[发明专利]一种煤矿电缆用Al-Fe-Mg-Zr系铝合金及铝合金电缆

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-Mg-Zr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

本发明的目的是克服以上缺点，提供一种煤矿电缆用Al-Fe-Mg-Zr系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-Mg-Zr系铝合金，包括的组分及各组分的重量百分比如下：

Fe：0.2-1.1％；

Mg：0.01-0.4％；

Zr：0.001-0.2％；

Si：0-0.1％；

B：0-0.2％；

余量为Al和杂质；

所述铝合金的电阻率小于等于0.028264Ω·mm²/m，电导率大于等于61％IACS,断裂伸长率不低于10％，90度疲劳弯折次数大于等于30次。

进一步地，所述铝合金还包括稀土元素，所述稀土元素的含量占铝合金成分总重量的0.1-0.3％。

更进一步地，所述稀土元素包括Ce、La，所述Ce和La占稀土元素总量的至少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小于等于1×10^-2(％/h)。

一种煤矿用铝合金电缆，所述铝合金电缆的加工工艺包括如下步骤：

a、将上述铝合金经过熔炼、铸造、轧制得到铝合金杆；

b、将步骤a得到的铝合金杆经过拉制、束绞、软化处理得到铝合金导体线芯；

c、将步骤b得到的导体线芯经过挤包绝缘、成缆、挤包护套或铠装制成铝合金电缆。

进一步地，所述铝合金导体线芯由10-2000根直径分别为0.2-0.5mm的单丝束绞制成，所述单丝由所述铝合金杆经过拉制得到。

进一步地，所述铝合金电缆适用于-40℃-90℃的矿井环境。

进一步地，所述铝合金电缆适用于额定电压8.7/10kV及以下等级的煤矿用移动类橡套软电缆。

进一步地，所述铝合金电缆在90℃长期运行情况下，载流量不低于相同截面铜电缆的80％。

进一步地，所述铝合金电缆经过9000次抗弯曲试验后不短路、不断路。

本发明提供的煤矿电缆用Al-Fe-Mg-Zr系铝合金及铝合金电缆，具有如下优点：

1、本发明提供的煤矿用铝合金，对铝合金的元素进行优化，从而改善该铝合金的性能。本发明提供的煤矿用铝合金，选用Al-Fe-Mg-Zr系列，通过加入Fe元素，可以改善合金的机械强度和拉伸性能，Fe还能明显提高高温抗蠕变性能，以及提高合金的抗疲劳性能；在铝合金中加入少量的Mg，可实现细化铸造组织；Zr和Al形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒，由于Zr对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织；此外，Zr还可显著改性合金的抗疲劳弯曲性能，提高电缆的使用寿命。