一种耐腐蚀铝合金接地材料及其制作方法与流程

本发明涉及接地金属技术领域，更具体地说，是涉及一种耐腐蚀铝合金接地材料及其制作方法。

背景技术：

长期、可靠、稳定的接地系统，是各行业保证设备稳定运行、人员安全的重要措施，而接地系统长期安全可靠运行的关键在于选择良好的接地材料。

目前，通常使用镀锌钢材、镀铜钢材或纯铜材作为接地材料。镀锌钢材造价相对较低，但镀锌钢材耐腐蚀性较差，使用寿命短，后期维护保养费用较高。纯铜热稳定性能好、导电性能强、耐腐性强，但对其附近的钢结构会造成电化学腐蚀，同时采用铜材作为接地材料一次投入成本较高，且会对环境产生重金属离子污染。镀铜钢材兼有铜的耐腐蚀性和导电性，造价适中，对施工工艺要求较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀铝合金接地材料及其制作方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

一方面，本发明实施例提供一种耐腐蚀铝合金接地材料，包括：铝al、铜cu、稀土元素re、硼b和其他杂质，各成分的含量为：

cu：2.5％～3.5％，re：0.05％～0.2％，b：0.02％～0.06％，其他杂质：0.5％以下，余量为al。

另一方面，本发明实施例还提供一种上述接地材料的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：配料，根据所述接地材料中各成分的含量，配备各成分的原材料；

步骤2：熔炼，待铝的原材料将要完全融化时，分别加入铜、稀土元素和硼的原材料，形成熔炼液；

步骤3：对所述熔炼液进行拉铸，经冷却水冷却，形成拉铸棒；

步骤4：热挤压，对所述拉铸棒进行预热，在挤压机中进行挤压，形成所需截面的热挤压件；

步骤5：喷丸，对所述热挤压件进行喷丸处理；

步骤6：氧化，将所述喷丸后的热挤压件置于温箱内，调节氧化温度进行氧化。

本发明的有益效果在于：采用铝合金作为接地材料，通过在铝中增加少量的铜，改善表面氧化物导电性能不佳，不能作为接地材料使用的缺点；合金中添加稀土元素，起到到细化晶粒和净化晶界的作用；合金中加入硼，起到抑制铝铜θ相的产生；喷丸工艺消除了由于挤压造成的应力分布不均，起到细化表面晶粒的作用。此外，所述接地材料可代替纯铜，减少成本，解决现有技术中铜对环境产生重金属离子污染的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的拉铸棒的金相图。

图2为本发明实施例提供的热挤压后接地件的电镜图。

图3为本发明实施例提供的喷丸前接地件的表面形貌图。

图4为本发明实施例提供的喷丸后接地件的表面形貌图

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种耐腐蚀铝合金接地材料。所述接地材料包括铝al、铜cu、稀土元素re、硼b和其他杂质，各成分的含量为：

cu：2.5％～3.5％，re：0.05％～0.2％，b：0.02％～0.06％，其他杂质：0.5％以下，余量为al。

本发明实施例还提供一种上述接地材料的制作方法。所述方法包括以下步骤：

步骤1：配料，根据所述接地材料中各成分的含量，配备各成分的原材料；

步骤2：熔炼，待铝的原材料将要完全融化时，分别加入铜、稀土元素和硼的原材料，形成熔炼液；

步骤3：对所述熔炼液进行拉铸，经冷却水冷却，形成拉铸棒；

步骤4：热挤压，对所述拉铸棒进行预热，在挤压机中进行挤压，形成所需截面的热挤压件；

步骤5：喷丸，对所述热挤压件进行喷丸处理；

步骤6：氧化，将所述喷丸后的热挤压件置于温箱内，调节氧化温度进行氧化。

可选地，在所述步骤1中，铝的原材料采用99.9％的铝锭，铜的原材料采用99.5％的电解铜，稀土元素的原材料采用铝稀土，硼的原材料采用铝硼中间合金。

可选地，在所述步骤2中，熔炼温度为：50～800℃。

可选地，在所述步骤3中，拉铸直径为600～1500mm，拉铸速度为12cm/min～18cm/min；冷却水温度为25℃以下，水量为500～1000m³/h。

可选地，在所述步骤3中，所述拉铸棒的晶粒度级别大于gb/t6394-2017中的7级。

可选地，在所述步骤4中，所述拉铸棒的预热温度为400～450℃，预热时间为20min。

可选地，在所述步骤4中，所述热挤压件的成分为α+β(al-cu固溶相)基体和θ相(cual2相)，其中θ相的颗粒直径小于10μm，析出相总面积小于观察面积的30％。

可选地，在所述步骤5中，所述喷丸处理的丸粒为20#～40#的玻璃丸或0.8～1.0mm的钢丸，喷丸压力为0.15～0.2mpa，喷丸覆盖率为100％。

可选地，在所述步骤6中，所述氧化温度为200～300℃，氧化时间为2～3h。

本发明所提供的铝合金接地材料，通过在铝中增加少量的铜，改善表面氧化物导电性能不佳，不能作为接地材料使用的缺点；合金中添加稀土元素，起到到细化晶粒和净化晶界的作用；合金中加入硼，起到抑制铝铜θ相的产生；喷丸工艺消除了由于挤压造成的应力分布不均，起到细化表面晶粒的作用。所述接地材料可代替纯铜，减少成本，解决现有技术中铜对环境产生重金属离子污染的问题。

以上是本发明的核心思想，下面结合具体实施例，对所述耐腐蚀铝合金接地材料及其制作方法进行详细说明。

实施例1

本实施例提供一种耐腐蚀铝合金接地材料，所述接地材料各成分的含量为al：97.42％，cu：2.5％，re：0.05％，b：0.02％，杂质0.01％。

本实施例提供一种上述接地材料的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：配料。根据接地材料的各成分含量要求进行配料，铝和铜的原材料分别采用99.9％的铝锭和99.5％的电解铜，稀土元素和硼分别以铝稀土和铝硼中间合金的形式加入。

步骤2：熔炼。在50℃下，待原料铝将要完全融化时加入原料铜、稀土中间合金和硼中间合金。

步骤3：拉铸。对熔炼液进行拉铸，经冷却水冷却，形成拉铸棒。对熔炼液进行拉铸，经冷却水冷却，形成拉铸棒。拉铸直径为600mm，拉铸速度为12cm/min，冷却水温度为25℃，水量500m³/h。图1为拉铸棒的金相图，如图所示，拉铸后圆棒晶粒度级别大于7(根据gb/t6394-2017)。

步骤4：热挤压。对拉铸棒在400℃下预热20min，在挤压机中按照要求进行挤压，最终挤压成所需截面的接地体。熔铸热挤压后，材料的成分为α+β(al-cu固溶相)基体和少量的θ相(cual2相)。图2为热挤压后接地件的电镜图，如图所示，θ相的颗粒直径为9μm，析出相总面积为观察面积的28％。

步骤5：喷丸。对接地体进行喷丸处理，丸粒为20#的玻璃丸或0.8mm的钢丸，喷丸压力设置为0.15mpa，喷丸覆盖率100％。图3和图4分别为喷丸前和喷完后的接地件在光学轮廓仪下的表面形貌图，可以看出，喷丸工艺消除了由于挤压造成的应力分布不均，起到细化表面晶粒的作用。

步骤6：氧化。将热挤压喷丸后的接地体放入温箱中，调节温箱温度为200℃进行氧化，氧化3h。

实施例2

本实施例提供一种耐腐蚀铝合金接地材料，所述接地材料各成分的含量为al：95.74％，cu：3.5％，re：0.2％，b：0.06％，杂质0.5％。

本实施例提供一种上述接地材料的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：配料。根据接地材料的各成分含量要求进行配料，铝和铜的原材料分别采用99.9％的铝锭和99.5％的电解铜，稀土元素和硼分别以铝稀土和铝硼中间合金的形式加入。

步骤2：熔炼。在800℃下，待原料铝将要完全融化时加入原料铜、稀土中间合金和硼中间合金。

步骤3：拉铸。对熔炼液进行拉铸，经冷却水冷却，形成拉铸棒。拉铸直径为1500mm，拉铸速度为18cm/min，冷却水温度为20℃，水量1000m³/h。拉铸后圆棒晶粒度级别大于7(根据gb/t6394-2017)。

步骤4：热挤压。对拉铸棒在450℃下预热20min，在挤压机中按照要求进行挤压，最终挤压成所需截面的接地体。熔铸热挤压后，材料的成分为α+β(al-cu固溶相)基体和少量的θ相(cual2相)。θ相的颗粒直径为5μm，析出相总面积为观察面积的25％。

步骤5：喷丸。对接地体进行喷丸处理，丸粒为40#的玻璃丸或1.0mm的钢丸，喷丸压力设置为0.2mpa，喷丸覆盖率100％。

步骤6：氧化。将热挤压喷丸后的接地体放入温箱中，调节温箱温度为300℃进行氧化，氧化2h。

实施例3

本实施例提供一种耐腐蚀铝合金接地材料，所述接地材料各成分的含量为al：96.61％，cu：3％，re：0.1％，b：0.04％，杂质0.25％。

本实施例提供一种上述接地材料的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：配料。根据接地材料的各成分含量要求进行配料，铝和铜的原材料分别采用99.9％的铝锭和99.5％的电解铜，稀土元素和硼分别以铝稀土和铝硼中间合金的形式加入。

步骤2：熔炼。在400℃下，待原料铝将要完全融化时加入原料铜、稀土中间合金和硼中间合金。

步骤3：拉铸。对熔炼液进行拉铸，经冷却水冷却，形成拉铸棒。拉铸直径为1000mm，拉铸速度为15cm/min，冷却水温度为15℃以下，水量750m³/h。拉铸后圆棒晶粒度级别大于7(根据gb/t6394-2017)。

步骤4：热挤压。对拉铸棒在425℃下预热20min，在挤压机中按照要求进行挤压，最终挤压成所需截面的接地体。熔铸热挤压后，材料的成分为α+β(al-cu固溶相)基体和少量的θ相(cual2相)。θ相的颗粒直径为3μm，析出相总面积为观察面积的20％。

步骤5：喷丸。对接地体进行喷丸处理，丸粒为30#的玻璃丸或0.9mm的钢丸，喷丸压力设置为0.18mpa，喷丸覆盖率100％。

步骤6：氧化。将热挤压喷丸后的接地体放入温箱中，调节温箱温度为250℃进行氧化，氧化2.5h。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。