[发明专利]一种加铁的轻质高导耐热铝导线及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种电线电缆用铝导线，具体是指一种架空供电输变线路所使用的加铁的轻质高导耐热铝导线及其制备工艺，属于电工材料技术领域。

背景技术

目前，我国城乡供电输变线路所使用的耐热导线，长期运行温度一般不超过180℃，电导率在61％IACS及以下，线损较大。根据我国国民经济发展及能源互联的要求，高压化、大容量化、远距离化成为输电线路的发展方向。为了节约紧张的走廊资源、减少线路建设成本、降低输送线损，对输电导线提出了很高的要求，既要有高电导率，又要有良好的耐热性能和抗弧垂特性。

通常，电导率与耐热性及强度存在此消彼长的关系，微合金化是提高铝导体耐热性和强度的有效途径，但是，会对导电性能产生不利的影响。纯度为99.99％的高纯铝在20℃的电导率为64.94％IACS，密度为2.7g/cm³，强度仅为80～100MPa，再结晶温度为150℃左右。6021合金添加了0.6～0.9wt.％Mg、0.5～0.9wt.％Si、0.5wt.％Fe、0.1wt.％Cu、0.1wt.％Zn等合金元素，是常用的高强度电工铝，抗拉强度可达到295～325MPa，但是，其20℃时的导电率仅为52.5～55％IACS。因此，开发具有高导电率、良好耐热性能、比强度高的低成本导线，成为业内亟需解决的技术难题。

中国专利CN 102230113A公开了一种耐热铝合金导体材料及其制备工艺，采用锆、饵复合微合金化，获得的铝导体材料，其电导率介于59.5～60.5％IACS之间，长期耐热温度为180℃，抗拉强度低于160MPa。中国专利CN 102965550A公开了一种高强高导耐热铝导体材料及其制备工艺，采用锆、铥、铁复合微合金化，运用等温析出退火工艺，得到了细小颗粒状的Al(Tm,Fe)相和弥散分布的Al₃(Tm,Zr)壳核结构相，大幅提高了铝导体材料的耐热性和强度，制备的铝导体材料的长期耐热温度达到了210℃，抗拉强度在185MPa以上，但是，导电率最大值只有60.8％IACS。中国专利CN 102758107A公开了一种高强高导耐热铝合金导线及其制备工艺，加入了6种合金元素，其中稀土元素有3种之多，加入了 较高含量的锆元素，为0.15％～0.60％，其退火时间长达30～50小时，制备的铝导体材料经得起280℃加热1小时考核运行，但是，其抗拉强度低于等于160MPa，电导率低于等于61.8％IACS，长时耐热温度只有180℃。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、生产流程短、工艺简单、生产成本低的轻质高导耐热铝导线及制备工艺。本发明通过微量添加对导电率损害较小的合金元素及合理的工艺，产生净化、变质、细化和弥散强化作用，相对于99.99％的高纯铝，在电导率下降很少的前提下，大幅提高了导线的耐热性和比强度。此外，本发明利用硼对含铁相的变质作用和挤压对粗大含铁相的破碎作用，在降低控铁成本的同时发挥了铁对铝合金综合性能的有益作用。

本发明一种加铁的轻质高导耐热铝导线，包括下述组分，按质量百分比组成：

B 0.04～0.10wt.％，

Zr 0.10～0.15wt.％，

Fe 0.10～0.20wt.％，

La 0.05～0.30wt.％，

不可避免钛、钒、铬、锰的含量总和小于0.01wt.％，铝为余量；

优选合金组分中B含量为0.045～0.095wt.％，更优选的B含量为0.055～0.08wt.％。

本发明一种加铁的轻质高导耐热铝导线的制备工艺，是按设计的合金组分配比分别选取工业纯铝及铝硼、铝锆、铝铁、铝镧中间合金，在740～780℃熔化工业纯铝后，加入中间合金，待中间合金完全熔化后，让熔体在720℃～740℃保温，经搅拌、精炼、炉前成分快速分析、成分调整、静置、扒渣后，在700～720℃进行快速冷却铸造，然后对坯料进行退火、挤压、拉拔，获得铝合金单丝。

本发明一种加铁的轻质高导耐热铝导线的制备工艺，所述铸造可通过普通铸造或半连续铸造获得锭坯；或通过连续铸造获得杆坯。

本发明一种加铁的轻质高导耐热铝导线的制备工艺，铸造时，铸锭以20-300℃/s的速度冷却至室温。

本发明一种加铁的轻质高导耐热铝导线的制备工艺，铸造时采用水冷铸造。

本发明一种加铁的轻质高导耐热铝导线的制备工艺，所述坯料的退火工艺为：退火温度为480℃～500℃，保温2-10h后随炉冷却。