本發(fā)明涉及一種鋁合金電纜芯及其制備方法，具體地說(shuō)是一種石墨烯改性的鋁合金電纜芯及其制備方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
二、
背景技術(shù)：
目前，電纜行業(yè)是中國(guó)僅次于汽車行業(yè)的第二大行業(yè)，而在世界范圍內(nèi)，中國(guó)電纜的總產(chǎn)值已超過(guò)美國(guó)，成為世界上第一大電線電纜生產(chǎn)國(guó)。伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)以及電力工業(yè)、數(shù)據(jù)通信業(yè)、城市軌道交通業(yè)等行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電纜的需求量也將迅速增長(zhǎng)，未來(lái)電線電纜業(yè)還有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
總所周知，我國(guó)的銅資源儲(chǔ)量相對(duì)不足，很大程度上依賴進(jìn)口，因此尋找銅線電纜的替代品在國(guó)際局勢(shì)與資源愈發(fā)緊張的當(dāng)下顯得越來(lái)越重要。而鋁合金電纜自從問(wèn)世以來(lái)就以有成本低、重量輕、抗腐蝕性強(qiáng)、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)部分取代了傳統(tǒng)銅電纜。雖然目前銅線線纜仍占大多數(shù)的市場(chǎng)份額，但這并不能掩蓋鋁合金電纜市場(chǎng)份額上升的趨勢(shì)。
然而鋁合金電纜依舊存在電阻率高、載流量小、發(fā)熱溫度高等不足。在同等截面積的情況下，鋁合金的導(dǎo)電率是最常用基準(zhǔn)材料銅IACS的61.8％，載流量是銅的79％。因此，進(jìn)一步降低鋁合金電纜的電阻率成為了當(dāng)下之急。
三、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種石墨烯改性的鋁合金電纜芯及其制備方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是降低鋁合金電纜的電阻率。
石墨烯由于其二維材料特性，層間電子幾乎不受碳原子約束，電阻率很小，導(dǎo)電性能超過(guò)所有金屬。因此采用石墨烯對(duì)鋁合金電纜電芯進(jìn)行改性成為首選。
本發(fā)明石墨烯改性的鋁合金電纜芯，按質(zhì)量百分比由如下原料加工獲得：
鋁合金99.9％-99.85％，余量為改性石墨烯粉末。
所述鋁合金優(yōu)選為YJHLV8型號(hào)鋁合金。
所述改性石墨烯粉末是按以下方法改性后得到的改性石墨烯粉末：
1、將鋁粉與稀土粉放入三維混料機(jī)中，常溫下混合8-15小時(shí)后得到混合粉料A，備用。所述鋁粉與所述稀土粉的質(zhì)量比≥10:1，優(yōu)選為14-16:1。此步驟為制備改性石墨烯粉末的基料。
2、將步驟1所得混合粉料A和銅粉放入三維混料機(jī)中，常溫下混合10-15小時(shí)后得到混合粉料B，備用。所述混合粉料A與所述銅粉的質(zhì)量比≥15:1。此步驟是利用銅粉的性質(zhì)對(duì)基料進(jìn)行增強(qiáng)。
3、將步驟2所得混合粉料B、石墨烯粉體以及凝結(jié)劑按(90-95):5:1的質(zhì)量比放入三維混料機(jī)中，常溫下混合12-15小時(shí)后得到改性石墨烯粉末。此步驟是引入石墨烯粉末加強(qiáng)粉末的導(dǎo)電性能。
步驟1中所述稀土粉優(yōu)選為氧化鈰粉末，混合時(shí)間優(yōu)選為10-12小時(shí)。
步驟2中混合粉料A和銅粉的質(zhì)量比優(yōu)選為15-16:1，混合時(shí)間優(yōu)選為12-15小時(shí)。
步驟3中所述凝結(jié)劑為松香。
石墨烯屬于二維材料，擁有優(yōu)異的導(dǎo)電性。本發(fā)明將石墨烯粉體與其他粉末進(jìn)行混合是為了加強(qiáng)改性混合粉末的各項(xiàng)性能。同時(shí)也是為了在保證性能的前提下降低石墨烯粉體的添加量以防止團(tuán)聚并控制成本。
本發(fā)明石墨烯改性的鋁合金電纜芯的制備方法，包括如下步驟：
1、在鋁合金材料完全熔化為鋁水的中間包后，利用氮?dú)獯捣蹤C(jī)將改性石墨烯粉末吹入中間包中，平均每1噸鋁水中所吹入的改性石墨烯粉末為1-1.5kg，吹粉速率為3-5kg/5分鐘；
2、將中間包按照常規(guī)工藝?yán)鋮s壓制切絲成鋁桿即鋁合金電纜芯即可。
本發(fā)明采用石墨烯對(duì)普通鋁合金進(jìn)行技術(shù)處理，改性后的鋁合金具有增強(qiáng)、增韌、電阻率減小的特點(diǎn)。由改性后的鋁合金經(jīng)過(guò)壓制切絲的鋁合金電纜芯其抗拉強(qiáng)度在15％以上，電阻率在0.027Ωmm2/m以下，并提高了鋁合金的加工性能。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
1、本發(fā)明石墨烯改性鋁合金電纜芯采用電阻率低、導(dǎo)電性優(yōu)異的石墨烯粉體對(duì)鋁合金進(jìn)行改性，經(jīng)測(cè)試后鋁合金的抗拉強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率都有一定提高，同時(shí)電阻率有明顯下降。本發(fā)明改性鋁合金電纜芯相對(duì)傳統(tǒng)鋁合金電纜更加適用于電力的傳輸。
2、本發(fā)明石墨烯改性鋁合金電纜芯其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，不需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行大規(guī)模改造，適合大規(guī)模推廣。
3、本發(fā)明石墨烯改性鋁合金電纜芯中所需石墨烯添加量少，考慮到石墨烯高昂的價(jià)格，這無(wú)疑有效控制了改性電纜的成本，使得可以大規(guī)模應(yīng)用。
四、具體實(shí)施方式
本實(shí)施例中石墨烯改性的鋁合金電纜芯，按質(zhì)量百分比由如下原料加工獲得：
YJHLV8型號(hào)鋁合金99.9％-99.85％，余量為改性石墨烯粉末。
所述改性石墨烯粉末是按以下方法改性后得到的改性石墨烯粉末：
1、將800g鋁粉與50g稀土粉放入三維混料機(jī)中，常溫下混合12小時(shí)后得到混合粉料A，備用。
2、將步驟1所得混合粉料A和50g銅粉放入三維混料機(jī)中，常溫下混合15小時(shí)后得到混合粉料B，備用。
3、將步驟2所得混合粉料B、50g石墨烯粉體以及10g凝結(jié)劑松香放入三維混料機(jī)中，常溫下混合12小時(shí)后得到改性石墨烯粉末。
本實(shí)施例中石墨烯改性的鋁合金電纜芯的制備方法如下：
1、在鋁合金材料完全熔化為鋁水的中間包后，利用氮?dú)獯捣蹤C(jī)將改性石墨烯粉末吹入中間包中，平均每1噸鋁水中所吹入的改性石墨烯粉末為1-1.5kg，吹粉速率為3-5kg/5分鐘；
2、將中間包按照常規(guī)工藝?yán)鋮s壓制切絲成鋁桿即鋁合金電纜芯即可。
本發(fā)明采用石墨烯對(duì)普通鋁合金進(jìn)行技術(shù)處理，改性后的鋁合金具有增強(qiáng)、增韌、電阻率減小的特點(diǎn)。由改性后的鋁合金經(jīng)過(guò)壓制切絲的鋁合金電纜芯其抗拉強(qiáng)度在15％以上，電阻率在0.027Ωmm2/m以下，并提高了鋁合金的加工性能。
本發(fā)明中經(jīng)過(guò)石墨烯改性的鋁合金電纜芯的性能指標(biāo)與普通鋁合金電纜芯有如下對(duì)比：