本發(fā)明屬于電線電纜導(dǎo)體用材料領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電率稀土鋁合金線及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前電線電纜導(dǎo)體絕大部分采用銅導(dǎo)體，由于我國銅資源相對匱乏，銅價居高不下，銅導(dǎo)體占銅電纜成本的約70％，制造銅電纜的成本太高。鋁合金電纜相對于銅電纜，其重量更輕，便于敷設(shè)，至少可以減少20%-40%的安裝費用。然而鋁合金導(dǎo)體的導(dǎo)電率是銅導(dǎo)體導(dǎo)電率的61.5%，載流量是銅導(dǎo)體的79%，每單位體積的銅導(dǎo)體導(dǎo)電率要大大優(yōu)于鋁合金導(dǎo)體的導(dǎo)電率。
如何在保證鋁合金力學(xué)、韌性、耐腐蝕性能的前提下提高鋁合金線的電導(dǎo)率，減少輸電損，成為目前鋁合金導(dǎo)線最為迫切的技術(shù)需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有的鋁合金導(dǎo)線存在的缺陷，本發(fā)明一個目的是提供一種高導(dǎo)電率稀土鋁合金線，該稀土鋁合金線同時具有優(yōu)異的導(dǎo)電率、耐腐蝕性、耐磨性、韌性，作為導(dǎo)線使用性能優(yōu)良、安全可靠。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述高導(dǎo)電率稀土鋁合金線的制備方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供上述高導(dǎo)電率稀土鋁合金線的用途。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案提供了一種高導(dǎo)電率稀土鋁合金線，其由包含下列組分的稀土鋁合金材料制成：0.05-0.5wt%的Ag，0.01-0.1wt%的Si，0.01-0.2wt%的Fe，0.01-0.1wt%的Zn，0.01-0.03wt%的Ga，0.05-0.25wt%的稀土元素，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)，
其中，所述稀土元素包含下列組分：0.02-0.1wt%的Ce，0.02-0.05wt%的Nd，0.005-0.01wt%的Pr，0.0001-0.001wt%的Sm，0.0001-0.02wt%的La，
所述不可避免的雜質(zhì)的單種雜質(zhì)元素的含量為0-0.01wt%，其雜質(zhì)的總含量為0-0.03wt%。
進(jìn)一步地，上述稀土鋁合金材料包含下列組分：0.2-0.5wt%的Ag，0.01-0.05wt%的Si，0.01-0.1wt%的Fe，0.01-0.05wt%的Zn，0.01-0.02wt%的Ga，0.05-0.25wt%的稀土元素，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。
更進(jìn)一步地，上述稀土鋁合金材料包含下列組分：0.2wt%的Ag，0.04wt%的Si，0.05wt%的Fe，0.01wt%的Zn，0.01wt%的Ga，0.2wt%的稀土元素，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案主要通過控制鋁合金線包含的金屬元素的種類和含量使該鋁合金的導(dǎo)電率達(dá)到101.2％IACS(導(dǎo)電率)。
本發(fā)明的另一個技術(shù)方案還提供了一種上述稀土鋁合金線的制備方法，該方法包括以下步驟：
（a）將鋁錠加入熔爐中，在3.5-4.5h內(nèi)將溫度從室溫升至665-680℃，保溫80-100min，加入上述合金元素，保溫30-50min，以上步驟在吹氮氣且攪拌的條件下進(jìn)行；
（b）通過連鑄、連軋制成φ9.5mm鋁合金桿，將其鋁合金桿進(jìn)行三次拉拔，第一次拉拔后在370-390℃下球化退火230-260min，第二次拉拔后在370-390℃下球化退火170-190min，最后進(jìn)行第三次拉拔至所需尺寸。
進(jìn)一步地，上述稀土鋁合金線的制備方法包括以下步驟：
（a）將鋁錠加入熔爐中，在4h內(nèi)將溫度從室溫升至670℃，保溫90min，加入上述合金元素，保溫40min，以上步驟在吹氮氣且攪拌的條件下進(jìn)行，
（b）通過連鑄、連軋制成φ9.5mm鋁合金桿，將制成的鋁合金桿進(jìn)行三次拉拔，第一次拉拔后在380℃下球化退火240min，第二次拉拔后在380℃下球化退火180min，最后進(jìn)行第三次拉拔至所需尺寸。
上述技術(shù)方案中，所述鋁錠采用純度大于99.6wt％的高純度鋁錠。
本發(fā)明的再一個技術(shù)方案還提供了上述高導(dǎo)電率稀土鋁合金線應(yīng)用于制備實心導(dǎo)體、多股絞合導(dǎo)體或漆包線的用途。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的稀土鋁合金線具有以下有益效果：
1、加入的微量的稀土元素釹（Nd）、鐠（Pr）、釤（Sm）、鑭（La）、鈰（Ce）改變了合金的結(jié)晶條件，主要表現(xiàn)在細(xì)化晶粒和結(jié)晶，改善鋁合金的耐熱性，增加了鋁合金線的伸長率、斷裂韌度和耐磨性能等。稀土鋁合金還會使表面氧化膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，提高產(chǎn)品的耐腐蝕性能。
2、加入的銀及其合金有益于提高鋁合金的導(dǎo)電率、抗氧化能力和延展性。
3、加入的微量的鎵使鋁合金的腐蝕失重值減少，可以抑制鋁合金的腐蝕。
4、加入的鐵對提高鋁合金的耐熱性具有較為明顯的效果，可以提高鋁合金長期運行的熱穩(wěn)定性。
5、加入的硅作為還原劑和脫氧劑，使鋁合金具有較好的鑄造性能和抗蝕性，能顯著提高金屬的彈性極限。
6、加入的一定量的Zn對于提高合金的耐磨性能起到很好的效果，可以提高合金的使用壽命。
另外，本發(fā)明提供的稀土鋁合金線制備方法中的球化退火再結(jié)晶步驟消除了拉拔和絞制過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力并且改善了合金的組織結(jié)構(gòu)，使合金具有較高的導(dǎo)電率。
本發(fā)明制備的稀土鋁合金線用做導(dǎo)線與銅導(dǎo)線相比具有良好的韌性，抗擊穿性能大幅提高，導(dǎo)電率接近或優(yōu)于銅導(dǎo)線，具有良好的安全性，較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實施例僅能用來解釋本發(fā)明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。
實施例1
鋁合金材料包含下列組分：0.05wt%的Ag，0.01wt%的Si，0.01wt%的Fe，0.01wt%的Zn，0.01wt%的Ga，0.05wt%的稀土元素，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。所述稀土元素的化學(xué)成分為：0.02wt%的Ce，0.02wt%的Nd，0.005wt%的Pr，Sm的0.0008wt%，La的0.02wt%。所述不可避免的雜質(zhì)的單種雜質(zhì)元素的含量0-0.01wt%，其雜質(zhì)的總含量0-0.03wt%。
氮氣氛圍下，在4h內(nèi)，將鋁錠（鋁含量不低于99.6wt％）進(jìn)行勻速升溫至670℃，將熔鋁攪拌90min后加入合金元素，繼續(xù)攪拌40min，精煉、除渣。通過連鑄、連軋制成φ9.5mm鋁合金桿。將φ9.5mm的鋁桿進(jìn)行第一次拉拔，之后在380℃下球化退火240min，空氣冷卻至常溫，進(jìn)行第二次拉拔至φ4mm，在380℃下球化退火180min，空氣冷卻至常溫，進(jìn)行第三次拉拔，至所需尺寸。
本實施例制得的稀土鋁合金導(dǎo)體性能檢測如下：
導(dǎo)電率99.5%IACS，抗拉強(qiáng)度110Mpa，延長率31%，耐磨性能相比于純鋁提高1.4倍，耐腐蝕性能相比于純鋁提高1.3倍，熱沖擊實驗為在200℃下30min和300℃下2min均未擊穿。
實施例2
鋁合金材料包含下列組分：0.5wt%的Ag，0.1wt%的Si，0.2wt%的Fe，0.1wt%的Zn，0.03wt%的Ga，0.25wt%的稀土元素，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。所述稀土元素的化學(xué)成分為：0.1wt%的Ce，0.05wt%的Nd，0.01wt%的Pr，0.0009wt%的Sm，0.01wt%的La。所述不可避免的雜質(zhì)的單種雜質(zhì)元素的含量0-0.01wt%，其雜質(zhì)的總含量0-0.03wt%。
在氮氣氛圍下，在4h內(nèi)，將鋁錠（鋁含量不低于99.6wt％）進(jìn)行勻速升溫至670℃，將熔鋁攪拌90min后添加上述合金元素，繼續(xù)攪拌40min，精煉、除渣。通過連鑄、連軋制成φ9.5mm鋁合金桿。將φ9.5mm的鋁桿進(jìn)行第一次拉拔，之后在380℃下球化退火240min，空氣冷卻至常溫，進(jìn)行第二次拉拔至φ4mm，在380℃下球化退火180min，空氣冷卻至常溫，進(jìn)行第三次拉拔，至所需尺寸。
本實施例制得的稀土鋁合金導(dǎo)體性能檢測如下：
導(dǎo)電率101.2%IACS，抗拉強(qiáng)度105Mpa，延長率33%，耐磨性能相比于純鋁提高1.8倍，耐腐蝕性能相比于純鋁提高1.5倍，熱沖擊實驗為在200℃下30min和300℃下2min均未擊穿。
實施例3
鋁合金材料按下列組分：0.2wt%的Ag，0.04wt%的Si，0.05wt%的Fe，0.01wt%的Zn，0.01wt%的Ga，0.2wt%的稀土元素，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。所述稀土元素的化學(xué)成分的重量百分比為：0.05wt%的Ce，0.04wt%的Nd，0.007wt%的Pr，0.0009wt%的Sm，0.01wt%的La。所述不可避免的雜質(zhì)的單種雜質(zhì)元素的含量0-0.01wt%，其雜質(zhì)的總含量0-0.03wt%。
在氮氣氛圍下，在4h內(nèi)，將鋁錠（鋁含量不低于99.6wt％）進(jìn)行勻速升溫至670℃，將熔鋁攪拌90min后添加上述合金元素，繼續(xù)攪拌40min，精煉、除渣。通過連鑄、連軋制成φ9.5mm鋁合金桿。將φ9.5mm的鋁桿進(jìn)行第一次拉拔，之后在380℃下球化退火240min，空氣冷卻至常溫，進(jìn)行第二次拉拔至φ4mm，在380℃下球化退火180min，空氣冷卻至常溫，進(jìn)行第三次拉拔，至所需尺寸。
本實施例制得的稀土鋁合金導(dǎo)體性能檢測如下：
導(dǎo)電率99.9%IACS，抗拉強(qiáng)度101Mpa，延長率32%，耐磨性能相比于純鋁提高1.3倍，耐腐蝕性能相比于純鋁提高1.2倍，熱沖擊實驗為在200℃下30min和300℃下2min均未擊穿。