CN107093496A - 一种母线槽的母线及其生产方法 - Google Patents

一种母线槽的母线及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种母线槽的母线及其生产方法，该母线包括由铝硅合金制成的母线主体，所述母线主体包括如下重量百分比的组分：硅3.2～5.6%、铜1.8～2.5%、镁0.8～1.5%、钛0.3～0.6%、铬0.06～0.15%、铈0.05～0.16%，余量为铝及不可避免的杂质。母线的生产方法采用高温熔化、除渣除气、去毛刺、挤压成型得到母线的主体基材，基材再通过冲孔、折边、焊接、镀层的处理得到该母线槽母线。本发明的母线不仅兼具了铝硅合金优良的耐磨性、耐热性和铝铜合金高强、高韧、易成形等优点，而且具有优良的延展性、拉伸强度、屈服强度。

Description

一种母线槽的母线及其生产方法
技术领域
本发明涉及电力工程中的母线领域，具体涉及一种母线槽的母线及其生产方法。
背景技术
在电网输电导线与变电站变压器之间的导体连接、输电线路中的跳线、电力设备中的连接导体是电力输变电***中的关键设备之一，对输变电***及电力设备的安全、可靠运行起着至关重要的作用。母线通常是指用高导电率的铜、铝质材料制成的，用以传输电能并具有汇集和分配电力能力的产品。通过母线可以把发电机、变压器或整流器输出的电能输送给各个用户或其他变电所。
传统的母线槽母线一般为铜、铝或铜铝合金材料制成，铜材成本高，铝材易氧化，
铜铝复合材料导电率及强度均较低，且长期使用外包铜与中心铝容易剥离，形成故障。另外，传统的空气式母线槽防护等级只能达到 IP40。铝硅合金的延展性较好、质轻、低膨胀系数、耐高温腐蚀，通过加入其它如铜、镁等金属元素后，不但能够提高强度，还能提高材料的导电率，适合作为母线的主体基材，镀层后大大提高了母线槽的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种母线槽的母线及其生产方法，该母线具有优良的延展性、拉伸强度、屈服强度，耐高温腐蚀。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种母线槽的母线，包括由铝硅合金制成的母线主体，所述母线主体包括如下重量百分比的组分：硅3.2～5.6%、铜1.8～2.5%、镁0.8～1.5%、钛0.3～0.6%、铬0.06～0.15%、铈0.05～0.16% ，余量为铝及不可避免的杂质。
优选地，所述母线主体包括如下重量百分比的组分：硅4.5%、铜2.2%、镁1.0%、钛0.5%、铬0.09%、铈0.07% ，余量为铝及不可避免的杂质。
上述母线槽的母线的生产方法，包括如下步骤：
（1）将铝锭投入石墨坩埚中加热至全部熔化后，加入冰晶石覆盖熔体液面；
（2）将熔体继续升温至1100-1200℃，敞开冰晶石，加入烘烤至280-320℃的其他金属元素，采用石墨棒搅拌均匀，得到混合物料a；
（3）将物料a进行除渣除气处理，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质，液体倒入模具中得到铝硅合金形材；
（4）对铝硅合金形材使用高压水喷射去毛刺，干法挤压成型得到母线主体基材；
（5）母线主体基材进行冲孔、折边、焊接处理后，进行表面镀层处理得到母线槽的母线。
优选地，所述步骤（1）铝锭加热熔化的条件为660-680℃加热20-30min。
优选地，所述步骤（1）加入冰晶石前将熔体温度升至750-760℃。
优选地，所述步骤（2）石墨棒的搅拌速度为60-80r/min。
优选地，所述步骤（4）高压水喷射去毛刺的水压为40-50Mpa。
优选地，所述步骤（5）表面镀层使用的为银层或锡层。
优选地，所述步骤（5）制得的母线的导电率大于55%IACS，拉伸强度大于180Mpa，屈服强度大于160Mpa。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的母线槽母线，其母线主体以铝、硅为主要的合金成分，加入了铜、镁、钛、铬、铈等多种金属元素，采用高温熔化、除渣除气、去毛刺、挤压成型母线的主体基材，基材再通过冲孔、折边、焊接、镀层的处理得到该母线槽母线，不仅兼具了铝硅合金优良的耐磨性、耐热性和铝铜合金高强、高韧、易成形等优点，而且具有优良的延展性、拉伸强度、屈服强度。
（2）本发明的母线生产方法熔铸温度合理，挤压技术成熟，能耗较低，适合大规模生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1.
本实施例母线槽的母线，包括由铝硅合金制成的母线主体，母线主体包括如下重量百分比的组分：硅4.5%、铜2.2%、镁1.0%、钛0.5%、铬0.09%、铈0.07% ，余量为铝及不可避免的杂质。
该母线的生产方法，包括如下步骤：
（1）将铝锭投入石墨坩埚中660℃加热30min至全部熔化后，升温至750℃，加入冰晶石覆盖熔体液面；
（2）将熔体继续升温至1100-1200℃，敞开冰晶石，加入烘烤至280-320℃的其他金属元素，采用石墨棒以80r/min速度搅拌均匀，得到混合物料a；
（3）将物料a进行除渣除气处理，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质，液体倒入模具中得到铝硅合金形材；
（4）对铝硅合金形材使用40MPa高压水喷射去毛刺，干法挤压成型得到母线主体基材；
（5）母线主体基材进行冲孔、折边、焊接处理后，进行表面镀银层处理得到母线槽的母线。
实施例2.
本实施例母线槽的母线，包括由铝硅合金制成的母线主体，母线主体包括如下重量百分比的组分：硅3.2%、铜1.8%、镁1.2%、钛0.3%、铬0.08%、铈0.06% ，余量为铝及不可避免的杂质。
该母线的生产方法，包括如下步骤：
（1）将铝锭投入石墨坩埚中670℃加热28min至全部熔化后，升温至760℃，加入冰晶石覆盖熔体液面；
（2）将熔体继续升温至1100-1200℃，敞开冰晶石，加入烘烤至280-320℃的其他金属元素，采用石墨棒以70r/min速度搅拌均匀，得到混合物料a；
（3）将物料a进行除渣除气处理，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质，液体倒入模具中得到铝硅合金形材；
（4）对铝硅合金形材使用45MPa高压水喷射去毛刺，干法挤压成型得到母线主体基材；
（5）母线主体基材进行冲孔、折边、焊接处理后，进行表面镀银层处理得到母线槽的母线。
实施例3.
本实施例母线槽的母线，包括由铝硅合金制成的母线主体，母线主体包括如下重量百分比的组分：硅3.6%、铜2.0%、镁0.8%、钛0.4%、铬0.08%、铈0.09% ，余量为铝及不可避免的杂质。
该母线的生产方法，包括如下步骤：
（1）将铝锭投入石墨坩埚中680℃加热20min至全部熔化后，升温至755℃，加入冰晶石覆盖熔体液面；
（2）将熔体继续升温至1100-1200℃，敞开冰晶石，加入烘烤至280-320℃的其他金属元素，采用石墨棒以80r/min速度搅拌均匀，得到混合物料a；
（3）将物料a进行除渣除气处理，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质，液体倒入模具中得到铝硅合金形材；
（4）对铝硅合金形材使用46MPa高压水喷射去毛刺，干法挤压成型得到母线主体基材；
（5）母线主体基材进行冲孔、折边、焊接处理后，进行表面镀锡层处理得到母线槽的母线。
实施例4.
本实施例母线槽的母线，包括由铝硅合金制成的母线主体，母线主体包括如下重量百分比的组分：硅4.8%、铜2.2%、镁1.5%、钛0.5%、铬0.15%、铈0.16% ，余量为铝及不可避免的杂质。
该母线的生产方法，包括如下步骤：
（1）将铝锭投入石墨坩埚中680℃加热20min至全部熔化后，升温至755℃，加入冰晶石覆盖熔体液面；
（2）将熔体继续升温至1100-1200℃，敞开冰晶石，加入烘烤至280-320℃的其他金属元素，采用石墨棒以80r/min速度搅拌均匀，得到混合物料a；
（3）将物料a进行除渣除气处理，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质，液体倒入模具中得到铝硅合金形材；
（4）对铝硅合金形材使用46MPa高压水喷射去毛刺，干法挤压成型得到母线主体基材；
（5）母线主体基材进行冲孔、折边、焊接处理后，进行表面镀锡层处理得到母线槽的母线。
实施例5.
本实施例母线槽的母线，包括由铝硅合金制成的母线主体，母线主体包括如下重量百分比的组分：硅5.6%、铜2.5%、镁1.2%、钛0.6%、铬0.10%、铈0.12% ，余量为铝及不可避免的杂质。
该母线的生产方法，包括如下步骤：
（1）将铝锭投入石墨坩埚中680℃加热20min至全部熔化后，升温至760℃，加入冰晶石覆盖熔体液面；
（2）将熔体继续升温至1100-1200℃，敞开冰晶石，加入烘烤至280-320℃的其他金属元素，采用石墨棒以80r/min速度搅拌均匀，得到混合物料a；
（3）将物料a进行除渣除气处理，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质，液体倒入模具中得到铝硅合金形材；
（4）对铝硅合金形材使用50MPa高压水喷射去毛刺，干法挤压成型得到母线主体基材；
（5）母线主体基材进行冲孔、折边、焊接处理后，进行表面镀锡层处理得到母线槽的母线。
实施例6.
性能测试：对上述实施例1-5的母线进行了导电率、拉伸轻度、屈服强度的测试，其中，对照组1采用的是纯铝制成的母线，对照组2采用的是纯铜制成的母线。具体数据如表1所示。
表1. 母线导电率、拉伸轻度、屈服强度测试结果
组别 导电率（%IACS） 拉伸强度（MPa） 屈服强度（MPa）
对照组1 32 125 126
对照组2 46 146 134
实施例1 65 226 187
实施例2 58 214 176
实施例3 56 198 172
实施例4 57 206 178
实施例5 52 182 164
由表1可以看出，与纯铝、纯铜制得的母线相比，本发明实施例的母线导电率、拉伸轻度、屈服强度得到了较大的提高，适合大规模生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种母线槽的母线，包括由铝硅合金制成的母线主体，其特征在于，所述母线主体包括如下重量百分比的组分：硅3.2～5.6%、铜1.8～2.5%、镁0.8～1.5%、钛0.3～0.6%、铬0.06～0.15%、铈0.05～0.16% ，余量为铝及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的母线槽的母线，其特征在于，所述母线主体包括如下重量百分比的组分：硅4.5%、铜2.2%、镁1.0%、钛0.5%、铬0.09%、铈0.07% ，余量为铝及不可避免的杂质。
3.一种根据权利要求1或2所述的母线槽母线的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将铝锭投入石墨坩埚中加热至全部熔化后，加入冰晶石覆盖熔体液面；
（2）将熔体继续升温至1100-1200℃，敞开冰晶石，加入烘烤至280-320℃的其他金属元素，采用石墨棒搅拌均匀，得到混合物料a；
（3）将物料a进行除渣除气处理，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质，液体倒入模具中得到铝硅合金形材；
（4）对铝硅合金形材使用高压水喷射去毛刺，干法挤压成型得到母线主体基材；
（5）母线主体基材进行冲孔、折边、焊接处理后，进行表面镀层处理得到母线槽的母线。
4.根据权利要求3所述的母线槽母线的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）铝锭加热熔化的条件为660-680℃加热20-30min。
5.根据权利要求3所述的母线槽母线的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）加入冰晶石前将熔体温度升至750-760℃。
6.根据权利要求3所述的母线槽母线的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）石墨棒的搅拌速度为60-80r/min。
7.根据权利要求3所述的母线槽母线的生产方法，其特征在于，所述步骤（4）高压水喷射去毛刺的水压为40-50Mpa。
8.根据权利要求3所述的母线槽母线的生产方法，其特征在于，所述步骤（5）表面镀层使用的为银层或锡层。
9.根据权利要求3所述的母线槽母线的生产方法，其特征在于，所述步骤（5）制得的母线的导电率大于55%IACS，拉伸强度大于180Mpa，屈服强度大于160Mpa。
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