一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法，所述铝合金导线，由如下质量百分比的原料制成：镁0.5

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金材料
，具体是一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法。

技术介绍

[0002]能源、安全、环保是关系到人类生存和发展的三大关键问题，铝材具有密度小、比强度和比刚度高，耐腐蚀，美观耐用，以成形，可表面处理，可回收再生，可节能储能等一系列优良性能，推广应用铝材是缓解上述三大问题的重要途径。因此铝材越来越受到人们的青睐，其应用已经普及到国民经济各部门和人们生活各方面，在很多场合已经代替了钢材，铜材，木材和塑料，成为人类社会的一种重要基础材料。随着铝合金材料的发展，以铝合金材料作为导体材料和加强材料的导线在国内外业日趋应用广泛，其代表种类为全铝合金绞线、铝合金芯铝绞线，铝合金通讯信号线、铝合金屏蔽线等。
[0003]随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求急剧增长，输电线路日益向大容量方向发展，这就要求增大导线的输电容量。但目前我国的输电导线主要还是传统的钢芯铝绞线，这种钢芯铝绞线虽然强度高，但电能损耗大，导电率较低，耐热性差，输电容量受到很大的限制。因此，当前需要开发新型的高强度、高导电率、耐热的铝合金线材。
[0004]石墨烯以其独特的二维结构、高强度、高导电性能和高导热性能等超强的力学和功能特性，被认为是最理想的复合材料增强相。现有石墨烯增强铝合金制备过程中由于石墨烯分散的不均匀，容易发生团聚现象；其次石墨烯添加后与铝合金基体的湿润性查，两者界面结合不理想，使得石墨烯增强效果不理想，不能满足铝合金导线的工业化生产需求，限制材料技术发展与应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有铝合金线材存在的不足，提供一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法。本专利技术方法制备的铝合金导线具有高强度、导电率高、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性能优异等优点，能够符合当今节能降耗的需求，市场前景广阔。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法，所述导线材料由如下质量百分比的原料制成：镁0.5
‑
2.0%、铁0.1
‑
1.0%、钒0.01
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0.05%、硅0.1
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0.5%、钛0.01
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0.05%、碲0.01
‑
0.03%、铟0.01
‑
0.03%、稀土元素0.05
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0.20%、石墨烯0.5
‑
1.5%，余量为铝及不可避免的杂质；所述铝合金导线的制备方法，包括如下步骤：（1）将铝锭熔炼为铝液，再加入石墨烯改性悬浮液混合均匀，再将铝液导入保温炉中，升温至680
‑
750℃，保温1
‑
3h，得石墨烯掺杂铝液；（2）将石墨烯掺杂铝液转移至精炼炉中，按照上述配比加入镁、铁、钒、硅、钛、碲、铟、稀土元素和铝，搅拌均匀，升温至750
‑
800℃，保温30
‑
60min，得铝合金混合液；
（3）由精炼炉底部向精炼炉内喷入精炼剂和氮气对稀土合金混合液进行精炼，精炼后加入覆盖剂对铝合金混合液进行覆盖，静置10
‑
30min；（4）将精炼后的铝合金混合液注入连铸连轧机中进行浇铸和轧制，冷却，得到铝合金杆；（5）将铝合金杆经过激光重熔处理，冷却后经过拉拔，拉成所需尺寸的导线。
[0007]优选地，所述石墨烯改性悬浮液的制备方法为：将石墨烯分散到乙醇溶液中，再加入椰油酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、环氧化环己烷邻二甲酸二辛酯和稀土铝酸酯偶联剂对石墨烯进行改性，超声分散30
‑
60min，即得石墨烯改性悬浮液。
[0008]优选地，所述改性剂的加入量为石墨烯质量的1
‑
3%，椰油酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、环氧化环己烷邻二甲酸二辛酯和稀土铝酸酯偶联剂的质量比为1:1
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3:1
‑
3。
[0009]优选地，所述稀土元素由如下质量百分比的原料组成：铈30
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50%、铒15
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30%、钇15
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30%和钐5
‑
10%。
[0010]优选地，所述连铸连轧机控制转动线速度为10
‑
20m/min，终扎速度为5
‑
10m/min。
[0011]优选地，所述激光重熔的工艺参数如下：在氮气的保护下，控制扫描速度为10
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20mm/min，光斑直径D为1 .5
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3mm，功率为500
‑
800W。
[0012]优选地，所述拉拔控制速度在10
‑
15m/s，变形量控制在10
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30%。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术方法将石墨烯改性后再掺杂到铝合金导线材料中，还添加了钒、硅、钛、碲、铟、稀土元素等，在这些原料的共同作用下，不仅能够改善合金的结晶条件，细化了晶粒和结晶，提高了铝合金的强度，还能提高铝合金的耐腐蚀性、耐热性、耐磨性和导电性，能够符合当今节能降耗的需求，市场前景广阔。
[0014]2、本专利技术在铝合金的制备方法中先采用椰油酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、环氧化环己烷邻二甲酸二辛酯和稀土铝酸酯偶联剂对石墨烯改性后再加至铝液中，改性后的石墨烯分散性显著提高，解决当前由于石墨烯粉末易发生团聚降低材料性能的问题，同时还可以改烧石墨烯与铝合金基体的界面润湿性，提高各物料之间的界面结合力，在铝合金基体中添加分散石墨烯悬浮液能够很好提高提高铝合金线材的强度、耐热性、导电性和耐腐蚀性。
[0015]3、本专利技术方法还将铝合金杆先经过激光重熔处理再进行拉拔，激光重熔可以改善铝合金的金相组织，细化晶粒，提高铝合金基体与各原料之间的界面结合力提高其致密度，还能增强铝合金线材的强度及提高耐磨及耐腐蚀性能。
[0016]4、经过检测本专利技术方法制得的铝合金导线抗压强度达到230MPa以上，伸长率大于2.5%，导电率大于63%，洛氏硬度大于73HRB，在200℃下持续加热1h后强度保持率大于95%，制备的铝合金导线不仅具有高强度、导电率高、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性能优异等优点，其制备方法还工艺简单、生产效率高，容易实现工业化生产。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。
[0018]实施例1一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法，所述导线材料由如下质量百分比的原料
制成：镁1.3%、铁0.4%、钒0.04%、硅0.5%、钛0.02%、碲0.01%、铟0.03%、稀土元素0.10%、石墨烯1.2%，余量为铝及不可避免的杂质；所述稀土元素由如下质量百分比的原料组成：铈40%、铒25%、钇28%和钐7%。
[0019]所述铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法，其特征在于：所述导线材料由如下质量百分比的原料制成：镁0.5
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2.0%、铁0.1
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1.0%、钒0.01
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0.05%、硅0.1
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0.5%、钛0.01
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0.05%、碲0.01
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0.03%、铟0.01
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0.03%、稀土元素0.05
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0.20%、石墨烯0.5
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1.5%，余量为铝及不可避免的杂质；所述铝合金导线的制备方法，包括如下步骤：（1）将铝锭熔炼为铝液，再加入石墨烯改性悬浮液混合均匀，再将铝液导入保温炉中，升温至680
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750℃，保温1
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3h，得石墨烯掺杂铝液；（2）将石墨烯掺杂铝液转移至精炼炉中，按照上述配比加入镁、铁、钒、硅、钛、碲、铟、稀土元素和铝，搅拌均匀，升温至750
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800℃，保温30
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60min，得铝合金混合液；（3）由精炼炉底部向精炼炉内喷入精炼剂和氮气对稀土合金混合液进行精炼，精炼后加入覆盖剂对铝合金混合液进行覆盖，静置10
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30min；（4）将精炼后的铝合金混合液注入连铸连轧机中进行浇铸和轧制，冷却，得到铝合金杆；（5）将铝合金杆经过激光重熔处理，冷却后经过拉拔，拉成所需尺寸的导线。2.根据权利1所述石墨烯掺杂铝合金导线的制备方法，其特征在于：所述石墨烯改性悬浮液的制备方法为：将石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梦辉，熊春课，
申请(专利权)人：广西友合金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：