本發明屬于電線電纜領域,具體涉及一種耐高壓高溫導電線及其制備工藝。
背景技術:
在近年來的移動體的輕質化進程中,使用比銅或銅合金更輕的鋁或鋁合金作為電氣配線體的導體技術發展迅猛。
眾所周知,鋁的比重為銅的約1/3,而鋁的導電率為銅的約2/3(以純銅為100%iacs的基準時,純鋁為約66%iacs)。因此,為了使純鋁導體線材中流過與純銅導體線材相同的電流,純鋁導體線材的截面積需要為純銅導體線材的約1.5倍,即便如此,在重量方面鋁僅為銅的約一半,這就是鋁的優勢。而純鋁的強度、抗疲勞性能、韌性等均較銅低,因此純鋁不能單獨做為導線使用,特別是在要求導線的截面較小的領域內。現有技術中,使用鋁合金來制造導線已經非常普遍,甚至在人們尋常生活的周邊就能發現有鋁合金制品及導線的存在,這主要是因為摻和了其他元素的鋁合金材料具有密度低、強度高、塑性好、優良的導電性、導熱性和抗蝕性等特性,一些鋁合金材料的強度甚至接近或超過優質鋼,如今,工業上鋁合金已廣泛使用,其使用量僅次于鋼。而摻和的鋁合金元素普遍包括有鐵、鎂、硅、錳、鉻、鈦、鎳、銅等等。
鋁合金線材作為導線線材的一種,具有重量輕、導電性能好及耐疲勞性能優越等優點,因此受到廣泛應用,例如室外的傳輸電線。但是現如今的通電導線在耐高壓高溫性能以及抗拉強度上存在諸多不足,因此,需要改善。
技術實現要素:
針對現有技術中存在的問題,本發明提供了一種耐高壓高溫導電線及其制備工藝,該種導電線的制備工藝簡單方便,抗拉強度高。
為了達到上述目的,本發明通過以下技術方案來實現的:
一種耐高壓高溫導電線,包括以下按重量百分比計的成份:si4.2-5.8%、cu0.8-1.2%、sn1.2-1.6%、co0.6-0.8%、cr0.5-0.7%、ti0.4-0.6%、mn0.2-0.3%、ni0.1-0.3%、nb0.08-0.09%、ba0.06-0.08%、re0.06-0.08%、zn0.04-0.06%和hf0.03-0.05%,剩余量為al和不可避免的非金屬雜質。
上述的導電線包括以下按重量百分比計的成份:si5.0%、cu1.0%、sn1.4%、co0.7%、cr0.6%、ti0.5%、mn0.25%、ni0.2%、nb0.085%、ba0.07%、re0.07%、zn0.05%和hf0.04%,剩余量為al和不可避免的非金屬雜質,且所述非金屬雜質所含重量百分數≤0.05%。
上述的一種耐高壓高溫導電線的制備工藝,按照以下步驟進行:
(1)將所述成份分ⅰ、ⅱ、ⅲ階段置于充滿稀有氣體的熔煉爐中進行熔煉合金;
ⅰ階段:將所述cu、al、sn、co置于所述熔煉爐熔煉合金,熔煉溫度為850-950℃,熔煉時間為20-40min;
ⅱ階段:再將si、zn、cr、ti置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為820-880℃,熔煉時間為40-60min;
ⅲ階段:最后將所述mn、ni、nb、ba、re、hf置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為680-760℃,熔煉時間為1-2h;
(2)待熔煉結束充分攪拌至熔清,靜置1-2h后進行扒渣,得鋁合金熔煉液;
(3)將所述鋁合金熔煉液用精煉劑進行精煉,得鋁合金精煉液;
(4)將所述鋁合金精煉液澆鑄成直徑為80-100mm的鋁合金棒材;
(5)將所述鋁合金棒材進行固溶處理;
(6)將經過固溶處理的所述鋁合金棒材進行淬火處理,之后放入到580-640℃的電阻爐中進行人工時效2-4h,制得鋁合金坯件;
(7)將所述鋁合金坯件加熱至650-750℃,保溫1-2h后,采用多道次小變形量的方法,將鋁合金坯件制成直徑為1-3mm的鋁合金導電線材即可。
優選地,所述稀有氣體為氮氣或者氬氣。
優選地,所述所述精煉液為蘇打和冰晶石的混合物。
進一步地,所述精煉溫度為640-720℃,精煉時間為40-60min。
進一步地,所述澆鑄溫度為560-640℃、鑄造速度為60-80mm/min、冷卻水溫度為18-22℃、冷卻水強度為0.10-0.12mpa。
進一步地,所述固溶處理的溫度為540-580℃,固溶處理時間為13-15h。
本發明具有如下的有益效果:
(1)本發明的導電線具有更高強度和更優良導電性能,經科研部長期實驗測得其抗拉強度達到542mpa,導電率可達到85.8%iacs;
(2)本發明的導電線耐高溫高壓,該種導電線可在250℃狀態下和交流電壓1500v以上或直流電壓在2000v以上的高壓下正常工作3年以上,且抗腐蝕性能強、經久耐用,并且其制備方法簡便,適宜推廣應用。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式作進一步描述,以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案,而不能以此來限制本發明的保護范圍。
實施例1
一種耐高壓高溫導電線,包括以下按重量百分比計的成份:si4.2%、cu0.8%、sn1.2%、co0.6%、cr0.5%、ti0.4%、mn0.2%、ni0.1%、nb0.08%、ba0.06%、re0.06%、zn0.04%和hf0.03%,剩余量為al和不可避免的非金屬雜質。
上述的一種耐高壓高溫導電線的制備工藝,按照以下步驟進行:
(1)將所述成份分ⅰ、ⅱ、ⅲ階段置于充滿氮氣的熔煉爐中進行熔煉合金;
ⅰ階段:將所述cu、al、sn、co置于所述熔煉爐熔煉合金,熔煉溫度為850℃,熔煉時間為20min;
ⅱ階段:再將si、zn、cr、ti置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為820℃,熔煉時間為40min;
ⅲ階段:最后將所述mn、ni、nb、ba、re、hf置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為680℃,熔煉時間為1h;
(2)待熔煉結束充分攪拌至熔清,靜置1h后進行扒渣,得鋁合金熔煉液;
(3)將所述鋁合金熔煉液用精煉劑進行精煉,得鋁合金精煉液,且精煉溫度為640℃,精煉時間為40min;
(4)將所述鋁合金精煉液澆鑄成直徑為80mm的鋁合金棒材,且澆鑄溫度為560℃、鑄造速度為60mm/min、冷卻水溫度為18℃、冷卻水強度為0.10mpa;
(5)將所述鋁合金棒材進行固溶處理,且固溶處理的溫度為540℃,固溶處理時間為13-15h;
(6)將經過固溶處理的所述鋁合金棒材進行淬火處理,之后放入到580℃的電阻爐中進行人工時效2h,制得鋁合金坯件;
(7)將所述鋁合金坯件加熱至650℃,保溫1h后,采用多道次小變形量的方法,將鋁合金坯件制成直徑為1mm的鋁合金導電線材即制得本發明的耐高壓高溫導電線。
其中,上述的精煉液采用蘇打和冰晶石的混合物,且兩者的質量比為1:1。
實施例2
一種耐高壓高溫導電線,包括以下按重量百分比計的成份:si5.0%、cu1.0%、sn1.4%、co0.7%、cr0.6%、ti0.5%、mn0.25%、ni0.2%、nb0.085%、ba0.07%、re0.07%、zn0.05%和hf0.04%,剩余量為al和不可避免的非金屬雜質,且所述非金屬雜質所含重量百分數≤0.05%。
上述的一種耐高壓高溫導電線的制備工藝,按照以下步驟進行:
(1)將所述成份分ⅰ、ⅱ、ⅲ階段置于充滿氬氣的熔煉爐中進行熔煉合金;
ⅰ階段:將所述cu、al、sn、co置于所述熔煉爐熔煉合金,熔煉溫度為900℃,熔煉時間為30min;
ⅱ階段:再將si、zn、cr、ti置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為850℃,熔煉時間為50min;
ⅲ階段:最后將所述mn、ni、nb、ba、re、hf置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為720℃,熔煉時間為1.5h;
(2)待熔煉結束充分攪拌至熔清,靜置1.5h后進行扒渣,得鋁合金熔煉液;
(3)將所述鋁合金熔煉液用精煉劑進行精煉,得鋁合金精煉液,且精煉溫度為680℃,精煉時間為50min;
(4)將所述鋁合金精煉液澆鑄成直徑為90mm的鋁合金棒材,且澆鑄溫度為600℃、鑄造速度為70mm/min、冷卻水溫度為20℃、冷卻水強度為0.11mpa;
(5)將所述鋁合金棒材進行固溶處理,且固溶處理的溫度為560℃,固溶處理時間為14h;
(6)將經過固溶處理的所述鋁合金棒材進行淬火處理,之后放入到610℃的電阻爐中進行人工時效3h,制得鋁合金坯件;
(7)將所述鋁合金坯件加熱至700℃,保溫1.5h后,采用多道次小變形量的方法,將鋁合金坯件制成直徑為2mm的鋁合金導電線材即制得本發明的耐高壓高溫導電線。
其中,上述的精煉液采用蘇打和冰晶石的混合物,且兩者的質量比為2:1。
實施例3
一種耐高壓高溫導電線,包括以下按重量百分比計的成份:si5.8%、cu1.2%、sn1.6%、co0.8%、cr0.7%、ti0.6%、mn0.3%、ni0.3%、nb0.09%、ba0.08%、re0.08%、zn0.06%和hf0.05%,剩余量為al和不可避免的非金屬雜質。
上述的一種耐高壓高溫導電線的制備工藝,按照以下步驟進行:
(1)將所述成份分ⅰ、ⅱ、ⅲ階段置于充滿氮氣的熔煉爐中進行熔煉合金;
ⅰ階段:將所述cu、al、sn、co置于所述熔煉爐熔煉合金,熔煉溫度為950℃,熔煉時間為40min;
ⅱ階段:再將si、zn、cr、ti置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為880℃,熔煉時間為60min;
ⅲ階段:最后將所述mn、ni、nb、ba、re、hf置于所述熔煉爐中熔煉合金,熔煉溫度為760℃,熔煉時間為2h;
(2)待熔煉結束充分攪拌至熔清,靜置2h后進行扒渣,得鋁合金熔煉液;
(3)將所述鋁合金熔煉液用精煉劑進行精煉,得鋁合金精煉液,且精煉溫度為720℃,精煉時間為60min;
(4)將所述鋁合金精煉液澆鑄成直徑為100mm的鋁合金棒材,且澆鑄溫度為640℃、鑄造速度為80mm/min、冷卻水溫度為22℃、冷卻水強度為0.12mpa;
(5)將所述鋁合金棒材進行固溶處理,且固溶處理的溫度為580℃,固溶處理時間為15h;
(6)將經過固溶處理的所述鋁合金棒材進行淬火處理,之后放入到640℃的電阻爐中進行人工時效4h,制得鋁合金坯件;
(7)將所述鋁合金坯件加熱至750℃,保溫2h后,采用多道次小變形量的方法,將鋁合金坯件制成直徑為3mm的鋁合金導電線材即制得本發明的耐高壓高溫導電線。
其中,上述的精煉液采用蘇打和冰晶石的混合物,且兩者的質量比為1:1。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已,并不用于限制本發明,盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明,對于本領域的技術人員來說,其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。