一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体及其制备方法，所述抗蠕变高导电铜包铝合金导体包括铝合金杆和铜层，所述铜层均匀、同心地包覆在所述铜层铝合金杆表面，所述铝合金杆的原料按质量百分比构成为：铁0.05～3.00％，铜0.005～0.60％，镁0.005～0.50％，铈0.005～0.50％，硼0.005％～0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。所述抗蠕变高导电铜包铝合金导体的制备方法分为以下步骤：熔炼、连铸连轧、包覆焊接、退火拉丝。本发明专利技术的抗蠕变高导电铜包铝合金导体导电率高，机械强度好，抗拉强度能达到185MPa，可应用电线电缆导体。

【技术实现步骤摘要】
一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体及其制备方法
本专利技术涉及电线电缆
，特别涉及一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体及其制备方法。
技术介绍
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。随着我国经济的快速发展，电力系统的大发展、大规模的基础建设，我国对电线电缆的需求量快速的增长。目前我国电线电缆的导体材料大部分采用是铜导体，但由于我国铜资源紧张，铜价居高不下，铜导体材料占据铜电线电缆成本的约70％，导致制造铜电线电缆的成本太大；若使用纯铝导体材料长期运行或电流过载后会发生较大的蠕变，导致接触电阻增大，易引起事故，且弯曲性能不好，易开裂或折断，同样易引发事故。因此，抗蠕变高导电铜包铝合金导体材料的研究势在必行。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体及其制备方法，所要解决的技术问题是如何提高材料的导电性能和抗蠕变性能。根据第一方面，本专利技术公开了一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体，包括铝合金杆和铜层，所述铜层均匀、同心地包覆在所述铜层铝合金杆表面，所述铝合金杆的原料按质量百分比构成为：铁0.05～3.00％，铜0.005～0.60％，镁0.005～0.50％，铈0.005～0.50％，硼0.005％～0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。作为优选地，所述铝合金杆的原料按质量百分比构成为：铁0.10～1.00％，铜0.01～0.40％，镁0.005～0.20％，铈0.01～0.30％，硼0.008％，余量为铝及不可避免的杂质。作为优选地，所述铝合金杆中铝及不可避免的杂质含量为98.65％。作为优选地，所述铜层中铜含量为99.95％以上。根据第二方面，本专利技术公开了一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体的制备方法，包括以下步骤：熔炼：按相应的质量百分比选取铝合金杆的原料进行熔炼形成铝合金熔体；连铸连轧：将所述铝合金熔体浇铸入连铸机进行铸造，铸造期间用冷却水不断冷却得到铸坯，然后将所述铸坯连续喂入连轧机轧制得铝合金杆，所述连轧机采用乳化液进行润滑；包覆焊接：将所述铝合金杆的外侧包覆一层铜带以形成铜包覆铝合金棒材；退火拉丝：对所述铜包覆铝合金棒材进行退火拉丝处理，按照预设规格拉制成铜包铝合金导体。优选的，所述熔炼步骤中熔炼的温度为720～750℃，熔体的出炉温度为700～730℃。优选的，所述熔炼步骤中采用智能设备对铝合金熔体进行充分地搅拌，使铝合金杆的原料成分能均匀混合，搅拌操作贯穿熔炼整个过程，可以提高合金化元素溶解的速度，并可以使温度均匀，避免熔体局部过热。需要说明的是，铝合金熔炼时，熔炼温度的正确选择对铝合金导体材料的性能非常重要。熔炼过程中温度的控制是实现物理和化学变化的必要条件，要保证铝合金中各元素充分溶解。当熔炼温度过低时，铝合金的熔化速度慢，会加重合金液的吸气，而且合金液的黏度高，不利于气体的上浮和夹渣的下沉或上浮，导致铸造铝合金导体材料中存在气孔和夹渣，降低其导电率和断裂延伸率；当熔炼温度过高时，铝合金液易发生过热现象，使铝与空气、炉气等相互作用、反应速度加快，同时也会加重合金液的吸气，导致铸造铝合金导体材料中存在气孔和夹渣，降低其导电率和断裂延伸率。因此，选择一个合适的熔炼温度是改善铝合金导体材料性能的重要因素。需要说明的是，连铸连轧操作中，浇铸温度、轧制速度、轧制温度对铝合金导体的性能有重要影响。浇铸温度提高时，铝合金导体材料的晶粒有粗化倾向影响其性能；浇铸温度降低时，铝合金筒体的黏度增加，导致铝合金导体材料的铸造缺陷增加而影响其性能。而铝合金杆的轧制是多道次轧制，各道次的轧制温度、变形量、变形速度各不相同，导致各道次的加工硬化和再结晶软化也不一样。作为优选地，所述浇铸温度为690～720℃，所述冷却水的温度低于35℃，所述铸坯喂入连轧机的温度为450～520℃，离开连轧机的温度为260～300℃，所述乳化液温度低于45℃。通过连铸连轧工艺的有效控制，使其不但具有高的抗拉强度、屈服极限，而且具有优良的电导率、在高温时阻热稳定性好抗压蠕变性能非常优异。作为优选地，所述熔炼步骤后对所述铝合金熔体进行除气和精炼。作为优选地，所述熔炼步骤中采用真空型铝合金熔体在线除气装置对所述铝合金熔体进行在线除气和除渣。通过在线除气和除渣，保证铝合金熔体中的氢含量和消除夹杂的其它缺陷，使熔体达到充分的合金化；从而保证铝合金杆的性能。作为优选地，所述连铸连轧步骤采用全两辊式连铸连轧机进行连铸连轧。作为优选地，所述拉丝退火步骤中铝合金棒材退火温度为350～380℃，退火时间为20～40min。需要说明的是，拉线是将金属杆或棒通过模具，在一定的拉应力作用下，使金属的截面积减小，长度增加，得到线材制品的尺寸、形状与模具的尺寸、形状相同的塑性加工方法。拉线过程中的设备、模具、润滑剂等对铝合金导线的性能有影响。铝合金杆经多道次拉拔，由于加工硬化的作用，铝合金导体材料的抗拉强度增加、导电率降低、延伸率减小。本专利技术具有以下优点：1.确定了抗蠕变铜包铝合金导体的最佳组成成分，为铁0.05～3.00％，铜0.005～0.60％，镁0.005～0.50％，铈0.005～0.50％，硼0.005％～0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。通过铁、镁、铜和其他微量稀土元素来填充晶界空位，提升抗压蠕变性能从而获得高导电率和良好机械性能。2.通过退火处理使铝合金熔体在成分及组织上趋于均匀和稳定，能消除加工研化，恢复合金的塑性；同时通过提高了合金的抗拉强度；使得制备的铝合金杆在保证力学性能的同时消除内部的残余应力，提高抗蠕变性能。3.本专利技术抗蠕变高导电铜包铝合金导体的制备方法在加工工艺上达到了充分合金化，得到的高性能抗蠕变高导电铜包铝合金导体的压蠕变性能与纯铜性能基本一致，在安装施工时与端子之间压接时仍然是铜-铜接触，不存在电化学腐蚀问题，要远优于目前市场上的铜包铝与铜包铝镁导体性能。4.本专利技术的抗蠕变高导电铜包铝合金导体的密度低于纯铜的密度，与相同规格、相同重量的纯铜产品相比，本专利技术产品的长度是纯铜产品长度的2.4倍。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。实施例中的原料成分见表1，制成直径0.150mm的抗蠕变高导电铜包铝合金导体。采用在线除气装置对熔体进行在线除气和除渣，采用国产全两辊式铝及合金线杆连铸连轧生产线进行连铸连轧。表1.实施例1～3原料成分铁铜镁铈硼铝及不可避免的杂质实施例10.250％0.100％0.050％0.100％0.005％余量实施例20.700％0.250％0.192％0.200％0.008％余量实施例31.000％0.400％0.100％0.300％0.010％余量实施例1表1中实施例1的抗蠕变高导电铜包铝合金导体按如下步骤制备：(1)熔炼处理：将铝合金原料在750℃熔化形成熔体，再进行除气精炼，出炉温度740℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体，其特征在于，包括铝合金杆和铜层，所述铜层均匀、同心地包覆在所述铜层铝合金杆表面，所述铝合金杆的原料按质量百分比构成为：铁0.05～3.00％，铜0.005～0.60％，镁0.005～0.50％，铈0.005～0.50％，硼0.005％～0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体，其特征在于，包括铝合金杆和铜层，所述铜层均匀、同心地包覆在所述铜层铝合金杆表面，所述铝合金杆的原料按质量百分比构成为：铁0.05～3.00％，铜0.005～0.60％，镁0.005～0.50％，铈0.005～0.50％，硼0.005％～0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的抗蠕变高导电铜包铝合金导体，其特征在于，所述铝合金杆的原料按质量百分比构成为：铁0.10～1.00％，铜0.01～0.40％，镁0.005～0.20％，铈0.01～0.30％，硼0.008％，余量为铝及不可避免的杂质。3.如权利要求1-2任一项所述的抗蠕变高导电铜包铝合金导体，其特征在于，所述铝合金杆中铝及不可避免的杂质含量为98.65％。4.一种抗蠕变高导电铜包铝合金导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔炼：按相应的质量百分比选取铝合金杆的原料进行熔炼形成铝合金熔体；连铸连轧：将所述铝合金熔体浇铸入连铸机进行铸造，铸造期间用冷却水不断冷却得到铸坯，然后将所述铸坯连续喂入连轧机轧得到铝合金杆，所述连轧机采用乳化液进行润滑；包覆焊接：将所述铝合金杆的外侧包覆一层铜带以形成铜包覆铝合金棒材；退火拉丝：对所述铜包覆铝合金棒材...

【专利技术属性】
技术研发人员：左新国，鲁正荣，周华斌，
申请(专利权)人：深圳市神州线缆有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44