[发明专利]一种电缆用新型铝合金线材及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明主要涉及有色金属线材领域，尤其涉及一种电缆用新型铝合金线材及其制备方法与应用。

背景技术

由于铜的优良的电性能，目前国内市场大多采用铜作为主要导体材料制备电缆。但是资源匮乏等各种原因的影响，使得铜价越来越高，很大程度上限制了铜芯电缆的应用和发展。因此，近年来很多研究者都致力于寻找一种能够替代铜作为电缆芯材的价廉物美的新材料。

因为铝资源丰富且成本低，以铝代替铜作为导体用于电线电缆将是一种趋势。在同样体积下，铝合金的实际重量大约是铜的三分之一。按照该计算，在满足相同导电性能的前提下，相同重量铝合金电缆的长度是铜电缆的两倍。因此，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆重量，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更轻松。

但是用普通的铝线材用作电线电缆时，其延伸率、柔韧性和抗蠕变性能无法达到要求，且使用安全稳定性低。因而近年来对铝合金线材的改性，以使其获得优越的电性能，已经成为一个热门的研究课题。

在面对铝合金导体的合金材料改性时，主要需要改进性能包括：抗蠕变性能、拉伸强度、延伸率和电导率等。抗蠕变性能的提高能够减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，避免由于冷流或蠕变引起的松弛问题，而拉伸强度和延伸率的提高能够使铝合金导体使用更加安全可靠。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种电缆用新型铝合金线材及其制备方法与应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电缆用铝合金线材，按重量百分比，包括如下组分：

硅Si0.04-0.15wt%；

铁Fe0.5-0.9wt%；

铜Cu0.1-0.3wt%；

锌Zn0.06-0.08wt%；

硼B0.05-0.2wt%；

锑Sb0.01-0.04wt%；

镍Ni0.05-0.08wt%；

锆Zr0.05-0.09wt%；

稀土0.05-0.08wt%；

余量为铝及不可避免的杂质。

优选的，所述电缆用铝合金线材中，其铝的含量≥98.1wt%。

优选的，所述稀土组分，以铝合金中稀土总重量为基准，组成如下：

轻稀土  70-80wt%；

中稀土  5-10wt%；

重稀土  15-20wt%。

所述轻稀土选自镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd和钷Pm中的一种或多种，其中La、Ce、P、Nd的重量之和占轻稀土总重量的90wt%以上。

优选的，所述轻稀土为镧La、铈Ce、镨Pr和钕Nd的混合，其中镧La、铈Ce、镨Pr和钕Nd的重量比为30-39.98：60-69.98：0.01-0.1：0.01-0.1。

所述中稀土选自钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb和镝Dy中的一种或多种。

优选的，所述中稀土为Eu。

所述重稀土选自钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu、钇Y和钪Sc中的一种或多种，其中Sc占重稀土重量的50wt%以上。

优选的，所述重稀土为Sc。

一种电缆用铝合金线材的制备方法，包括如下步骤：

熔炼：先按配比将铝和铝-铁合金在720-730℃下熔化，再升温至780-790℃下按配比加入铜、锌、锑、镍、锆；充分混合后，在760-770℃下按配比加入轻稀土；充分混合后，在730-740℃下按配比加入中稀土；充分混合后，在780-790℃下按配比加入重稀土和硼；充分混合后通入精炼剂进行精炼、扒渣；再对铝液进行炉前化学快速分析，分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分，对铝液进行补料；

保温：将步骤1所得铝液在720-750℃下保温15-20min； 

连铸连轧：将步骤2所得铝液进行连铸连轧工艺，各项指标的控制范围为：浇铸温度为700-720℃，烧铸速度为7.0-7.6m/min，冷却速度为20-22℃/s，轧区的进轧温度为460-500℃，出轧温度为255-285℃；

优选的，所述铜、锌、锑、镍、锆、轻稀土、中稀土、重稀土、硼均以该物质与铝的中间合金的方式加入。在中间合金加入时，应尽可能在铝液的不同位置进行投料，使得中间合金的成分能够更快速、均匀地在铝液中分散。

此外，由于生产所用铝锭及铝合金中均不可避免的含有少量硅，因此硅无需额外加入。