一种汽车电线用铝合金导体及其制备方法(发明专利)

专利号:CN201610161946.5

申请人:金杯电工衡阳电缆有限公司

  • 公开号:CN105734351A
  • 申请日期:20160321
  • 公开日期:20160706
专利名称: 一种汽车电线用铝合金导体及其制备方法
专利名称(英文): For electric wire for automobile aluminum alloy conductor and method for manufacturing the same
专利号: CN201610161946.5 申请时间: 20160321
公开号: CN105734351A 公开时间: 20160706
申请人: 金杯电工衡阳电缆有限公司
申请地址: 421007 湖南省衡阳市雁峰区白沙洲塑电村6号
发明人: 杨磊; 杨志强; 艾为民; 陈善求; 柳公器; 林玉启
分类号: C22C21/00; C22C1/03; C22F1/04; H01B1/02; H01B13/02 主分类号: C22C21/00
代理机构: 代理人:
摘要: 本发明公开了一种汽车电线用铝合金导体及其制备方法,铝合金导体的质量百分数配比为:0.3~0.8wt%的铁,0.15~0.3wt%的铜,0.04~0.1wt%的硅,0.005~0.02wt%的硼,其余为铝及不可避免的杂质。本发明经过设计的铝合金导体,抗拉强度在110MPa以上,电导率在58%IACS以上,断裂伸长率在12%以上,在保证导体本身加工性能优良的情况下,保证铝合金绞合线芯的强度与电阻达到汽车电线的使用要求,而且无需添加镁元素。
摘要(英文): The invention discloses an automobile for electric wire and its preparation method for aluminum alloy conductor, the weight percentage of the aluminum alloy conductor the ratio : 0.3-0.8 wt % iron, 0.15-0.3 wt % of copper, 0.04-0.1 wt % of silicon, 0.005-0.02 wt % boron, the remainder being aluminum and inevitable impurities. The invention is an aluminum alloy conductor design, the tensile strength of 110 MPa or more, conductivity on 58% IACS the above, the breaking elongation in 12% or more, while ensuring excellent processing performance conductor under the condition of, guarantee aluminum alloy the twisted wire core with the strength of resistance to vehicle use requirements of the electric wire, and there is no need to add magnesium element.
  • 商标交易流程
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一种汽车电线用铝合金导体,其特征在于,铝合金导体的质量百分数配比为:0.3~0.8wt%的铁,0.15~0.3wt%的铜,0.04~0.1wt%的硅,0.005~0.02wt%的硼,其余为铝及不可避免的杂质。

1.一种汽车电线用铝合金导体,其特征在于,铝合金导体的质量百分数 配比为:0.3~0.8wt%的铁,0.15~0.3wt%的铜,0.04~0.1wt%的硅,0.005~ 0.02wt%的硼,其余为铝及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种汽车电线用铝合金导体的制备方法,其特征 在于,包括以下步骤: 1)将铝锭熔化并进行保温,首先升温至700~740℃将铝锭熔化,之后将 铝液在740~760℃进行保温,加入的铝锭中铝含量大于99.7%,硅含量在 0.04~0.1wt%之间,锰、钛、钒、铬总含量不大于0.01%; 2)将铁、铜、硼,硅作为合金元素依次加入到铝水中,而硅元素含量为 铝锭本身硅含量,铁、铜、硼分别以铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝硼中 间合金的形式加入,并采用电磁搅拌方式进行充分搅拌,保证铝合金液成分 的均匀性; 3)待合金元素完全熔融并充分进行搅拌后,加入精炼剂、除渣剂进行精 炼、除渣,并将废渣扒出保温炉,保温20分钟后,取部分铝合金液,使用光 谱仪进行炉前快速成分检测,保证成分符合工艺要求; 4)将成分符合要求的铝合金液出炉,经过连续浇铸,浇铸温度680~710 ℃,冷却成铝合金锭,冷却后的铝合金锭入轧温度控制在480~520℃; 5)将连续生产的铝合金锭经过连续轧制成直径为9.5mm铝合金杆,收杆 温度控制在250~320℃; 6)将铝合金杆经过拉丝成铝合金单线,并通过绞合成铝合金绞线,之后 在退火炉中经过300~340℃,6~12h的退火,得到汽车电线用铝合金导体。

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一种汽车电线用铝合金导体,其特征在于,铝合金导体的质量百分数配比为:0.3~0.8wt%的铁,0.15~0.3wt%的铜,0.04~0.1wt%的硅,0.005~0.02wt%的硼,其余为铝及不可避免的杂质。
原文:

1.一种汽车电线用铝合金导体,其特征在于,铝合金导体的质量百分数 配比为:0.3~0.8wt%的铁,0.15~0.3wt%的铜,0.04~0.1wt%的硅,0.005~ 0.02wt%的硼,其余为铝及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种汽车电线用铝合金导体的制备方法,其特征 在于,包括以下步骤: 1)将铝锭熔化并进行保温,首先升温至700~740℃将铝锭熔化,之后将 铝液在740~760℃进行保温,加入的铝锭中铝含量大于99.7%,硅含量在 0.04~0.1wt%之间,锰、钛、钒、铬总含量不大于0.01%; 2)将铁、铜、硼,硅作为合金元素依次加入到铝水中,而硅元素含量为 铝锭本身硅含量,铁、铜、硼分别以铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝硼中 间合金的形式加入,并采用电磁搅拌方式进行充分搅拌,保证铝合金液成分 的均匀性; 3)待合金元素完全熔融并充分进行搅拌后,加入精炼剂、除渣剂进行精 炼、除渣,并将废渣扒出保温炉,保温20分钟后,取部分铝合金液,使用光 谱仪进行炉前快速成分检测,保证成分符合工艺要求; 4)将成分符合要求的铝合金液出炉,经过连续浇铸,浇铸温度680~710 ℃,冷却成铝合金锭,冷却后的铝合金锭入轧温度控制在480~520℃; 5)将连续生产的铝合金锭经过连续轧制成直径为9.5mm铝合金杆,收杆 温度控制在250~320℃; 6)将铝合金杆经过拉丝成铝合金单线,并通过绞合成铝合金绞线,之后 在退火炉中经过300~340℃,6~12h的退火,得到汽车电线用铝合金导体。

翻译:
一种汽车电线用铝合金导体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车电线用铝合金导体及其制备方法。

背景技术

全球气温升高和大气污染受到各国关注,工业发达国家对于汽车燃油品 质和排放量规定愈发苛刻,节能减排及汽车轻量化的开发变得十分迫切。为 了减少汽车废气排放量和降低燃油耗,降低汽车重量成为首选手段。其中, 汽车电线轻量化就是一种较好的解决办法。目前,汽车车辆电线导体基本采 用的是铜导体电线,但是铜导体电线在相同截面情况下重量较重,而且我国 铜资源较缺乏。

目前有中国专利申请公布号CN101923908A(申请公布日2010.12.22)公 开了一种汽车线用铝合金导体及其制造方法,但是该专利的组分配比不合理, 需要添加镁元素,性能也受影响。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术的上述不足和缺陷,提供一种汽车 电线用铝合金导体,本发明的目的之二在于提供一种汽车电线用铝合金导体 的制备方法,汽车电线用铝合金导体相对于传统的铜导体电线来说,在相同 截面情况下重量有近60%的减少,而在保证与铜导体电线载流量相同的条件 下,电线重量有近40%的减少。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:

一种汽车电线用铝合金导体,其特征在于,铝合金导体的质量百分数配 比为:0.3~0.8wt%的铁,0.15~0.3wt%的铜,0.04~0.1wt%的硅,0.005~ 0.02wt%的硼,其余为铝及不可避免的杂质。

一种汽车电线用铝合金导体的制备方法,包括以下步骤:

1)将铝锭熔化并进行保温,首先升温至700~740℃将铝锭熔化,之后将 铝液在740~760℃进行保温,加入的铝锭中铝含量大于99.7%,硅含量在 0.04~0.1wt%之间,锰、钛、钒、铬总含量不大于0.01%;

2)将铁、铜、硼,硅作为合金元素依次加入到铝水中,而硅元素含量为 铝锭本身硅含量,铁、铜、硼分别以铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝硼中 间合金的形式加入,并采用电磁搅拌方式进行充分搅拌,保证铝合金液成分 的均匀性;

3)待合金元素完全熔融并充分进行搅拌后,加入精炼剂、除渣剂进行精 炼、除渣,并将废渣扒出保温炉,保温20分钟后,取部分铝合金液,使用光 谱仪进行炉前快速成分检测,保证成分符合工艺要求;

4)将成分符合要求的铝合金液出炉,经过连续浇铸,浇铸温度680~710 ℃,冷却成铝合金锭,冷却后的铝合金锭入轧温度控制在480~520℃;

5)将连续生产的铝合金锭经过连续轧制成直径为9.5mm铝合金杆,收杆 温度控制在250~320℃;

6)将铝合金杆经过拉丝成铝合金单线,并通过绞合成铝合金绞线,之后 在退火炉中经过300~340℃,6~12h的退火,得到汽车电线用铝合金导体。

本发明无需添加镁元素,合金的断裂伸长率与导电率增高,抗拉强度也 满足性能要求。

本发明在合金中加入的铁,主要起到强化铝合金强度的作用,加入一定 含量的铁,可以起到固溶强化效果。由于铁对铝的电导率的影响较小,所以 为了防止电导率大幅下降,又进行强度的提高,所以采用铁作为主要的合金 元素。由于加入大量的铁容易恶化合金的加工性能,所以加入铁的含量控制 在0.3~0.8wt%。

本发明在合金中加入少量的铜,主要是因为铜在铝基体中起固溶强化作 用,CuAl2有明显的时效强化效果,加入铜,可以减少铁的加入量,从而改善 合金的加工性能。但是由于铜对铝合金的电导率有较明显的恶化作用,所以 加入铜的含量需控制在一定范围。

为了提高铝合金的加工性能,本发明加入了一定量的硼元素,硼主要在 铝基体中起到细化铸造组织和焊缝组织的作用,减少合金的开裂倾向,提高 铝合金的力学性能。

本发明将多根单丝经过绞合后,将导体线芯在退火炉中进行300~340℃, 8~12h的退火,选择该温度范围与退火时间,可以有效消除合金组织内应力, 进一步提高合金导电率与柔韧性。

由于采用了如上的技术方案,本发明的有益效果在于:经过设计的铝合 金导体,抗拉强度在110MPa以上,电导率在58%IACS以上,断裂伸长率在12% 以上,在保证导体本身加工性能优良的情况下,保证铝合金绞合线芯的强度 与电阻达到汽车电线的使用要求,而且无需添加镁元素。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解,下面进一步阐述本发明。

实施例一

一种汽车线用铝合金导体,所述铝合金导体的质量百分数配比为:

质量分数为0.3~0.8wt%的铁,铁元素可以选择为0.3%,0.45%,0.6%, 0.75%。0.04~0.1wt%的硅,硅元素可以选择为0.04%,0.06%,0.08%,0.1~ 0.3wt%的铜,可以选择0.15%,0.2%,0.25%,0.005~0.02wt%的硼,可以选择 0.01%,0.02%,其余为铝及不可避免的杂质。

实施例二

一种汽车电线用铝合金导体的制造方法,步骤为:

将铝锭熔化并进行保温,首先升温至700~740℃将铝锭熔化,之后将铝 液在740~760℃进行保温,加入的铝锭中铝含量大于99.7%,硅含量在0.04~ 0.1wt%之间,锰、钛、钒、铬总含量不大于0.01%。;

将铁、铜、硼,硅作为合金元素依次加入到铝水中,而硅元素含量为铝 锭本身硅含量,铁、铜、硼分别以铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝硼中间 合金的形式加入,并采用电磁搅拌方式进行充分搅拌,保证铝合金液成分的 均匀性;

待合金元素完全熔融并充分进行搅拌后,加入精炼剂、除渣剂进行精炼、 除渣,并将废渣扒出保温炉,保温20分钟后,取部分铝合金液,使用光谱仪 进行炉前快速成分检测,保证成分符合工艺要求;

将成分符合要求的铝合金液出炉,经过连续浇铸,浇铸温度680~710℃, 冷却成铝合金锭,冷却后的铝合金锭入轧温度控制在480~520℃;

将连续生产的铝合金锭经过连续轧制成直径为9.5mm铝合金杆,收杆温 度控制在250~320℃。

将铝合金杆经过拉丝成铝合金单线,并将铝合金单线通过绞合成铝合金 绞线,之后在退火炉中经过300~340℃,6~12h的退火,例如可选300℃退 火12h或320℃退火10h或330℃退火9h或340℃退火7h,得到汽车用铝合 金导体。

实施例3

选用牌号为99.70%的铝锭,添加铝铁中间合金,铝铜中间合金,铝硼中 间合金,合金中各元素的含量如表1所示。

经过熔炼和连铸连轧成铝合金杆,之后通过拉丝成0.5mm的铝合金单丝, 经退火处理,其工艺温度及时间及各项性能如表1所示。

表1

表2

评价试验及测试方法

导电率

利用电桥发测量导体电导率,电导率达到或超过58%IACS视为合格,而 且本发明的电导率高于现有的铝合金导体。

拉伸性能

利用拉力试验机对导体的抗拉强度及断裂伸长率进行测试,抗拉强度达 到或超过110MPa,断裂伸长率达到或超过10%视为合格,而且本发明的断裂 伸长率高于现有的铝合金导体。

实施例1~6成分及退火工艺均符合本发明的要求,因此,导体线芯的抗 拉强度、电导率、断裂伸长率均满足要求,而且本发明无需添加镁元素,合 金的断裂伸长率与导电率增高,抗拉强度也满足性能要求。对比例1中的铜 含量低于本发明的含量,所以抗拉强度未达到要求;对比例2中铁含量低于 本发明的要求,所以抗拉强度未达到本发明要求;对比例3铁含量高于本发 明中要求,所以电导率与断裂伸长率未达到本发明要求;对比例4中退火温 度高于本发明要求,所以抗力强度未达到本发明要求;对比例5中铜含量高 于专利要求,所以电导率未达到本发明要求;对比例6中退火温度低于本发 明要求,所以延伸率未达到本发明要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行 业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明 书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下, 本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范 围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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