[发明专利]一种石墨烯改性的铝合金电缆芯及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种铝合金电缆芯及其制备方法，具体地说是一种石墨烯改性的铝合金电缆芯及其制备方法，属于冶金技术领域。

二、背景技术

目前，电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，而在世界范围内，中国电缆的总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国经济的持续快速增长以及电力工业、数据通信业、城市轨道交通业等行业规模的不断扩大，电缆的需求量也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。

总所周知，我国的铜资源储量相对不足，很大程度上依赖进口，因此寻找铜线电缆的替代品在国际局势与资源愈发紧张的当下显得越来越重要。而铝合金电缆自从问世以来就以有成本低、重量轻、抗腐蚀性强、安全性能高等优点部分取代了传统铜电缆。虽然目前铜线线缆仍占大多数的市场份额，但这并不能掩盖铝合金电缆市场份额上升的趋势。

然而铝合金电缆依旧存在电阻率高、载流量小、发热温度高等不足。在同等截面积的情况下，铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8％，载流量是铜的79％。因此，进一步降低铝合金电缆的电阻率成为了当下之急。

三、发明内容

本发明旨在提供一种石墨烯改性的铝合金电缆芯及其制备方法，所要解决的技术问题是降低铝合金电缆的电阻率。

石墨烯由于其二维材料特性，层间电子几乎不受碳原子约束，电阻率很小，导电性能超过所有金属。因此采用石墨烯对铝合金电缆电芯进行改性成为首选。

本发明石墨烯改性的铝合金电缆芯，按质量百分比由如下原料加工获得：

铝合金99.9％-99.85％，余量为改性石墨烯粉末。

所述铝合金优选为YJHLV8型号铝合金。

所述改性石墨烯粉末是按以下方法改性后得到的改性石墨烯粉末：

1、将铝粉与稀土粉放入三维混料机中，常温下混合8-15小时后得到混合粉料A，备用。所述铝粉与所述稀土粉的质量比≥10:1，优选为14-16:1。此步骤为制备改性石墨烯粉末的基料。

2、将步骤1所得混合粉料A和铜粉放入三维混料机中，常温下混合10-15小时后得到混合粉料B，备用。所述混合粉料A与所述铜粉的质量比≥15:1。此步骤是利用铜粉的性质对基料进行增强。

3、将步骤2所得混合粉料B、石墨烯粉体以及凝结剂按(90-95):5:1的质量比放入三维混料机中，常温下混合12-15小时后得到改性石墨烯粉末。此步骤是引入石墨烯粉末加强粉末的导电性能。

步骤1中所述稀土粉优选为氧化铈粉末，混合时间优选为10-12小时。

步骤2中混合粉料A和铜粉的质量比优选为15-16:1，混合时间优选为12-15小时。

步骤3中所述凝结剂为松香。

石墨烯属于二维材料，拥有优异的导电性。本发明将石墨烯粉体与其他粉末进行混合是为了加强改性混合粉末的各项性能。同时也是为了在保证性能的前提下降低石墨烯粉体的添加量以防止团聚并控制成本。

本发明石墨烯改性的铝合金电缆芯的制备方法，包括如下步骤：

1、在铝合金材料完全熔化为铝水的中间包后，利用氮气吹粉机将改性石墨烯粉末吹入中间包中，平均每1吨铝水中所吹入的改性石墨烯粉末为1-1.5kg，吹粉速率为3-5kg/5分钟；

2、将中间包按照常规工艺冷却压制切丝成铝杆即铝合金电缆芯即可。

本发明采用石墨烯对普通铝合金进行技术处理，改性后的铝合金具有增强、增韧、电阻率减小的特点。由改性后的铝合金经过压制切丝的铝合金电缆芯其抗拉强度在15％以上，电阻率在0.027Ωmm²/m以下，并提高了铝合金的加工性能。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明石墨烯改性铝合金电缆芯采用电阻率低、导电性优异的石墨烯粉体对铝合金进行改性，经测试后铝合金的抗拉强度与伸长率都有一定提高，同时电阻率有明显下降。本发明改性铝合金电缆芯相对传统铝合金电缆更加适用于电力的传输。

2、本发明石墨烯改性铝合金电缆芯其生产工艺简单，不需要对生产线进行大规模改造，适合大规模推广。

3、本发明石墨烯改性铝合金电缆芯中所需石墨烯添加量少，考虑到石墨烯高昂的价格，这无疑有效控制了改性电缆的成本，使得可以大规模应用。

四、具体实施方式

本实施例中石墨烯改性的铝合金电缆芯，按质量百分比由如下原料加工获得：

YJHLV8型号铝合金99.9％-99.85％，余量为改性石墨烯粉末。