CN111455237B

CN111455237B - 一种汽车电缆用高强度铝合金导体

Info

Publication number: CN111455237B
Application number: CN202010270750.6A
Authority: CN
Inventors: 庆毅; 庄景巍; 张瑞敏; 颜奇辉; 蒋国志; 鲍军
Original assignee: Shenzhen Altech Novel Alloy Co ltd
Current assignee: Shenzhen Altech Novel Alloy Co ltd
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2040-04-08
Also published as: CN111455237A

Abstract

本发明涉及一种汽车电缆用高强度铝合金导体，所述按照质量百分比数由以下组成：Si:0.35%‑0.65%，Fe:0.1%‑0.5%，Cu:＜0.1%，Mg:0.4%‑0.7%，B：0.01%‑0.03%，Re:0.02%‑0.03%，单个杂质＜0.03%，杂质总量＜0.1%，余量为铝。该技术方案提高了汽车用铝合金线缆导体的抗拉强度，纯铝的导电性能好，但强度低。铝合金的强度高，但导电性能差，此发明兼顾了导电性能及强度性能。该技术方案扩大了铝合金线缆在汽车上的应用范围，控制线、信号线、高压线等都可应用；该方案解决了以铝代铜的可能性，降低了汽车用线缆的制造成本。

Description

一种汽车电缆用高强度铝合金导体

技术领域

本发明涉及一种铝合金导体，具体涉及一种汽车电缆用高强度铝合金导体，属于汽车线缆用导体及其制造方法技术领域。

背景技术

中国经济的飞速发展，人民生活水平的提高，推动了中国汽车产业的发展。随着汽车行业的竞争越来越激烈，汽车发展方向之一轻量化，将会越来越被汽车厂商所重视，以铝代钢，以铝代铜将成为汽车轻量化的必然发展趋势，日本早在上世纪90年代就开始着手将铝应用于汽车制造如汽车结构件，汽车线缆，汽车轮毂等部件。市场上大部分汽车目前还采用铜线作为导体，从发展看采用新型的铝导体替代铜已经成为了一种必然的方向，目前用铝合金线来替代铜线过程中，有以下缺陷：电工用铝的导电率只有纯铜的50%-60%，铝及铝合金强度低，耐冲击强度差。高强度的铝合金导电率低于纯铜的50%，高导电的铝强度低于纯铜强度的50%，严重影响了铝及铝合金的应用，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种汽车电缆用高强度铝合金导体以及制造方法，该技术方案提高了汽车用铝合金线缆导体的抗拉强度，纯铝的导电性能好，但强度低。铝合金的强度高，但导电性能差，此发明兼顾了导电性能及强度性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种汽车电缆用高强度铝合金导体，其特征在于，按照质量百分比数由以下组成：Si:.0.35%-0.65%，Fe:0.1%-0.5%，Cu:＜0.1%，Mg:0.4%-0.7%，B：0.01%-0.03%，Re:0.02%-0.03%，单个杂质＜0.03%，杂质总量＜0.1%，余量为铝。

作为本发明的一种改进，所述铝合金导体由0.3mm铝合金单丝绞合而成。

作为本发明的一种改进，所述铝合金软结构导体由经过热处理的铝合金单丝绞合而成。铝合金单丝的导电率不低于57%IACS,延伸率不低于6%，抗拉强度不低于160Mpa。

汽车电缆用高强度铝合金导体的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1）使用所述成分进行铝合金线杆的生产；

步骤2）使用得到的铝合金线杆进行拉丝，得到直径为0.3mm的铝合金单丝；

步骤3）对得到的铝合金单丝进行热处理，得到所需上述铝合金单丝性能；

步骤4）使用满足性能要求的单丝进行多根绞合成导体，导体截面0.5mm^2_240mm²。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中主要过程如下：铝锭——熔炼——合金化——在线精炼——铸造——轧制——铝合金线杆。

作为本发明的一种改进,所述步骤1）中，铝水温度控制在710℃—740℃，将无钠精炼剂混合氩气，通入铝水底部，来回拖动，时间10分钟。合金化过程如下：炉内温度控制在710℃—740℃，添加定量铝硼合金，铝稀土合金，镁锭。硼成分含量控制在0.01%—0.03%；稀土成分含量控制在0.02%-0.03%，镁含量控制在0.4%-0.7%。在线精炼过程如下：采用双室在线除气装置，使用氩气精炼，氩气压力控制在0.2Mpa-0.7Mpa,流量控制在1m³/hr-3m³/hr.采用氩气除气，利用氢的扩散性，在铝液中通入高纯惰性气体，形成小气泡，游离的氢将会扩散到惰性气体的气泡中，并随着惰性气体气泡的上升带出铝液，达到除气的效果，采用双室除气有效的把氢含量控制在0.12ml/ 100g 铝，提高了铝合金线杆的拉丝性能及在加工性能。

作为本发明的一种改进,所述步骤3）中，热处理过程如下：采用单丝在线热处理的工艺，通过温度及冷却的控制，使指定成分含量的铝合金单丝达到所需要的性能参数，使用在线退火装置，加热管长度3米，温度控制在300℃—370℃，铝线通过加热管的时间约为1分钟，采用去离子水冷却，冷却时间约为30秒。

作为本发明的一种改进,所述步骤4）中，绞合：使用一次绞合或二次绞合形成圆形紧压的铝合金绞合导体。在不损伤单丝的情况下，符合汽车用铝合金线缆的性能参数要求。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案提高了汽车用铝合金线缆导体的抗拉强度，纯铝的导电性能好，但强度低，铝合金的强度高，但导电性能差，此发明兼顾了导电性能及强度性能，且兼顾了延伸性能；2）该技术方案扩大了铝合金线缆在汽车上的应用范围，控制线、信号线、高压线等都可应用；3）该方案解决了以铝代铜的可能性，降低了汽车用线缆的制造成本；4）该技术方案化学成分的调配，各元素含量之间的配比，决定了铝合金线杆的性能指标，硼化处理及稀土化处理，提高的铝合金线杆的导电性能及延伸性能；5）该方案中炉内处理工艺：氩气精炼及精炼剂精炼，最大化的得到纯净的铝熔体；6）该技术方案双室在线精炼：采用双室在线除气装置，使用氩气精炼，氩气压力控制在0.2Mpa-0.7Mpa,流量控制在1m³/hr-3m³/hr.采用氩气除气，利用氢的扩散性，在铝液中通入高纯惰性气体，形成小气泡，游离的氢将会扩散到惰性气体的气泡中，并随着惰性气体气泡的上升带出铝液，达到除气的效果。采用双室除气有效的把氢含量控制在0.12ml/ 100g 铝，提高了铝合金线杆的拉丝性能及在加工性能；7）该方案的在线热处理工艺：使用在线退火装置，加热管长度3米，温度控制在300℃—370℃，铝线通过加热管的时间约为1分钟，采用去离子水冷却，冷却时间约为30秒。

附图说明

图1为铝合金丝示意图。

图中：1、0.3mm高强度铝合金单丝。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合具体实施例对本发明做详细的说明和介绍。

实施例1：一种汽车电缆用高强度铝合金导体，按照质量百分比数由以下组成：

Si:.0.36%，Fe:0.12%，Cu:＜0.1%，Mg:0.4%，B：0.012%，Re:0.022%，单个杂质＜0.03%，杂质总量＜0.1%，余量为铝；

制备方法如下：

步骤1）使用所述成分进行铝合金线杆的生产；

所述步骤1）中主要过程如下：铝锭——熔炼——合金化——在线精炼——铸造——轧制——铝合金线杆，该步骤中，铝水温度控制在710℃—740℃，将无钠精炼剂混合氩气，通入铝水底部，来回拖动，时间10分钟。合金化过程如下：炉内温度控制在710℃—740℃，添加定量铝硼合金，铝稀土合金，镁锭。硼成分含量控制在0.01%—0.03%；稀土成分含量控制在0.02%-0.03%，镁含量控制在0.4%-0.7%。在线精炼过程如下：采用双室在线除气装置，使用氩气精炼，氩气压力控制在0.2Mpa-0.7Mpa,流量控制在1m3/hr-3m3/hr.采用氩气除气，利用氢的扩散性，在铝液中通入高纯惰性气体，形成小气泡，游离的氢将会扩散到惰性气体的气泡中，并随着惰性气体气泡的上升带出铝液，达到除气的效果。采用双室除气有效的把氢含量控制在0.12ml/ 100g 铝，提高了铝合金线杆的拉丝性能及在加工性能。所述步骤3）中，热处理过程如下：采用单丝在线热处理的工艺，通过温度及冷却的控制，使指定成分含量的铝合金单丝达到所需要的性能参数。使用在线退火装置，加热管长度3米，温度控制在300℃—370℃，铝线通过加热管的时间约为1分钟，采用去离子水冷却，冷却时间约为30秒。所述步骤4）中，绞合：使用一次绞合或二次绞合形成圆形紧压的铝合金绞合导体。在不损伤单丝的情况下，符合汽车用铝合金线缆的性能参数要求。

制备0.3mm铝合金单丝的性能如下：

抗拉强度：162.3Mpa;延伸率9.4%；电阻率0.029976Ω•mm

/m。

实施例2：一种汽车电缆用高强度铝合金导体，按照质量百分比数由以下组成：

Si:.0.45%，Fe:0.32%，Cu:＜0.1%，Mg:0.48%，B：0.014%，Re:0.024%，单个杂质＜0.03%，杂质总量＜0.1%，余量为铝。

制备方法如下：

步骤1）使用所述成分进行铝合金线杆的生产；

所述步骤1）中主要过程如下：铝锭——熔炼——合金化——在线精炼——铸造——轧制——铝合金线杆，该步骤中，铝水温度控制在710℃—740℃，将无钠精炼剂混合氩气，通入铝水底部，来回拖动，时间10分钟，合金化过程如下：炉内温度控制在710℃—740℃，添加定量铝硼合金，铝稀土合金，镁锭。硼成分含量控制在0.01%—0.03%；稀土成分含量控制在0.02%-0.03%，镁含量控制在0.4%-0.7%。在线精炼过程如下：采用双室在线除气装置，使用氩气精炼，氩气压力控制在0.2Mpa-0.7Mpa,流量控制在1m3/hr-3m3/hr.采用氩气除气，利用氢的扩散性，在铝液中通入高纯惰性气体，形成小气泡，游离的氢将会扩散到惰性气体的气泡中，并随着惰性气体气泡的上升带出铝液，达到除气的效果。采用双室除气有效的把氢含量控制在0.12ml/ 100g 铝，提高了铝合金线杆的拉丝性能及在加工性能，所述步骤3）中，热处理过程如下：采用单丝在线热处理的工艺，通过温度及冷却的控制，使指定成分含量的铝合金单丝达到所需要的性能参数。使用在线退火装置，加热管长度3米，温度控制在300℃—370℃，铝线通过加热管的时间约为1分钟，采用去离子水冷却，冷却时间约为30秒，所述步骤4）中，绞合：使用一次绞合或二次绞合形成圆形紧压的铝合金绞合导体。在不损伤单丝的情况下，符合汽车用铝合金线缆的性能参数要求。

制备0.3mm铝合金单丝的性能如下：

抗拉强度：165.5Mpa;延伸率8.5%；电阻率0.030006Ω•mm

/m。

实施例3：一种汽车电缆用高强度铝合金导体，按照质量百分比数由以下组成：Si:.00.60%，Fe:0.5%，Cu:＜0.1%，Mg:0.6%，B：0.02%，Re:0.025%，单个杂质＜0.03%，杂质总量＜0.1%，余量为铝。

制备方法如下：

步骤1）使用所述成分进行铝合金线杆的生产；

制备0.3mm铝合金单丝的性能如下：

抗拉强度：174.4Mpa;延伸率7%；电阻率0.030143Ω•mm

/m。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种汽车电缆用高强度铝合金导体，其特征在于，按照质量百分比数由以下组成：Si:0.35%-0.45%，Fe:0.32%-0.5%，Cu:＜0.1%，Mg:0.4%-0.48%，B：0.03%，RE:0.02%-0.03%，单个杂质＜0.03%，杂质总量＜0.1%，余量为铝；所述铝合金导体由0.3mm铝合金单丝绞合而成；

所述铝合金导体由经过热处理的铝合金单丝绞合而成，铝合金单丝的导电率不低于57%IACS,延伸率不低于6%，抗拉强度不低于160MP a：

铝合金导体的制备方法包括以下步骤：

步骤1）使用所述成分进行铝合金线杆的生产；

步骤4）使用满足性能要求的单丝进行多根绞合成导体，导体截面0.5mm^2_240mm²,

所述步骤1）中主要过程如下：铝锭——熔炼——合金化——在线精炼——铸造——轧制——铝合金线杆；

所述步骤1）中，熔炼过程如下：铝水温度控制在710℃—740℃，将无钠精炼剂混合氩气，通入铝水底部，来回拖动，时间10分钟，合金化过程如下：炉内温度控制在710℃—740℃，添加定量铝硼合金，铝稀土合金，镁锭，硼成分含量控制在0.03%；稀土成分含量控制在0.02%-0.03%，镁含量控制在0.4%-0.48%；在线精炼过程如下：采用双室在线除气装置，使用氩气精炼，氩气压力控制在0.2MPa-0.7MPa,流量控制在1m³/hr-3m³/hr,采用氩气除气，利用氢的扩散性，在铝液中通入高纯惰性气体，形成小气泡，游离的氢将会扩散到惰性气体的气泡中，并随着惰性气体气泡的上升带出铝液，达到除气的效果，采用双室除气有效的把氢含量控制在0.12ml/ 100g 铝，提高了铝合金线杆的拉丝性能及在加工性能，所述步骤3）中，热处理过程如下：采用单丝在线热处理的工艺，通过温度及冷却的控制，使指定成分含量的铝合金单丝达到所需要的性能参数，使用在线退火装置，加热管长度3米，温度控制在300℃—370℃，铝线通过加热管的时间为1分钟，采用去离子水冷却，冷却时间约为30秒，所述步骤4）中，绞合：使用一次绞合或二次绞合形成圆形紧压的铝合金绞合导体。