一种新型铝合金导线及其制备方法

摘要

本发明公开了一种新型铝合金导线及其制备方法，其中，其组分及重量百分数为：Mg ：0.45~0.9%；Si：0.2~0.6%；Re：0.1%~1%；C：0.0004%~0.002%；Ti：0.006%~0.03%；Sr：0.02%~0.1%；其余为纯铝。本发明在Al-Mg-Si合金中加入Re、Ti、C和Sr，细化晶粒，变质Mg2Si相，提高合金的导电性能、机械性能，同时改善其铸造性能。元素Re、Ti、C、Sr以中间合金Al-10Re和Al-3Ti-0.2C-10Sr的形式加入，熔化快，吸收率高，因此制备工艺简单，实施方便。

权利要求

1.一种新型铝合金导线，其特征在于：其组分及重量百分数为：Mg：0.45～0.9%；Si：

0.2~0.6%；Re：0.1%~1%；C：0.0004%~0.002%；Ti：0.006%~0.03%；Sr：0.02%~0.1%；其余为纯铝，所述稀土元素Re为混合稀土，其百分含量为Ce：30～70%；La：20～50%；其它0～

20%。

2.根据权利要求1所述的一种新型铝合金导线的制备方法，包括如下步骤：第一步，准备；

1)备料；准备炉料：工业纯铝、纯镁、Al-20Si、Al-10Re、Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金；

所述炉料经预处理，除去油、水和表面的氧化物；采用金属型模具，模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；

2)预热将纯镁、Al-20Si、Al-10Re、Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金在烘干箱中150～

250℃温度下预热20～60min；模具及所配炉料在电阻炉中250℃预热；

第二步，熔炼；

1)将石墨坩埚置于电阻炉中，升温至400℃，加入工业纯铝；

2)升温至720℃，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣；

3)升温至750℃，加入预热好的纯镁和Al-20Si中间合金，并保温30～50min，每10min搅拌一次；随后加入预热好的Al-10Re和Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金，并保温15～40min，每10min搅拌一次；

4)降温至720℃，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3～5min；

5)将坩埚放入电阻炉，静置10min，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具中；

第三步，挤压与拉拔；

1)采用立式挤压机对Al-Mg-Si-Re-C-Ti-Sr合金进行挤压；挤压筒内径为90mm，坯料直径为88mm；挤压后的直径为8mm，挤压温度为420～480℃，金属流出模孔速度为1.5～

3m/min：

2)将挤压后的合金棒，在拉丝机上，拉制成直径2. 5mm的铝合金线。

3.根据权利要求2所述的一种新型铝合金导线的制备方法，其特征在于：所述氧化铝涂料用Al(OH)3、水、偏硅酸钠配制，配比为：3:1:200。

说明书

一种新型铝合金导线及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新型铝合金导线及其制备方法。

背景技术

[0002] 铜的导电性能、强度和高温抗蠕变优良，所以是传统电线电缆的主要材料。但我国铜资源稀缺，目前我国80%的铜依靠进口，导致铜价飙升。我国铝资源相对丰富，并且铝合金具有导电性良好、密度小、耐腐蚀等优点，能满足大容量、远距离输电的要求。因此以铝代替铜作为电线电缆材料具有重要意义。导线材料除了要有良好的导电性外，还要有一定的强度以支持其自身的重量和外来的自然载重。目前国内使用的高强铝合金导线主要是Al-Mg-Si系铝合金导线。但Al-Mg-Si系铝合金导线仍存在一些问题：1）电导率有待提高。2）Si在合金中形成的Mg2Si相往往以粗大的汉字块形态出现，使合金的室温性能特别是延伸率下降，同时也会限制Mg2Si相对合金高温性能的贡献。3）铸态组织晶粒粗大，机械性能有待提高。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种新型铝合金导线及其制备方法，通过在Al-Mg-Si合金中加入适量的稀土和Al-Ti-C-Sr合金，对其细化、变质处理，在提高合金导电性的同时，进一步提高机械性能。

[0004] 一种新型铝合金导线，其中，其组分及重量百分数为：Mg ：0.45~0.9%；Si：0.2~0.6%；Re：0.1%~1%；C：0.0004%~0.002%；Ti：0.006%~0.03%；Sr：0.02%~0.1%；其余为纯铝。

[0005] 作为优选，所述稀土元素Re为混合稀土，其百分含量为Ce:30~70%；La:20~50%；其它0~20%。

[0006] 一种新型铝合金导线的制备方法，包括如下步骤：

[0007] 第一步，准备；

[0008] 1）备料；准备炉料：工业纯铝、纯镁、Al-20Si、Al-10Re、Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金；所述炉料经预处理，除去油、水和表面的氧化物；采用金属型模具，模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；

[0009] 2）预热将纯镁、Al-Si、Al-Re、Al-Ti-C-Sr中间合金在烘干箱中150~250℃温度下预热20~60min；模具及所配炉料在电阻炉中250℃预热；

[0010] 第二步，熔炼；

[0011] 1）将石墨坩埚置于电阻炉中，升温至400℃，加入工业纯铝；

[0012] 2）升温至720℃，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣；

[0013] 3）升温至750℃，加入预热好的纯镁和Al-Si中间合金，并保温30~50min，每10min搅拌一次；随后加入预热好的Al-Re和Al-Ti-C-Sr中间合金，并保温15~40min，每10min搅拌一次；

[0014] 4）降温至720℃，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3~5min；

[0015] 5）将坩埚放入电阻炉，静置10min，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具中；

[0016] 第三步，挤压与拉拔；

[0017] 1）采用立式挤压机对Al-Mg-Si-Re-C-Ti-Sr合金进行挤压；挤压筒内径为90mm，坯料直径为88mm；挤压后的直径为8mm，挤压温度为420~480℃，金属流出模孔速度为1.5~3m/min；

[0018] 2）将挤压后的合金棒，在拉丝机上，拉制成直径2.5mm的铝合金线。

[0019] 作为优选，所述氧化铝涂料用Al(OH)3、水、偏硅酸钠配制，配比为：3:1:200。

[0020] 作为优选，所述Al-Si、Al-Re、Al-Ti-C-Sr中间合金分别为Al-20Si、Al-10Re、Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金。

[0021] 本发明的有益效果为：

[0022] 本发明在Al-Mg-Si合金中加入Re、Ti、C和Sr，细化晶粒，变质Mg2Si相，提高合金的导电性能、机械性能，同时改善其铸造性能。元素Re、Ti、C、Sr以中间合金Al-10Re和Al-3Ti-0.2C-10Sr的形式加入，熔化快，吸收率高，因此制备工艺简单，实施方便。

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：

[0024] 实施例1：以Al-0.45Mg-0.2Si-0.1Re-0.0004C-0.006Ti-0.02Sr合金为例[0025] 1）、准备：准备炉料：工业纯铝、纯镁、Al-20Si、Al-10Re、Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金；

[0026] 采用金属型模具，直径为88mm；用Al(OH)3、水、偏硅酸钠3:1:200配制成氧化铝涂料；模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料；炉料应经预处理除去油、水和表面的氧化物等；模具及所配炉料在电阻炉中250℃预热；

[0027] 添加合金预热：将纯镁、Al-20Si、Al-10Re、Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金在烘干箱中150℃温度下预热20min；

[0028] 选择纯镁，用量为炉料重量的0.45％；

[0029] 选择Al-20Si中间合金，其成分为： Si20%，Al80%，用量为炉料重量的1％；

[0030] 选择Al-10Re中间合金，其成分为：Al90%，Re10%，用量为炉料重量的1％；所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为：Ce:30%；La:50%；其它20%。

[0031] 选择Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金，其成分为：Al86.8％，Ti3％，C0.2%，Sr10%，用量为炉料重量的0.2％；

[0032] 准备坩埚：先用熔剂熔8小时以上，如果不漏，方用来熔化铝合金。

[0033] 2）、熔炼：

[0034] (1)将石墨坩埚置于电阻炉中，升温至400℃，加入工业纯铝；

[0035] (2)升温至720℃，待纯铝全部熔化后，扒去熔体表面氧化渣；

[0036] (3)升温至750℃，将预热好的纯镁和Al-20Si中间合金分别按0.45％和1%的比例加入铝液，并保温30min，期间每10min搅拌一次；随后将预热好的Al-10Re和Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金分别按1％和0.2％的比例加入铝液，并保温15min，中间搅拌一次；

[0037] (4)降温至720℃，取出坩埚，通入干燥氩气对熔体精炼3min；

[0038] (5)将坩埚放入电阻炉，静置10min，除去熔体表面的氧化物，浇铸到预热好的金属模具中；浇铸时，浇口尽量靠近模具口，浇铸应平稳，避免涡流和飞溅。

[0039] 3）挤压与拉拔：

[0040] (6)采用挤压机对Al-Mg-Si-Re-C-Ti-Sr合金进行挤压；挤压筒内径为90mm，坯料直径为88mm；挤压后的直径为8mm；挤压温度为420℃；金属流出模孔速度为1.5m/min；

[0041] (7)将挤压后的合金棒，在拉拔丝上，按照表1的参数拉制成直径4mm的铝合金线。然后进行中间退火，温度300℃，时间50min，以消除加工硬化，恢复合金塑性。再拉制成直径2.5mm的铝合金导线。经检测，其电导率为55%，抗拉强度为285MPa，伸长率11%。

[0042] 表1 拉拔工艺参数

[0043]

[0044] 实施例2：以Al-0.9Mg-0.6Si-1Re-0.002C-0.03Ti-0.1Sr合金为例[0045] 准备、制备过程和加工工艺同实施例1，其中：添加合金预热温度为250℃，时间60min。(3) 步骤中纯镁和Al-20Si中间合金的加入比例分别为0.9%和3%，保温时间为
50min ；Al-10Re和Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金的加入比例分别为10%和1%,保温时间为
40min；所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为：Ce:60%；La:30%；其它10%。(4)步骤中精炼时间为5min。(6) 步骤中挤压温度为480℃。金属流出模孔速度为3m/min。(7) 步骤中退火温度为450℃，时间100min。

[0046] 经检测，其电导率为56.7%，抗拉强度为288MPa，伸长率15%。

[0047] 实施例3：以Al-0.6Mg-0.4Si- 0.3Re-0.001C-0.015Ti-0.05Sr合金为例[0048] 准备、制备过程和加工工艺同实施例1，其中：添加合金预热温度为180℃，时间50min。(3) 步骤中纯镁和Al-20Si中间合金的加入比例分别为0.6%和2%，保温时间为
40min ；Al-10Re和Al-3Ti-0.2C-10Sr中间合金的加入比例分别为3%和0.5%,保温时间为
30min；所述Re为混合稀土，其组成及质量百分含量为：Ce:55%；La:45%。(4)步骤中精炼时间为4min。(6) 步骤中挤压温度为450℃。金属流出模孔速度为2.5m/min；(7) 步骤中退