本發(fā)明涉及導(dǎo)電線材領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材的制備方法。

背景技術(shù)：

目前電線電纜等導(dǎo)電線材因?qū)щ娐实膯?wèn)題多采用銅導(dǎo)線，但由于銅資源緊張，銅價(jià)居高不下，銅導(dǎo)體占銅纜線成本的約70％，制造銅電纜的成本太大，但使用純鋁，長(zhǎng)期運(yùn)行或電流過(guò)載后發(fā)生較大的蠕變，導(dǎo)致接觸電阻太大，易引起事故，且彎曲性能不好，易開裂或折斷，同樣易引發(fā)事故。

目前廣泛使用的鋁合金電線電纜的導(dǎo)電率為61％iacs，如果鋁合金電線電纜的導(dǎo)電率能從61％iacs升高到62％iacs及以上時(shí)，則線路的損耗可以減少1.5％以上，另外，降低鋁合金的容重值，這對(duì)于導(dǎo)線支架的負(fù)載也大大減小，更對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)能耗大國(guó)來(lái)說(shuō)，能源的節(jié)約則是相當(dāng)客觀的，因此，開發(fā)研制新型的輕質(zhì)高導(dǎo)電率合金導(dǎo)電線材并加以推廣應(yīng)用將具有很大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材的制備方法，該種導(dǎo)電線材制備簡(jiǎn)單方便，容重值小，質(zhì)輕，具有優(yōu)良的導(dǎo)電率、延伸率及力學(xué)強(qiáng)度，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，使用壽命長(zhǎng)，適宜推廣應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)預(yù)備以下按重量份計(jì)的原料單質(zhì)：al90-110份、si0.7-2.1份、cu1.4-2.6份、mn0.7-1.5份、zn1.6-3.4份、sc0.8-1.6份、y0.9-2.1份、co0.4-1.2份、dy0.3-0.9份和be0.2-0.6份；

(2)將原料單質(zhì)分三批、三個(gè)階段加入到高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，待所有的原料熔化后，在合金熔液表面覆蓋一層覆蓋劑，保溫40-50min；

(3)利用氬氣或者氮?dú)鈱⒕珶拕﹪娙牒辖鹑垡褐芯珶捥幚?5-35min，該精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，三者之間的質(zhì)量比1:1:3；

(4)待爐溫降至860-920℃，將精煉后的合金熔液連鑄連軋成8-12cm的鋁合金棒材，待鋁合金棒材降至室溫進(jìn)行均勻化退火處理；

(5)將鋁合金棒材經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑為1-5mm的鋁合金單線，并置于熱處理爐中進(jìn)行時(shí)效處理即可。

進(jìn)一步地，所述合金導(dǎo)電線材由以下按重量份計(jì)的原料單質(zhì)制成：al100份、si1.4份、cu2.0份、mn1.1份、zn2.5份、sc1.2份、y1.5份、co0.8份、dy0.6份和be0.4份。

進(jìn)一步地，在步驟(2)中，熔煉分為三個(gè)階段：階段一溫度區(qū)間為650-670℃，保溫時(shí)間40-50min；階段二溫度區(qū)間為1080-1360℃，保溫時(shí)間30-40min；階段三溫度區(qū)間為1480-1560℃，保溫時(shí)間2-3h。

進(jìn)一步地，階段一時(shí)，將al和zn加入到高頻感應(yīng)爐中熔制；階段二時(shí)，將cu、si、mn和be加入到高頻感應(yīng)爐中熔制；階段三時(shí)，將dy、co、y和sc加入到高頻感應(yīng)爐中熔制。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，所述精煉劑用量為合金熔液重量的0.2-0.4％。

進(jìn)一步地，在步驟(4)中，所述均勻化退火處理的溫度為480-520℃，時(shí)間為40-50min。

進(jìn)一步地，在步驟(5)中，所述時(shí)效處理是先將爐溫升至240-280℃，保溫25-35min；再將爐溫升至380-420℃，保溫30-40min；最后將爐溫降至180-220℃，保溫30-40min。

進(jìn)一步地，所述爐溫的升溫速率為10-20℃/min，爐溫的降溫速率為5-15℃/min。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明的導(dǎo)電線材制備簡(jiǎn)單方便，容重值小，質(zhì)輕，相比傳統(tǒng)的銅合金容重值降低了98％以上，相比傳統(tǒng)的鋁合金容重值降低了15％以上；該種導(dǎo)電線材具有優(yōu)良的導(dǎo)電率、延伸率及力學(xué)強(qiáng)度，經(jīng)檢測(cè)，其成品合金的導(dǎo)電率達(dá)到65.7％以上，相比傳統(tǒng)的鋁合金提高了4.7百分點(diǎn)以上；抗拉強(qiáng)度達(dá)到177mpa，相比傳統(tǒng)的鋁合金提高了55％以上，且整體性能良好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，使用壽命長(zhǎng)，適宜推廣應(yīng)用；

(2)本發(fā)明的合金導(dǎo)電線材成分中，通過(guò)將si的含量控制在1.4％左右，增強(qiáng)了成品合金線材的抗氧化性和耐高熱性能，而過(guò)多會(huì)對(duì)合金的導(dǎo)電性能造成影響；通過(guò)將mn的含量控制在1.1％左右，提高了成品合金線材的力學(xué)強(qiáng)度及抗熱震性，而過(guò)多會(huì)對(duì)合金的導(dǎo)電性能造成影響；通過(guò)將y的含量控制在1.5％左右，提高了成品合金線材的韌性及機(jī)械加工性能，而過(guò)多會(huì)對(duì)合金的導(dǎo)電性能造成影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下原料單質(zhì)：al90kg、si0.7kg、cu1.4kg、mn0.7kg、zn1.6kg、sc0.8kg、y0.9kg、co0.4kg、dy0.3kg和be0.2kg；

(2)將原料單質(zhì)分三批、三個(gè)階段加入到高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉：

階段一，將al和zn加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為650℃，保溫時(shí)間40min；

階段二，將cu、si、mn和be加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1080℃，保溫時(shí)間30min；

階段三，將dy、co、y和sc加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1480℃，保溫時(shí)間2h；

待所有的原料熔化后，在合金熔液表面覆蓋一層覆蓋劑，保溫40min；

(3)利用氬氣或者氮?dú)鈱⒕珶拕﹪娙牒辖鹑垡褐芯珶捥幚?5min，該精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，三者之間的質(zhì)量比1:1:3，且該精煉劑用量為合金熔液重量的0.2％；

(4)待爐溫降至860℃，將精煉后的合金熔液連鑄連軋成8cm的鋁合金棒材，待鋁合金棒材降至室溫輸送至馬弗爐中進(jìn)行均勻化退火處理，退火處理溫度控制在480℃，保溫時(shí)間設(shè)定為40min；

(5)將鋁合金棒材經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑為1mm的鋁合金單線，并置于熱處理爐中進(jìn)行時(shí)效處理即制得本發(fā)明的輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材；

具體的，上述的時(shí)效處理是先將爐溫升至240℃，保溫25min；再將爐溫升至380℃，保溫30min；最后將爐溫降至180℃，保溫30min；且在上述過(guò)程中，所述熱處理爐的升溫速率控制在10℃/min，爐溫的降溫速率控制在5℃/min。

實(shí)施例2

一種輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下原料單質(zhì)：al100kg、si1.4kg、cu2.0kg、mn1.1kg、zn2.5kg、sc1.2kg、y1.5kg、co0.8kg、dy0.6kg和be0.4kg；

(2)將原料單質(zhì)分三批、三個(gè)階段加入到高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉：

階段一，將al和zn加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為660℃，保溫時(shí)間45min；

階段二，將cu、si、mn和be加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1220℃，保溫時(shí)間35min；

階段三，將dy、co、y和sc加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1520℃，保溫時(shí)間2.5h；

待所有的原料熔化后，在合金熔液表面覆蓋一層覆蓋劑，保溫45min；

(3)利用氬氣或者氮?dú)鈱⒕珶拕﹪娙牒辖鹑垡褐芯珶捥幚?0min，該精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，三者之間的質(zhì)量比1:1:3，且該精煉劑用量為合金熔液重量的0.3％；

(4)待爐溫降至890℃，將精煉后的合金熔液連鑄連軋成10cm的鋁合金棒材，待鋁合金棒材降至室溫輸送至馬弗爐中進(jìn)行均勻化退火處理，退火處理溫度控制在500℃，保溫時(shí)間設(shè)定為45min；

(5)將鋁合金棒材經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑為3mm的鋁合金單線，并置于熱處理爐中進(jìn)行時(shí)效處理即制得本發(fā)明的輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材；

具體的，上述的時(shí)效處理是先將爐溫升至260℃，保溫30min；再將爐溫升至400℃，保溫35min；最后將爐溫降至200℃，保溫35min；且在上述過(guò)程中，所述熱處理爐的升溫速率控制在15℃/min，爐溫的降溫速率控制在10℃/min。

實(shí)施例3

一種輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下原料單質(zhì)：al110kg、si2.1kg、cu2.6kg、mn1.5kg、zn3.4kg、sc1.6kg、y2.1kg、co1.2kg、dy0.9kg和be0.6kg；

(2)將原料單質(zhì)分三批、三個(gè)階段加入到高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉：

階段一，將al和zn加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為670℃，保溫時(shí)間50min；

階段二，將cu、si、mn和be加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1360℃，保溫時(shí)間40min；

階段三，將dy、co、y和sc加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1560℃，保溫時(shí)間3h；

待所有的原料熔化后，在合金熔液表面覆蓋一層覆蓋劑，保溫50min；

(3)利用氬氣或者氮?dú)鈱⒕珶拕﹪娙牒辖鹑垡褐芯珶捥幚?5min，該精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，三者之間的質(zhì)量比1:1:3，且該精煉劑用量為合金熔液重量的0.4％；

(4)待爐溫降至920℃，將精煉后的合金熔液連鑄連軋成12cm的鋁合金棒材，待鋁合金棒材降至室溫輸送至馬弗爐中進(jìn)行均勻化退火處理，退火處理溫度控制在520℃，保溫時(shí)間設(shè)定為50min；

(5)將鋁合金棒材經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑為5mm的鋁合金單線，并置于熱處理爐中進(jìn)行時(shí)效處理即制得本發(fā)明的輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材；

具體的，上述的時(shí)效處理是先將爐溫升至280℃，保溫35min；再將爐溫升至420℃，保溫40min；最后將爐溫降至220℃，保溫40min；且在上述過(guò)程中，所述熱處理爐的升溫速率控制在20℃/min，爐溫的降溫速率控制在15℃/min。

實(shí)施例4

一種輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下原料單質(zhì)：al100kg、si1.4kg、cu2.0kg、mn1.1kg、zn2.5kg、sc1.2kg、y1.5kg、co0.8kg、dy0.6kg和be0.4kg；

(2)將原料單質(zhì)分三批、三個(gè)階段加入到高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉：

階段一，將al和zn加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為650℃，保溫時(shí)間50min；

階段二，將cu、si、mn和be加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1080℃，保溫時(shí)間40min；

階段三，將dy、co、y和sc加入到高頻感應(yīng)爐中，熔制溫度區(qū)間為1480℃，保溫時(shí)間3h；

待所有的原料熔化后，在合金熔液表面覆蓋一層覆蓋劑，保溫40min；

(3)利用氬氣或者氮?dú)鈱⒕珶拕﹪娙牒辖鹑垡褐芯珶捥幚?5min，該精煉劑為nacl、kcl和na3alf6組成的混合物，三者之間的質(zhì)量比1:1:3，且該精煉劑用量為合金熔液重量的0.2％；

(4)待爐溫降至920℃，將精煉后的合金熔液連鑄連軋成8cm的鋁合金棒材，待鋁合金棒材降至室溫輸送至馬弗爐中進(jìn)行均勻化退火處理，退火處理溫度控制在520℃，保溫時(shí)間設(shè)定為40min；

(5)將鋁合金棒材經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑為2mm的鋁合金單線，并置于熱處理爐中進(jìn)行時(shí)效處理即制得本發(fā)明的輕質(zhì)合金導(dǎo)電線材；

具體的，上述的時(shí)效處理是先將爐溫升至240℃，保溫35min；再將爐溫升至380℃，保溫40min；最后將爐溫降至180℃，保溫40min；且在上述過(guò)程中，所述熱處理爐的升溫速率控制在10℃/min，爐溫的降溫速率控制在15℃/min。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。