一種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb鋁合金及其線束的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金及其制備方法及其制備而得的汽車線束，該汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb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%，Sb，含量為0.001-0.2wt%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過加入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+Mg的加入可以提高合金的強(qiáng)度以及高溫蠕變性能，并能改善抗疲勞性能，Sb的加入可以提高合金的屈服極限，同時(shí)使合金具有超塑性有利于拉制成非常細(xì)的合金線。
【專利說明】—種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb鋁合金及其線束
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用作移動載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動機(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)汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車工業(yè)不僅成為美國，日本等發(fā)達(dá)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，也成為包括中國在內(nèi)的一些發(fā)展中國家的支柱產(chǎn)業(yè)，作為汽車重要配套產(chǎn)品之一的汽車線，無論在規(guī)模產(chǎn)量還是品種需求上均有良好的市場前景。
[0003]同時(shí)汽車向小型化、輕量化方向發(fā)展，各種電子設(shè)備的控制電路增加，機(jī)動車內(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，日本專利特開2006-19163號公報(bào)公開了一種鋁導(dǎo)體，它是通過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A1和不可避免的雜質(zhì)。該篇專利提到的鋁合金線材是一種硬質(zhì)拉絲線，從而所述導(dǎo)線盡管強(qiáng)度有所提高，但伸長率差，這導(dǎo)致耐彎曲性和耐沖擊性下降。
[0006]日本專利汽車用鋁電線及其制造方法(申請?zhí)?200820111739.2)中提供的導(dǎo)體有
11OMPa以上的拉伸強(qiáng)度、15%以上的斷裂伸長率和58%IACS以上的電導(dǎo)率，但是，該篇專利對于導(dǎo)體的抗蠕變性沒有體現(xiàn)出很好的改善效果。
[0007]然而作為移動體的電氣配線體的導(dǎo)體，其中最重要的一個(gè)問題就是對耐蠕變特性的要求。因?yàn)殇X容易蠕變的環(huán)境溫度約140°C，而移動體的熱環(huán)境譬如汽車的引擎室、驅(qū)動用發(fā)動機(jī)這些部分在盛夏就易達(dá)到這個(gè)溫度。另外，移動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)體的開發(fā)是有必要的。另外，為防止在無限多次交變載荷作用下對作為移動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、抗蠕變性能的汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金及其制備方法及其制備而得的汽車線束。
[0010]上述目的通過以下方案實(shí)現(xiàn):
[0011]—種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金,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]Sb，含量為 0.001-0.2wt%，
[0015]余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0016]所述的合金還含有不超過0.lwt%的Si。(以下內(nèi)容順序有調(diào)整)
[0017]所述的合金中還含有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1X1(T3 (%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
[0019]所述的汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金的制備方法，通過熔煉、鑄造、軋制而成鋁合金桿。
[0020]所述的利用汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金而制得的汽車線束，通過熔煉、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0.2-0.5mm的單絲束絞而成。
[0022]所述的絕緣層外 擠包一層護(hù)套；所述絕緣和護(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。
[0023]所述的汽車線束可用于-40-150°C環(huán)境下。
[0024]所述的汽車線束可用作移動體載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動機(jī)用線纜。
[0025]本發(fā)明的有益效果為:
[0026]本發(fā)明優(yōu)選Fe、Cu、Mg、Sb作為合金的添加元素，通過加入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，若超過這個(gè)范圍，則會削弱其時(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，然后過量的Mg則會使合金變脆，在微拉過程中線材易斷裂，因此，通過合理搭配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。
[0027]Sb與鋁形成的高熔點(diǎn)化合物在合金凝固過程中呈彌散質(zhì)點(diǎn)首先析出，其質(zhì)點(diǎn)的晶體結(jié)構(gòu)可作為異質(zhì)晶核，大量的彌散晶核促使晶粒細(xì)化，提高合金的屈服極限，由于鋁合金凝固溫度范圍寬，偏析傾向大，緩冷時(shí)低熔點(diǎn)的初生富鋁α相支晶由于比重輕而上浮，高熔點(diǎn)的富鐵、鎂、銅液體則沉積到鑄件底部而最后凝固。凝固末期，支晶形成網(wǎng)路，殘余液相由于能潤濕晶面而上升，流入支晶以補(bǔ)縮凝固收縮，從而出現(xiàn)底部縮空、縮松的問題，影響合金的塑性，而在鋁合金中加入Sb后，能同合金中的鋁、鐵、鎂、銅形成穩(wěn)定的多元化合物，這些化合物的密度與合金液的相近，當(dāng)合金凝固時(shí)，他們首先析出，形成網(wǎng)絡(luò)框架，懸浮于合金液中，對富鋁相的上浮和富鐵、鎂、銅相的下落起阻礙作用從而抑制了合金的比重偏析易造成下表面收縮的缺陷，使合金具有超塑性有利于拉制成非常細(xì)的合金線。
[0028]本發(fā)明對Si的含量作了限定，是因?yàn)檫^多的Si會導(dǎo)致拉伸性能降低，影響到電纜的加工性能，并且可能會降低導(dǎo)體的疲勞彎曲性能，且過多的Si還會降低電性能。
[0029]本發(fā)明中Fe含量為0.2-1.4wt%, Cu+Mg含量為0.01-0.05wt%, Sb含量為0.001-0.2wt%,以及含量不超過0.lwt%的Si和含有0.1-0.3wt%的RE，其中Ce,La占稀土總量的50%以上，通過這樣制定合金配方，既可以改善合金的性能，又不至于過多的量會惡化的合金的性能，特別是電性能和延伸性能，通過合理的配比關(guān)系來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，增加流動性，有利于澆鑄成錠，對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I X 1(T3 (%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
[0030]通過本發(fā)明制備而成的汽車線束，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)了作為汽車線束的所要求的輕量化問題，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】
[0031]下面將對本發(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。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動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。
[0032]實(shí)施例1
[0033]一種汽車線用鋁`合金，組分及各組分的重量百分比如下(總重量:1T):
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb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%,Sb，含量為 0.001-0.2wt%,余量為A1和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金，其特征在于:所述的合金還含有不超過0.lwt%的Si。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金，其特征在于:所述的合金中還含有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所述的一種汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb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1 X 1(T3 (%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
5.一種如權(quán)利要求4所述的汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金的制備方法，其特征在于:通過熔煉、鑄造、軋制而成鋁合金桿。
6.一種利用如權(quán)利要求5所述的汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金而制得的汽車線束，其特征在于:所述的汽車線束通過熔煉、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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用汽車`線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金而制得的汽車線束，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金而制得的汽車線束，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的利用汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金而制得的汽車線束，其特征在于:所述的汽車線束可用于-40-150°C環(huán)境下。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用汽車線用Al-Fe-Cu-Mg-Sb合金而制得的汽車線束，其特征在于:所述的汽車線束可用作移動體載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動機(jī)用線纜。
【文檔編號】H01B13/012GK103725929SQ201310736309
【公開日】2014年4月16日 申請日期: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 申請人:安徽欣意電纜有限公司