[发明专利]一种用于电线电缆的铝铁铜镁稀土合金材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种电线电缆导体用材料及其制备方法，特别涉及一种铝铁铜镁稀土合金材料及其制备方法。

二、背景技术

目前电缆导体大部分采用铜导线，由于铜资源紧张，铜价居高不下，铜导体占铜缆线成本的约70%，制造铜电缆的成本太大，但使用纯铝，长期运行或电流过载后发生较大的蠕变，导致接触电阻太大，易引起事故，且弯曲性能不好，易开裂或折断，同样易引发事故。

目前广泛使用的铝合金电线电缆的导电率为61%IACS，如果铝合金电线电缆的导电率能从61%IACS升高到62%IACS及以上时，则线路的损耗可以减少1.5%以上，这对于我国这样一个能耗大国来说，对能源的节约则是相当客观的，因此，开发研制新型的高强高导电率铝合金导体材料并加以推广应用将具有很大的社会和经济意义。

三、发明内容

本发明旨在提供一种用于电线电缆的铝铁铜镁稀土合金材料及其制备方法，所要解决的技术问题是提高材料的导电性能和机械性能。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明用于电线电缆的铝铁铜镁稀土合金材料，其特征在于其原料按质量百分比构成为：

铁0.10-1.00%，铜0.01-0.40%，镁0.005-0.20%，铈0.01-0.50%，余量为铝以及一些不可避免的杂质。

本发明用于电线电缆的铝铁铜镁稀土合金材料的制备方法，包括熔炼、精炼、浇注、旋锻、退火和拉制各单元过程：

所述熔炼是将铝加入熔炼炉中于720-750℃熔炼，熔炼至铝液出现时加入常规覆盖剂，防止铝液氧化和吸气，将铝全部熔化后保温5min得到铝液；将铝液表面的覆盖剂除去，加入铁剂和铝铜合金以及常规覆盖剂，保温20min；随后升温至750-780℃，去除覆盖剂后加入镁、铝硼合金和铝铈合金，加入常规覆盖剂后保温30min得到合金液；

所述精炼是将合金液降温至740-760℃，去除表面覆盖剂，搅拌均匀后加入精炼剂和六氯乙烷对合金液进行精炼4-6min；精炼剂的添加量为合金液质量的0.06-0.10%，六氯乙烷的添加量为合金液质量的0.40-0.60%；

精炼结束后将合金液降温至700-730℃静置30-60min，去除合金液表面的精炼剂和浮渣后浇注得到铝合金试棒，将铝合金试棒旋锻，每次旋锻的截面缩减率均小于25%，得到直径12mm的铝杆；

对铝杆进行退火处理，退火温度250-350℃，时间为12-30h，随后经拉制得到直径2.5-3mm的铝线，对铝线进行退火处理，退火温度350-380℃，时间为20-40min。

所述铁剂中铁的质量百分含量为70-80%；

所述铝铜合金中铜的质量百分含量为48-52%；

所述铝的纯度不低于99.7%；

所述镁的纯度不低于99.95%；

所述铝硼合金中硼的质量百分含量为2.5-3.5%；

所述铝铈合金中铈的质量百分含量为9-10%。

所述精炼剂为NaCl、KCl和Na₃AlF₆组成的混合物，其中NaCl的质量占精炼剂质量的25-35%，KCl质量占精炼剂质量的45-50%，余量为Na₃AlF₆。

本发明所得的铝铁铜镁稀土合金材料，具有如下优点：

1、本发明中铁元素含量控制在0.10~1.00%之间，铁可以提高铝合金的强度，同时还提高了铝合金的抗蠕变性和热稳定性，而过多会对铝合金的导电性能造成影响。

2、本发明中铜元素含量控制在0.01~0.40%之间，铜可以提高铝合金的抗拉强度，同时提高伸长率，易于后续加工，铜还可以提高铝合金的高温时电阻的热稳定性，而过多会对铝合金的导电性能造成影响。

3、本发明中镁元素含量控制在0.005~0.20%之间，镁可以提高铝合金的强度，同时镁能提高合金的耐腐蚀性能，镁还能够与少量杂质硅形成硅镁化合物，进一步增加铝合金的强度，镁的加入会影响铝合金的导电率，但当镁的含量低于0.005%时，合金导线的耐弯曲性能变差。

4、本发明中的硼元素可与Ti、V、Mn、Cr等杂质元素反应，形成化合物后被浮渣捞除，从而降低Ti、V、Mn、Cr等杂质元素对铝合金导电率的影响，有利于提高铝合金的导电率。