一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，通过将废铝、硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭、稀土铝合金、石墨烯进行熔炼得到铝合金，然后进行热处理，再进行加工得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。本发明专利技术提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，通过合理设置工艺参数，优化石墨烯的结构，有效改善铝合金的整体性能，使得到的石墨烯稀土铝合金高导材料电缆具有良好的强度、塑性、导电性、耐热性、耐挠曲疲劳性和加工性能等优点。

Preparation method of graphene rare earth aluminum alloy high conductivity material cable

The invention discloses a method for preparing a graphene rare earth Aluminum Alloy high conductivity material of cable, the aluminum, silicon calcium alloy, copper alloy, zinc Aluminum Alloy, magnesium ingot, rare earth Aluminum Alloy, graphene Aluminum Alloy furnace, followed by heat treatment, and then processed to graphene rare earth Aluminum Alloy high conductivity material cable. A method for preparing graphene rare earth Aluminum Alloy the high conductivity material of cable, by setting up reasonable process parameters, structure optimization of graphene, effectively improve the overall performance of Aluminum Alloy, graphene rare earth Aluminum Alloy obtained high conductivity material of the cable has good strength, ductility, conductivity, heat resistance, flexural fatigue resistance and processing properties etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电缆
，尤其涉及一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法。
技术介绍
随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，电力工业成为支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业，人们对电力的依赖程度也越来越高。随着我国电力覆盖范围的不断增加，电线电缆作为电力传输的载体，其需求量也在不断增长，采用铜作为线芯，由于铜的价格昂贵，密度大，所以电线电缆所用线芯可用铝来代替铜，目前，用普通铝制造的线芯，其导电性能和耐热性能表现不佳，并且生产过程中常出现断线现象，进而增加了其生产成本和使用成本；采用铝合金作为线芯，其铝合金中的组织结构还有待改善，铝合金的强度与导电性、塑性不能同时优化，同时铝合金的耐挠曲疲劳性不佳，这些都限制了铝合金线芯的使用。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，通过合理设置工艺参数，优化石墨烯的结构，有效改善铝合金的整体性能，使得到的石墨烯稀土铝合金高导材料电缆具有良好的强度、塑性、导电性、耐热性、耐挠曲疲劳性和加工性能等优点。本专利技术提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：S1、将熔化炉升温至750-770℃，加入废铝，待其融化后再升温至860-900℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；S2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；S3、对铝合金进行热处理，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。优选地，铝合金液的组分按质量百分数包括：Cu：3.5-4.5％、Si：0.5-0.8％、Be：0.2-0.3％、Mg：0.6-0.8％、Mo：0.1-0.2％、Fe：0.2-0.3％、Zn：0.3-0.6％、Zr：0.15-0.25％、Sr：0.05-0.1％、Ca：0.5-0.8％、Co：0.04-0.12％、Eu：0.1-0.2％、Gd：0.1-0.15％、Nd：0.15-0.25％，其余为Al及不可避免的杂质。具体实施例中，Cu的质量百分数为3.6％、3.8％、4％、4.1％、4.3％、4.4％，Si的质量百分数为0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％，Be的质量百分数为0.22％、0.24％、0.25％、0.27％、0.29％，Mg的质量百分数为0.62％、0.65％、0.68％、0.7％、0.74％、0.78％，Mo的质量百分数为0.12％、0.14％、0.15％、0.17％、0.19％，Fe的质量百分数为0.22％、0.24％、0.25％、0.27％、0.29％，Zn的质量百分数为0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％，Zr的质量百分数为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，Sr的质量百分数为0.06％、0.07％、0.08％、0.09％，Ca的质量百分数为0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％，Co的质量百分数为0.05％、0.06％、0.08％、0.1％，Eu的质量百分数为0.12％、0.14％、0.15％、0.17％、0.19％，Gd的质量百分数为0.11％、0.12％、0.13％、0.14％，Nd的质量百分数为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，其余为Al及不可避免的杂质。优选地，在铝合金液的组分中，Cu、Si、Mg、Mo的质量百分数满足如下关系式：2.1％≤0.2×Cu+Si+Mg+Mo≤2.5％。优选地，在铝合金液的组分中，Eu、Gd、Nd的质量百分数满足如下关系式：0.45％≤Eu+Gd+Nd≤0.5％。优选地，在铝合金液的组分中，Be、Zn、Ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％。优选地，S1中，静置时间为15-20min。优选地，S2中，石墨烯的比表面积为2650-2700m2/g，且与铝合金液的重量比为0.45-0.6:100。优选地，S2中，浇包温度为700-730℃，铸机冷却水的压力为4-6公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为460-480℃，乳化液温度为35-45℃。优选地，S3中，热处理过程的具体步骤如下：将铝合金在15-20min升温至210-240℃，再以5-8min升温至300-350℃，保温2-3h，再空冷至室温。本专利技术将废铝、硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭和稀土铝合金熔炼得到铝合金液，调节铝合金液各组分的质量百分数，其中，控制Cu、Si、Mg、Mo的含量，使其满足2.1％≤0.2×Cu+Si+Mg+Mo≤2.5％，合理设置工艺参数，能有效减小铝合金中初晶硅粒子尺寸，改善Cu对铝合金抗腐蚀性造成的不利影响，生成CuAl2相和Mg5Al8相，弥散分布在铝合金中，细化了铝合金组织结构，同时起到良好的除氧和除氮效果，提高了铝合金的抗拉强度、屈服强度、导电性和耐热性，再与Eu、Gd、Nd配合，具有良好的除氢效果，提高铝合金再结晶温度，有效阻止铝合金再结晶，并能显著细化再结晶晶粒，减少二次晶间距，提高铝合金的致密度，改善铝合金的组织结构，从而提高铝合金的耐挠曲疲劳性和加工性能；加入石墨烯搅拌均匀，石墨烯的比表面积大，且在浇铸前加入，减少石墨烯受高温的时间，保存了石墨烯独特的二维结构，石墨烯均匀分布在铝合金液中，在铝合金中形成良好的结合界面，阻碍结合界面受力过程中的位错移动和裂纹扩展，减少铝合金中的气体和夹杂，进一步细化晶粒，提高铝合金的致密度，并促进夹杂相趋于球化，同时降低铝合金液的表面张力，增加铝合金液的流动性，提高铝合金的热加工性能；再通过控制Be、Zn、Ca的含量，使其质量百分数满足：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％，形成CaSi相，且与石墨烯配合，使铝合金具有良好的塑性和导电性，同时具有良好的除氢效果，防止出现气孔和裂纹，改善铝合金的组织结构；通过控制热处理的工艺参数，合理设置升温时间和温度，进一步优化铝合金的组织结构，消除铝合金残余应力，有效改善铝合金的整体性能。本专利技术提出了一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，通过合理设置工艺参数，优化石墨烯的结构，有效改善铝合金的整体性能，使得到的石墨烯稀土铝合金高导材料电缆具有良好的强度、塑性、导电性、耐热性、耐挠曲疲劳性和加工性能等优点。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，具体步骤如下：S1、将熔化炉升温至750℃，加入废铝，待其融化后再升温至860℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置20min，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；S2、在铝合金液中加入石墨烯，混合均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；其中，浇包温度为700℃，铸机冷却水的压力为4公斤，浇铸后铝合金铸条在入轧机前的温度为460℃，乳化液温度为35℃；S3、对铝合金进行热处理，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、将熔化炉升温至750‑770℃，加入废铝，待其融化后再升温至860‑900℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；S2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；S3、对铝合金进行热处理，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、将熔化炉升温至750-770℃，加入废铝，待其融化后再升温至860-900℃，加入硅钙合金、铜铝合金、锌铝合金、镁锭，待全部融化后，加入稀土铝合金，充分搅拌，静置，取样进行迅速炉前分析，得到铝合金液；S2、在铝合金液中加入石墨烯，搅拌均匀，然后进行浇铸轧制，空冷至室温得到铝合金；S3、对铝合金进行热处理，再将铝合金加工成铝合金线，然后将铝合金线进行多股绞合，制成线芯束，再在线芯束外从内到外依次包裹一层橡胶绝缘保护层，得到石墨烯稀土铝合金高导材料电缆。2.根据权利要求1所述石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，其特征在于，铝合金液的组分按质量百分数包括：Cu：3.5-4.5％、Si：0.5-0.8％、Be：0.2-0.3％、Mg：0.6-0.8％、Mo：0.1-0.2％、Fe：0.2-0.3％、Zn：0.3-0.6％、Zr：0.15-0.25％、Sr：0.05-0.1％、Ca：0.5-0.8％、Co：0.04-0.12％、Eu：0.1-0.2％、Gd：0.1-0.15％、Nd：0.15-0.25％，其余为Al及不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述石墨烯稀土铝合金高导材料电缆的制备方法，其特征在于，在铝合金液的组分中，Cu、Si、Mg、Mo的质量百分数满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶明高，
申请(专利权)人：安徽南洋新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34