[发明专利]一种超高压电力电缆用导体材料及其制备方法

说明书

一种超高压电力电缆用导体材料，由如下质量百分数的元素组成：Al：65～75％；Cu：20～30％；Mg：2～3.5％；RE：0.5～0.8％；In：0.3～0.5％；Ce：0.1～0.2％；Co：0.1～0.2％。本发明所得导体成本较纯铜导体低30～40％，电阻率低，抗拉强度大，弹性模量高，密度小，适用于作为超高压电缆的导体材料。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，尤其是涉及一种超高压电力电缆的导体及其制备方法。

背景技术

超高压电力电缆是指输送电压在275～800千伏的电缆。超高压电力电缆一般可以分为充油电缆和交联聚乙烯电缆；其中交联聚乙烯电缆具有介质损耗小、防火性能好、安装敷设方便等优点，逐渐成为发展的主流。以500kV的交联聚乙烯绝缘电缆为例，从导体开始向外依次包括导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水缓冲层、金属护层及外护套等。

目前，国内外电缆导体材质主要有铜芯、铝芯两种。铜芯电缆比铝芯电缆有明显的优势。主要体现在以下几点：(1)铜芯电缆导体电阻率低：铝的电阻率约是铜的1.68倍；(2)铜芯电缆导体弹性模量高，是铝芯电缆的1.63倍，可以弯曲、易延展。(3)铜芯电缆导体抗拉强度是铝芯电缆导体的2倍。(4)铜芯电缆抗腐蚀性能好。(5)铜芯电缆的载流量比铝芯电缆大：同截面的铜芯电缆要比铝芯电缆允许的载流量高30％左右。

但是，从经济角度考虑，铜价格比铝价格高很多，大概是铝的3倍左右；以2018年4月16日长江有色金属基本行情为例，1#铜的均价为50460元/吨，A00铝的均价为14450元/吨，铜的价格是铝的3.5倍，铝芯的经济优势明显。对于超高压电力电缆导体材质的选择，既需考虑经济性，更要考虑其较大截面特点和包含连接部位的可靠安全性，因此设计一种即能满足使用要求、又能降低成本的导体迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种超高压电力电缆用导体材料及其制备方法。本发明所得导体成本较纯铜导体低30～40％，电阻率低，抗拉强度大，弹性模量高，密度小，耐腐蚀性好，适用于作为超高压电缆的导体材料。

本发明的技术方案如下：

一种超高压电力电缆用导体材料，由如下质量百分数的元素组成：

Al：65～75％；Cu：20～30％；Mg：2～3.5％；RE：0.5～0.8％；In：0.3～0.5％；Ce：0.1～0.2％；Co：0.1～0.2％。

优选的，所述的超高压电力电缆用导体材料由如下质量百分数的元素组成：

Al：69％；Cu：27％；Mg：2.7％；RE：0.6％；In：0.4％；Ce：0.15％；Co：0.15％。

进一步的，上述超高压电力电缆用导体材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将高纯铜锭投炉，升温至1200～1250℃，使铜锭完全熔化；然后加入高纯铝锭，加入量为所需Al元素用量的30～40％；同时加入重量为全部Al元素所需量的0.1～0.15％的精炼剂，进行第一次精炼30～40分钟，结束后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净；

(2)然后加入所需用量一半的RE以及剩余的Al元素所需量的高纯铝锭，同时加入重量为全部Al元素所需量的0.3～0.5wt％的精炼剂，进行第二次精炼30～40分钟，结束后进行扒渣；

(3)然后加入高纯Mg、In金属原料，完全熔化后，加入重量为全部Al元素所需量的0.05～0.15％的精炼剂，对铝液进行第三次精炼30～40分钟，结束进行扒渣；

(4)最后加入高纯Ce、Co金属原料和剩余的RE合金，加入覆盖剂对合金液体进行保温，精炼30～40分钟，使铝液中杂、氢气进行上浮；清理杂质、准备铸造；