一种高强度高导电的高硼铝合金线材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金线材加工技术领域，具体是一种高强度高导电的高硼铝合金线 材及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 以往，我国作为输电线用的电线主要成分是铜。但由于铜价格高，成本高，加上现 代技术的发展，铝合金导线的应用比例在不断的增加。近年来，现有输电线路上用的铝合金 线材包括普通钢芯铝导线、铝包钢芯导线、耐热铝导线和高强铝导线等等。但现有的铝合金 线材存在导电率不高、强度不高、不耐热、不同环境中导电率差异大、线耗高等一系列问题， 已经越来越不满足实际的应用。因此，需要调整铝线材中掺杂元素的含量或者引入其他元 素，对铝线材的性能进行改性，以获得一种高强度、且具有优良电性能的铝合金线材。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种同时具有高强度和高导电率的高硼铝合金线材及其 制备方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种高强度高导电的高硼铝合金线材，按照重量百分比计，由以下组分制成：硼 8 · 5~9 · 2%、锆0 · 12~0 · 18%、硅0 · 35~0 · 53%、镍0 · 35~0 · 48%、钙0 · 88~0 · 95%、锌0 · 8 ~1.0%、银 0.12 ~0.20%、钽 0.04~0.07%、镧0.04~0.06%、钕 0.03~0.05%、钪 0.02 ~ 0.04 %和余量的铝。
[0006] 作为本发明进一步的方案：按照重量百分比计，由以下组分制成：硼8.8~9.1%、 锆0 · 14~0 · 16 %、硅0 · 38~0 · 45 %、镍0 · 42~0 · 46 %、钙0 · 90~0 · 93 %、锌0 · 88~0 · 94 %、银 0.15~0.18%、钽 0.05 ~0.06%、镧0.04~0.05%、钕 0.03 ~0.04%、钪 0.02 ~0.03%和余 量的铝。
[0007] 作为本发明进一步的方案：按照重量百分比计，由以下组分制成：硼9.0%、锆 0· 15%、硅0.42 %、镍0.45 %、钙0.92%、锌0.90 %、银0· 16%、钽0.06 %、镧0.05 %、钕 0.04%、钪0.03 %和余量的铝。
[0008] 所述的高强度高导电的高硼铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)准备原料:按上述重量百分比，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或 合金；
[0010] (2)熔炼:将铝锭加入炉中升温至700~710°C下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温 至800~810°C下，加入各合金充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在700~710°C下 保温25~30min，得到铝液；
[0011] (3)成型：将铝液连铸连乳成铝合金杆，接着用拉丝机拉制成铝合金单线，控制润 滑温度不高于86°C;
[0012] (4)时效热处理：将成型后的铝合金单线送入320~330°C热处理炉中处理4~5h 后，接着以5°C/min的速度降温至180~200°C，保温3~4h，再送入冰水中处理3~4h，最后送 入40~50°C热处理炉中处理4~5h，取出，即得所述的铝合金线材。
[0013] 作为本发明进一步的方案:所述的精炼剂按照质量百分比计，由以下原料制成:氯 化钠31~48%、氯化钾15~18%、碳酸钠6~9%、氟化钠4~6%、硫化钙2~4%、硝酸钠16~ 18%、六氟苯2~4%、氮化镁4~5%、石墨粉3~5%。
[0014] 作为本发明进一步的方案:所述的精炼剂按照质量百分比计，由以下原料制成:氯 化钠39%、氯化钾16 %、碳酸钠8 %、氟化钠5%、硫化钙3 %、硝酸钠17 %、六氟苯3 %、氮化镁 5%、石墨粉4%。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0016] 本发明中的锆、硅可明显改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸 率降低；钙可改善合金的导电性，但其含量不宜太高，且本发明通过配合银、硼、锌、钽和镍 等材料，保证铝合金线材具有较好的导电率、抗拉强度、延伸率与耐热性。
[0017] 本发明将镧、钕和钪这三种稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用；此 外，它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定的除 氢、精炼、净化作用；同时，稀土元素化学活性极强，可在长大的晶粒界面上选择性地吸附， 阻碍晶粒的生长，结果导致晶粒细化，有变质的作用。
[0018] 与现有的铝合金导线相比，本发明制得的高硼铝合金线材同时具有高强度和高导 电率，抗拉强度为288~298MPa，导电率为60.6~62.2 % IACS，耐热性能长期运行达到190°C 以上，长期耐热190°C强度残存率为83.2~85.6%，伸长率为3.10~3.25%，蠕变率为0.007 ~0.012%，可以有效增加导线输电能力。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0020] 实施例1
[0021] 本发明实施例中，一种高强度高导电的高硼铝合金线材，按照重量百分比计，由以 下组分制成：硼8.5 %、锆0.18 %、硅0.35 %、镍0.48 %、钙0.88 %、锌1.0 %、银0.12 %、钽 0.07%、镧0.04%、钕0.05%、钪0.02%和余量的铝。
[0022] 所述的高强度高导电的高硼铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)准备原料:按上述重量百分比，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或 合金；
[0024] (2)熔炼:将铝锭加入炉中升温至710°C下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至810 °〇下，加入各合金充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在710°C下保温25min，得到铝 液;所述的精炼剂按照质量百分比计，由以下原料制成：氯化钠48%、氯化钾15%、碳酸钠 6%、氟化钠4%、硫化钙2%、硝酸钠16%、六氟苯2%、氮化镁4%、石墨粉3% ;
[0025] (3)成型：将铝液连铸连乳成铝合金杆，接着用拉丝机拉制成铝合金单线，控制润 滑温度不高于86°C;
[0026] (4)时效热处理:将成型后的铝合金单线送入330°C热处理炉中处理4h后，接着以5 °C/min的速度降温至200°C，保温3h，再送入冰水中处理3h，最后送入50°C热处理炉中处理 4h，取出，即得所述的铝合金线材。
[0027] 实施例2
[0028] 本发明实施例中，一种高强度高导电的高硼铝合金线材，按照重量百分比计，由以 下组分制成：硼9.2%、锆0.12%、硅0.53%、镍0.35%、钙0.95%、锌0.8%、银0.20%、钽 0.04%、镧0.06%、钕0.03%、钪0.04%和余量的铝。
[0029] 所述的高强度高导电的高硼铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
[0030] (1)准备原料:按上述重量百分比，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或 合金；
[0031] (2)熔炼:将铝锭加入炉中升温至700°C下熔化，待铝锭完全熔化后，再升温至800 °〇下，加入各合金充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在700°C下保温30min，得到铝 液;所述的精炼剂按照质量百分比计，由以下原料制成：氯化钠31%、氯化钾18%、碳酸钠 9%、氟化钠6%、硫化钙4%、硝酸钠18%、六氟苯4%、氮化镁5%、石墨粉5% ;
[0032] (3)成型：将铝液连铸连乳成铝合金杆，接着用拉丝机拉制成铝合金单线，控制润 滑温度不高于86°C;
[0033] (4)时效热处理:将成型后的铝合金单线送入320°C热处理炉中处理5h后，接着以5 °C/min的速度降温至180°C，保温4h，再送入冰水中处理4h，最后送入40°C热处理炉中处理 5h，取出，即得所述的铝合金线材。
[0034] 实施例3
[0035] 本发明实施例中，一种高强度高导电的高硼铝合金线材，按照重量百分比计，由以 下组分制成：硼8.8%、锆0.16%、硅 0.38%、镍 0.46%、钙0.90%、锌0.94%、银 0.15%、钽 0.06%、镧0.04%、钕0.04%、钪0.02%和余量的铝。
[0036] 所述的高强度高导电的高硼铝合金线材的制备方法，包括以下步骤：
[0037] (1)准备原料:按上述重量百分比，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或 合金；
[0038] (2)熔炼:将铝锭加入炉中升温至710°C下