次拉拔后的铝合金导线材料进行清洗、剪切、矫直、检验以及包装，便制得本发明的铝合金导线材料成品。
三、性能检测：抗拉强度达到283Mpa，导电率可达到62.7％IACS，其耐热久性能可在240℃状态下正常工作2年以上。
实施例3
一、线材成分
一种铝合金导线材料，由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.46%、Fe 0.32%、Si 0.34%、P 0.23%、Ca 0.20%、K 0.20%、Mo 0.15%、Co 0.15%、Mn 0.12%、Cr 0.11%、Sn0.07%、Ti0.08%、Zn 0.06%,剩余量为Al和不可避免的杂质，且所述杂质所含重量百分数≤0.05%。
二、生产工艺
本发明的铝合金导线材料的生产工艺，是按照以下步骤进行的：
（1）按上述比例取原料成分，输送至干燥的熔炼炉中熔炼处理，其中，所述熔炼炉的熔炼温度为740℃，熔炼时间为3小时；
（2）充分搅拌至熔清，静置2小时后进行扒渣，得铝合金溶液；
（3）对所述铝合金溶液进行铸造制成φ125mm棒材，其中，所述铸造温度680℃、铸造速度为125mm/min、冷却水温度为25℃、冷却水强度为0.13MPa；
（4）铸造后对铝合金棒材进行均匀化退火处理，其中，所述均匀化退火处理的温度设定为450℃，保温时间为3小时；
（5）将均匀化退火处理后的铝合金棒材放入挤压机中进行挤压处理，制得线材毛料，其中，所述挤压处理的压力为850MPa，温度为420℃；
（6）将制得的线材毛料在温度为420℃条件下保温2小时，再以≤20℃/h的降温速度冷却至250℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，之后进行毛料的第一次拉拔，拉伸直径为10mm，再将第一次拉拔的线材进行中间退火处理，退火温度为420℃，保温时间为2小时，再以≤25℃/h的降温速度冷却至240℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，再将线材进行第二次拉伸，拉伸至直径为3mm；
（7）最后通过对两次拉拔后的铝合金导线材料进行清洗、剪切、矫直、检验以及包装，便制得本发明的铝合金导线材料成品。
三、性能检测：抗拉强度达到272Mpa，导电率可达到61.5％IACS，其耐热久性能可在240℃状态下正常工作2年以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝合金导线材料，其特征在于，由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.42-0.46%、Fe 0.30-0.32%、Si 0.28-0.34%、P 0.19-0.23%、Ca 0.18-0.20%、K 0.16-0.20%、Mo 0.09-0.15%、Co 0.09-0.15%、Mn 0.08-0.12%、Cr 0.07-0.11%、Sn0.05-0.07%、Ti0.04-0.08%、Zn0.04-0.06%,剩余量为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金导线材料，其特征在于，由以下重量百分数的成分组成：Cu 0.44%、Fe 0.31%、Si 0.31%、P 0.21%、Ca 0.19%、K 0.18%、Mo 0.12%、Co 0.12%、Mn0.10%、Cr 0.09%、Sn0.06%、Ti0.06%、Zn 0.05%,剩余量为Al和不可避免的杂质，且所述杂质所含重量百分数≤0.05%。
3.如权利要求1-2任一所述的一种铝合金导线材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按上述比例取原料成分，输送至干燥的熔炼炉中熔炼处理；
（2）充分搅拌至熔清，静置后进行扒渣，得铝合金溶液；
（3）对所述铝合金溶液进行铸造制成φ105-125mm棒材；
（4）铸造后对铝合金棒材进行均匀化退火处理；
（5）将均匀化退火处理后的铝合金棒材放入挤压机中进行挤压处理，制得线材毛料；
（6）将制得的线材毛料在温度为360-420℃条件下保温1-2小时，再以≤20℃/h的降温速度冷却至250℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，之后进行毛料的第一次拉拔，拉伸直径为6-10mm，再将第一次拉拔的线材进行中间退火处理，退火温度为360-420℃，保温时间为1-2小时，再以≤25℃/h的降温速度冷却至240℃以下，然后在N2气体的保护下，出炉空冷至室温，再将线材进行第二次拉伸，拉伸至直径为1-3mm；
（7）最后通过对两次拉拔后的铝合金导线材料进行清洗、剪切、矫直、检验以及包装，便制得本发明的铝合金导线材料成品。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金导线材料的生产工艺，其特征在于，所述熔炼炉的熔炼温度为700-740℃，熔炼时间为3-4小时。
5.根据权利要求3所述的一种铝合金导线材料的生产工艺，其特征在于，所述静置时间为1-2小时。
6.根据权利要求3所述的一种铝合金导线材料的生产工艺，其特征在于，所述铸造温度640-680℃、铸造速度为115-125mm/min、冷却水温度为15-25℃、冷却水强度为0.11-0.13MPa。
7.根据权利要求3所述的一种铝合金导线材料的生产工艺，其特征在于，所述均匀化退火处理的温度设定为350-450℃，保温时间为2-3小时。
8.根据权利要求3所述的一种铝合金导线材料的生产工艺，其特征在于，所述挤压处理的压力为650-850MPa，温度为360-420℃。
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