一种抗氧化电缆导体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.10～0.22％；CuV：0.21～0.31％；CuNb：0.40～1.22％；CuCr：0.05～0.15％；CuLa：2.00～3.66％；Al：0.04～0.08％；Ag：0.04～0.08％；Cu：余量。本发明专利技术还公开了一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：合金熔炼、连铸连轧、表面处理、压力加工和性能热处理。本发明专利技术还公开了一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。本发明专利技术提供的一种抗氧化电缆导体材料及其制备方法和应用，具有强抗氧化性能、温度波动高稳定性以及工艺简单、节能环保等特性。节能环保等特性。节能环保等特性。

【技术实现步骤摘要】
一种抗氧化电缆导体材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种抗氧化电缆导体材料及其制备方法和应用，属于电力电缆材料


技术介绍

[0002]近年来，随着高速发展的高铁和海洋事业，带来电力输送的逐年攀升，以致电网技术的飞速提升，电网电压等级的不断提高的电力负荷，电网建设规模的不断扩大，故对电网的运行提出了更为苛刻的要求。对于以往的传输电能的架空线路不仅易受外界干扰的影响，增加了电网运输成本风险，而且过多的占用土地资源，降低了土地资源的利用率，难以达到电网的输电要求。而电力电缆以其不占土地资源，不受外界干扰，节约敷设空间，运营维护成本小和安全可靠性高的特点，在高铁和海洋事业发展的大环境下被广泛应用。
[0003]电力电缆作为高铁和海洋事业电力系统重要的传输载体，其健康状态不仅影响其本身线路的供电可靠性，而且影响着整个电力系统的安全运行。电力电缆在使用过程中，依赖其导体材料传输电力。但在使用过程中，一旦电力电缆导体发生氧化，就会导致电缆电阻升高，一方面大大增加了输电损耗，另一方面还会导致电缆发热，引起电缆的温度大幅波动，造成电缆性能因温度波动引起的下降。然而受制于导体材料本身的物理化学性质，当前所采用的抗氧化处理方法和温度稳定方法难以达到理想效果，亟需研发一种抗氧化电力电缆导体材料来推动电力电缆的发展。
[0004]综上所述，本领域技术人员亟需研究一种抗氧化电力电缆导体材料及其制备方法，解决电力传输过程中因导体材料氧化而引起温度波动造成性能下降的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，本专利技术提供一种抗氧化电缆导体材料，该导体材料具有强抗氧化性能、温度波动高稳定性以及工艺简单、节能环保的特性。
[0006]同时，本专利技术提供一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，该法能有效将导体材料与氧化环境进行隔绝，进而使导体材料具有强抗氧化性能，同时该法使得Nb和La在晶界处偏聚析出，形成Cu
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Nb7La5金属化合物，大幅降低导体材料的温度敏感性。
[0007]同时，本专利技术提供一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：
[0010][0011]所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为(3～5)：1。
[0012]所述抗氧化电缆导体材料表面形成有Cu9Al4Ag3致密合金层，所述抗氧化电缆导体材料内部晶界处分布大量Cu
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Nb7La5金属化合物。
[0013]一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014]S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV、CuNi和CuCr中间合金进行配料并加热到1500～1580℃进行熔炼，待其充分熔化后按质量比(3～5)：1加入CuLa和CuNb中间合金，升温到1640～1740℃进行充分熔炼，直至完全熔化，获得熔炼合金液；
[0015]S2.连铸连轧：控制浇铸温度为1610～1710℃，拉速为3.6～4.1m/min，将S1的熔炼合金液浇铸成合金杆；随后进行连续轧制，经粗轧和精轧机组轧制，期间布置穿水冷却装置，开轧温度控制在1105～1120℃，进精轧温度控制在950～980℃，同时保证精轧总减面率≥50％，获得合金线；
[0016]S3.表面处理：将S2中获得的合金线牵引入表面处理炉进行表面预渗Al-Ag处理，处理温度为：750～850℃，处理时间为：25～35min；
[0017]S4.压力加工：将S3中表面处理后的合金线牵引入拉丝模，进行拉丝处理，拉丝变形率为65～85％，拉丝温度为340～420℃，获得合金丝；
[0018]S5.性能热处理：将S4压力加工后的合金丝牵引入性能热处理组合炉中，先进入电感热处理隧道炉，温度680～750℃，时间30～40min；随后进入淬火槽进行快速冷却后得到抗氧化电缆导体材料。
[0019]S5中，快速冷却的冷速为6～9℃/s。
[0020]S3中，表面处理炉中为熔融状态的Al-Ag合金液，Al-Ag合金液中Al和Ag的质量比为1:1。
[0021]S2中，控制浇铸温度为1650℃，拉速为3.8m/min，开轧温度控制在1110℃，进精轧温度控制在965℃
[0022]一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。
[0023]所述电缆包括长距离传输电缆。
[0024]所述长距离传输电缆包括高速铁路电缆和/或海底电缆。
[0025]本专利技术具有如下有益效果：
[0026]1.强抗氧化性能：本专利技术的导体材料在制备过程中进行了表面预渗Al-Ag处理，使导体合金线表面具有一定厚度富含Al和Ag的合金扩散层。在随后的压力加工的强压力、中等温度条件下，固溶在导体材料中的Ag和Al会析出，并与Cu反应形成Cu9Al4Ag3合金层，该合金层具有低化学活性、高致密、强塑性的特征，能有效将导体材料与氧化环境进行隔绝，进而使导体材料具有强抗氧化性能。
[0027]2.温度波动高稳定性：本专利技术导体材料成分中富含Nb和La元素，在压力加工过程中，特定的高压和温度使得Nb和La在晶界处偏聚析出，并在随后的性能热处理过程中与Cu形成Cu
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Nb7La5金属化合物分布于基体晶界处。Cu
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Nb7La5金属化合物的温度敏感性非常低，其分布在晶界处能大幅降低导体材料的温度敏感性，使得导体材料在大温度跨度范围内，导电性能随温度变化的波动幅度降低，提高导体材料的温度波动稳定性。
[0028]3.工艺简单、节能环保：本专利技术的导体材料制备流程简单，能够实现规模化批量生产。生产过程中，基本不产生废弃物，具有良好的环境友好性，加工过程中的温度可以利用上步骤所产生的余热，具有良好的节能效果。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的微观组织图。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]实施例1：
[0032]一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.10％；CuV：0.21％；CuNb：0.67％；CuCr：0.05％；CuLa：2.00％；Al：0.04％；Ag：0.04％；Cu：余量。
[0033]所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为3：1。
[0034]如图1所示，所述抗氧化电缆导体材料表面形成有Cu9Al4Ag3致密合金层，所述抗氧化电缆导体材料内部晶界处分布大量Cu
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Nb7La5金属化合物。
[0035]一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0036]S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗氧化电缆导体材料，其特征在于：以质量百分比计，包括以下原料：2.根据权利要求1所述的一种抗氧化电缆导体材料，其特征在于：所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为(3～5)：1。3.根据权利要求1所述的一种抗氧化电缆导体材料，其特征在于：所述抗氧化电缆导体材料表面形成有Cu9Al4Ag3致密合金层，所述抗氧化电缆导体材料内部晶界处分布大量Cu
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Nb7La5金属化合物。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV、CuNi和CuCr中间合金进行配料并加热到1500～1580℃进行熔炼，待其充分熔化后按质量比(3～5)：1加入CuLa和CuNb中间合金，升温到1640～1740℃进行充分熔炼，直至完全熔化，获得熔炼合金液；S2.连铸连轧：控制浇铸温度为1610～1710℃，拉速为3.6～4.1m/min，将S1的熔炼合金液浇铸成合金杆；随后进行连续轧制，经粗轧和精轧机组轧制，期间布置穿水冷却装置，开轧温度控制在1105～1120℃，进精轧温度控制在950～980℃，同时保证精轧总减面率≥50％，获得合金线；S3.表面处理：将S2中获得的合金线牵引入表面处理炉进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨佳，胡亮，闫晨，于皓，李旋，李华冠，陈慧玲，陶学伟，周倩楠，张玉建，饶通明，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：