一種電力電纜用複合鋁合金材料的製作方法

2023-06-11 20:29:16

本發明涉及電力電纜製備技術領域，具體涉及一種電力電纜用複合鋁合金材料。

背景技術：

鋁是地殼中含量最豐富的金屬。在地殼總質量中，鋁約佔8％，鐵約佔5％，而銅約佔0.0001％。而這地殼總質量中僅有的0.0001％的銅資源正以不可估量的速度被廣泛的用於當今社會的各個領域，包括電力輸送、水利管路、散熱器應用等諸多方面，因此銅金屬的資源日顯緊缺，導致銅金屬價格不斷上漲，致使現如今的建築等工程造價不斷攀升。因此相關技術領域技術人員急需一種能夠代替銅質電力電纜的新技術出現，以鋁代替銅可以是一個長期發展的戰略。就資源而論，在作為電纜導體的金屬資源中，鋁比銅有絕對優勢；就製造方面，一根同樣長度的電纜，所需的鋁的重要比銅也較輕，一般會輕0-50％，因此，在整個運輸和安裝過程中，也為客戶帶來了節能環保的效應。就經濟發展而言，降低成本支出角度，鋁電纜比銅電纜有更強大的市場空間。但是，現有技術生產的鋁合金電力電纜的電導率、耐熱性、抗蠕變性、抗拉強度等指標和銅合金電力電纜有一定的差距，基本性能在電力輸送行業也不能滿足要求。

技術實現要素：

針對上述存在的問題，本發明提出了一種電力電纜用複合鋁合金材料，製得的複合鋁合金材料具有優良的力學性能和電學性能，防腐耐磨性強，導熱散熱性好，抗拉強度大於212mpa，斷裂伸長率大於33.5％，導電率大於60.8％iac。

為了實現上述的目的，本發明採用以下的技術方案：

一種電力電纜用複合鋁合金材料，包括鋁合金基體和鍍層，所述鋁合金基體包括以下百分含量組成：fe0.65-0.73％、mg4.5-4.7％、cu0.35-0.58％、mn0.03-0.04％、li0.02-0.035％、n0.01-0.02％、稀土0.25-0.4％、餘量為al和不可避免的雜質，所述鍍層為改性摻雜石墨烯/al複合材料。

優選的，所述鋁合金基體中還包括ni≤0.03％、b≤0.05％、zn≤0.8％、nb≤0.02％、ta≤0.008％。

優選的，所述稀土為鑭、鈰、鐿、釔、鈧、釤的組合物。

優選的，所述稀土中(鑭+鈰)：鐿：(釔+鈧+釤)的添加質量比為2:1:1。

優選的，所述鍍層為b、n、li、ca摻雜石墨烯/al複合材料，四者總摻雜量為24.5-28.7％。

優選的，所述鍍層中各摻雜元素佔總摻雜量的百分比為n37-42％、li5-12％、ca0-15％、b餘量。

優選的，所述石墨烯/al複合材料中石墨烯含量為0.29-0.32％，所述石墨烯/al複合材料採用低溫液相電沉積法製得。

由於採用上述的技術方案，本發明的有益效果是：本發明以合理的元素選擇及配比製得鋁合金基體，通過稀土、n、li等元素的強化配合，有效提高了鋁合金的強韌性和導電性，同時在基體外設有改性摻雜的石墨烯/al複合材料，一方面鍍層以鋁基為主體，以相近的元素材料提高與鋁合金基體的結合性，降低鍍層工藝難度，且石墨烯、鋁基複合工藝較為成熟，可操控性強，另一方面，通過石墨烯的優良性質有效提高了鋁合金基體的綜合性能，同時通過元素摻雜進一步提高了電學穩定性、導電性及防腐耐磨性，提高了防護效果，改善了電力電纜的綜合效能，延長了使用壽命。本發明製得的複合鋁合金材料具有優良的力學性能和電學性能，防腐耐磨性強，導熱散熱性好，抗拉強度大於212mpa，斷裂伸長率大於33.5％，導電率大於60.8％iac。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1:

一種電力電纜用複合鋁合金材料，其特徵在於，包括鋁合金基體和鍍層，所述鋁合金基體包括以下百分含量組成：fe0.68％、mg4.6％、cu0.35％、mn0.03％、li0.028％、n0.01％、稀土0.25％、餘量為al和不可避免的雜質，所述鍍層為改性摻雜石墨烯/al複合材料，具體為b、n、li、ca摻雜石墨烯/al複合材料，四者總摻雜量為24.5％，各摻雜元素佔總摻雜量的百分比為n37％、li10％、ca0％、b餘量，石墨烯/al複合材料中石墨烯含量為0.3％。

鋁合金基體中還包括ni0.03％、b0.04％、zn0.6％、nb0.01％、ta0.006％。

實施例2:

一種電力電纜用複合鋁合金材料，其特徵在於，包括鋁合金基體和鍍層，所述鋁合金基體包括以下百分含量組成：fe0.72％、mg4.5％、cu0.45％、mn0.04％、li0.025％、n0.015％、稀土0.35％、餘量為al和不可避免的雜質，所述鍍層為改性摻雜石墨烯/al複合材料，具體為b、n、li、ca摻雜石墨烯/al複合材料，四者總摻雜量為26％，各摻雜元素佔總摻雜量的百分比為n40％、li12％、ca10％、b餘量，石墨烯/al複合材料中石墨烯含量為0.29％。

鋁合金基體中還包括ni0.02％、b0.05％、zn0.75％、nb0.02％、ta0.007％。

實施例3:

一種電力電纜用複合鋁合金材料，其特徵在於，包括鋁合金基體和鍍層，所述鋁合金基體包括以下百分含量組成：fe0.7％、mg4.65％、cu0.52％、mn0.03％、li0.02％、n0.02％、稀土0.4％、餘量為al和不可避免的雜質，所述鍍層為改性摻雜石墨烯/al複合材料，具體為b、n、li、ca摻雜石墨烯/al複合材料，四者總摻雜量為28.7％，各摻雜元素佔總摻雜量的百分比為n42％、li8％、ca0％、b餘量，石墨烯/al複合材料中石墨烯含量為0.31％。

鋁合金基體中還包括ni0.03％、b0.03％、zn0.8％、nb0.02％、ta0.008％。

實施例4:

一種電力電纜用複合鋁合金材料，其特徵在於，包括鋁合金基體和鍍層，所述鋁合金基體包括以下百分含量組成：fe0.73％、mg4.58％、cu0.58％、mn0.03％、li0.03％、n0.01％、稀土0.3％、餘量為al和不可避免的雜質，所述鍍層為改性摻雜石墨烯/al複合材料，具體為b、n、li、ca摻雜石墨烯/al複合材料，四者總摻雜量為28％，各摻雜元素佔總摻雜量的百分比為n41％、li5％、ca5％、b餘量，石墨烯/al複合材料中石墨烯含量為0.32％。

鋁合金基體中還包括ni0.025％、b0.04％、zn0.5％、nb0.01％、ta0.007％。

實施例5:

一種電力電纜用複合鋁合金材料，其特徵在於，包括鋁合金基體和鍍層，所述鋁合金基體包括以下百分含量組成：fe0.65％、mg4.7％、cu0.4％、mn0.04％、li0.035％、n0.012％、稀土0.35％、餘量為al和不可避免的雜質，所述鍍層為改性摻雜石墨烯/al複合材料，具體為b、n、li、ca摻雜石墨烯/al複合材料，四者總摻雜量為27％，各摻雜元素佔總摻雜量的百分比為n38％、li6％、ca8％、b餘量，石墨烯/al複合材料中石墨烯含量為0.32％。

實施例6:

一種電力電纜用複合鋁合金材料，其特徵在於，包括鋁合金基體和鍍層，所述鋁合金基體包括以下百分含量組成：fe0.66％、mg4.65％、cu0.38％、mn0.03％、li0.03％、n0.015％、稀土0.4％、餘量為al和不可避免的雜質，所述鍍層為改性摻雜石墨烯/al複合材料，具體為b、n、li、ca摻雜石墨烯/al複合材料，四者總摻雜量為25％，各摻雜元素佔總摻雜量的百分比為n40％、li7％、ca15％、b餘量，石墨烯/al複合材料中石墨烯含量為0.3％。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：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；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。