[发明专利]电力金具用高强度铸造铝合金及其制造方法

说明书

 技术领域：本发明涉及一种铸造铝合金材料，特别是电力金具用的高强度铸造铝合金。本发明同时涉及一种铸造铝合金的制造方法。

背景技术：目前，电力金具中的耐张线夹、悬垂线夹等很多采用KTH330-8黑心可锻铸铁材料制造。黑心可锻铸铁的铸件采用砂型铸造方式，在分型面处会形成薄弱点，在规定的载荷内，在分型面处可能开裂。并且，黑心可锻铸铁采用石墨化退火工艺，退火温度高，时间长，成本高，且产品性能与退火质量密切相关。另外，电力金具的耗能主要是由铁磁材料在线路运行中造成的，它包括磁滞损耗和涡流损耗，电能损失严重，而采用非磁性材料，例如铝合金材料则无以上电能损耗缺点。因此，从节能环保等角度综合考虑，采用铸造铝合金取代铸铁已成为电力金具制造的发展趋势，如中国专利申请CN1514032A即公开了一种用于制造电力金具的铝合金。

发明内容：针对现有技术的不足，本发明提供一种强度高、伸长率大的电力金具用高强度铸造铝合金。本发明同时提供一种铸造铝合金的制造方法。

本发明的铸造铝合金由以下重量百分比的成分组成，硅为11～13%、镁为0.3～0.4%、锶为0.02～0.03%、铁不超过0.3%、余量为铝。

进一步的，铸造铝合金中还含有重量百分比为 0.08～0.15%的钛，能够改善材料性能。

本发明的铝合金制造方法按照下述步骤依次进行，

（a）在熔炼炉内加入纯铝锭，将温度升高至750～790℃，使纯铝锭完全熔解为铝液；

（b）再向铝液中投入所需用量的硅和镁元素，或者含上述元素的中间材料，使之充分熔解；

（c）然后在720～750℃温度下再加入适量的Al－Sr变质剂进行变质，确保锶含量在所需范围；

（d）变质完成后使用干燥的氩气通入铝液里面进行精炼除气；

（e）通气结束后的铝液静置适当时间即可用于铸造电力金具。

进一步的，在步骤（b）中，还要向铝液中投入所需用量的钛元素，或者含钛的中间材料。

本发明的铸造铝合金材料具有Al-Si-Mg系合金的特性，有良好的铸造工艺性，铸造的工件经适当热处理强化，其抗拉强度达到330MPa以上，伸长率为2-5%，布氏硬度大于80。使用该高强度铸造铝合金铸造电力金具可以避免在分型面产生薄弱点，其热处理工艺温度低，时间短，成本低。产品的重量轻，便于施工安装，且耐腐蚀性好，没有电能损耗。

下面通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例：本实施例的高强度铸造铝合金优选由以下重量百分比的成分组成，硅为12%、镁为0.35%、锶为0.025%、钛为0.10%、铁不超过0.3%、余量为铝。

本高强度铸造铝合金中的硅含量在Al-Si共晶点左右，合金的凝固范围窄，其流动性比较好，因此在生产过程不容易携带杂质进入产品内。镁经时效热处理后，组织中析出中间相Mg₂Si化合物并呈弥散状态，使材料的抗拉强度和弹性模量都得到提高。钛可与铝形成TiAl₃相，成为结晶时非自发核心，从而达到细化晶粒，强化合金组织的作用。锶是表面活性元素，进行变质处理能改善合金的塑性加工性能和最终产品质量，力学性能得到显著提高。铁则是铸造铝合金中的有害元素，使铸件脆性大，易开裂，但在铝合金工业化生产中无法完全消除铁，因此控制铁含量不超过0.3%，也基本不影响材料性能。

本实施例的高强度铸造铝合金制造方法按照下述步骤依次进行，

（a）在熔炼炉内加入纯铝锭，也可以加入少量的回炉铝料，将温度升高至770℃，使纯铝锭完全熔解为铝液；

（b）再向铝液中投入所需用量的硅、镁和钛元素，或者含上述元素的中间材料，使之充分熔解，一般硅元素可用纯硅，镁和钛元素使用镁铝合金和钛铝合金；

（c）然后在750℃温度下保温5～10分钟，再加入适量的Al－Sr变质剂进行变质，确保锶含量在所需范围；

（d）变质完成后静置8分钟，使用干燥的氩气通入铝液里面进行精炼除气，通气时间4分钟；

（e）通气结束后的铝液静置8分钟，即可用于铸造电力金具。

铸造的电力金具铸件在成型后还需要固溶处理和人工时效，通常的固溶保温温度为535±5℃，保温时间为6～10h，固溶入水时间要＜15s,冷却介质为60～100℃温水；时效采用完全人工时效，在固溶处理后0.5h内进行，时效保温温度为160±5℃，保温时间为6～8h,然后空冷至室温。上述处理后的电力金具铸件即具有非常优良的性能指标，完全满足使用要求。