[发明专利]高强高导耐热铝合金导线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金导线制造技术领域，具体为一种架空供电输变线路上所使用的高强度、高导电和耐热铝合金导线及其制造方法。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，输电线路向高压化、远距离化和大容量化方向发展。而目前我国城乡供电输变线路上所使用的耐热导线，一般由普通的耐热铝合金单线和普通镀锌钢丝绞合而成。这种普通耐热导线，一般长期运行温度不超过150℃，较普通导线只能提高载流量1.6倍，提高容量不大，且电导率在60%IACS以下，导电率低，线损较大。若想要增加输电容量而运行温度不变，必须新增输电线路或者加大导线截面积，这两种措施都会遇到增加投资，费用高昂，改造铁塔和扩大架线占用宝贵的土地资源等诸多困扰。而作为加强元件的普通镀锌钢丝，预热后线膨胀系数大，输送电容量增加后，导线温度升高，弧垂增加，影响线路的安全运行。根据我国“西电东送”、“全国联网”的战略部署，远距离、大容量输电线路的建设势在必行，同时也对输电导线提出了更高的要求。如刘真云，马立群，丁毅，在《电线电缆》（2008，（3）：25~27）发表的“新型耐热铝合金架空导线的发展和应用”，该文中提及了耐热铝合金架空导线的发展以及存在的急需要解决的问题。

经检索，公开号为102134668A的中国发明专利，该发明涉及一种高强高导耐热铝合金线材及其制备方法，其中：“该线材由下列百分比的原料制成:铝Al98.5-99.6%、镧La0.1-0.4%、铈Ce0.1-0.4%、钪Sc0.1-0.4%、铁Fe0.01-0.2%、硅Si0.01-0.1%，钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr和其它杂质元素之和<0.01%。”该线材的制备方法“包括以下操作步骤：按配方称取原料放入中频熔炼炉、升温除气熔炼、除渣静置、连铸连轧成铝合金杆、拉丝机拉制成铝合金单线、时效热处理，其特征在于：在温度780-800℃的普通熔炼条件下：镧La、铈Ce、钪Sc在添加时，采用定制的镧-铝、铈-铝、钪-铝中间合金，镧-铝中间合金中镧的含量为19.51%，铈-铝中间合金中铈的含量为20.01%，钪-铝中间合金中钪的含量为20.11%；所述的时效热处理温度为200-240℃、时间为3-5h；所述拉丝机上拉制成铝合金单线时，控制润滑温度不高于90℃。”该发明铝合金导线抗拉强度达到255Mpa以上，导电率可达到60.0%IACS以上，耐热性能长期运行达到180℃以上。该发明技术的缺点在于：添加元素Sc的价格过于昂贵，很难在工业上进行大规模的应用。

检索中还发现，公开号为101740157A的中国发明专利，该发明提供了“一种铝合金导线及其制造方法，铝合金导线中各成分的重量百分组成为:铝99.2%-99.6%；锆0.03%-0.5%；钇0.01%-0.1%；其它0.2%-0.3%。该铝合金导线由铝锭熔化后加入微量的锆和钇一起熔炼成铝合金液，再经浇铸与结晶、轧制、拉丝等步骤制造而成。本发明通过严格控制铝锭的杂质含量和合金化添加元素的含量，并通过加入硼合金细化晶粒，保证结晶状态良好，通过采用自动化控温的倾动式保温炉保证铝液可以倾倒干净，使得制造出来的铝合金导线具有高导电性和耐热性，满足了行业对铝合金导线的性能要求，尤其适于制作成高导电性耐热电缆。”该发明技术的缺点在于：添加硼合金与铝合金导线中的锆起反应，不但起不到应有的晶粒细化效果，而且降低了合金的耐热性。

目前国内铝导线在保持高强度和耐热性的情况下，一般无法将导电率提高到61%IACS以上。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足，提供一种高强高导耐热铝合金导线及其制备方法。该耐热铝合金导线的抗拉强度达到160MPa，导电率可达到61%IACS以上，长期运行温度可达到180℃，且经得起280℃下加热1小时考核运行，强度残存率大于90%。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

本发明所述的高强高导耐热铝合金导线，该导线由下列重量百分比的元素组成:锆Zr为0.15~0.60%，镧La为0.03~0.30%，铈Ce为0.03~0.30%，钇Y为0.01~0.30%，铁Fe为0.05~0.20%，硅Si为0.01~0.10%，其他杂质元素含量≤0.10%，其余为铝。

进一步的，本发明该导线优选由下列重量百分比的元素组成:锆Zr为0.15~0.60%，镧La为0.03~0.20%，铈Ce为0.03~0.20%，钇Y为0.01~0.25%，铁Fe为0.05~0.20%，硅Si为0.01~0.10%，钛Ti、钒V、锰Mn、铬Cr等杂质元素含量≤0.10%，其余为铝。