特高壓用鋁合金導線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋁合金導線制造技術領域，具體涉及特高壓用鋁合金導線。
【背景技術】
[0002]近年來，在我國國民經濟高速發展的激勵下，各地經濟對電力的需求不斷增加，使得我國電網建設有了前所未有的發展，輸電線路向高壓化、遠距離化和大容量化方向發展。目前，我國城鄉供電輸電線路上所使用的耐熱導線，一般由普通的耐熱鋁合金單線和普通鍍鋅銅絲絞合而成。這種普通耐熱導線的長期運行溫度低于150°C，導電率在60% IACS以下，線損大，如想要用于特高壓線路，必須新增輸電線路或增加導線的截面積，這些措施都會增加投資，成本高昂，另外改造鐵塔和擴大架線都會占用大量的土地資源。作為加強元件的普通鍍鋅鋼絲，預熱后線膨脹系數增大，輸送電容量增加后，導線溫度升高，弧垂增加，影響線路的安全運行。想在提高鋁導線的抗拉強度且保證合格導電率的前提下，獲得較優的耐熱性能，勢必對添加的合金種類及加工工藝有更高的要求。因此如何獲得力學性能、耐熱性能及導電性能的較優匹配是該領域研究的主要內容。
[0003]經檢索，公開號為101740157A的中國發明專利，該發明提供了“一種鋁合金導線及其制造方法”，鋁合金導線中各成分的重量百分組成為:鋁99.2%?99.6%;鋯0.03%?
0.5% ;釔0.01%?0.1% ;其它0.2%?0.3%。該鋁合金導線由鋁錠熔化后加入微量的鋯和釔一起熔煉成鋁合金液，再經澆鑄與結晶、乳制、拉絲等步驟制造而成。該發明通過嚴格控制鋁錠的雜質含量和合金化添加元素的含量，制備地鋁合金導線具有高導電性和耐熱性，滿足了行業對鋁合金導線的性能要求，該發明技術的缺點在于:添加硼合金與鋁合金導線中的鋯起反應，降低了合金的耐熱性。公開號為102758107B的中國發明專利，該發明提供了 “高強高導耐熱鋁合金導線及其制備方法”，鋁合金導線中各成分的重量百分組成為:鋯 Zr 為(λ 15 ?(λ 60%，鑭 La 為(λ 03 ?(λ 30%，鈰 Ce 為(λ 03 ?(λ 30%，釔 Υ 為(λ 01 ?
0.30%，鐵Fe為0.05?0.20%，硅Si為0.01?0.10%，其他雜質元素含量彡0.10%，其余為鋁。該鋁合金導線是將配制原材料放入熔煉爐中、升溫除氣熔煉、造渣、除渣、連鑄連乳成耐熱鋁合金桿材、熱處理、拉絲機拉制成的。該發明提供的鋁合金導線與現有的耐熱鋁合金線相比，其性能有了一定的提高，但是它的抗拉強度仍然比較低。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決現有技術中的不足，提供特高壓用鋁合金導線。該鋁合金導線的抗拉強度達到269.27MPa，導電率可達到63% IACS，且經過300°C下加熱2小時的考核運行，強度殘存率大于93%。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用技術方案為:
[0006]特高壓用鋁合金導線，由以下重量百分比的元素組成:Mg為0.4?0.7%，Si為
0.35 ?0.65%, Cu 為 0.2 ?0.4%, Fe 為 0.1 ?0.3%, Zn 為 0.05 ?0.15%, B 為 0.3 ?
0.6%，Zr為(λ 01?(λ 1%，Y為(λ 05?(λ 25%, Ce為(λ 04?(λ 2%，其他雜質元素含量彡0.1%，其余為Al。
[0007]優選的，該導線由下列重量百分比的元素組成:Mg為0.4?0.6%，Si為0.35?
0.55%，Cu 為 0.2 ?0.3%，Fe 為 0.1 ?0.2%，Zn 為 0.07 ?0.10%，B 為 0.4 ?0.5%，Zr為0.02?0.07%，Y為0.10?0.18%，Ce為0.06?0.15%，其他雜質元素含量彡0.1%,其余為A1。
[0008]本發明也提供了特高壓用鋁合金導線的制備方法，包括以下步驟:
[0009](1)原料處理:選取純度> 99.5%的鋁錠，按配比稱量上述原料，將原料放入150?250 °C的恒溫干燥箱內除濕25?35min ；
[0010](2)熔煉:將步驟⑴所述鋁錠置于熔煉爐內，使鋁錠熔化成鋁液，升溫至750?770 °C，將鋁液通過流槽轉移至保溫爐內；
[0011](3)合金化:將除硼以外的其他原料加入到鋁液中，制得合金液；
[0012](4)硼化處理:升高合金液的溫度至740?750°C，靜置，保溫15?20min，加入硼合金，保溫15?20min，進行硼化處理；
[0013](5)精煉:將步驟(4)合金液流入流槽，使用氬氣除氣3?5min，再使合金液流回爐內，740?750°C保溫8?12min，攪拌，并使所述合金液經過過濾板進行過濾；
[0014](6)澆鑄:使步驟(5)過濾的合金液進入連鑄生產線，鑄成鋁合金鑄條；
[0015](7)固溶熱處理:將步驟(6)所述鑄條加熱至500?650°C，保溫0.5?2h，淬火；
[0016](8)乳制:將所述鑄條在450?500°C下保溫30?40min，在乳機上熱乳，進乳溫度為420?480°C，乳速為0.4?0.5m/s，通過鋁連鑄連乳生產線生產成鋁合金桿材；
[0017](9)拉制:對鋁合金桿材進行熱處理，熱處理溫度為380?500°C，之后放入拔拉機，拉制成所需直徑；
[0018](10)時效處理:時效溫度為150?200°C，時效時間為1?llh。
[0019]優選的，步驟(3)中Zr、Y、Fe、Zn和Ce元素分別是以鋯鋁合金、釔鋁合金、鐵鋁合金、鋅鋁合金和鈰鋁合金的形式加入。
[0020]優選的，步驟(3)中先將鐵鋁合金、鋯鋁合金、釔鋁合金、鈰鋁合金、鋅鋁合金、單晶硅和鎂錠加入到鋁液中，保溫15?20min，降溫至690?710°C，再加入銅鋁合金，保溫15 ?20min，攬摔 2 ?5min。
[0021]優選的，步驟(4)所述硼合金為鋁硼合金。
[0022]優選的，步驟(5)所述攪拌時間為30?55s，所述過濾板的孔隙度為75?95ppi。
[0023]優選的，步驟(6)所述合金液進入連鑄生產線的溫度為750?790°C，澆鑄后降溫速率為30?50 °C /s。
[0024]優選的，步驟(7)所述淬火冷卻介質為水。
[0025]優選的，步驟(9)所述拉制過程中拉拔速度為3.5?4.5m/min。
[0026]以下對本發明的合金元素作具體說明:
[0027]Mg與Si元素在合金經過時效強化處理后會形成β ”強化相，隨時效溫度的升高或時間的延長，β ”相可演變為粗大的平衡相Mg2Si，雖然合金的電導率有所下降，但可以明顯提高導線的抗拉強度和屈服強度，使導線表現出優異的力學性能。
[0028]Cu的加入可以改善合金的時效過程，同時提高材料的耐熱性能，少量Cu(〈0.5% )的加入并不會影響到鋁合金的導電性，可以與鋁合金熔體中的有害雜質元素Cr、T1、Zr, V等發生反應，使它們由固溶體形式轉變為析出態沉于熔體底部，從而減少導體內部由于固溶原子引起的晶格畸變，降低電子傳輸過程中與畸變晶格原子間的相互碰撞作用，提高合金的電導率。
[0029]Ce可以降低合金晶格內溶質原子的數量，從而提高合金的導電能力。
[0030]Zn可以提高合金的耐磨性，較好的保護導線，提高合金的使用壽命。
[0031]Zr能提高合金的再結晶溫度、抗蠕變性能，同時也可以細化晶粒、抑制再結晶及晶粒長大，從而提高合金的耐熱性。
[0032]Y和B可以和熔體中的雜質元素，如Cr、Mn、Mo、Ti等結合生成高熔點的化合物，在隨后過濾過程中除去從而改善合金的導電性。
[0033]以下對本發明的制備過程作具體解釋:
[0034]原料處理:鋁錠純度會直接影響到導線的電導率，一般選用鋁錠的純度大于99.5% ；
[0035]合金化:在鋁液中加入不同的合金化元素以保證制品的強度、導電性以及耐熱性會κ ;
[0036]硼化處理:可以有效避免硼與鋯反應，起到了晶粒細化效果，從而提高了合金的耐執性.>?、、I _1_ ，
[0037]精煉:鋁液從流槽經過，進入澆包前進行過濾以除去雜物，為消除鑄造過程中常見的缺陷(縮松、縮孔、冷隔以及開裂等)；
[0038]固溶熱處理:可以將鑄造過程中形成的粗大Mg2Si等析出相溶于基體中，在隨后的熱處理過程形成細小的析出相，均勻分布于基體中，從而獲得較高的電導率、強度等性能；
[0039]乳制:通過乳制可以使金屬的形狀、尺寸以及性能發生改變；
[0040]拉制:乳制鋁合金線材經過拉拔模具，截面積減小，長度增大，從而獲得所需尺寸的線材制品的過程；
[0041]時效處理:在高于室溫(150?20(TC )條件下保溫處理，促進Mg、Si等原子擴散，形成細小均勻分布的第二相可以提高合金的抗拉強度，同時合金的導電性也可以得到改口 ο
[0042]本發明的有益效果:
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