一种高强度铝合金电缆及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度铝合金电缆及其生产工艺，该高强度铝合金电缆包括如下重量百分比组分：0.02～0.08％镁、0.2～0.4wt％铁、0.01～0.03wt％铜、0.01～0.03wt％锰、0.02～0.05wt％锌、0.01～0.03wt％钴、0.2～0.4wt％改性硼化物，余量为铝；通过导体制备、铸造铝合金杆、拔丝绞合处理、高温热化处理、包裹处理、降温冷却成形的生产工艺流程制备而成。与现有技术相比，本发明专利技术制备的高强度铝合金电缆具有较好的导电性和抗拉强度，相对传统铝合金电缆更加适用于电力的传输。更加适用于电力的传输。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度铝合金电缆及其生产工艺


[0001]本专利技术涉及电缆
，尤其涉及一种高强度铝合金电缆及其生产工艺。

技术介绍

[0002]在铝材的众多应用中，很早就将铝和铝合金材料作为电缆材料导体使用，同等重量的铝导体相对于铜有更高的载流量，通过对铝材进行合金化等一系列的改良，铝合金导体电缆能够成为铜导体电缆的最佳替代品。但是，由于纯铝质地软、强度差，作为电缆使用性能不能满足需求，因此将适当的Cu、Fe、Zr等金属或非金属元素掺杂进入纯铝中，经过合金化和热处理后制成铝合金材料，不但能够保持铝的基本特性，还能改善材料的导电性、耐热性和力学性能等特性以满足工业领域的应用。
[0003]铝合金导体的导电性能主要取决于基体内的杂质元素的含量，目前工业中将硼化处理作为降低杂质含量、提高导电率的主要方法之一。但是现有技术中使用的硼和硼化物在晶粒细化后，添加量过多会使导体中的晶界数量大大增加，晶界处的晶格结构与晶粒内部的结构差别较大，会使电导率下降，对量的把控非常严格，而且对于电缆的导电率和抗拉强度的提升存在局限性。
[0004]专利技术专利CN109136661A公开了一种铝合金电缆芯，包括以下重量百分数的组分：Cu0.01～0.03％、Ti0.002～0.006％、Mn0.02～0.16％、In0.001～0.02％、Be0.005～0.012％、Bi0.002～0.01％、Sr0.001～0.005％、改性石墨烯0.16～0.32％、RE0.06～2.3％、余量为Al和杂质；所述改性石墨烯主要由纳米氧化镍、银粉、氧化铋、锌粉与石墨烯粉体制备得到。该铝合金电缆芯不仅导电性能高，而且抗蠕变性能与抗疲劳性能好。但是该专利技术制备的铝合金电缆芯添加成分种类复杂，影响界面结合稳定性，而且添加的Ti等元素会增加铝合金电缆芯的电阻率。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术中铝合金电缆的电阻率较高、抗拉强度低的缺点，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有较高抗拉强度和较好的导电性的高强度铝合金电缆及其生产工艺。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种高强度铝合金电缆，包括如下重量百分比组分：0.02～0.08％镁、0.2～0.4wt％铁、0.01～0.03wt％铜、0.01～0.03wt％锰、0.02～0.05wt％锌、0.01～0.03wt％钴、0.2～0.4wt％改性硼化物，余量为铝。
[0008]一种高强度铝合金电缆的生产工艺如下：导体制备、铸造铝合金杆、拔丝绞合处理、高温热化处理、包裹处理、降温冷却成形。
[0009]优选的，所述一种高强度铝合金电缆的生产工艺，具体步骤如下：
[0010]步骤1、按重量比称取各原料，将铝加热融化，再向融化后的铝中加入镁、铁、铜、锰、锌、钴、改性硼化物，搅拌混合均匀得到熔融的导体材料；
[0011]步骤2、将步骤1制备的熔融导体材料浇铸成梯形，经轧机通过模具冷拔成横截面积为圆形的铝合金杆材；
[0012]步骤3、将步骤2制备的铝合金杆材进行拔丝处理，使得铝合金杆被拔制成细丝，再将铝合金细丝进行束合后，经绞合，形成铝合金线束；
[0013]步骤4、将步骤3制备的铝合金线束放入在加热炉中，通过加热炉对铝合金线束进行均匀热化处理，待高温热化处理之后，再将铝合金线束冷却处理，得到热化线束；
[0014]步骤5、将步骤4制备的热化线束的外壁上包裹绝缘层和屏蔽层，在屏蔽层的外部设置填充料，然后在填充料的外部包裹隔离层，所述隔离层的外部设置外护层，得到包裹线束；
[0015]步骤6、将步骤5制备的包裹线束进行降温冷却，待冷却之后进行收卷包装。
[0016]优选的，所述步骤4中热化处理的加热时间分为三个阶段，第一阶段加热炉的温度为200～250℃，加热时间为40～60min，第二阶段加热炉的温度为300～400℃，加热时间为50～100min，第三阶段加热炉的温度为400～450℃，加热时间为30～80min。
[0017]优选的，所述步骤4中冷却处理方式采用室温自然冷却。
[0018]优选的，所述步骤5中绝缘层为交联型聚乙烯；所述屏蔽层为半导体纸带；所述填充料为聚丙烯网状带、尼龙编织网管、低烟无卤阻燃绳、玻璃纤维绳、麻绳中的一种；所述隔离层为玄武岩纤维布带；所述外护层为聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、尼龙、硅橡胶、丁橡胶中的一种。
[0019]优选的，所述步骤6中降温冷却采用水冷的方式进行降温冷却，具体为将包裹线束加入在水冷箱中，使得铝合金线束经过水冷箱中的冷却水进行降温。
[0020]所述改性硼化物的制备方法如下：
[0021]S1、将氮化硼加入单宁酸水溶液中，超声处理，搅拌，然后离心，收集沉淀，得到复合物；
[0022]S2、将步骤S1制备的复合物进行压延处理，制备成薄片，干燥，使用电化学方法，将干燥后的复合物作为工作电极，采用氯化银和氯化钾的混合水溶液作为电解液，铂丝作为对电极，将氧化锌粉末加入戊二醛水溶液中，搅拌，得到悬浮液，将悬浮液滴加工作电极上，滴加过程中外加电压，升高温度，滴加完成后在室温干燥，得到接枝复合物；
[0023]S3、将步骤S2制备的接枝复合物粉碎研磨，过筛，然后加入丙酮中，超声处理，然后加入还原氧化石墨烯和碳纳米管，在常温下搅拌，加入导电固化剂继续搅拌，离心干燥，得到改性硼化物。
[0024]优选的，所述改性硼化物的制备方法如下，以下份数均为重量份：
[0025]S1、将0.5～2份氮化硼加入50～100份0.2～0.8mg/mL单宁酸水溶液中，超声处理20～150min，超声频率为30～60KHz、功率为200～500W，然后再搅拌6～10h，搅拌速度为100～300rpm，然后以1500～3000rpm离心10～30min，收集沉淀，得到复合物；
[0026]S2、将步骤S1制备的复合物进行压延处理，制备成0.5～2mm厚的薄片，40～70℃干燥1～5h，使用电化学方法，将干燥后的复合物作为工作电极，采用氯化银和氯化钾的混合水溶液作为电解液，电解液中氯化银的摩尔浓度为5～15mmol/L，氯化钾的摩尔浓度为40～60mmol/L，铂丝作为对电极，将0.01～0.03份氧化锌粉末加入0.1～0.3份1～6wt％戊二醛水溶液中，搅拌10～30min，搅拌速度为100～300rpm，得到悬浮液，将悬浮液滴在工作电极
上，滴加速度为0.5～5mL/min，滴加过程中外加电压相对于对电极的电势为
‑
0.3～
‑
0.9V，温度为50～70℃，滴加完成后在室温干燥5～20h，得到接枝复合物；
[0027]S3、将步骤S2制备的接枝复合物粉碎研磨，过100～300目筛，然后加入4～8份丙酮中，超声处理3～8min，超声频率为30～60KHz、功率为200～500W，然后加入0.01～0.05份还原氧化石墨烯和0.002～0.02份碳纳米管，在常温下磁力搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度铝合金电缆，其特征在于，包括如下重量百分比组分：0.02～0.08％镁、0.2～0.4wt％铁、0.01～0.03wt％铜、0.01～0.03wt％锰、0.02～0.05wt％锌、0.01～0.03wt％钴、0.2～0.4wt％改性硼化物，余量为铝。2.一种如权利要求1所述的高强度铝合金电缆的生产工艺，其特征在于，生产工艺流程如下：导体制备、铸造铝合金杆、拔丝绞合处理、高温热化处理、包裹处理、降温冷却成形。3.一种如权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，高强度铝合金电缆的生产工艺步骤如下：步骤1、按重量比称取各原料，将铝加热融化，再向融化后的铝中加入镁、铁、铜、锰、锌、钴、改性硼化物，搅拌混合均匀得到熔融的导体材料；步骤2、将步骤1制备的熔融导体材料浇铸成梯形，经轧机通过模具冷拔成横截面积为圆形的铝合金杆材；步骤3、将步骤2制备的铝合金杆材进行拔丝处理，使得铝合金杆被拔制成细丝，再将铝合金细丝进行束合后，经绞合，形成铝合金线束；步骤4、将步骤3制备的铝合金线束放入在加热炉中，通过加热炉对铝合金线束进行均匀热化处理，待高温热化处理之后，再将铝合金线束冷却处理，得到热化线束；步骤5、将步骤4制备的热化线束的外壁上包裹绝缘层和屏蔽层，在屏蔽层的外部设置填充料，然后在填充料的外部包裹隔离层，所述隔离层的外部设置外护层，得到包裹线束；步骤6、将步骤5制备的包裹线束进行降温冷却，待冷却之后进行收卷包装。4.一种如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述步骤4中热化处理的加热时间分为三个阶段，第一阶段加热炉的温度为200～250℃，加热时间为40～60min，第二阶段加热炉的温度为300～400℃，加热时间为50～100min，第三阶段加热炉的温度为400～450℃，加热时间为30～80min。5.一种如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述步骤4中冷却处理方式采用室温自然冷却。6.一种如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述步骤5中绝缘层为交联型聚乙烯；所述屏蔽层为半导体纸带；所述填充料为聚丙烯网状带、尼龙编织网管、低烟无卤阻燃绳、玻璃纤维绳、麻绳中的一种；所述隔离层为玄武岩纤维布带；所述外护层为聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、尼龙、硅橡胶、丁橡胶中的一种。7.一种如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述步骤6中降温冷却采用水冷的方式进行降温冷却，具体为将包裹线束加入在水冷箱中，使得铝合金线束经过水冷箱中的冷却水进行降温。8.一种如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于，所述改性硼化物的制备方法如下：S1、将氮化硼加入单宁酸水溶液中，超声处理，搅拌，然后离心，收集沉淀，得到复合物；S2、将步骤S1制备的复合物进行压延处理，制备成薄片，干燥，使用电化学方法，将干燥后的复合物作为工作电极，采用氯化银和氯化钾的混合水溶液作为电解液，铂丝作为对电极，将氧化锌粉末加入戊二醛水溶液中，搅拌，得到悬浮液，将悬浮液滴加工作电极上，滴加过程中外加电压，升高温度，滴加完成后在室温干燥，得到接枝复合物；S3、将步骤S2制备的接枝复合物粉碎研磨，过筛，然后加入丙酮中，超声处理，然后加入还原氧化石墨烯和碳纳米管，在常温下搅拌，加入导电固化剂继续搅拌，离心干燥，得到改
性硼化物。9.一种如权利要求8所述的生产工艺，其特征在于，所述改性硼化物的制备方法如下，以下份数均为重量份：S1、将0.5～2份氮化硼加入50～100份0.2～0.8mg/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦和坡，牛珂憬，黄亮，林光明，刘少锋，
申请(专利权)人：广州市明兴电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：