汽车线用铝合金导体及其制造方法技术

一种具有较好的耐热性、导电性、拉伸强度、延伸性和耐疲劳性的汽车线用铝合金导体及其制造方法。所述的合金含有０．３－０．８ｗｔ％的铁、０．０５－０．２０ｗｔ％的硅、０．１－０．５ｗｔ％的镁、０．１－０．３ｗｔ％铜、０．００１－０．０４ｗｔ％硼以及锆、钇，其中的一种或两种总元素的含量为０．１～２．０ｗｔ％，其余为铝及不可避免的杂质。制造方法是将铁、硅、镁、铜、硼、锆、钇及铝加入熔炉中，通过熔炼、铸轧，最后经中间退火处理，经拉制成０．５ｍｍ铝合金单丝后，束绞成线芯后再进行退火处理。由此制备的导体抗拉强度能达到或超过２１０ＭＰａ，断裂伸长率超过１０％，导电率超过５８％，且具备优异的耐热性能和柔韧性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及种铝合金导体及其制造方法，具体涉及一种汽车线用铝合金导体及其 制造方法。
技术介绍
目前由于铜资源紧张，铜价高涨，因而涉及到用铜的领域都会受到很大的影响，其 中就包括汽车领域。随着汽车的性能和功能的大幅度提高，汽车用的线束也在增多，如今汽 车用的线束使用的基本上是都铜导体，也有极少部分使用的是铜包铝或铝合金，但在中国 很少，国外在这方面的工作研究的较为深入点。铜作为汽车线束导体是一种最理想的选择，随着汽车行业的竞争越来越激烈，人 们从汽车材料上下足功夫，以降低车本，如可以采用铜包铝导体或铝合金导体可以降低汽 车重量、减少材料成本。中国专利CN 101017712A铜包铝镁合金线在汽车线束中的应用，虽然采用该合金 可以降低成本和汽车的重量，但由于制备工艺复杂，技术还不成熟，大范围推广有一定的难 度，市场前景不是很好。国际申请专利PCT/JP2007/071142 2007. 10. 30电线导体及其制造方法，该导体 材料具有优良的抗拉强度、断裂伸长率、抗冲击性和耐疲劳性，但导电率只能达到或超过 40% IACS，代替铜导体需要增加较大的截面，影响到汽车的布局。单从导电性的角度考虑，铝代替铜导体是最理想的选择，对于部分汽车线束，在不 影响连接及汽车布局的情况下，可以采用铝合金导体替代。汽车线束要求具有非常好的柔 韧性，因而要求单丝的线径尽可能的细，但由于纯铝的强度低、延伸率低，很难拉到很细，特 别是拉单丝直径拉到1. Omm以下基本很困难，如果想达到0. 5mm是很难，而且铝作为导体存 在抗疲劳性能和弯曲性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本、拉丝直径细的汽车线用铝合金导体及其制造方 法。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种汽车线用铝合金导体，所述铝合金导体的质量百分数配比为包括0. 3 0. 8wt % 的铁、0. 05 0. 20wt % 的硅、0. 1 0. 5wt % 的镁、0. 1 0. 3wt%铜和0. 001 0. 04衬％的硼，其余为铝及不可避免的杂质。上述技术方案中，至少 还包括锆、钇两种中一种，相应的含量为0. 1 2. Owt %。一种汽车线用铝合金导体的制造方法，步骤为首先将纯度大于99. 7%的工业纯铝加入竖炉中，升温至710 760°C使其完全溶 解，再升温至740 800°C，依次加入上述成分的元素，采用电动搅拌装置充分搅拌均勻，待 其完全熔融后，再在720 780°C下保温20min，加入精炼剂进行除气、除渣，再保温20min后，进行炉前分析，待成分符合要求后，在580 670°C下进行铸条，450 50(TC下轧杆，轧 制成的铝合金杆经220 320°C、2 4h的自退火，再将铝合金杆拉制成铝合金单丝，接着 将铝合金单丝多根束绞，最后经280 320°C、8 16h的退火处理，得到汽车线用铝合金导 体。上述技术方案中，铁、硅、镁、铜、硼、锆、钇分别以铝铁中间合金、铝硅中间合金、铝 镁中间合金、铝铜中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金、铝钇中间合金的形式加入。加入 的铝锭纯度大于99.7%，铬、钒、锰、钛等重金属总含量小于0.01%。其中硅的含量视铝锭 中已有选择是否不加或少加。所述经铸轧出来的铝合金的中间退火处理在保温窖或保温罩 中进行。所述铝合金单丝经束绞后，退火处理在退火炉进行。本专利技术获得如下技术效果1.本专利技术包含0. 05 0. 20衬％的硅，硅的含量太低，起不到增强效果，太高会导 致电阻率太大，影响导电性能，且硅的含量过高，会导体延伸率降低，易脆断，影响拉丝效^ ο2.本专利技术在合金中加入的镁易于与硅结合，在制造及后续的处理过程中，容易在 铝基体中析出弥散分布的微小Mg2Si及包含其它元素的微小颗粒，能够明显提高铝合金线 的抗拉强度，镁的百分含量如果低于0. 1%，强化的效果并不明显，另一方面，镁元素的加入 还能够提高合金的耐腐蚀性，使得汽车线能够用于一些具有腐蚀性的场合；如果镁元素的 加入量过高，对导电性能影响太大，降低导电率，本专利技术基于所配合金，选择了合适的镁元 素的加入量。3.本专利技术在上述强化方法下，还同时加入铜和铁，以起到进一步增强铝合金丝的 抗拉强度，尤其是在现有合金成分配比下，加入的铁，其增强机理主要是固溶强化，不仅起 到增加效果，相对于现有铝合金而言，同时加入还可以起到增塑作用，保证单丝的延伸率能 达到10%，以确保拉出0.5mm或更细的铝合金单丝。其原因在于，在现有成分配比下，相对 于其它元素增强而言，少量铁的增强效果更好，其加入大大降低了铝合金中所需硅及其它 强化元素的加入量，其固溶强化机理使得能够在提高强度的同时还能够相对的提高综合塑 性。由于铁对铝的导电性能影响相对较小，因此最多可以加入到0. 8衬％的含量，也能实现 很好的强化效果。4.为了改善铝合金的抗疲劳性能，在本专利技术铝合金导体中，加入0.001 0. 04衬％的硼，一方面可以起到细化晶粒，改善铝合金线的延伸性能和导电性能；另一方面 加入的硼与剩余杂质元素形成的质点能够改善铝合金的抗疲劳性能，还可提高合金的导电 性。5.本专利技术还在铝合金中加入锆、钇中的一种或两种，这两种元素容易形成高温稳 定或介稳定相，因此可以大大改善合金的耐热性能，然而过量的加入上述元素(总含量超 过2. Owt% )，容易导致导电性能的下降。6.在熔炉中加入99. 7%的铝锭，使温度保持在730 780°C，在熔铝中加入上述 元素的中间合金，经搅拌、精炼、除渣，40分钟后进行炉前取样分析，在轧机中铸成铝合金铸 条。将铝合金铸条导入轧机，导入轧机的温度为450 500°C，导出轧机成铝合金杆的终 轧温度为260 360°C，铝合金杆收盘后直接进入装有保温内衬的保温罩中或保温炉中在 220 320°C中间退火处理2 4h。由此轧制成的铝合金杆具有较好的抗拉强度和延伸率，可冷拉拔成0. 5mm或更细的合金单丝。自退火过程使得铝合金的力学性能更加均勻，镁、硅 以及其它元素合金化弥散析出，还使得不利于导电性的硅、镁、锆、钇除了铝元素意外的其 他元素形成弥散的微小质点析出，从而提高韧性，更有利于下一步的拉丝过程，并同时提高 导电性。7.本专利技术将多根合金单丝经束绞后成导体线芯，本专利技术束绞后的导体线芯在退火 炉中于280 320°C下经过8 16h的退火处理，选择该温度范围和退火时间，有效地消除 了束绞过程中产生的应力，并进一步促进不利于导电性元素的析出，从而进一步提高了导 电率，还同时提高了线束的柔韧性。8.本专利技术选择了合适的合金成份，同时选择了合适的制备方法，使得该铝合金导 体具有较高的拉伸强度和延伸率，能拉制成0. 5mm或更细的单丝直径，且由此制备的铝合 金导体具有较好的导电性、柔韧性、抗疲劳和耐热性。本专利技术制备由上述合金百分含量的 组成及生产工艺制造的汽车线束，导体抗拉强度能达到或超过210MPa，断裂伸长率超过 10%，导电率超过58%，且具备优异的耐热性能和抗疲劳性能。此外，本专利技术并不需要复杂 的工艺，因此成本较低。具体实施例方式实施例1一种汽车线用铝合金导体，所述铝合金导体的质量百分数配比为包括0. 3 0. 8wt%的铁，铁元素可以选择为0. 4%，0. 5%，0. 6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车线用铝合金导体，其特征在于，所述铝合金导体的质量百分数配比为：包括０．３～０．８ｗｔ％的铁、０．０５～０．２０ｗｔ％的硅、０．１～０．５ｗｔ％的镁、０．１～０．３ｗｔ％铜和０．００１～０．０４ｗｔ％的硼，其余为铝及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
一种汽车线用铝合金导体，其特征在于，所述铝合金导体的质量百分数配比为包括0.3～0.8wt％的铁、0.05～0.20wt％的硅、0.1～0.5wt％的镁、0.1～0.3wt％铜和0.001～0.04wt％的硼，其余为铝及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的汽车线用铝合金导体，其特征在于，至少还包括锆、钇两种中 一种，相应的含量为0. 1 2. Owt%。3.一种根据权利要求1或2所述的汽车线用铝合金导体的制造方法，其特征在于步骤 为首先在纯度大于99. 7%的工业纯铝中加入上述成分的元素，经过熔炼、铸轧成合金杆 后，经220 320°C、2 4h的中间退火处理，再将铝合金杆拉制成铝合金单丝，接着将铝合 金单丝多根束绞，最后经280 320°C、8 16h的退火处理，得到汽车线用铝合金导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：林泽民，
申请(专利权)人：安徽亚南电缆厂，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]