一種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金及其線束的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金及其制備方法及其制備而得的汽車線束。該汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金包括以下成分：Fe，含量為0.2-1.4wt%，Mg，含量為0.01-0.5wt%，Zn，含量為0.001-0.2wt%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過加入Fe元素，可以改善合金的機(jī)械強(qiáng)度和拉伸性能，F(xiàn)e還能明顯的提高高溫抗蠕變性能，以及提高合金的抗疲勞性能，Mg的加入可以提高合金的強(qiáng)度以及高溫蠕變性能，并能改善抗疲勞性能，Zn的加入在鋁合金中會(huì)使導(dǎo)電率小幅降低，但是可在一定程度上有效提高強(qiáng)度，同時(shí)改善導(dǎo)體的蠕變速率。
【專利說明】—種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金及其線束
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用作移動(dòng)載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動(dòng)機(jī)用線纜的線束，屬于鋁合金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前世界范圍內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車工業(yè)不僅成為美國，日本等發(fā)達(dá)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，也成為包括中國在內(nèi)的一些發(fā)展中國家的支柱產(chǎn)業(yè)，作為汽車重要配套產(chǎn)品之一的汽車線，無論在規(guī)模產(chǎn)量還是品種需求上均有良好的市場(chǎng)前景。
[0003]同時(shí)汽車向小型化、輕量化方向發(fā)展，各種電子設(shè)備的控制電路增加，機(jī)動(dòng)車內(nèi)的配線位置增多，為了達(dá)到節(jié)能降耗目的，要求汽車低壓電線向縮小尺寸的性能方向發(fā)展。因此，為了減輕重量，已經(jīng)嘗試使用導(dǎo)體由鋁材料制成的鋁電線。
[0004]導(dǎo)體由鋁基材料制成的鋁電線由于重量輕且導(dǎo)電性優(yōu)異，因而常規(guī)地用于設(shè)置高架輸電線的電力工業(yè)領(lǐng)域中。鋁合金已越來越多地用于鋁電線的導(dǎo)體以提高強(qiáng)度和耐彎曲性，另外隨著銅資源的日益匱乏，而鋁的含量很豐富，以鋁代替銅受到了研究者的關(guān)注，因此鋁合金作為電纜導(dǎo)體成為了研究的熱點(diǎn)。
[0005]例如，日本專利特開2006-19163號(hào)公報(bào)公開了一種鋁導(dǎo)體，它是通過將鋁合金線材捻合而制成的絞合線，所述鋁合金線材含有1.10-1.50質(zhì)量％的Fe、0.03-0.25質(zhì)量％的Mg、0.02-0.06%質(zhì)量％的Si，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。該篇專利提到的鋁合金線材時(shí)一種硬質(zhì)拉絲線，從而所述導(dǎo)線盡管強(qiáng)度有所提高，但伸長率差，這導(dǎo)致耐彎曲性和耐沖擊性下降。
[0006]日本專利汽車用鋁電線及其制造方法(申請(qǐng)?zhí)?200820111739.2)中提供的導(dǎo)體有IlOMPa以上的拉伸強(qiáng)度、15%以上的斷裂伸長率和58%IACS以上的電導(dǎo)率，但是，該篇專利對(duì)于導(dǎo)體的抗蠕變性沒有體現(xiàn)出很好的改善效果。
[0007]然而作為移動(dòng)體的電氣配線體的導(dǎo)體，其中最重要的一個(gè)問題就是對(duì)耐蠕變特性的要求。因?yàn)殇X容易蠕變的環(huán)境溫度約140°C，而移動(dòng)體的熱環(huán)境譬如汽車的引擎室、驅(qū)動(dòng)用發(fā)動(dòng)機(jī)這些部分在盛夏就易達(dá)到這個(gè)溫度。另外，移動(dòng)體的電氣配線體電線鉚接于端子，如果發(fā)生了蠕變，則有脫落的隱患。
[0008]因此，耐蠕變特性優(yōu)異的鋁導(dǎo)體的開發(fā)是有必要的。另外，為防止在無限多次交變載荷作用下對(duì)作為移動(dòng)體的電氣配線體的導(dǎo)體造成破壞，耐疲勞性的提高也是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種質(zhì)輕、有優(yōu)異電導(dǎo)率、拉伸強(qiáng)度、加工性、抗蠕變性能的汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金及其制備方法及其制備而得的汽車線束。
[0010]上述目的通過以下方案實(shí)現(xiàn):
[0011]—種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn招合金,包括以下成分:[0012]Fe，含量為 0.2-1.4wt%，
[0013]Mg，含量為 0.01-0.5wt%，
[0014]Zn，含量為 0.001-0.2wt%，
[0015]余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0016]所述的合金還含有不超過0.lwt%的Si。
[0017]所述的合金中還含有0.1-0.3wt%的RE，其中Ce、La占稀土總量的50%以上。
[0018]所述的鋁合金電阻率不大于0.028264 Ω.mm2/m，斷裂伸長率不低于10%，溫度140°C、120MPa壓應(yīng)力條件下，1-100小時(shí)的平均蠕變速度為1X1(T3 (%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
[0019]所述的汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金的制備方法，通過熔煉、鑄造、軋制而成鋁合金桿。
[0020]所述的利用汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金而制得的汽車線束，通過熔煉、鑄造、軋制而成鋁合金桿，再經(jīng)拉制、束絞、軟化而成鋁合金導(dǎo)體線芯，導(dǎo)體線芯外擠包一層絕緣而制得。
[0021]所述的導(dǎo)體線芯由10-1000根0.2-0.5mm的單絲束絞而成。
[0022]所述的絕緣層外擠包一層護(hù)套；所述絕緣和護(hù)套材料采用聚氯乙烯、聚氯乙烯-丁腈聚合物、聚酰胺、氟化乙丙烯或聚丙烯材料。
[0023]所述的汽車線束可用于-40-150°C環(huán)境下。
[0024]所述的汽車線束可用作移動(dòng)體載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動(dòng)機(jī)用線纜。
[0025]用于制備本發(fā)明鋁合金的方法包括以下步驟:
[0026]a)通過對(duì)熔融招合金進(jìn)行鑄造得到鑄造材料:按配方比例加入Al錠、Al-Fe錠、Al-Mg錠、Al-Zn錠或純金屬錠在700°C或更高的溫度下熔煉處理；680°C以下的溫度進(jìn)行鑄造；
[0027]b)將步驟a)得到的鑄錠進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理，再軋制成合金桿；
[0028]c)將步驟b)軋制成的合金桿經(jīng)過冷拔、絞合、軟化，擠包絕緣制成合金電線。
[0029]優(yōu)選的，用于制備本發(fā)明合金電線的方法包括以下步驟:
[0030]a)通過對(duì)熔融招合金進(jìn)行鑄造得到鑄造材料:按配方比例加入Al錠、Al-Fe錠、Al-Mg錠、Al-Zn錠、Al-RE錠或純金屬錠在700°C或更高的溫度下熔煉處理；680°C以下的溫度進(jìn)行鑄造；
[0031]b)將步驟a)得到的鑄錠進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理，再軋制成合金桿；
[0032]c)將步驟b)軋制成的合金桿經(jīng)過冷拔、絞合、軟化，擠包絕緣制成合金電線。
[0033]本發(fā)明的導(dǎo)體線芯退火后被同心壓縮，由10?1000根0.2mm?0.5mm的單絲束絞而成。
[0034]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明優(yōu)選Fe、Mg、Zn作為合金的添加元素，通過加入Fe元素，可以改善合金的機(jī)械強(qiáng)度和拉伸性能，F(xiàn)e還能明顯的提高高溫抗蠕變性能，以及提高合金的抗疲勞性能，Mg的加入可以提高合金的強(qiáng)度以及高溫蠕變性能，并能改善抗疲勞性能。Zn的加入在鋁合金中會(huì)使導(dǎo)電率小幅降低，但是可在一定程度上有效提高強(qiáng)度，同時(shí)改善導(dǎo)體的蠕變速率。本發(fā)明對(duì)Si的含量作了限定，是因?yàn)檫^多的Si會(huì)導(dǎo)致拉伸性能降低，影響到電纜的加工性能，并且可能會(huì)降低導(dǎo)體的疲勞彎曲性能，且過多的Si還會(huì)降低電性能。本發(fā)明中 Fe 含量為 0.2-1.4wt%, Mg 含量為 0.01-0.05wt%, Zn 含量為 0.001-0.2wt%,以及含量不超過0.lwt%的Si和含有0.1-0.3wt%的RE，其中Ce、La占稀土總量的50%以上，通過這樣制定合金配方，既可以改善合金的性能，又不至于過多的量會(huì)惡化的合金的性能，特別是電性能和延伸性能，通過合理的配比關(guān)系來很好的保障合金的性能匹配，本發(fā)明優(yōu)選的RE元素，其中Ce、La占RE總含量中的50%以上，稀土可以顯著提高合金的電性能，本發(fā)明中稀土加入鋁合金中，使鋁合金熔鑄時(shí)增加成分過冷，細(xì)化晶粒，減少二次晶間距，減少合金中的氣體和夾雜，并使夾雜相趨于球化。還可降低熔體表面張力，增加流動(dòng)性，有利于澆鑄成錠，對(duì)工藝性能有著明顯的影響，還能起到提高合金抗疲勞彎曲性能的效果，延長了電纜的使用壽命，優(yōu)選Ce和La，是因?yàn)檫@兩種元素在本發(fā)明中效果較其他稀土元素改善效果更明顯。同時(shí)鋁合金材料通過熔煉、鑄造、固溶與時(shí)效處理、軋制工藝后，使得鋁合金電阻率不大于0.028264 Ω.mm2/m，斷裂伸長率不低于10%，溫度140°C、120MPa壓應(yīng)力條件下，1-100小時(shí)的平均蠕變速度為IX 10_3(%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
[0035]通過本發(fā)明制備而成的汽車線束，既實(shí)現(xiàn)了作為導(dǎo)體所必須的電氣性能，又克服了鋁合金作為汽車線束導(dǎo)體存在的加工性能、抗蠕變性能和抗疲勞性能方面的不足，并實(shí)現(xiàn)了作為汽車線束的所要求的輕量化問題，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益方面具有非常重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]實(shí)施例1 [0038]一種汽車線用鋁合金，組分及各組分的重量百分比如下(總重量:1T):
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金，其特征在于:包括以下成分:
Fe，含量為 0.2-1.4wt%,
Mg，含量為 0.01-0.5wt%,
Zn，含量為 0.001-0.2wt%, 余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金，其特征在于:所述的合金還含有不超過0.lwt%的Si。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金，其特征在于:所述的合金中還含有0.1-0.3wt%的RE，其中Ce、La占稀土總量的50%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種汽車線用Al-Fe-Mg-Zn鋁合金，其特征在于:所述的鋁合金電阻率不大于0.028264 Ω.mm2/m，斷裂伸長率不低于10%，溫度140°C、120MPa壓應(yīng)力條件下，1-100小時(shí)的平均蠕變速度為I X 10_3 (%/h)或更低，且90度疲勞彎折次數(shù)達(dá)到30或更高。
5.一種利用權(quán)利要求4所述的鋁合金而制得的汽車線束，其特征在于:所述的導(dǎo)體線芯由10-1000根0.2-0.5mm的單絲束絞而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線束，其特征在于:所述的絕緣層外擠包一層護(hù)套，絕緣和護(hù)套材料采用聚氯乙烯、聚氯乙烯-丁腈聚合物、聚酰胺、氟化乙丙烯或聚丙烯材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線束，其特征在于:所述的汽車線束可用于-40-150°C環(huán)境`下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線束，其特征在于:所述的汽車線束可用作移動(dòng)體載體中的蓄電池線纜、線束或發(fā)動(dòng)機(jī)用線纜。
【文檔編號(hào)】H01B1/02GK103762008SQ201310733127
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】林澤民 申請(qǐng)人:安徽欣意電纜有限公司