一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材及其制备工艺，该覆合线材包括：稀土铝合金芯杆和包覆在所述稀土铝合金芯杆外层的铜层；所述铜层通过采用无氧铜带或者脱氧铜带在所述稀土铝合金芯杆外层连续包覆并经氩弧焊接工艺制备而成；所述铜层的体积占比≥40％，其质量占比≥70％；所述覆合线材的导电率≥80％IACS。本发明专利技术的高导电率铜包稀土铝合金覆合线材导电率可达到纯铜的80％以上，电阻率到达了0.02084Ω/mm

【技术实现步骤摘要】
一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材及其制备工艺
本专利技术涉及电缆
，特别涉及一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材及其制备工艺。
技术介绍
目前，电线电缆工业快速发展，电线电缆芯导体材料主要使用的是铜与铝，基于原材料价格、资源特性等因素，铝电缆发展迅速，大有“铝进铜退”之势，其中的重要原因是铜与铝的价格差异，我国铜资源稀缺，铜价格不断攀升，使纯铜电缆成本不断增加，相比之下，铝资源更加丰富，价格较低，可降低成本。但纯铝线缆存在诸多问题，例如：机械强度差；容易发生蠕变；导电性能差等。铝合金导体材料与纯铝相比，通过引入其他元素，能显著改善线缆的机械性能和导电性能。按照行业标准中国标准(SJ/T11223-2000)，现在的铜包铝线缆中按铜层体积比通常分为四类：10A—铜层体积比为10％的软态铜包铝线；10H—铜层体积比为10％的硬态铜包铝线；15A—铜层体积比为15％的软态铜包铝线；15H—铜层体积比为15％的硬态铜包铝线。目前对于铜包铝合金线缆，我国已进行了大量研究，并获得了性能比较优异的铜包铝合金线缆。例如，中国专利CN106756259B-一种铜包铝合金导线，其中铜层体积占比约15％，获得的线缆电阻率为0.02586Ω/mm2*m；虽然均达到了行业标准要求，但其相当于纯铜的导电率分别只有66.7％，仍然有较大的上升空间。而国内很多电线电缆生产企业由于工艺技术落后，对铝合金导体材料以及电缆制备工艺的缺乏深入研究，导致生产的铝合金电线电缆机械性能和导电性还到不到国家标准。由于电阻率的降低能大大减小线路上电能的损耗，提高线缆的导电率及机械性能，具有显著的经济效益和社会效益。所以，现在还需要研制具有更加优异的性能的铜包铝线缆，以逐渐代替纯铜线缆，应用于社会的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材及其制备工艺。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，包括：稀土铝合金芯杆和包覆在所述稀土铝合金芯杆外层的铜层；所述铜层通过采用无氧铜带或者脱氧铜带在所述稀土铝合金芯杆外层连续包覆并经氩弧焊接工艺制备而成；所述无氧铜带或者脱氧铜带的电阻率≤0.01710Ω/mm2*m，所述稀土铝合金芯杆的电阻率≤0.0281Ω/mm2*m；所述铜层的体积占比≥40％，其质量占比≥70％；所述覆合线材的导电率≥80％IACS。优选的是，所述覆合线材的密度为5.14-5.34g/m3；软态的所述覆合线材的电阻率≤0.02084Ω/mm2*m、抗拉强度≥230MPa；硬态的所述覆合线材的电阻率≤0.02149Ω/mm2*m、抗拉强度≥288MPa。优选的是，所述覆合线材的密度为5.24g/m3。优选的是，所述无氧铜带或者脱氧铜带的厚度为1mm～1.08mm、宽度为30～35mm；所述稀土铝合金芯杆为圆形线材，其直径为7.0～7.5mm。优选的是，所述稀土铝合金芯杆中各组分的质量百分比为：镧0.01-0.05％、硅0.05-0.25％、铜0.05-0.35％、铁0.3-0.8％、锌0.03-0.1％、镁0.03-0.1％、硼0.005-0.02％，余量为铝以及不可避免的杂质。优选的是，所述稀土铝合金芯杆中各组分的质量百分比为：镧0.02％、硅0.1％、铜0.15％、铁0.6％、锌0.05％、镁0.05％、硼0.01％，余量为铝以及不可避免的杂质。优选的是，所述稀土铝合金芯杆中的组分还包括与镧的质量比为3:1的铈。优选的是，所述稀土铝合金芯杆中的组分按质量百分比还包括钨铼合金0.02-0.08％、铒0.04-0.1％、钪0.01-0.05％、钇0.005-0.02％；所述钨铼合金中铼的质量比为30-38％。本专利技术还提供一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材的制备工艺，其包括以下步骤：1)制备稀土铝合金芯杆；2)将所述无氧铜带或者脱氧铜带连续包覆在所述稀土铝合金芯杆外层，并采用氩弧焊接工艺焊接；3)采用氩气冷却；4)采用收卷装置收卷。优选的是，所述步骤2)中焊接电流为：290A～350A；所述步骤4)中，收卷速度为6～15m/min；所述步骤3)中，氩气冷却工艺中需保证焊接后的所述覆合线材的温度在10s时间内下降到400℃以下。本专利技术的有益效果是：本专利技术的高导电率铜包稀土铝合金覆合线材导电率可达到纯铜的80％以上(导电率≥80％IACS)，电阻率到达了0.02084Ω/mm2*m，物理参数以及使用寿命均与纯铜相当(硬态的所述覆合线材的抗拉强度≥288MPa)，成本低于纯铜线材，可作为纯铜线材的替代品，应用在电机，电器，通讯等行业场景，无需改变原设备的结构尺寸，可节约我国稀缺的铜资源，显著减小制造成本；本专利技术的另一些实施例中，通过在大量试验的基础上，结合深入研究分析，引入了其他混合稀土并优化配比，获得了综合性能进一步提高的高导电率铜包稀土铝合金覆合线材。附图说明图1为本专利技术的实施例2中的试验结果；图2-4为本专利技术的实施例3中的试验结果；图5a、5b、5c、5d为本专利技术的实施例4中的试验结果；图6a、6b、6c、6d、6e、6f为本专利技术的实施例5中的试验结果。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本实施例的一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，包括：稀土铝合金芯杆和包覆在所述稀土铝合金芯杆外层的铜层；所述铜层通过采用无氧铜带或者脱氧铜带在所述稀土铝合金芯杆外层连续包覆并经氩弧焊接工艺制备而成；所述无氧铜带或者脱氧铜带的电阻率≤0.01710Ω/mm2*m，所述稀土铝合金芯杆的电阻率≤0.0281Ω/mm2*m；所述铜层的体积占比≥40％，其质量占比≥70％；所述覆合线材的导电率≥80％IACS。其中，所述覆合线材的密度为5.14-5.34g/m3；软态的所述覆合线材的电阻率≤0.02084Ω/mm2*m、抗拉强度≥230MPa；硬态的所述覆合线材的电阻率≤0.02149Ω/mm2*m、抗拉强度≥288MPa。进一步优选的实施例中，所述无氧铜带或者脱氧铜带的厚度为1mm～1.08mm、宽度为30～35mm；所述稀土铝合金芯杆为圆形线材，其直径为7.0～7.5mm。铜带宽度和厚度太大会导致焊接难度过大，铜带宽度太小会导致卷边弯曲难度增大，生产效率也会降低；以上参数是在大量试验以及理论分析的基础上，综合了生产工艺难度、生产效率、成本等因素选择的较优组合。在优选的实施例中，所述稀土铝合金芯杆中各组分的质量百分比为：镧0.01-0.05％、硅0.05-0.25％、铜0.05-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，其特征在于，包括：稀土铝合金芯杆和包覆在所述稀土铝合金芯杆外层的铜层；所述铜层通过采用无氧铜带或者脱氧铜带在所述稀土铝合金芯杆外层连续包覆并经氩弧焊接工艺制备而成；/n所述无氧铜带或者脱氧铜带的电阻率≤0.01710Ω/mm

【技术特征摘要】
1.一种高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，其特征在于，包括：稀土铝合金芯杆和包覆在所述稀土铝合金芯杆外层的铜层；所述铜层通过采用无氧铜带或者脱氧铜带在所述稀土铝合金芯杆外层连续包覆并经氩弧焊接工艺制备而成；
所述无氧铜带或者脱氧铜带的电阻率≤0.01710Ω/mm2*m，所述稀土铝合金芯杆的电阻率≤0.0281Ω/mm2*m；
所述铜层的体积占比≥40％，其质量占比≥70％；所述覆合线材的导电率≥80％IACS。


2.根据权利要求1所述的高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，其特征在于，所述覆合线材的密度为5.14-5.34g/m3；
软态的所述覆合线材的电阻率≤0.02084Ω/mm2*m、抗拉强度≥230MPa；
硬态的所述覆合线材的电阻率≤0.02149Ω/mm2*m、抗拉强度≥288MPa。


3.根据权利要求2所述的高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，其特征在于，所述覆合线材的密度为5.24g/m3。


4.根据权利要求2所述的高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，其特征在于，所述无氧铜带或者脱氧铜带的厚度为1mm～1.08mm、宽度为30～35mm；
所述稀土铝合金芯杆为圆形线材，其直径为7.0～7.5mm。


5.根据权利要求4所述的高导电率铜包稀土铝合金覆合线材，其特征在于，所述稀土铝合金芯杆中各组分的质量百分比为：镧0.01-0.05％、硅0.05-0.25％、铜0.05-0.35％、铁0.3-0.8％、锌0.03-0.1％、镁0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，
申请(专利权)人：湖南科技学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43