一種汽車(chē)線用Al-Fe-Cu-Mg系鋁合金及線束的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)線用合金，包括以下成分：Fe，含量為0.2~1.4wt%，Cu+Mg，含量為0.01~0.5wt%，Ti、Ni、Ca、V、Zn中的兩種或兩種以上，含量為0.001~0.2wt%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。汽車(chē)線束通過(guò)熔煉、鑄造、軋制而成鋁合金桿，再經(jīng)拉制、束絞、軟化而成鋁合金導(dǎo)體線芯，導(dǎo)體線芯外擠包一層絕緣而制得。該發(fā)明制得的汽車(chē)線束質(zhì)輕、有優(yōu)異電導(dǎo)率、拉伸強(qiáng)度、加工性及抗蠕變性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種汽車(chē)線用A卜Fe-Cu-Mg系鋁合金及線束
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用作移動(dòng)載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動(dòng)機(jī)用線纜的線束，屬于鋁合金領(lǐng)域。 【背景技術(shù)】
[0002]目前世界范圍內(nèi)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展迅速，汽車(chē)工業(yè)不僅成為美國(guó)，日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，也成為包括中國(guó)在內(nèi)的一些發(fā)展中國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，作為汽車(chē)重要配套產(chǎn)品之一的汽車(chē)線，無(wú)論在規(guī)模產(chǎn)量還是品種需求上均有良好的市場(chǎng)前景。
[0003]同時(shí)汽車(chē)向小型化、輕量化方向發(fā)展，各種電子設(shè)備的控制電路增加，機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)的配線位置增多，為了達(dá)到節(jié)能降耗目的，要求汽車(chē)低壓電線向縮小尺寸的性能方向發(fā)展。因此，為了減輕重量，已經(jīng)嘗試使用導(dǎo)體由鋁材料制成的鋁電線。
[0004]導(dǎo)體由鋁基材料制成的鋁電線由于重量輕且導(dǎo)電性優(yōu)異，因而常規(guī)地用于設(shè)置高架輸電線的電力工業(yè)領(lǐng)域中。鋁合金已越來(lái)越多地用于鋁電線的導(dǎo)體以提高強(qiáng)度和耐彎曲性，另外隨著銅資源的日益匱乏，而鋁的含量很豐富，以鋁代替銅受到了研究者的關(guān)注，因此鋁合金作為電纜導(dǎo)體成為了研究的熱點(diǎn)。
[0005]例如，日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-19163號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種鋁導(dǎo)體，它是通過(guò)將鋁合金線材捻合而制成的絞合線，所述鋁合金線材含有1.10-1.50質(zhì)量％的Fe、0.03-0.25質(zhì)量％的Mg、0.02-0.06%質(zhì)量％的Si，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。該篇專(zhuān)利提到的鋁合金線材時(shí)一種硬質(zhì)拉絲線，從而所述導(dǎo)線盡管強(qiáng)度有所提高，但伸長(zhǎng)率差，這導(dǎo)致耐彎曲性和耐沖擊性下降。
[0006]日本專(zhuān)利汽車(chē)用鋁電線及其制造方法(申請(qǐng)?zhí)?200820111739.2)中提供的導(dǎo)體有IlOMPa以上的拉伸強(qiáng)度、15%以上的斷裂伸長(zhǎng)率和58%IACS以上的電導(dǎo)率，但是，該篇專(zhuān)利對(duì)于導(dǎo)體的抗蠕變性沒(méi)有體現(xiàn)出很好的改善效果。
[0007]然而作為移動(dòng)體的電氣配線體的導(dǎo)體，其中最重要的一個(gè)問(wèn)題就是對(duì)耐蠕變特性的要求。因?yàn)殇X容易蠕變的環(huán)境溫度約140°C，而移動(dòng)體的熱環(huán)境譬如汽車(chē)的引擎室、驅(qū)動(dòng)用發(fā)動(dòng)機(jī)這些部分在盛夏就易達(dá)到這個(gè)溫度。另外，移動(dòng)體的電氣配線體電線鉚接于端子，如果發(fā)生了蠕變，則有脫落的隱患。
[0008]因此，耐蠕變特性優(yōu)異的鋁導(dǎo)體的開(kāi)發(fā)是有必要的。另外，為防止在無(wú)限多次交變載荷作用下對(duì)作為移動(dòng)體的電氣配線體的導(dǎo)體造成破壞，耐疲勞性的提高也是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種質(zhì)輕、有優(yōu)異電導(dǎo)率、拉伸強(qiáng)度、加工性、抗蠕變性能的汽車(chē)線用合金及其制備方法及其制備而得的汽車(chē)線束。
[0010]上述目的通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn):
[0011]—種Al-Fe-Cu-Mg系招合金,其特征在于:包括以下成分:[0012]Fe，含量為 0.2 ~1.4wt%,
[0013]Cu+Mg,含量為 0.01 ~0.5wt%,
[0014]Ti, Ni, Ca, V, Zn中的兩種或兩種以上，含量為0.001~0.2wt%,
[0015]余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0016]所述的一種汽車(chē)線用鋁合金，其合金還含有不超過(guò)0.lwt%的Si。
[0017]所述的一種汽車(chē)線用鋁合金，其合金中還含有0.1-0.3wt%的RE，其中Ce、La占稀土總量的50%以上。
[0018]所述的鋁合金電阻率不大于0.028264 Ω.mm2/m，斷裂伸長(zhǎng)率不低于10%，溫度140°C、120MPa壓應(yīng)力條件下，I~100小時(shí)的平均蠕變速度為1Χ10-3 (%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
[0019]所述的汽車(chē)線用鋁合金的制備方法，鋁合金通過(guò)熔煉、鑄造、軋制而成鋁合金桿。
[0020]所述的汽車(chē)線用鋁合金而制得的汽車(chē)線束，其制備方法包括以下步驟:通過(guò)熔煉、鑄造、軋制而成鋁合金桿，再經(jīng)拉制、束絞、軟化而成鋁合金導(dǎo)體線芯，導(dǎo)體線芯外擠包一層絕緣而制得。
[0021]所述的導(dǎo)體線芯由10~1000根0.2mm~0.5mm的單絲束絞而成。
[0022]所述的絕緣層外擠包一層護(hù)套，絕緣和護(hù)套材料采用聚氯乙烯、聚氯乙烯-丁腈聚合物、聚酰胺、氟化乙丙烯、聚丙烯材料。
[0023]所述軟化退火導(dǎo)體 被同心壓縮。
[0024]所述的利用汽車(chē)線用鋁合金而制得的汽車(chē)線束，可用于_40°C~150°C環(huán)境下，可用作移動(dòng)體載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動(dòng)機(jī)用線纜。
[0025]用于制備本發(fā)明鋁合金的方法包括以下步驟:
[0026]a)通過(guò)對(duì)熔融招合金進(jìn)行鑄造得到鑄造材料:按配方比例加入Al錠、Al-Fe錠、Al-Mg錠、Al-Cu錠和Al-Ca錠、Al-Ti錠、Al-Ni錠、Al-Zn錠、Al-V錠中的兩種或兩種以上或純金屬錠在700°C或更高的溫度下熔煉處理；680°C以下的溫度進(jìn)行鑄造；
[0027]b)將步驟a)得到的鑄錠進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理，再軋制成合金桿；
[0028]c)將步驟b)軋制成的合金桿經(jīng)過(guò)冷拔、絞合、軟化，擠包絕緣制成合金電線。
[0029]優(yōu)選的，用于制備本發(fā)明合金電線的方法包括以下步驟:
[0030]a)通過(guò)對(duì)熔融招合金進(jìn)行鑄造得到鑄造材料:按配方比例加入Al錠、Al-Fe錠、Al-Mg錠、Al-Cu錠及Al-Ca錠、Al-Ti錠、Al-Ni錠、Al-Zn錠、Al-V錠中的兩種或兩種以上、Al-RE錠或純金屬錠在700°C或更高的溫度下熔煉處理；680°C以下的溫度進(jìn)行鑄造；
[0031]b)將步驟a)得到的鑄錠進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理，再軋制成合金桿；
[0032]c)將步驟b)軋制成的合金桿經(jīng)過(guò)冷拔、絞合、軟化，擠包絕緣制成合金電線。
[0033]本發(fā)明的導(dǎo)體線芯退火后被同心壓縮，由10~1000根0.2mm~0.5mm的單絲束絞而成。
[0034]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明添加Fe、Cu、Mg，優(yōu)選Ca、T1、N1、Zn、V中的兩種或兩種以上作為合金的添加元素，通過(guò)加入Fe元素，可以改善合金的機(jī)械強(qiáng)度和拉伸性能，F(xiàn)e還能明顯的提高高溫抗蠕變性能，以及提高合金的抗疲勞性能，Cu的加入有一定的固溶強(qiáng)化效果，此外時(shí)效析出的CuAl2有著明顯的時(shí)效強(qiáng)化效果，合金中銅含量在0.01%-0.3%最適宜，若超過(guò)這個(gè)范圍，則會(huì)削弱其時(shí)效強(qiáng)化效果及其抗蝕性。Mg的加入和硅能形成鋁硅鎂系合金，強(qiáng)化相為MgSi，可以提高合金強(qiáng)度，然后過(guò)量的Mg則會(huì)使合金變脆，在微拉過(guò)程中線材易斷裂，因此，通過(guò)合理搭配Cu、Mg的加入在0.01%-0.5%范圍內(nèi)，可以在提高合金的強(qiáng)度以及高溫蠕變性能的同時(shí)，改善其抗疲勞性能。
[0035]Ca在鋁合金中固溶度極低，與鋁形成CaAl4化合物，鈣又是鋁合金的超塑性元素，鈣和硅形成CaSi2，不溶于鋁，由于減小了硅的固溶量，可稍微提高鋁合金的導(dǎo)電性能。鈣能改善鋁合金切削性能，并且微量鈣有利于去除鋁液中的氫。
[0036]Ni的加入在合金中能形成AlNi3等金屬化合物，呈彌散相分布于基體晶界，具有細(xì)化晶粒、充填基體晶界、形成近鋁電位金屬化合物的多種作用，明顯弱化了熔體的表面張力，降低了熔體黏度，顯著提高了熔體流動(dòng)性及合金的機(jī)械性能。 [0037]Ti的加入在熔鑄時(shí)對(duì)鑄塊的微細(xì)化材料起作用，提高合金的加工拉伸性能，以及提高抗蠕變性能，特別是改善與連接端子的穩(wěn)定性。
[0038]V的加入在鋁合金中形成VAl11難溶化合物，在熔鑄過(guò)程中起細(xì)化晶粒作用，也有細(xì)化再結(jié)晶組織、提高再結(jié)晶溫度的作用。一般的鑄鋁合金有熱脹冷縮，所以在某些高溫情況可能出現(xiàn)高溫密度增加，在鑄鋁合金液加入V的情況，可以采用共同熔鑄的方法，不要在鋁液中加固體，固體同時(shí)熔煉，先將固體V合金放在底部，上部放鋁合金，升溫融化。
[0039]Zn的加入在鋁合金中會(huì)使導(dǎo)電率小幅降低，但是可在一定程度上有效提高強(qiáng)度，同時(shí)改善導(dǎo)體的蠕變速率。
[0040]本發(fā)明對(duì)Si的含量作了限定，是因?yàn)檫^(guò)多的Si會(huì)導(dǎo)致拉伸性能降低，影響到電纜的加工性能，并且可能會(huì)降低導(dǎo)體的疲勞彎曲性能，且過(guò)多的Si還會(huì)降低電性能。
[0041]本發(fā)明中Fe 含量為 0.2-1.4wt%, Cu+Mg 含量為 0.01-0.05wt%, T1、N1、Ca、V、Zn中兩種或兩種以上含量總和為0.001-0.2wt%,以及含量不超過(guò)0.lwt%的Si和0.1-0.3wt%的RE，其中Ce、La占稀土總量的50%以上，通過(guò)這樣制定合金配方，既可以改善合金的性能，又不至于過(guò)多的量會(huì)惡化的合金的性能，特別是電性能和延伸性能，通過(guò)合理的配比關(guān)系來(lái)很好的保障合金的性能匹配，本發(fā)明優(yōu)選的RE元素，其中Ce、La占RE總含量中的50%以上，稀土可以顯著提高合金的電性能，本發(fā)明中稀土加入鋁合金中，使鋁合金熔鑄時(shí)增加成分過(guò)冷，細(xì)化晶粒，減少二次晶間距，減少合金中的氣體和夾雜，并使夾雜相趨于球化。還可降低熔體表面張力，增加流動(dòng)性，有利于澆鑄成錠，對(duì)工藝性能有著明顯的影響，還能起到提高合金抗疲勞彎曲性能的效果，延長(zhǎng)了電纜的使用壽命，優(yōu)選Ce和La，是因?yàn)檫@兩種元素在本發(fā)明中效果較其他稀土元素改善效果更明顯。同時(shí)鋁合金材料通過(guò)熔煉、鑄造、固溶與時(shí)效處理、軋制工藝后，使得鋁合金電阻率不大于0.028264 Ω.πιπι2/πι，斷裂伸長(zhǎng)率不低于10%，溫度140°C、120MPa壓應(yīng)力條件下，1-100小時(shí)的平均蠕變速度為1Χ10-3 (%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
[0042]通過(guò)本發(fā)明制備而成的汽車(chē)線束，既實(shí)現(xiàn)了作為導(dǎo)體所必須的電氣性能，又克服了鋁合金作為汽車(chē)線束導(dǎo)體存在的加工性能、抗蠕變性能和抗疲勞性能方面的不足，并實(shí)現(xiàn)了作為汽車(chē)線束的所要求的輕量化問(wèn)題，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益方面具有非常重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0044]實(shí)施例1
[0045]一種汽車(chē)線用鋁合金，組分及各組分的重量百分比如下(總重量:1T):
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種Al-Fe-Cu-Mg系汽車(chē)線用鋁合金，其特征在于:包括以下成分:
Fe，含量為 0.2-1.4wt%,
Cu+Mg，含量為 0.01-0.5wt%, T1、N1、Ca、V、Zn中的兩種或兩種以上，含量為0.001-0.2wt%, 余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Al-Fe-Cu-Mg系汽車(chē)線用鋁合金，其特征在于:所述的鋁合金中還含有不超過(guò)0.lwt%的Si。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Al-Fe-Cu-Mg系汽車(chē)線用鋁合金，其特征在于:所述的鋁合金中還含有0.1-0.3wt%的RE，其中Ce、La占稀土總量的50%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的汽車(chē)線用鋁合金，其特征在于:所述的鋁合金電阻率不大于0.028264 Ω.mm2/m，斷裂伸長(zhǎng)率不低于10%，溫度140°C、120MPa壓應(yīng)力條件下，1-100小時(shí)的平均蠕變速度為1X 10_3(%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
5.一種利用權(quán)利要求4所述的鋁合金而制得的汽車(chē)線束，其特征在于:所述的導(dǎo)體線芯由10-1000根0.2-0.5mm的單絲束絞而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線束，其特征在于:所述的絕緣層外擠包一層護(hù)套，絕緣和護(hù)套材料采用聚氯乙烯、聚氯乙烯-丁腈聚合物、聚酰胺、氟化乙丙烯或聚丙烯材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線束，其特征在于:所述的汽車(chē)線束可用于-40-150°C環(huán)境下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線束，其特征在于:所述的汽車(chē)線束可用作移動(dòng)體載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動(dòng)機(jī)用線纜。
【文檔編號(hào)】C22C21/16GK103757492SQ201310733446
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】林澤民 申請(qǐng)人:安徽欣意電纜有限公司