CN104269201B - 一种高性能铝合金导线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导线领域，涉及一种高性能铝合金导线的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。制备得到的导线具有较低的电阻率和较高的伸长率。
Description
技术领域
本发明属于导线领域，涉及一种铝合金导线及其制备方法，特别是涉及一种高性能的铝合金导线及其制备方法。
背景技术
我国架空输电线路导线的现状是以钢芯铝绞线为主，若采用增加导线截面积制造大截面钢芯铝绞线方式提高输送容量，必须建造更高强度的杆塔来实现，不仅增加线路走廊面积而且加大建设成本，不符合资源节约型，环境友好型输电线路建设的指导方针。为了解决输电线路的节能改造，降低输电线损，提高线路寿命，采用高导电率的全铝合金导线替代钢芯铝绞线实现输电线路的节能降耗是发展的趋势之一。但国内高强全铝合金导线导电率较低，线损较大；而国内中强全铝合金导线导电率虽比高强全铝合金导线有所提升，但生产工艺复杂，成本高，产品综合性能与国外也存在较大差距。
专利号为CN201310728258.9和CN200910264966.5的发明专利公开了高电导率的铝导线的制备工艺，CN201310728258.9公开了一种复合芯高导电率硬铝导线的制造方法，包括以下步骤：步骤一：加工制得高导电硬铝单线，硬铝单线性能控制在其直径或等效直径为1.50~5.00mm、20℃导体电阻率为0.027151~0.027800Ω·mm2/m、抗张强度≥150MPa、伸长率≥2.5%、导电率≥62%IACS；步骤二：将多根高导电硬铝单线与纤维增强树脂基复合芯经框式绞线机按照需要的绞合方式进行绞合，形成纤维增强树脂基复合芯位于内部，高导电硬铝绞合层位于纤维增强树脂基复合芯外部的复合芯高导电率硬铝导线成品，绞合后的各高导电硬铝单线满足20℃导体电阻率为0.027151~0.027800Ω·mm2/m、抗张强度≥136MPa、伸长率≥2.2%、导电率62%IACS~63.5%IACS。但是其综合性能还有待提高。因此，需要开发具有高性能的铝合金导线的制备方法，来降低输电过程中的损耗，提高导线的使用时间。
发明内容
要解决的技术问题：常规的铝合金导线的电阻率较高，同时其伸长率也非常低，不能较好的适用于电力行业中，因此需要一种高性能的铝合金导线及其制备方法。
技术方案：针对上述问题，本发明公开了一种高性能铝合金导线的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
优选的，所述的一种高性能铝合金导线的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.1wt%～0.4wt%、Cu为1.9wt%～3.8wt%、Si为0.7wt%～1.1wt%、Sb为0.2wt%～0.5wt%、Mg为0.3wt%～0.9wt%、余量为Al；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为6～8米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
进一步优选的，所述的一种高性能铝合金导线的制备方法，制备方法包括以下步骤：（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.3wt%、Cu为3.1wt%、Si为0.9wt%、Sb为0.4wt%、Mg为0.5wt%、余量为Al；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为6～8米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
进一步优选的，所述的一种高性能铝合金导线的制备方法，所述的制备方法中将铝合金杆进行高温拉伸时，拉伸速度为6米/min。
有益效果：测定了本发明的铝合金导线的电阻率和伸长率，本发明的高性能铝合金导线的电阻率为0.0078Ω·mm2/m至0.0094Ω·mm2/m，伸长率为3.3%至4.6%。具备较低的电阻率和较高的伸长率，可以适用于电力行业中，提高导线的使用时间，降低电力资源损耗。
具体实施方式
实施例1
（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.3wt%、Cu为3.1wt%、Si为0.9wt%、Sb为0.4wt%、Mg为0.5wt%、余量为Al；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为6米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
实施例2
（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.1wt%、Cu为3.8wt%、Si为0.7wt%、Sb为0.2wt%、Mg为0.3wt%、余量为Al；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为8米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
实施例3
（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.4wt%、Cu为1.9wt%、Si为1.1wt%、Sb为0.5wt%、Mg为0.9wt%、余量为Al；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为7米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
实施例4
（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.2wt%、Cu为2.2wt%、Si为0.8wt%、Sb为0.3wt%、Mg为0.7wt%、余量为Al；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为7米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
实施例5
（1）打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；（2）铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；（3）将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.4wt%、Cu为3.3wt%、Si为1.0wt%、Sb为0.2wt%、Mg为0.6wt%、余量为Al；（4）将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；（4）将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为8米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
测定了实施例1至实施例5的铝合金导线的电阻率和伸长率，实施例1至5的铝合金导线的测定结果如下表:
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 电阻率（Ω·mm2/m） | 0.0078 | 0.0094 | 0.0088 | 0.0084 | 0.0086 |
| 伸长率 | 4.6% | 3.3% | 3.5% | 3.8% | 4.3% |
Claims (3)
1.一种高性能铝合金导线的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤：(1)打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；(2)铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；(3)将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.1wt％～0.4wt％、Cu为1.9wt％～3.8wt％、Si为0.7wt％～1.1wt％、Sb为0.2wt％～0.5wt％、Mg为0.3wt％～0.9wt％、余量为Al；(4)将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；(5)将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为6～8米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
2.根据权利要求1所述的一种高性能铝合金导线的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤：(1)打开高温真空熔炼炉，将真空熔炼炉温度升高至1350℃，温度稳定后加入铝块，将铝块进行高温熔融；(2)铝块高温熔融后，加入Ge和Cu，保持温度不变进行熔炼，熔炼时间为2h；(3)将真空熔炼炉温度升高至1650℃，升温速率为10℃/min，待温度再次稳定后，再向真空熔炼炉中加入Si、Sb、Mg，在温度为1650℃下熔炼4h，加入上述化学成分后，真空熔炼炉内合金材料的化学成分的重量百分比为Ge为0.3wt％、Cu为3.1wt％、Si为0.9wt％、Sb为0.4wt％、Mg为0.5wt％、余量为Al；(4)将真空熔炼炉内的铝合金材料浇注成铝合金杆，将温度缓慢降低至室温，降温速率为20℃/min，制备得到铝合金杆；(5)将铝合金杆采用拉丝机进行高温拉伸，拉伸速度为6～8米/min，拉伸后冷却，制备得到高性能的铝合金导线。
3.根据权利要求2所述的一种高性能铝合金导线的制备方法，其特征在于所述的制备方法中将铝合金杆进行高温拉伸时，拉伸速度为6米/min。
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