技术领域
[0001] 本
发明涉及电力金具技术领域,具体的说,涉及了一种用于制造电力电缆连接金具的
铝合金材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 电力金具是连接和组合电力系统中的各类装置,起到传递机械负荷、电气负荷及某种防护作用的金属附件。大部分金具在运行中需要承受较大的拉力,有的还要同时保证电气方面
接触良好,它关系着
导线或杆塔的安全,即使一只损坏,也可能造成线路故障,因此,金具的
质量、正确使用和安装,对线路的安全送电有一定影响。
[0003] 在电力金具的制造中材料是至关重要的一个方面,而现有的电力金具材料在韧性和
耐磨性等方面的表现一般,并且随着稀土元素的应用开发,将稀土元素添加进铝合金材料中来改进各方面的性能的尝试暂时未有开发,所以需要一种用于制造铝合金电力电缆连接金具的铝合金材料,来提高铝合金材料的耐久性和适应各种条件的性质,改善加工性能。
[0004] 在公开号为CN106544551A的
专利文件中,公开了一种用于制造铝合金电力电缆连接金具的铝合金材料,包括以下重量份数配比的原料:
铜0.10-0.15份、锰0.50-1.20份、
硅0.20-0.50份、锌0.10-0.70份、
硼0.10-0.14份、钴0.02-0.05份、镁0.14-0.22份、铼0.05-
0.10份、
铁0.10-0.30份、镍0.08-0.12份、
钛0.10-0.20份、余量为铝及微量杂质。该用于制造铝合金电力电缆连接金具的铝合金材料,通过各组分的配合可以提高铝合金材料的耐久性和适应各种条件的性质,改善加工性能,进而弥补了传统电力金具材料不耐磨及韧性不足的问题;但其性能仍能进一步加强。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服上述
现有技术的不足,提供了一种用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料及其制备方法,具有较佳地强度和耐热性,制备过程稳定、有效,不易热裂、偏折。
[0006] 本发明提供的用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料,包括以下重量份的原料:
[0007] 铜1.10-2.15份、锰0.50-1.20份、硅0.20-0.65份、锌0.10-1.70份、镁0.50-1.05份、硼0.10-0.14份、铁0.10-0.30份、铬0.12-0.20份、镍0.08-0.12份、钛0.10-0.20份、锆0.02-0.04份、钪0.04-0.06份、铋0.03-0.07份,铝100份。
[0008] 作为优选,还包括
钒0.01-0.05份、
钙0.01-0.03份、铍0.02-0.04份。
[0009] 作为优选,其中,铜1.50份、锰0.50份、硅0.65份、锌0.10份、镁1.05份、硼0.10份、铁0.30份、铬0.12份、镍0.12份、钛0.10份、锆0.04份、钪0.04份、铋0.07份,铝100份。
[0010] 作为优选,其中,铜2.00份、锰1.00份、硅0.45份、锌1.25份、镁0.85份、硼0.12份、铁0.20份、铬0.15份、镍0.10份、钛0.15份、锆0.03份、钪0.05份、铋0.04份,铝100份。
[0011] 本发明还提供了用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料的制备方法,包括以下步骤:
[0012] (1)、按上述重量份称取各种原料;
[0013] (2)、将铝、铁、镁、锰、锌、铜和硅投入熔炼炉,在700-720℃下进行熔炼3-4h,融化完毕后搅拌均匀;加入铝、硼、铬、镍、钛、锆、钪、铋、钒、钙和铍,升高稳定至760℃,熔炼2-3h,充分搅拌均匀;
[0014] (3)、精炼:静置将铝合金熔体在720-740℃下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然后导入静置炉再精炼一次,再静置25-40min,然后浇入金属模具中;
[0015] (4)、
退火处理:加热到280-300℃,保温2-3h,然后冷却到室温;淬火处理:加热到500℃,保温4h,然后淬入60-100℃的
水中;时效处理:加热到175-185℃,保温18h;
[0016] (5)、将
热处理后材料加工成所需尺寸,分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0017] 其中,
[0018] 步骤(3)中的精炼是向铝合金熔体中通入氮氯混合气,所述氮氯混合气中氮气体积占总体积的89%。
[0019] 步骤(2)中的搅拌速度为300-400r/min。
[0020] 步骤(3)中的精炼过程加入精炼剂,精炼剂为
石墨乳。
[0021] 本发明的一种用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料及其制备方法,具有较佳地强度和耐热性,制备过程稳定、有效,不易热裂、偏折,具体的有益效果如下:
[0022] (1)、硅是改善流动性能的主要成份,可改善
抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度,提高铝合金的
铸造性能;铜能提高抗拉强度和硬度,提高切削性;镁能抑制晶粒间的
腐蚀,提高强度、屈服极限和耐蚀性;锌能提高流动性,增加热脆性;铁能提高锌的再结晶
温度,减缓再结晶的过程;锰能提高合金的耐热性能,降低合金
焊接时的裂纹倾向;铬能改善铝合金的韧性,降低
应力腐蚀开裂的敏感性;镍能提高抗拉强度和硬度,改善铝合金的耐热性;
[0023] (2)、钛能细化合金的铸态晶粒,增加晶粒接触面积,提高机械性能,降低铝合金的热烈倾向;硼的加入有利于合金的加工,增加塑性;钪能提高合金的抗拉强度和
屈服强度;铋能改善合金的铸造性能;
[0024] (3)、钒能降低合金的热裂倾向;锆能细化晶粒,提高合金的再结晶温度和
固溶体的
稳定性,提高合金的耐热性;钙能提高铝合金的塑性,能改善铝合金的切削性能,也有利于除去铝液中的氢;铍减少熔铸时的烧损和夹杂;
[0025] (4)、制备方法简单,能稳定地制备出铝合金,加工过程中不易热裂、偏折;各种原料之间对应比例的混合能有效地保证铝合金的强度、耐热性、耐蚀性和切削性。
具体实施方式
[0026] 以下结合具体
实施例对发明作进一步详细的描述。
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例的一种用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料,包括以下重量份的原料:
[0029] 铜1.50份、锰0.50份、硅0.65份、锌0.10份、镁1.05份、硼0.10份、铁0.30份、铬0.12份、镍0.12份、钛0.10份、锆0.04份、钪0.04份、铋0.07份,铝100份。
[0030] 本实施例中,还包括钒0.01份、钙0.01份、铍0.02份。
[0031] 本实施例还提供了用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料的制备方法,包括以下步骤:
[0032] (1)、按上述重量份称取各种原料;
[0033] (2)、将铝、铁、镁、锰、锌、铜和硅投入熔炼炉,在700℃下进行熔炼3h,融化完毕后搅拌均匀;加入铝、硼、铬、镍、钛、锆、钪、铋、钒、钙和铍,升高稳定至760℃,熔炼2h,充分搅拌均匀;
[0034] (3)、精炼:静置将铝合金熔体在720℃下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然后导入静置炉再精炼一次,再静置25min,然后浇入金属模具中;
[0035] (4)、退火处理:加热到280℃,保温2h,然后冷却到室温;淬火处理:加热到500℃,保温4h,然后淬入60℃的水中;时效处理:加热到175℃,保温18h;
[0036] (5)、将热处理后材料加工成所需尺寸,分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0037] 其中,
[0038] 步骤(3)中的精炼是向铝合金熔体中通入氮氯混合气,所述氮氯混合气中氮气体积占总体积的89%。
[0039] 步骤(2)中的搅拌速度为300r/min。
[0040] 步骤(3)中的精炼过程加入精炼剂,精炼剂为石墨乳。
[0041] 实施例2
[0042] 本实施例的一种用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料,包括以下重量份的原料:
[0043] 铜2.00份、锰1.00份、硅0.45份、锌1.25份、镁0.85份、硼0.12份、铁0.20份、铬0.15份、镍0.10份、钛0.15份、锆0.03份、钪0.05份、铋0.04份,铝100份。
[0044] 本实施例中,还包括钒0.03份、钙0.02份、铍0.03份。
[0045] 本实施例还提供了用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料的制备方法,包括以下步骤:
[0046] (1)、按上述重量份称取各种原料;
[0047] (2)、将铝、铁、镁、锰、锌、铜和硅投入熔炼炉,在710℃下进行熔炼3.5h,融化完毕后搅拌均匀;加入铝、硼、铬、镍、钛、锆、钪、铋、钒、钙和铍,升高稳定至760℃,熔炼2.5h,充分搅拌均匀;
[0048] (3)、精炼:静置将铝合金熔体在730℃下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然后导入静置炉再精炼一次,再静置35min,然后浇入金属模具中;
[0049] (4)、退火处理:加热到290℃,保温2.5h,然后冷却到室温;淬火处理:加热到500℃,保温4h,然后淬入80℃的水中;时效处理:加热到180℃,保温18h;
[0050] (5)、将热处理后材料加工成所需尺寸,分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0051] 其中,
[0052] 步骤(3)中的精炼是向铝合金熔体中通入氮氯混合气,所述氮氯混合气中氮气体积占总体积的89%。
[0053] 步骤(2)中的搅拌速度为350r/min。
[0054] 步骤(3)中的精炼过程加入精炼剂,精炼剂为石墨乳。
[0055] 实施例3
[0056] 本实施例的用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料,包括以下重量份的原料:
[0057] 铜2.15份、锰1.20份、硅0.65份、锌1.70份、镁1.05份、硼0.14份、铁0.30份、铬0.20份、镍0.12份、钛0.20份、锆0.04份、钪0.06份、铋0.07份,铝100份。
[0058] 本实施例中,还包括钒0.05份、钙0.03份、铍0.04份。
[0059] 本实施例还提供了用于制造电力电缆连接金具的铝合金材料的制备方法,包括以下步骤:
[0060] (1)、按上述重量份称取各种原料;
[0061] (2)、将铝、铁、镁、锰、锌、铜和硅投入熔炼炉,在720℃下进行熔炼4h,融化完毕后搅拌均匀;加入铝、硼、铬、镍、钛、锆、钪、铋、钒、钙和铍,升高稳定至760℃,熔炼3h,充分搅拌均匀;
[0062] (3)、精炼:静置将铝合金熔体在740℃下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然后导入静置炉再精炼一次,再静置40min,然后浇入金属模具中;
[0063] (4)、退火处理:加热到300℃,保温3h,然后冷却到室温;淬火处理:加热到500℃,保温4h,然后淬入100℃的水中;时效处理:加热到185℃,保温18h;
[0064] (5)、将热处理后材料加工成所需尺寸,分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0065] 其中,
[0066] 步骤(3)中的精炼是向铝合金熔体中通入氮氯混合气,所述氮氯混合气中氮气体积占总体积的89%。
[0067] 步骤(2)中的搅拌速度为400r/min。
[0068] 步骤(3)中的精炼过程加入精炼剂,精炼剂为石墨乳。
[0069] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。