一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝通過加入微量合金化元素Fe、Cu、Sn、Sr、Sc，控制各個成分的含量，并且，控制退火過程中的溫度和時間，調(diào)整導(dǎo)體材料的微觀組織，提高了鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率和抗拉強度。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明退火后的鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為64％IACS(20℃)、抗拉強度為264MPa。
【專利說明】一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]對于鋁合金導(dǎo)體，有兩大質(zhì)量指標(biāo)是至關(guān)重要的:其一是電阻率，電阻率的大小直接影響到鋁合金導(dǎo)體的導(dǎo)電效果，電阻率主要由原材料的化學(xué)成分所決定；其二是力學(xué)性能，鋁合金導(dǎo)體的延伸率、柔韌性和抗蠕變性能決定了電線電纜的安全穩(wěn)定性。
[0003]與以往純鋁電纜相比，鋁合金電纜一定程度上彌補了導(dǎo)電性能、彎曲性能、抗蠕變性能和耐磨性能等方面的不足，能夠保證電纜在長時間過載和過熱時保持連續(xù)性能穩(wěn)定，特別是加入稀土元素后，可以細(xì)化金屬導(dǎo)體中的晶體結(jié)構(gòu)，從而大大提高導(dǎo)體的導(dǎo)電率、耐高溫性同時解決了導(dǎo)體電化學(xué)腐蝕等問題。
[0004]目前很多廠家已經(jīng)開發(fā)出了多種導(dǎo)電鋁合金電纜線，但仍然不能滿足復(fù)雜自然條件、雨雪冰凍以及遠(yuǎn)距離闊海架線的需要，仍需進一步改善其性能。而在國內(nèi)，生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能、大跨距架空電纜線應(yīng)用技術(shù)等與國外相比還存在較大差距，隨著我國電力需求的不斷增長，輸電線路輸送容量不斷增大，對架空輸電電纜線提出了更高的要求，發(fā)展高強度高導(dǎo)電性鋁合金電纜線很有現(xiàn)實意義。申請?zhí)枮?01110216825.3的中國專利文獻(xiàn)報道了一種鋁合金電纜的退火方法，所述電纜材料的組合物按重量百分比的組分為:Fe 0.4-0.8%, Mg 0.3-0.5%, Ti 0.02-0.04%, B 0.001-0.002%, Zn 0.002-0.0035%,余量是鋁和不可避免的雜質(zhì)，在氬氣氣氛下，400-600°C下，退火處理6-7h。申請?zhí)枮?01310305703.0的中國專利文獻(xiàn)報道了一種鋁合金電纜導(dǎo)體退火工藝，包括如下步驟:1)升溫步驟:將絞合后的鋁合金電纜導(dǎo)體放入退火爐中，以255°C _275°C的溫度升溫1.5小時；2)保溫步驟:將步驟I)中完成升溫的鋁合金電纜導(dǎo)體在247°C _253°C的溫度下保溫3小時；所述的退火工藝為將緊壓絞合后的鋁合金電纜導(dǎo)體整盤置于退火爐中進行退火處理。
[0005]但是，現(xiàn)有技術(shù)報道的鋁合金導(dǎo)體的導(dǎo)電性能還沒得到最大發(fā)揮，其導(dǎo)電性能和抗拉性能有待進一步提聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝，退火后的鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為64%IACS，抗拉強度為264MPa。
[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料，包括以下成分:
Fe 0.01-0.1wt
Cu 0.1-0.2 wt% ；
Sn 0.15-0.3 wt% ；
Sr 0.004-0.009 wt% ；
Sc 0.02-0.08 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選的，包括以下成分:
Fe 0.03-0.08wt% ；
Cu 0.12-0.16 wt% ；
Sn 0.18-0.26 wt% ；
Sr 0.005-0.008 wt% ；
Sc 0.03-0.07 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]優(yōu)選的，包括以下成分:
Fe 0.04-0.07wt% ；
Cu 0.13-0.165 wt% ；
Sn 0.20^0.25 wt% ；
Sr 0.006-0.007 wt% ；
Sc 0.04-0.06 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0010]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，包括以下步驟:
步驟a)將上述技術(shù)方案所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至19(T230°C保溫 60?120min ；
步驟b)升溫至26(T290°C保溫2(T40min ；
步驟c)升溫至36(T410°C保溫5?15min ；
步驟d)降溫至25(T280°C保溫60?150min。
[0011]優(yōu)選的,步驟a)的升溫速度為0.5?2°C /min。
[0012]優(yōu)選的，步驟a)的保溫溫度為20(T220°C。
[0013]優(yōu)選的,步驟b)的升溫速度為1?3°C /min。
[0014]優(yōu)選的，步驟b)的保溫溫度為27(T280°C。
[0015]優(yōu)選的，步驟c)的保溫溫度為38(T400°C。
[0016]優(yōu)選的，步驟d)的保溫溫度為26(T270°C。
[0017]本發(fā)明提供了一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料及其退火工藝，包括以下步驟:步驟a)將高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至19(T230°C保溫6(Tl20min ;步驟b)升溫至26(T290°C保溫2(T40min ;步驟c)升溫至36(T410°C保溫5?15min ;步驟d)降溫至25(T280°C保溫6(Tl50min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過加入微量合金化元素Fe、Cu、Sn、Sr、Sc，控制各個成分的含量，并且，控制退火過程中的溫度和時間，調(diào)整導(dǎo)體材料的微觀組織，提高了鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率和抗拉強度。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明退火后的鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為64% IACS(200C )、抗拉強度為264MPa。

【具體實施方式】
[0018]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0019]本發(fā)明實施例公開了一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料，包括以下成分:
Fe 0.01-0.1wt
Cu 0.1-0.2 wt% ；
Sn 0.15-0.3 wt% ；
Sr 0.004-0.009 wt% ；
Sc 0.02-0.08 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0020]作為優(yōu)選方案，所述高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.03-0.08wt% ；
Cu 0.12-0.16 wt% ；
Sn 0.18-0.26 wt% ；
Sr 0.005-0.008 wt% ；
Sc 0.03-0.07 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0021]更優(yōu)選的，所述高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.04-0.07wt% ；
Cu 0.13-0.165 wt% ；
Sn 0.20^0.25 wt% ；
Sr 0.006-0.007 wt% ；
Sc 0.04-0.06 wt% ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0022]其中，鋁中含有一定量的鐵，一定程度上提高了鋁的硬度，但使鋁的塑性降低。最新研究表明，鐵可以提高鋁導(dǎo)體強度，并不顯著降低其導(dǎo)電性。但是，鐵含量過高則會使其電阻率顯著升高，所以也應(yīng)該注意控制鐵的含量。
[0023]本發(fā)明中銅的含量控制在0.1-0.2 wt%之間，能提高鋁合金的抗拉強度，同時提高伸長率，易于拉制加工。并且，Cu的加入可以提高合金的強度以及高溫蠕變性能，并能改善抗疲勞性能。
[0024]本發(fā)明中采用合適的Sn、Sr、Sc添加量，通過相互之間的復(fù)合，使合金元素能夠充分的析出，所以合金能夠保持高電導(dǎo)率。同時大量彌散析出相能夠起到強化和穩(wěn)定組織的作用，使合金導(dǎo)體的強度和耐熱性能都能得到極大的提高。
[0025]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，包括以下步驟:
步驟a)將上述技術(shù)方案所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至19(T230°C保溫 60?120min ；
步驟b)升溫至26(T290°C保溫2(T40min ；
步驟c)升溫至36(T410°C保溫5?15min ；
步驟d)降溫至25(T280°C保溫60?150min。
[0026]作為優(yōu)選方案，步驟a的升溫速度為0.5?2°C /min，更優(yōu)選為0.5?1.5°C /min,更優(yōu)選為l°c /min ;步驟a的保溫溫度優(yōu)選為20(T220°C，更優(yōu)選為21(T220°C，更優(yōu)選為215^2200C ;步驟a的保溫時間優(yōu)選為8(Tl00min，更優(yōu)選為85?95min，更優(yōu)選為90min。
[0027]然后，將步驟a得到的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料升溫至26(T290°C保溫2(T40min。步驟b的升溫速度為1?3°C /min,更優(yōu)選為2?3°C /min,更優(yōu)選為2.5^3°C /min ;步驟b的保溫溫度優(yōu)選為27(T280°C，更優(yōu)選為272?276°C，更優(yōu)選為273?275°C ;步驟b的保溫時間優(yōu)選為25?35min，更優(yōu)選為28?32min，更優(yōu)選為30min。
[0028]在步驟c中，升溫速度優(yōu)選為3 °C /min,更優(yōu)選為2 °C /min,更優(yōu)選為Γ1.5°C /min ;步驟c的保溫溫度優(yōu)選為38(T400°C，更優(yōu)選為39(T400°C，更優(yōu)選為390^3950C ;步驟c的保溫時間優(yōu)選為8?14min，更優(yōu)選為9?13min，更優(yōu)選為l(Tl2min。
[0029]然后，降溫至25(T280°C保溫6(Tl50min。步驟d的降溫速度優(yōu)選為I?4°C /min,更優(yōu)選為2?4°C /min，更優(yōu)選為:T4°C /min ;步驟d的保溫溫度優(yōu)選為26(T280°C，更優(yōu)選為26(T270°C，更優(yōu)選為26(T265°C ;步驟d的保溫時間優(yōu)選為7(Tl40min，更優(yōu)選為80?140min,更優(yōu)選為 100?140min。
[0030]從以上方案可以看出，本發(fā)明通過加入微量合金化元素Fe、Cu、Sn、Sr、Sc，控制各個成分的含量，并且，控制退火過程中的溫度和時間，調(diào)整導(dǎo)體材料的微觀組織，提高了鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率和抗拉強度。對本發(fā)明退火工藝處理后的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料的性能進行檢測，實驗結(jié)果表明，本發(fā)明退火后的鋁合金導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率為64%IACS (200C )、抗拉強度為 264MPa。
[0031]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0032]本發(fā)明實施例采用的原料和化學(xué)試劑均為市購。
[0033]實施例1
本實施例退火工藝采用的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.05wt % ；
Cu 0.18 wt% ；
Sn 0.2 wt % ；
Sr 0.006 wt % ；
Sc 0.05 wt % ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0034]退火工藝如下:
步驟a)將高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至220°C保溫80min，升溫速度為 I。。/min ；
步驟b)升溫至275°C保溫30min，升溫速度為3°C /min ；
步驟c)升溫至400°C保溫1min,升溫速度為1°C /min ；
步驟d)降溫至260°C保溫10min,降溫速度為3°C /min。
[0035]對本實施例退火處理后的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料進行性能檢測，結(jié)果顯示:導(dǎo)電率為64% IACS (200C )、抗拉強度為265MPa，延伸率為3.0%。
[0036]實施例2 本實施例退火工藝采用的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.09wt % ；
Cu 0.11 wt% ；
Sn 0.25 wt % ；
Sr 0.004 wt % ；
Sc 0.03 wt % ;
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0037]退火工藝如下:
步驟a)將高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至210°C保溫80min，升溫速度為 I。。/min ；
步驟b)升溫至260°C保溫30min，升溫速度為3°C /min ；
步驟c)升溫至410°C保溫1min,升溫速度為1°C /min ；
步驟d)降溫至260°C保溫10min,降溫速度為3°C /min。
[0038]對本實施例退火處理后的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料進行性能檢測，結(jié)果顯示:導(dǎo)電率為65% IACS (200C )、抗拉強度為263MPa，延伸率為3.0%。
[0039]實施例3
本實施例退火工藝采用的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料包括以下成分:
Fe 0.02wt % ；
Cu 0.18 wt% ；
Sn 0.29 wt % ;
Sr 0.006 wt % ；
Sc 0.04wt % ；
余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
[0040]退火工藝如下:
步驟a)將高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至230°C保溫80min，升溫速度為 I。。/min ；
步驟b)升溫至280°C保溫30min，升溫速度為3°C /min ；
步驟c)升溫至380°C保溫1min,升溫速度為1°C /min ；
步驟d)降溫至270°C保溫10min,降溫速度為3°C /min。
[0041]對本實施例退火處理后的高導(dǎo)電率鋁合金導(dǎo)體材料進行性能檢測，結(jié)果顯示:導(dǎo)電率為66% IACS (200C )、抗拉強度為268MPa，延伸率為2.8%。
[0042]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
[0043]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料，其特征在于，包括以下成分:
Fe 0.01-0.1wt
Cu 0.1-0.2 wt% ；
Sn 0.15-0.3 wt% ；
Sr 0.004-0.009 wt% ；
Sc 0.02-0.08 wt% ； 余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料，其特征在于，包括以下成分:
Fe 0.03-0.08wt% ；
Cu 0.12-0.16 wt% ；
Sn 0.18-0.26 wt% ；
Sr 0.005-0.008 wt% ；
Sc 0.03-0.07 wt% ； 余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料，其特征在于，包括以下成分:
Fe 0.04-0.07wt% ； Cu 0.13-0.165 wt% ；
Sn 0.20^0.25 wt% ；
Sr 0.006-0.007 wt% ；
Sc 0.04-0.06 wt% ； 余量是招和不可避免的雜質(zhì)。
4.一種權(quán)利要求f 3任意一項所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料的退火工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟a)將權(quán)利要求f 3任意一項所述的高電導(dǎo)率鋁合金導(dǎo)體材料放入退火爐中，升溫至 19(T230°C保溫 60?120min ； 步驟b)升溫至26(T290°C保溫2(T40min ； 步驟c)升溫至36(T410°C保溫5?15min ； 步驟d)降溫至25(T280°C保溫60?150min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟a)的升溫速度為0.5?2°C /min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟a)的保溫溫度為20(T22(TC。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟b)的升溫速度為f3°C/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟b)的保溫溫度為27(T280°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟c)的保溫溫度為38(T40(TC。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的退火工藝，其特征在于，步驟d)的保溫溫度為26(T270°C。
【文檔編號】H01B1/02GK104233009SQ201410510988
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】史宏偉, 劉守明, 韓愛芝, 張洪濤 申請人:國網(wǎng)河南省電力公司周口供電公司