[发明专利]一种63％IACS的硬铝导体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电工材料技术领域，特别涉及一种63％IACS的硬铝导体材料及其制备方法。

背景技术

为了降低架空输电线路上的线路损耗，国家电网公司推出了钢芯高导电率铝绞线企业标准，该标准中将高导电率硬铝线分为4个等级，其中硬铝线的抗拉强度均应≥160MPa，其最低电导率则分别为61.5％IACS、62％IACS、62.5％IACS和63％IACS。我国线缆企业为了制造出导电率≥63％IACS的硬铝导体，或采用纯度更高的工业纯铝原料，降低Si、Fe杂质元素以及Cr、Mn、V、Ti杂质元素的含量，并加入一定量的硼元素。如发明专利CN201410065843.X中硬铝导体的化学成分为：w(Si)≤0.05％(质量百分比，下同)，w(Cr+Mn+V+Ti)≤0.01％，w(Fe)为0.06～0.12％，w(B)为0.01～0.1％；或降低Si、Fe杂质元素含量，加入一定量的硼元素，并对硬铝线进行低温回复处理来获得高导电率硬铝单丝。如发明专利CN201010153441.7中的硬铝线不仅要求w(Si)≤0.06％，w(Fe)≤0.138％，w(B)为0.01～0.12％，而且要求硬铝线在100～160℃进行长达5h的回复退火处理；或加入稀土以适当放宽Fe含量，将铁含量控制在w(Fe)：0.0875～0.145％，如发明专利CN 201310036801.9。对采用上述方法制备的电导率≥63％IACS的硬铝线测试后发现，硬铝导体的成品率较低，要么是电导率满足要求而抗拉强度小于160MPa，要么是抗拉强度满足要求，而电导率小于63％IACS。这主要是因为硬铝导体中的杂质元素，尤其是铁对抗拉强度和电导率有相互矛盾的影响所致，杂质元素含量越少，硬铝导体的电导率越高，但其抗拉强度降低，反之其反。发明专利CN 99104364.2和CN 201210209108.2通过向99.5％～99.7％工业纯铝中加入一定量硼元素并对铝杆进行200～320℃或250～300℃的退火或自退火处理，获得了电导率为62.9～63.6％IACS、抗拉强度为98～110MPa的铝杆，即便是将该铝杆拉拔成硬铝线也难以获得导电率≥63％IACS，且抗拉强度≥160MPa的硬铝导体材料。这主要是因为对铝杆进行200～320℃或250～300℃的退火或自退火处理，仅改变了热轧铝杆的晶体缺陷和显微组织，没有改变杂质元素Fe的存在状态。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种63％IACS的硬铝导体材料及其制备方法。

一种63％IACS的硬铝导体材料，其中各种元素的质量百分比为：w(Si)为0.04％～0.055％，w(Fe)为0.15％～0.18％，w(B)为0.0008％～0.005％，杂质元素w(Cr+Mn)≤0.004％，w(V+Ti)≤0.008％，w(Cu)≤0.01％，w(Mg)≤0.02％，其他杂质元素总含量≤0.1％，其中任一其他杂质元素含量≤0.03％，其余为铝。

所述硬铝导体材料中Fe的存在状态为高铁相富铁相。

所述硬铝导体材料的电导率≥63％IACS，抗拉强度≥160MPa。

优选的，上述一种63％IACS的硬铝导体材料的制备方法，其是先将纯度为99.7％以上的铝锭在720～740℃熔化，调整Si、Fe、B含量并精炼处理，获得所要求元素组分的铝液，然后将铝液浇铸成锭，将铝锭热轧成杆，铝杆冷却至室温后进行析铁处理，析铁处理工艺为在300～350℃保温1～3h，将析铁处理后的微合金化铝杆拉拔成线。

另一种优选的，上述一种63％IACS的硬铝导体材料的制备方法，其是先将纯度为99.7％以上的铝锭在720～740℃熔化，调整Si、Fe、B含量并精炼处理，获得所要求元素组分的铝液，然后将铝液浇铸成锭，将铝锭热轧成杆，直接将热铝杆进行析铁处理，析铁处理工艺为在300～350℃保温1～3h，将析铁处理后的微合金化铝杆拉拔成线。

所述调整Si、Fe、B成分并精炼处理，包括：在保温炉内温度为720～740℃时添加铝硅合金、铝铁合金、铝硼合金中的一种或多种，使熔体中元素Si、Fe、B质量百分含量分别达到w(Si)为0.04％～0.055％，w(Fe)为0.15％～0.18％，w(B)为0.0008％～0.005％，除气除渣后再保温静置30～45min，获得所要求元素组分的铝液。

所述拉拔成线的总变形量≥90％。