本發(fā)明涉及合金線材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋁合金導(dǎo)線材料及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
在近年來的移動體的輕質(zhì)化進(jìn)程中，使用比銅或銅合金更輕的鋁或鋁合金作為電氣配線體的導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展迅猛。
眾所周知，鋁的比重為銅的約1/3，而鋁的導(dǎo)電率為銅的約2/3(以純銅為100％IACS的基準(zhǔn)時，純鋁為約66％IACS)。因此，為了使純鋁導(dǎo)體線材中流過與純銅導(dǎo)體線材相同的電流，純鋁導(dǎo)體線材的截面積需要為純銅導(dǎo)體線材的約1.5倍，即便如此，在重量方面鋁僅為銅的約一半，這就是鋁的優(yōu)勢。而純鋁的強度、抗疲勞性能、韌性等均較銅低，因此純鋁不能單獨做為導(dǎo)線使用，特別是在要求導(dǎo)線的截面較小的領(lǐng)域內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中，使用鋁合金來制造導(dǎo)線已經(jīng)非常普遍，甚至在人們尋常生活的周邊就能發(fā)現(xiàn)有鋁合金制品及導(dǎo)線的存在，這主要是因為摻和了其他元素的鋁合金材料具有密度低、強度高、塑性好、優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性等特性，一些鋁合金材料的強度甚至接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，如今，工業(yè)上鋁合金已廣泛使用，其使用量僅次于鋼。而摻和的鋁合金元素普遍包括有鐵、鎂、硅、錳、鉻、鈦、鎳、銅等等。
鋁合金線材作為導(dǎo)線線材的一種，具有優(yōu)越的導(dǎo)電性、耐腐蝕性、重量輕及良好的導(dǎo)熱性、優(yōu)越的強度與耐疲勞的性能，得到當(dāng)前社會的普遍的廣泛應(yīng)用。例如室外的傳輸電線，基本上都是采用鋁合金線材傳輸電能的，因此研發(fā)出一種鋁合金線材，使其具有更高的強度，優(yōu)良的導(dǎo)電性能，耐高溫耐磨以及壽命高的特質(zhì)尤為重要，而這種不斷完善的鋁合金線材對能源消耗具有重大意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋁合金導(dǎo)線材料及其生產(chǎn)工藝，該鋁合金線材強度高、導(dǎo)電性優(yōu)良、抗腐蝕性強。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種鋁合金導(dǎo)線材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的成分組成：Cu 0.42-0.46%、Fe 0.30-0.32%、Si 0.28-0.34%、P 0.19-0.23%、Ca 0.18-0.20%、K 0.16-0.20%、Mo 0.09-0.15%、Co 0.09-0.15%、Mn 0.08-0.12%、Cr 0.07-0.11%、Sn0.05-0.07%、Ti0.04-0.08%、Zn 0.04-0.06%,剩余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，所述鋁合金導(dǎo)線材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的成分組成：Cu 0.44%、Fe 0.31%、Si 0.31%、P 0.21%、Ca 0.19%、K 0.18%、Mo 0.12%、Co 0.12%、Mn 0.10%、Cr 0.09%、Sn0.06%、Ti0.06%、Zn 0.05%,剩余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，且所述雜質(zhì)所含重量百分?jǐn)?shù)≤0.05%。
本發(fā)明的一種鋁合金導(dǎo)線材料的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至干燥的熔煉爐中熔煉處理；
（2）充分?jǐn)嚢柚寥矍?，靜置后進(jìn)行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進(jìn)行鑄造制成φ105-125mm棒材；
（4）鑄造后對鋁合金棒材進(jìn)行均勻化退火處理；
（5）將均勻化退火處理后的鋁合金棒材放入擠壓機中進(jìn)行擠壓處理，制得線材毛料；
（6）將制得的線材毛料在溫度為360-420℃條件下保溫1-2小時，再以≤20℃/h的降溫速度冷卻至250℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，之后進(jìn)行毛料的第一次拉拔，拉伸直徑為6-10mm，再將第一次拉拔的線材進(jìn)行中間退火處理，退火溫度為360-420℃，保溫時間為1-2小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至240℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，再將線材進(jìn)行第二次拉伸，拉伸至直徑為1-3mm；
（7）最后通過對兩次拉拔后的鋁合金導(dǎo)線材料進(jìn)行清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便制得本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料成品。
優(yōu)選地，所述熔煉爐的熔煉溫度為700-740℃，熔煉時間為3-4小時。
優(yōu)選地，所述靜置時間為1-2小時。
優(yōu)選地，所述鑄造溫度640-680℃、鑄造速度為115-125mm/min、冷卻水溫度為15-25℃、冷卻水強度為0.11-0.13MPa。
優(yōu)選地，所述均勻化退火處理的溫度設(shè)定為350-450℃，保溫時間為2-3小時。
優(yōu)選地，所述擠壓處理的壓力為650-850MPa，溫度為360-420℃。
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料與現(xiàn)有的鋁合金導(dǎo)線材料相比，具有更高強度和更優(yōu)良導(dǎo)電性能，經(jīng)科研部長期實驗測得其抗拉強度達(dá)到283Mpa，導(dǎo)電率可達(dá)到62.7％IACS，其耐熱久性能可在240℃狀態(tài)下正常工作2年以上，且抗腐蝕性能強、成本低、重量輕、生產(chǎn)簡便，適宜室外電力傳輸。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例１
一、線材成分
一種鋁合金導(dǎo)線材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的成分組成：Cu 0.42%、Fe 0.30%、Si 0.28%、P 0.19%、Ca 0.18%、K 0.16%、Mo 0.09%、Co 0.09%、Mn 0.08%、Cr 0.07%、Sn0.05%、Ti0.04%、Zn 0.04%,剩余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，且所述雜質(zhì)所含重量百分?jǐn)?shù)≤0.05%。
二、生產(chǎn)工藝
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料的生產(chǎn)工藝，是按照以下步驟進(jìn)行的：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至干燥的熔煉爐中熔煉處理，其中，所述熔煉爐的熔煉溫度為700℃，熔煉時間為4小時；
（2）充分?jǐn)嚢柚寥矍?，靜置1小時后進(jìn)行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進(jìn)行鑄造制成φ105mm棒材，其中，所述鑄造溫度640℃、鑄造速度為115mm/min、冷卻水溫度為15℃、冷卻水強度為0.11MPa；
（4）鑄造后對鋁合金棒材進(jìn)行均勻化退火處理，其中，所述均勻化退火處理的溫度設(shè)定為350℃，保溫時間為3小時；
（5）將均勻化退火處理后的鋁合金棒材放入擠壓機中進(jìn)行擠壓處理，制得線材毛料，其中，所述擠壓處理的壓力為650MPa，溫度為420℃；
（6）將制得的線材毛料在溫度為360℃條件下保溫2小時，再以≤20℃/h的降溫速度冷卻至250℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，之后進(jìn)行毛料的第一次拉拔，拉伸直徑為6mm，再將第一次拉拔的線材進(jìn)行中間退火處理，退火溫度為360℃，保溫時間為2小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至240℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，再將線材進(jìn)行第二次拉伸，拉伸至直徑為1mm；
（7）最后通過對兩次拉拔后的鋁合金導(dǎo)線材料進(jìn)行清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便制得本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料成品。
三、性能檢測：抗拉強度達(dá)到270Mpa，導(dǎo)電率可達(dá)到62.1％IACS，其耐熱久性能可在240℃狀態(tài)下正常工作2年以上。
實施例2
一、線材成分
一種鋁合金導(dǎo)線材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的成分組成：Cu 0.44%、Fe 0.31%、Si 0.33%、P 0.21%、Ca 0.19%、K 0.18%、Mo 0.12%、Co 0.12%、Mn 0.1%、Cr 0.09%、Sn0.06%、Ti0.06%、Zn 0.05%,剩余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，且所述雜質(zhì)所含重量百分?jǐn)?shù)≤0.05%。
二、生產(chǎn)工藝
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料的生產(chǎn)工藝，是按照以下步驟進(jìn)行的：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至干燥的熔煉爐中熔煉處理，其中，所述熔煉爐的熔煉溫度為720℃，熔煉時間為3.5小時；
（2）充分?jǐn)嚢柚寥矍?，靜置1.5小時后進(jìn)行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進(jìn)行鑄造制成φ115mm棒材，其中，所述鑄造溫度660℃、鑄造速度為120mm/min、冷卻水溫度為20℃、冷卻水強度為0.12MPa；
（4）鑄造后對鋁合金棒材進(jìn)行均勻化退火處理，其中，所述均勻化退火處理的溫度設(shè)定為400℃，保溫時間為2.5小時；
（5）將均勻化退火處理后的鋁合金棒材放入擠壓機中進(jìn)行擠壓處理，制得線材毛料，其中，所述擠壓處理的壓力為750MPa，溫度為390℃；
（6）將制得的線材毛料在溫度為390℃條件下保溫1.5小時，再以≤20℃/h的降溫速度冷卻至250℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，之后進(jìn)行毛料的第一次拉拔，拉伸直徑為8mm，再將第一次拉拔的線材進(jìn)行中間退火處理，退火溫度為390℃，保溫時間為1.5小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至240℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，再將線材進(jìn)行第二次拉伸，拉伸至直徑為2mm；
（7）最后通過對兩次拉拔后的鋁合金導(dǎo)線材料進(jìn)行清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便制得本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料成品。
三、性能檢測：抗拉強度達(dá)到283Mpa，導(dǎo)電率可達(dá)到62.7％IACS，其耐熱久性能可在240℃狀態(tài)下正常工作2年以上。
實施例3
一、線材成分
一種鋁合金導(dǎo)線材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的成分組成：Cu 0.46%、Fe 0.32%、Si 0.34%、P 0.23%、Ca 0.20%、K 0.20%、Mo 0.15%、Co 0.15%、Mn 0.12%、Cr 0.11%、Sn0.07%、Ti0.08%、Zn 0.06%,剩余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，且所述雜質(zhì)所含重量百分?jǐn)?shù)≤0.05%。
二、生產(chǎn)工藝
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料的生產(chǎn)工藝，是按照以下步驟進(jìn)行的：
（1）按上述比例取原料成分，輸送至干燥的熔煉爐中熔煉處理，其中，所述熔煉爐的熔煉溫度為740℃，熔煉時間為3小時；
（2）充分?jǐn)嚢柚寥矍?，靜置2小時后進(jìn)行扒渣，得鋁合金溶液；
（3）對所述鋁合金溶液進(jìn)行鑄造制成φ125mm棒材，其中，所述鑄造溫度680℃、鑄造速度為125mm/min、冷卻水溫度為25℃、冷卻水強度為0.13MPa；
（4）鑄造后對鋁合金棒材進(jìn)行均勻化退火處理，其中，所述均勻化退火處理的溫度設(shè)定為450℃，保溫時間為3小時；
（5）將均勻化退火處理后的鋁合金棒材放入擠壓機中進(jìn)行擠壓處理，制得線材毛料，其中，所述擠壓處理的壓力為850MPa，溫度為420℃；
（6）將制得的線材毛料在溫度為420℃條件下保溫2小時，再以≤20℃/h的降溫速度冷卻至250℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，之后進(jìn)行毛料的第一次拉拔，拉伸直徑為10mm，再將第一次拉拔的線材進(jìn)行中間退火處理，退火溫度為420℃，保溫時間為2小時，再以≤25℃/h的降溫速度冷卻至240℃以下，然后在N2氣體的保護下，出爐空冷至室溫，再將線材進(jìn)行第二次拉伸，拉伸至直徑為3mm；
（7）最后通過對兩次拉拔后的鋁合金導(dǎo)線材料進(jìn)行清洗、剪切、矯直、檢驗以及包裝，便制得本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)線材料成品。
三、性能檢測：抗拉強度達(dá)到272Mpa，導(dǎo)電率可達(dá)到61.5％IACS，其耐熱久性能可在240℃狀態(tài)下正常工作2年以上。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。