[发明专利]煤矿电缆用Al-Fe-Cu-Cr铝合金及铝合金电缆及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿电缆技术领域，具体涉及一种煤矿电缆用Al-Fe-Cu-Cr系铝合金及铝合金电缆。

背景技术

煤矿用电缆由于使用的环境复杂、工作条件恶劣、且移动频繁，使用寿命不长，瓦斯积聚的区域又十分危险，因此不仅对电缆本身安全性要求很高，而且对频繁移动场合用电缆的耐磨性、抗外界拉力性能要求很高。因此，煤矿用电缆属于电缆行业中技术含量较高的产品。

普通的电缆采用铜芯导线，随着对铜资源的过度开采，铜资源日益紧张，且濒临匮乏，因此需要使用其他材料的导线代替铜芯导线，才能满足市场的需求。金属材料中，铝具有导电效果好、质轻、价格低廉等特性，且近年来，出于环保意识的加强，强烈需要减轻重量以提高机械燃料利用率，因此，以铝芯电缆代替铜芯电缆已是大势所趋。现有技术中，已研制出铝芯电缆，然而普通铝芯电缆存在机械性能和抗腐蚀性能较差等缺陷，不具备满足煤矿用电缆频繁移动的良好的弯曲性能；且根据煤矿用电缆的恶劣环境，对电缆导体的导电率和机械强度有较高的要求，而现有普通的铝芯电缆的导电率和机械强度性能不能满足煤矿用电缆的要求。因此，开发出一种能满足煤矿业中使用要求的铝合金电缆具有十分广阔的市场前景。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种煤矿电缆用Al-Fe-Cu-Cr铝合金及铝合金电缆，该铝合金具有高强度、高导电率、弯曲性能良好等特性，由该铝合金制成的铝合金电缆能满足煤矿领域中对电缆性能的要求。

本发明的技术方案是：

一种煤矿电缆用Al-Fe-Cu-Cr铝合金，铝合金的各成份及重量百分比分别为：

Fe含量为0.2～1.1％；

Cu含量为0.01～0.4％；

Cr含量为0.005～0.2％；

Si含量为0～0.1％；

B含量为0～0.2％；

其余为Al和杂质，

其中铝合金电阻率不大于0.028264Ω·mm²/m，断裂伸长率不低于10％，且90度疲劳弯折次数大于或等于30次。

进一步地，所述铝合金中还包括稀土元素，所述稀土元素的含量占铝合金重量的0.1-0.3％。

进一步地，所述稀土元素包括Ce、La，所述Ce和La的重量占稀土元素总重量的至少50％。

进一步地，所述铝合金在温度120℃、压应力120MPa条件下、1～100小时的平均蠕变速度为小于或等于1×10^-2(％/h)。

一种煤矿电缆用Al-Fe-Cu-Cr铝合金电缆的制作方法，铝合金电缆的加工工艺包括如下步骤：

a、通过对权利要求1-4的任一项的铝合金熔融，再进行铸造得到铸造材料：按比例加入本发明中提到的铝合金成分，在700℃或以上温度条件下进行熔炼工艺，然后在680℃或以下温度条件下进行铸造，得到铸锭；

b、将步骤a得到的铸锭在460-550℃范围内固溶处理2-6h，然后在20-100℃的冷却水中快速淬火；

c、将步骤b得到的铸锭在150-250℃范围内时效处理6-10h，再升温至300℃以上轧制成合金杆；

d、在300℃或以下温度条件下，将步骤c轧制成的合金杆进行拉制处理，使截面积缩小至步骤c中合金杆截面积的50-60％，得到铝合金线；

e、在形成铝合金核的温度条件下，将步骤d得到的铝合金线再次进行拉制处理，使截面积缩小至步骤d中铝合金线截面积的70-100％，得到铝合金导体单丝；

f、将若干根步骤e得到的铝合金导体单丝绞合，在230-320℃条件下进行第一次热处理3-6h，然后在300-400℃条件下将再次热处理8-14h，得到铝合金的线芯；

g、将步骤f得到的线芯经过挤包绝缘、成缆、挤包护套或铠装制成铝合金电缆。

一种煤矿电缆用Al-Fe-Cu-Cr铝合金电缆，由权利要求1-4任一项的铝合金制成该铝合金电缆的线芯，且该铝合金电缆包括接地线芯以及接地线芯周围的三根动力线芯和一根辅助线芯组成的三种线芯。

进一步地，所述线芯由数量为10～2000根，直径为0.2mm～0.5mm单丝束绞而成，所述单丝由所述铝合金制成。

进一步地，所述动力线芯由内至外依次包裹绝缘层及绝缘屏蔽层，所述辅助线芯外包裹绝缘层。

进一步地，所述绝缘层采用聚氯乙烯、交联聚乙烯、聚氯乙烯-丁腈聚合物、聚酰胺、氟化乙丙烯、氯化聚乙烯或聚丙烯中的至少一种。