[发明专利]一种环保型电动汽车电缆用铝合金杆材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金技术领域，尤其涉及环保型电动汽车电缆用铝合金杆材的制备方法。

背景技术

长期以来，人们对低压电缆的选择，通常是以铜为主。认为铜导体在电气性能及可靠程度上都高于其他导体，是用作电缆材料的不二选择，铜芯电缆具有电阻率低、强度高、载流量大等特点。随着电动汽车的飞速发展，电动汽车用电缆的需求量越来越大，铜芯电缆应用量迅速增加，我国铜材料使用量已经占到线缆行业的90%以上。但铜作为地球上的一种稀缺资源，尤其是在我们国家，矿藏量十分有限，铜矿石大量依赖进口，价格不断攀高，电缆成本越来越引起投资方的关注；同时，铜电缆易老化等缺点；再加上国内废弃铜的前处理和精炼缺少完善的“三废”处理及监督，污染严重，我国环境付出了沉重代价。因此，人们期望具有更合适的电缆来替换铜芯电缆。

实践证明，铜和铝是承载电流最合适的材料，是目前世界上电缆的最主要选择。我国铝土矿资源、电解铝产能过剩，铝成为电线电缆首选替代金属，以铝代替铜受到了研究者的关注。

目前，国内铝代铜方式上有铝、铜包铝、铝合金三种。

铝具有机械强度差、容易折断；易腐蚀、需要经常紧固螺丝；容易过载发热，存在安全隐患；表面极易形成氧化膜而增大接触电阻等缺点，限制了铝芯电线电缆的应用。

铜包铝电缆是在铝芯线上均匀连续地包覆铜层，使接触面上的铜、铝原子形成冶金结合，构成一种双金属层状复合材料。铜包铝电缆充分发挥了铜的优良导电性和铝重量轻的特点，但抗拉强度依然较差，且制造工艺要求较高，废旧电缆回收再利用难度大。

铝合金电缆是在铝导体中加入了相关的微量元素，使其电阻率较纯铝导体低，其弯曲、抗压蠕变和耐腐蚀等物理、机械性得到有效提高。相比较铜质电缆，铝合金电缆在重量、价格以及工程安装等方面则具备铜缆无可比拟的优越性。在相同电气性能和更好机械性能的前提下，铝合金电缆更具经济性和绿色环保等优势，且应用领域广泛，是一种较好的铜芯电缆替代品。因此，铝合金作为电缆导体成为了研究的热点。

在国际铝行业协会的铝合金牌号中，用作导体的铝合金主要有AA6000和AA8000系列导体。AA6000Al-Mg-Si(铝镁硅合金）系列导体主要用在高压架空线和铝母排，这两类导体都是以硬态导体存在，接头的连接以焊接为主。AA8000A1-Mg-Cu_Fe(铝镁铜铁合金）系列是真正用在配电线路上的软质招合金。现有技术中的铝合金导体材料在耐腐蚀性能和机械性能等方面已经较为优异，但还有以下缺点：

1.抗疲劳性能差：在温度，外力和自重的作用下，随着时间的推移，将缓慢的产生不能复原的永久变形的蠕变，对电缆危害极大，导致接触点压不紧，压力减小使得接触电阻迅速增大，电流流过后，造成接头处过热，或者打火，进而造成安全隐患。铜材、铝合金的抗拉强度分别是200至400、91至23。现有铝合金导体的抗拉强度只有铜导体的一半。韧性欠佳，能承受的扭转次数不够多，在安装时只要若干次一定角度的扭转，导体就会产生裂纹，裂口就会发热、腐蚀，发生火灾。这些都决定了现有铝合金导体的抗疲劳性能差，容易出现质量问题，影响铝合金材料的使用寿命或带来安全隐患。

2.导电性差，由于电阻率高，同截面的铝合金电缆允许的载流量小，使电缆的电压增大，在有限的电压条件下电能达到的距离有限，供电覆盖面积小，造成电缆电压损失高。

3.抗氧化性能差，表面极易被氧化，使接触电阻增大发热，引发事故。

因此，铝合金电力电缆综合性能仍较差，随着电力材料的不断发展，对铝合金材料各方面的性能要求也越来越高，亟需耐高温、导电率高、重量轻、抗拉强度高的新型铝合金导体材料。

发明内容

一种环保型电动汽车电缆用铝合金杆材的制备方法，包括以下步骤：

1)铸造如下成分的铝合金铸锭：

Fe0.01～0.6％

Co0.4～1.2％

Ni0.2～1.0％

Mg0.01～0.3%

Sr0.01～0.3%

Ge0.01～0.05%

Cu0.005～0.28%

Zr0.01～0.5％

Sn0.01～0.3%

蒙脱土0.03～0.15%

余量的铝；

2）将步骤1)得到的铝合金铸锭进行第一次固溶处理；

3）将步骤2)得到铝合金铸锭进行均匀化处理；

4）将步骤3)得到的的铝合金铸锭常规冷轧得到铝合金杆材；

5）将步骤4)得到的铝合金杆材进行第二次固溶处理。