一種鋁合金線材及其製備方法與流程
2023-10-10 12:43:19
本發明涉及合金線材製造技術領域，尤其是涉及一種鋁合金線材及其製備方法。
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，使用鋁合金來製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製品及導線的存在，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，其使用量僅次於鋼。而摻和的鋁合金元素普遍包括有鐵、鎂、矽、錳、鉻、鈦、鎳、銅等等。
鋁合金線材作為導線線材的一種，具有優越的導電性、耐腐蝕性、重量輕及良好的導熱性、優越的強度與耐疲勞的性能，得到當前社會的普遍的廣泛應用。例如室外的傳輸電線，基本上都是採用鋁合金線材傳輸電能的，因此研發出一種鋁合金線材，使其具有更高的強度，優良的導電性能，耐高溫耐磨以及壽命高的特質尤為重要，而這種不斷完善的鋁合金線材對能源消耗具有重大意義。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種鋁合金線材及其製備方法，該鋁合金線材強度高、導電性優良、抗腐蝕性強。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：
一種鋁合金線材，由以下重量百分數的成分組成：矽0.26-0.30%、銅0.21-0.25%、鐵0.14-0.18%、鋰0.08-0.14%、鈉0.05-0.07%、鎳0.033-0.041%、釔0.028-0.032%、銦0.015-0.019%、錫0.015-0.017%、鎢0.009-0.011%，剩餘量為鋁和不可避免的雜質。
進一步地，所述鋁合金線材由以下重量百分數的成分組成：矽0.28%、銅0.23%、鐵0.16%、鋰0.011%、鈉0.06%、鎳0.037%、釔0.03%、銦0.017%、錫0.016%、鎢0.01%，剩餘量為鋁和不可避免的雜質，且所述雜質所含重量百分數≤0.03%。
本發明的一種鋁合金線材的製備方法，按照以下步驟進行：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至乾燥的熔煉爐中熔煉處理；
（2）充分攪拌至熔清，靜置後進行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進行鑄造製成φ105-125mm棒材；
（4）鑄造後對鋁合金棒材進行均勻化退火處理；
（5）均勻化處理後對所述鋁合金棒材進行拉拔工序，拉拔溫度設定為250℃；
（6）將製得的線材毛料在溫度為320-420℃條件下保溫1-2小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至230℃以下，然後出爐空冷至室溫；
（7）最後通過清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便製得本發明的鋁合金線材成品。
優選地，所述熔煉爐的熔煉溫度為700-740℃，熔煉時間為3-4小時。
優選地，所述靜置時間為1-2小時。
優選地，所述鑄造溫度640-680℃、鑄造速度為115-125mm/min、冷卻水溫度為15-25℃、冷卻水強度為0.11-0.13mpa。
優選地，所述均勻化退火處理的溫度設定為350-450℃，保溫時間為2-3小時。
優選地，通過所述拉拔方式鋁合金棒材拉製成鋁合金絲，且最終拉拔出的合金絲規格為φ1-3mm。
本發明的鋁合金線材與現有的鋁合金線材相比，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279mpa，導電率可達到63.1％iacs，其耐熱久性能可在240℃狀態下正常工作2年以上，且抗腐蝕性能強、成本低、重量輕、生產簡便，適宜室外電力傳輸。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例１
一、線材成分
一種鋁合金線材，由以下重量百分數的成分組成：矽0.26%、銅0.21%、鐵0.14%、鋰0.08%、鈉0.05%、鎳0.033%、釔0.028%、銦0.015%、錫0.015%、鎢0.009%，剩餘量為鋁和不可避免的雜質，且所述雜質所含重量百分數≤0.03%。
二、製備方法
本發明的鋁合金線材的製備方法，按照以下步驟進行：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至乾燥的熔煉爐中熔煉處理，其中，熔煉爐的熔煉溫度為700℃，熔煉時間為4小時；
（2）充分攪拌至熔清，靜置1小時後進行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進行鑄造製成φ105mm棒材，其中，鑄造溫度640℃、鑄造速度為115mm/min、冷卻水溫度為15℃、冷卻水強度為0.11mpa；
（4）鑄造後對鋁合金棒材進行均勻化退火處理，其中，均勻化退火處理的溫度設定為350℃，保溫時間為3小時；
（5）均勻化處理後對所述鋁合金棒材進行拉拔工序，拉拔溫度設定為250℃，拉拔出的合金絲規格為φ1mm；
（6）將製得的線材毛料在溫度為320℃條件下保溫3小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至230℃以下，然後出爐空冷至室溫；
（7）最後通過清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便製得本發明的鋁合金線材成品。
三、性能檢測：抗拉強度達到263mpa，導電率可達到60.2％iacs，其耐熱久性能可在240℃狀態下正常工作2年以上。
實施例2
一、線材成分
一種鋁合金線材，由以下重量百分數的成分組成：矽0.28%、銅0.24%、鐵0.16%、鋰0.11%、鈉0.06%、鎳0.037%、釔0.03%、銦0.017%、錫0.016%、鎢0.01%，剩餘量為鋁和不可避免的雜質，且所述雜質所含重量百分數≤0.03%。
二、製備方法
本發明的鋁合金線材的製備方法，按照以下步驟進行：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至乾燥的熔煉爐中熔煉處理，其中，熔煉爐的熔煉溫度為720℃，熔煉時間為3.5小時；
（2）充分攪拌至熔清，靜置1.5小時後進行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進行鑄造製成φ115mm棒材，其中，鑄造溫度660℃、鑄造速度為120mm/min、冷卻水溫度為20℃、冷卻水強度為0.12mpa；
（4）鑄造後對鋁合金棒材進行均勻化退火處理，其中，均勻化退火處理的溫度設定為400℃，保溫時間為2.5小時；
（5）均勻化處理後對所述鋁合金棒材進行拉拔工序，拉拔溫度設定為250℃，拉拔出的合金絲規格為φ2mm；
（6）將製得的線材毛料在溫度為370℃條件下保溫2.5小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至230℃以下，然後出爐空冷至室溫；
（7）最後通過清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便製得本發明的鋁合金線材成品。
三、性能檢測：抗拉強度達到279mpa，導電率可達到63.1％iacs，其耐熱久性能可在240℃狀態下正常工作2年以上。
實施例3
一：線材成分
一種鋁合金線材，由以下重量百分數的成分組成：矽0.30%、銅0.25%、鐵0.18%、鋰0.14%、鈉0.07%、鎳0.041%、釔0.032%、銦0.019%、錫0.017%、鎢0.011%，剩餘量為鋁和不可避免的雜質，且所述雜質所含重量百分數≤0.03%。
二：製備方法
本發明的鋁合金線材的製備方法，按照以下步驟進行：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至乾燥的熔煉爐中熔煉處理，其中，熔煉爐的熔煉溫度為740℃，熔煉時間為3小時；
（2）充分攪拌至熔清，靜置2小時後進行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進行鑄造製成φ125mm棒材，其中，鑄造溫度680℃、鑄造速度為125mm/min、冷卻水溫度為25℃、冷卻水強度為0.13mpa；
（4）鑄造後對鋁合金棒材進行均勻化退火處理，其中，均勻化退火處理的溫度設定為450℃，保溫時間為2小時；
（5）均勻化處理後對所述鋁合金棒材進行拉拔工序，拉拔溫度設定為250℃，拉拔出的合金絲規格為φ3mm；
（6）將製得的線材毛料在溫度為420℃條件下保溫2小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至230℃以下，然後出爐空冷至室溫；
（7）最後通過清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便製得本發明的鋁合金線材成品。
三、性能檢測：抗拉強度達到270mpa，導電率可達到61.8％iacs，其耐熱久性能可在240℃狀態下正常工作2年以上。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於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徵進行等同替換。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範圍之內。