專利名稱：鋁合金線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及用作電線導(dǎo)體的鋁合金線和鋁合金絞合線、具有該合金線或合金絞合線作為導(dǎo)體的包覆電線、包括該包覆電線的線束、制造該合金線的方法以及鋁合金。本發(fā)明特別涉及具有均衡的特性(強(qiáng)度、韌性、導(dǎo)電率)因而適合用作線束中電線的導(dǎo)體的鋁合金線，其中所述線束用于諸如機(jī)動車輛之類的運(yùn)輸設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，人們已經(jīng)使用被稱作線束的結(jié)構(gòu)體作為運(yùn)輸設(shè)備(例如機(jī)動車和飛機(jī))以及工業(yè)設(shè)備(例如機(jī)器人)的布線結(jié)構(gòu)，其中所述線束包括與端子連接的多根電線。傳統(tǒng)上，構(gòu)成線束中電線導(dǎo)體的材料主要為具有優(yōu)異導(dǎo)電率的銅或者諸如銅合金之類的銅基材料。隨著最近機(jī)動車輛在性能和功能方面的快速增強(qiáng)，以及安裝在車輛上的各種電氣設(shè)備、控制設(shè)備等的增多，用于這些設(shè)備的電線也趨向于增加。與此同時，近來人們?yōu)榱吮Ｗo(hù)環(huán)境，一直期望提高(例如)機(jī)動車輛和飛機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。降低重量能夠提高燃油經(jīng)濟(jì)性。鑒于此，為了降低電線的重量，人們一直研究了使用比重約為銅的1/3的鋁作為導(dǎo)體。例如，使用了純鋁作為電線導(dǎo)體，則其直徑為IOmm2或更粗(例如機(jī)動車輛的電池電纜)。但是，與銅基材料相比，純鋁的強(qiáng)度和抗疲勞性較低，因此，純鋁難以用作常用的電線導(dǎo)體，例如橫截面積為I. 5_2或更小的導(dǎo)體。并且，常規(guī)的鋁合金線并不完全具備配置于運(yùn)輸設(shè)備(例如，機(jī)動車輛)中的線束所需的特性。與此相反，日本專利申請公開2005-336549則公開了一種用作導(dǎo)體的鋁合金線，其用于機(jī)動車輛的線束中的電線，其中所述鋁合金線由強(qiáng)度高于純鋁的強(qiáng)度的鋁合金制成。CN 102119233A公開了一種鋁合金、鋁合金線、鋁合金絞合線、包覆電線和束線，以及一種制造鋁合金線的方法。所述鋁合金線包含大于或等于O. 005質(zhì)量％且小于或等于
2.2質(zhì)量％的Fe,并且余量為Al和雜質(zhì)。該招合金線還可以包含總量大于或等于O. 005質(zhì)量％且小于或等于I. O質(zhì)量％的選自Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr和Zr中的至少一種添加元素。所述鋁合金線的導(dǎo)電率不低58%IACS，并且伸長率不低于10%。所述鋁合金線是通過鑄造、軋制、拉絲以及軟化處理這些連續(xù)的步驟而制成的。電線中的導(dǎo)體需要具有較高的導(dǎo)電率以及高強(qiáng)度。然而，日本專利申請公開2005-336549及CN 102119233A中所公開的鋁合金線不具有足夠高的導(dǎo)電率。此外，具有高強(qiáng)度的鋁合金電線(例如，日本專利申請公開2005-336549中所公開的鋁合金電線)的韌性不足。傳統(tǒng)上，人們在研究用于形成運(yùn)輸設(shè)備的線束中的電線導(dǎo)體的鋁合金時，主要目的是提高其強(qiáng)度，而在韌性(如耐沖擊性和伸長率)方面的研究尚不充分。本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將使用了日本專利申請公開2005-336549中所披露的高強(qiáng)度鋁合金電線的線束安裝在設(shè)備等中時，導(dǎo)體可能會在導(dǎo)體與端子部之間的邊界附近發(fā)生斷裂。換句話說，傳統(tǒng)上人們雖然對電線自身性能進(jìn)行了研究，卻沒有對在將電線應(yīng)用于包括端子部的線束中時的性能方面進(jìn)行研究。目前還沒有研制出具有安裝時所需的足夠高的韌性的線束。通常以能夠維持所需導(dǎo)電狀態(tài)的方式來連接端子部。然而卻發(fā)現(xiàn)了如下現(xiàn)象。在常規(guī)的鋁合金線中，連接時應(yīng)力會松弛(應(yīng)力隨時間而減小)，這導(dǎo)致電線與端子部之間的固定強(qiáng)度下降，并可能會導(dǎo)致端子部從電線上脫落下來。即，對于使用了常規(guī)鋁合金線的電線來說，所連接的端子部會松開。因此，需要開發(fā)一種具有理想的高導(dǎo)電率、高強(qiáng)度以及高韌性的鋁合金線。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的之一是提供制備具有高強(qiáng)度、高韌性和高導(dǎo)電率的 鋁合金的方法。本發(fā)明人在對充分具有線束所需特性(特別是，如耐沖擊性以及在電線和端子部之間的固定強(qiáng)度)、并適于用作電線導(dǎo)體的高導(dǎo)電率鋁合金線進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選使用一種在拉絲后經(jīng)過軟化處理(無需在拉絲后立即進(jìn)行軟化處理)的軟化材料。該軟化處理通過去除因塑性加工(例如，拉絲)而導(dǎo)致的張力，從而不僅能夠提高線的伸長率，而且還能提高線的導(dǎo)電率。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過進(jìn)行軟化處理、并另外將鋁合金限定為具有特定的組成，并且具體將鋁合金限定為含有特定量的Fe，從而可獲得具有更高的耐沖擊性以及更高的線與端子部之間的固定強(qiáng)度、并具有優(yōu)異的強(qiáng)度的鋁合金線?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)進(jìn)行了本發(fā)明。所述制備鋁合金線的方法，包括以下步驟(I)將熔融鋁合金進(jìn)行鑄造形成鑄造材料，所述熔融鋁合金按照質(zhì)量百分比含有
Fe0.01 % 0.1 %
Cu 0.01-0,1%
Si0.01-0.1%
Ti0.001-0.01%
Ca 0.01-0.02%
V0.001-0.01%余量為Al和雜質(zhì)；(2)對所述鑄造材料進(jìn)行軋制形成軋制材料；(3)對所述軋制材料進(jìn)行拉絲形成拉絲材料；(4)對所述拉絲材料進(jìn)行軟化處理形成軟化材料，使得經(jīng)過該軟化處理后的所述拉絲材料的伸長率為10%以上。本發(fā)明的制造方法對拉絲材料進(jìn)行了軟化處理，使得軟化處理后的線材的伸長率不低于10%。將由此得到的鋁合金線用作導(dǎo)體。
優(yōu)選地，所述熔融招合金還包含Mg、Y、Zn、Ni、Mn、Ag、Cr和Zr中的I種或至少2種的組合，其總量按質(zhì)量百分比為O. 005% I. 0%。優(yōu)選地，所述熔融鋁合金按照質(zhì)量百分比含有
Fe 0.05% 0.09%
Cu 0.03-0.06%
Si0.03-0.06%
Ti0.003 -0.008%
Ca 0.013-0.018%
V0.005-0.008%
Zr 0.01-0.025%余量為Al和雜質(zhì)。優(yōu)選地,所述熔融招合金還包含5ppnT40ppm的B。優(yōu)選地，所述軟化處理為通過通電方式而進(jìn)行的連續(xù)軟化處理或通過高頻感應(yīng)加熱而進(jìn)行的連續(xù)軟化處理，并且所述軟化處理在大氣氣氛或非氧化氣氛中進(jìn)行。優(yōu)選地，所述連續(xù)軟化處理中加熱后的降溫速度為2(T10(TC /秒，進(jìn)一步優(yōu)選為30^60 0C /秒，特別優(yōu)選為40 0C /秒；優(yōu)選地，所述分批軟化處理中加熱后的降溫速度為50°C /秒以下，進(jìn)一步優(yōu)選為30°C /秒以下，特別優(yōu)選為10°C /秒以下；優(yōu)選地，所述軟化處理為使用氣氛爐進(jìn)行的分批處理，并且所述軟化處理在非氧化氣氛中、在250°C以上的氣氛溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地，所述非氧化氣氛為惰性氣氛和/或還原性氣氛。優(yōu)選地，所述鑄造步驟和所述軋制步驟連續(xù)進(jìn)行，以形成連鑄連軋材料。優(yōu)選地，所述鑄造時冷卻速度為2V /秒以上。優(yōu)選地，所述拉絲過程多于2個道次，特別優(yōu)選為3飛個道次。優(yōu)選地，所述拉絲速度為2m/s以上，進(jìn)一步優(yōu)選為3 20m/s，特別優(yōu)選為5 15m/s。鑄造步驟根據(jù)本發(fā)明的制造方法，首先形成由上述具有特定組成的鋁合金制成的鑄造材料。所用的鑄造方法可為使用動模或框形定模的連續(xù)鑄造、以及使用箱形定模的模具鑄造(以下稱為方坯鑄造)中的任意一者。連續(xù)鑄造可將熔融金屬快速固化，從而提供具有微細(xì)晶體結(jié)構(gòu)的鑄造材料。此外，快速固化可使晶體析出物細(xì)化，由此使得在所提供的鑄造材料中，均勻分散有微細(xì)的晶體析出物。使用這樣的鑄造材料作為基材有利于制造出具有微細(xì)晶體結(jié)構(gòu)的Al合金線，并且能夠通過晶體的微細(xì)化而提高強(qiáng)度，并且通過微細(xì)晶體析出 物的分散而提高韌性?？蛇m當(dāng)?shù)剡x擇冷卻速度，冷卻速度優(yōu)選為2°C /秒或更高，更優(yōu)選為5°C /秒或更高。更優(yōu)選的是，在固態(tài)和液態(tài)的溶融金屬共存的溫度范圍(600°C至700°C)內(nèi)，冷卻速度為30°C /秒或更高。例如，可使用具有水冷銅模具和/或強(qiáng)制水冷卻裝置等的連續(xù)鑄造機(jī)，以實(shí)現(xiàn)上述冷卻速度下的快速固化。對于連續(xù)鑄造而言，可調(diào)節(jié)冷卻速度以提供快速固化從而降低鑄造后所獲得的鑄造材料的枝晶間距(DAS)。DAS優(yōu)選為不大于40 μ m,更優(yōu)選為不大于35 μ m。優(yōu)選在將溶融金屬傾注到模具中之前立即加入Ti (或Ti和B)，以避免Ti的局部分布，從而制備Ti均勻混合的鑄造材料。軋制步驟
將上述鑄造材料經(jīng)過(熱)軋制從而形成軋制材料。特別是，當(dāng)使用方坯澆鑄材料時，優(yōu)選的是，澆鑄之后的材料可以進(jìn)行均勻化處理?？蛇B續(xù)地進(jìn)行上述鑄造步驟和軋制步驟，以通過利用鑄造材料中累積的熱量來促進(jìn)熱軋，從而實(shí)現(xiàn)高能率，與間歇式鑄造方法相比，這種方式的鑄造軋制材料的生產(chǎn)性更優(yōu)
巳升。拉絲步驟對上述軋制材料、或者經(jīng)連續(xù)鑄造及軋制的材料進(jìn)行(冷)拉絲，以形成拉絲材料?？筛鶕?jù)所需的線直徑來適當(dāng)?shù)剡x擇材料被拉絲的程度。由此可制得所需數(shù)量的拉絲材料、并將這些拉絲材料絞合在一起以形成絞合線。軟化處理(最終熱處理)步驟使上述拉絲材料或絞合線經(jīng)過軟化處理。在這樣的條件下進(jìn)行軟化處理，使得經(jīng)過軟化處理后的線材(單線或絞合線)的伸長率達(dá)到10%或更高。軟化處理可在拉絲后以及絞合后進(jìn)行，以使得最終的絞合線的伸長率為10%以上。進(jìn)行軟化處理以使線材軟化，并在不過分降低線材強(qiáng)度的情況下提高線材的韌性，其中線材的強(qiáng)度已通過晶體結(jié)構(gòu)的細(xì)化和加工硬化而得以增強(qiáng)。關(guān)于軟化處理，可使用連續(xù)處理或者分批處理。關(guān)于軟化處理過程中的氣氛，為了避免因處理過程中的加熱而在線材表面上形成氧化膜，所述氣氛優(yōu)選為空氣或者氧含量較低的氣氛(例如，非氧化氣氛)。非氧化氣氛的例子可包括真空氣氛(減壓氣氛)、惰性氣體氣氛(例如氮?dú)?N2)或氬氣(Ar))以及諸如含有氫氣的氣體(例如,純氫氣(H2)，諸如N2、Ar或氦氣(He)之類的惰性氣體與氫氣(H2)的混合氣體)、以及含有碳酸氣的氣體(例如，一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的混和氣體)。分批處理分批處理(光軟化處理)是指對位于加熱容器(例如，氣氛爐(如，箱形爐))中的待加熱工件進(jìn)行加熱的處理方法。盡管每次處理的生產(chǎn)量有限，但是這種處理方法易于控制整體工件的加熱狀態(tài)。分批處理中可將加熱溫度設(shè)置為250°C或更高，以使得線材的伸長率達(dá)到10%以上。優(yōu)選的條件為加熱溫度為大于或等于300°C且小于或等于500°C，保持時間為大于或等于O. 5小時且小于或等于6小時。當(dāng)加熱溫度低于250°C時，則難以提高韌性和導(dǎo)電率，而當(dāng)加熱溫度高于500°C或保持時間超過6小時時，則強(qiáng)度會下降。另外，分批處理時，加熱溫度的降低速度(即，加熱后的降溫速度)優(yōu)選為2(noo°c /秒。降溫速度可被設(shè)定得相對較低以實(shí)現(xiàn)慢速冷卻，從而導(dǎo)致相對大量的微細(xì)析出物?？赏ㄟ^將加熱后的工件繼續(xù)保持在爐中，而不是在加熱工件后立即將工件從爐中取出，從而滿足上述降溫速度。
連續(xù)處理連續(xù)處理是指將待加熱工件連續(xù)地送入加熱容器中、并對該工件連續(xù)加熱的處理方法，其優(yōu)點(diǎn)包括(I)線材可被連續(xù)加熱，因此可加工性優(yōu)異；(2)線材在長度方向上受熱均勻，因此可避免線材在長度方向上的性能發(fā)生變化。特別是，在使尺寸較長的線材(例如，用作電線導(dǎo)體的尺寸較長的線)進(jìn)行軟化處理的情況中，適合使用連續(xù)處理的方法。連續(xù)處理的例子可包括直接通電加熱法，其通過電阻加熱來對待加熱的工件進(jìn)行加熱(利用電能進(jìn)行連續(xù)軟化處理)；間接通電加熱法，其通過高頻電磁感應(yīng)來對待加熱工件進(jìn)行加熱(利用高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行連續(xù)軟化處理);以及爐式加熱法，其將待加熱的工件送入具有加熱氣氛的加熱容器(管道軟化爐)中，并通過熱傳遞對工件進(jìn)行加熱?？赏ㄟ^(例如)如下方式的連續(xù)處理來獲得伸長率為10 %以上的線材。對樣品進(jìn)行軟化處理，在該軟化處理過程中，適當(dāng)改變可對所需特性(此處為伸長率)產(chǎn)生影響的控制參數(shù)，測量此時樣品的特性(伸長率)，并得到參數(shù)值與測量值之間的相關(guān)數(shù)據(jù)?；谠撓嚓P(guān)數(shù)據(jù)對參數(shù)加以調(diào)整，以獲得所需特性(伸長率)。利用電能的方法的控制參數(shù)可包括(例如)工件送入容器中的速度(線材速度)、待加熱工件的尺寸(線直徑)以及電流值。爐式方法的控制參數(shù)可包括(例如)工 件送入容器中的速度(線材速度)、待加熱工件的尺寸(線直徑)以及爐子的尺寸(管道軟化 爐的直徑)。在將軟化裝置置于拉絲機(jī)排出拉絲材料這一側(cè)時，可將線材速度設(shè)置為數(shù)百米/分鐘以上，例如設(shè)置為400m/min以上，以得到伸長率為10%以上的線材。另外，對于連續(xù)處理，優(yōu)選的是，加熱處理后的降溫速度為2(T10(TC /秒。相對較低的降溫速度可以抑制微細(xì)析出物的生成，并使得析出物的數(shù)量相對較小。例如可通過調(diào)節(jié)上述的線材速度來調(diào)節(jié)降溫速度。其他步驟本發(fā)明的制造方法還可包括通過將多根上述拉絲材料或軟化材料絞合在一起而形成絞合線的步驟；以及通過對該絞合線進(jìn)行壓縮成型而形成具有預(yù)定線直徑的壓縮線，由此制得壓縮線的步驟。在絞合線的情況中，可僅在絞合之前對拉絲材料進(jìn)行軟化處理，或者在絞合之前以及之后對拉絲材料進(jìn)行軟化處，或者不在絞合之前對拉絲線材進(jìn)行軟化處理、而是僅對絞合線或壓縮線進(jìn)行軟化處理。當(dāng)在絞合之前制得具有預(yù)定伸長率的軟化材料，并通過使用該軟化材料來形成具有一定伸長率的壓縮線、或者通過使用經(jīng)過絞合的絞合線(軟化材料)來形成具有一定伸長率的壓縮線時，在壓縮之后可不進(jìn)行軟化處理?？稍诘玫降膲嚎s線上形成上述絕緣包覆層，以制得包覆電線?？稍谒冒搽娋€的末端上連接端子部，并將多根具有端子部的包覆電線捆綁在一起以制得線束。 本發(fā)明的目的之一還在于提供一種由上述方法制備的鋁合金線，所述鋁合金線導(dǎo)電率為68% IACS以上，并且伸長率為10%以上。由于本發(fā)明的鋁合金線為經(jīng)過軟化處理的軟化材料，因此該鋁合金線具有優(yōu)異的導(dǎo)電率和韌性，并且與端子部之間具有高的連接強(qiáng)度。此外，由于本發(fā)明的鋁合金線具有特定組成，因此其也具有高強(qiáng)度。因此，本發(fā)明的鋁合金線完全具備線束所需的導(dǎo)電率、耐沖擊性、強(qiáng)度以及與端子部的連接性，因而適合用作線束中電線的導(dǎo)體。下文將對本發(fā)明詳細(xì)說明。在下文中，元素的百分含量為質(zhì)量百分含量。構(gòu)成本發(fā)明鋁合金線的本發(fā)明鋁合金為含有0.01%I %的Fe的Al-Fe基合金。含有不低于O. 01%的Fe可以使鋁合金線具有優(yōu)異的強(qiáng)度。盡管提高Fe的含量使得Al合金的強(qiáng)度得以增加，但同時也使得Al合金的導(dǎo)電率和韌性降低，并使得(例如)在拉絲過程中容易發(fā)生斷裂。因此Fe的含量設(shè)定為不高于0.1%。盡管Fe能夠提高強(qiáng)度而不會顯著降低導(dǎo)電率，但是添加過高含量的Fe導(dǎo)致(例如)拉絲的可操作性降低。Fe的含量更優(yōu)選為O. 05% O. 09%。Cu可導(dǎo)致導(dǎo)電率小幅降低，并可提高強(qiáng)度，但是Cu的含量超過O. 5%時，雖然使鋁合金具有更高的強(qiáng)度，但是它們還會降低導(dǎo)電率和韌性從而導(dǎo)致(例如)在拉絲過程中線材更容易發(fā)生斷裂。因此，Cu的含量為O. 0Γ0. 1%，特別優(yōu)選為O. 03、. 06%。Si能夠進(jìn)一步提高強(qiáng)度，但是其含量超過O. 3%會導(dǎo)致導(dǎo)電率和韌性的降低。因此，Si的含量為O. 01 O. 1%，特別優(yōu)選為O. 03 O. 06%。雖然Mn、Ni、Zr和Cr會導(dǎo)致導(dǎo)電率的大幅降低，但是它們在提高強(qiáng)度方面非常有效。Ag和Zn會使導(dǎo)電率小幅降低，并且在一定程度上有效地提高強(qiáng)度。雖然Mg會導(dǎo)致導(dǎo)電率的大幅降低，但是Mg在提聞強(qiáng)度方面非常有效。特別地，同時含有Mg能夠進(jìn)一步提聞強(qiáng)度。 硅(Si)可改善抗拉強(qiáng)度、硬度、切削性以及高溫時強(qiáng)度，而使延伸率降低。鋁合金中加入微量的鈦，能顯著細(xì)化鋁合金的晶粒組織，提高合金的機(jī)械性能，降低合金的熱裂傾向，但會降低導(dǎo)電率。鈣可改善合金的導(dǎo)電性，但其含量不宜太高。此外，含有V、Ti和B可使鋁合金的強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高。V、Ti和B具有在鑄造時使Al合金的晶體結(jié)構(gòu)細(xì)化的效果。微細(xì)晶體結(jié)構(gòu)可使強(qiáng)度得以增加。盡管可僅含有V或B或Ti，但是同時含有V、B和Ti會使細(xì)化晶體結(jié)構(gòu)的效果得以增強(qiáng)。但是，V、Ti和B含量過高時會使上述細(xì)化效果飽和，或造成導(dǎo)電率降低。本發(fā)明的Al合金線由具有特定組成的本發(fā)明所述的鋁合金形成，并且本發(fā)明的Al合金線為軟化材料，因此，該Al合金線具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和韌性，其導(dǎo)電率為68% IACS以上，并且伸長率為10%以上。本發(fā)明的Al合金線還可滿足導(dǎo)電率不低于70% IACS、并且伸長率不低于25%的條件，不過這些會受到添加元素的種類和含量以及軟化條件的影響。本發(fā)明人進(jìn)行了研究并發(fā)現(xiàn)根據(jù)軟化條件(方法)的不同，導(dǎo)電率和韌性可得以增加，并且耐腐蝕性會提高。具體來說，當(dāng)采用后文所述的分批處理(光處理)的方式進(jìn)行軟化處理時，導(dǎo)電率和伸長率趨于提高，而采用后文所述的連續(xù)處理的方式進(jìn)行軟化處理時，耐腐蝕性趨于提高。分別對經(jīng)過這些軟化處理的鋁合金線進(jìn)行檢測。這些鋁合金線在析出物的存在狀態(tài)方面存在差異。在進(jìn)行連續(xù)軟化處理的情況下，析出物的數(shù)量(不超過IOOnm)比較少。在進(jìn)行分批軟化處理的情況下，與連續(xù)軟化處理相比，析出物的數(shù)量較多。具體來說，所獲得的鋁合金線如下所述。連續(xù)軟化處理在將被用作導(dǎo)體的鋁合金線(其含有0.01 % ^0. I %的Fe，O. 01 O. 1% 的 Cu,O. 01 O. 1% 的 Si,O. 001 O. 01% 的 Ti,O. 01 O. 02% 的 Ca,O. 001 O. 01% 的V，并且余量為Al和雜質(zhì))中，從該鋁合金線的橫截面中選取2400nmX2600nm的觀察視野。該觀察視野中存在的圓當(dāng)量直徑小于或等于IOOnm的析出物的數(shù)量< 10個。分批軟化處理在將被用作導(dǎo)體的鋁合金線(其含有0.01 % ^0. I %的Fe，O. 01 O. 1% 的 Cu,O. 01 O. 1% 的 Si,O. 001 O. 01% 的 Ti,O. 01 O. 02% 的 Ca,O. 001 O. 01% 的V，并且余量為Al和雜質(zhì))中，從該鋁合金線的橫截面中選取2400nmX2600nm的觀察視野。該觀察視野中存在的圓當(dāng)量直徑小于或等于IOOnm的析出物的數(shù)量> 10個。導(dǎo)致析出物存在狀態(tài)不同的原因被認(rèn)為是這樣的在連續(xù)軟化處理的情況下，經(jīng)過軟化處理的工件可能具有較高的溫度。所以，(例如)在鑄造過程中或者在鑄造過程后的軋制過程中析出的Fe可能以固體狀態(tài)被再混合，以及/或者軟化處理后的降溫速度(冷卻速度)較快(即，很容易被快速冷卻)使得以固體狀態(tài)被混合的Fe不容易析出。與連續(xù)軟化處理相比，在分批軟化處理的情況下，經(jīng)過軟化處理的工件不容易具有較高的溫度。因此，不容易發(fā)生固體狀態(tài)的Fe被再混合的現(xiàn)象，以及/或者與連續(xù)軟化處理相比，軟化處理后的慢速冷卻(降溫速度較慢)更容易使Fe析出。主要在鑄造過程中產(chǎn)生晶體析出物。在拉絲之后，進(jìn)行連續(xù)軟化處理以減少微細(xì)析出物。因此，由于固體狀態(tài)的Fe被充分地混合在基材中，因此連續(xù)軟化處理能夠提供具有優(yōu)異強(qiáng)度的鋁合金線，以及優(yōu)異的抗腐蝕性。與此相反，雖然分批軟化處理比連續(xù)軟化處理產(chǎn)生更多的微細(xì)析出物，但每個析出物的尺寸均小于或等于IOOnm并且析出物的存在數(shù)量為最多100個析出物/上述觀察視野?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)軟化條件來改變微細(xì)析出物的大小和數(shù)量。例如，可以提高軟化處理的加熱溫度和降溫速度(冷卻速度)以減少析出物的大小和 析出物的存在數(shù)量。因此，根據(jù)分批軟化處理的條件，例如，可以獲得這樣的鋁合金線，其中析出物的尺寸小于或等于80nm,或者進(jìn)一步為小于或等于50nm,并且析出物的存在數(shù)量小于或等于50個，或者進(jìn)一步為小于或等于20個。即使進(jìn)行了分批軟化處理，基材中的以固體狀態(tài)混合的Fe使得鋁合金線具有高強(qiáng)度，并且其中上述微細(xì)析出物均勻分散的結(jié)構(gòu)使得鋁合金線具有高韌性。另外，與連續(xù)軟化處理相比，固體狀態(tài)混合的Fe的量較少使得鋁合金線具有高導(dǎo)電率。本發(fā)明的Al合金線的拉伸強(qiáng)度優(yōu)選為26(T290Mpa。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)僅具有高強(qiáng)度但韌性不足的電線導(dǎo)體不適合用于線束。通常情況下，強(qiáng)度的提高會導(dǎo)致韌性降低。滿足上述范圍的拉伸強(qiáng)度則可同時提供高韌性和高強(qiáng)度。另外，本發(fā)明鋁合金線的O. 2%彈性極限應(yīng)力優(yōu)選為50Mpa以上。在電線具有同樣拉伸強(qiáng)度的情況下，O. 2%彈性極限應(yīng)力較高的電線往往與端子部具有更高的固定強(qiáng)度?？蛇m當(dāng)調(diào)整添加元素(種類和含量)以及制造條件(如軟化條件)，以使生產(chǎn)出的Al合金線具有滿足前述各特定范圍的導(dǎo)電率、伸長率、拉伸強(qiáng)度和O. 2%彈性極限應(yīng)力。當(dāng)減少添加元素、或者提高軟化處理的加熱溫度并隨后降低降溫速度時，導(dǎo)電率和韌性趨于升高。當(dāng)增加添加元素、或者降低軟化處理的加熱溫度時，則強(qiáng)度和O. 2%彈性極限應(yīng)力趨于增加。例如，拉伸強(qiáng)度可設(shè)定為大于或等于280MPa。對于本發(fā)明的Al合金線，可適當(dāng)調(diào)整線材被拉伸的程度(橫截面減小率)，以使該線材具有各種線直徑。例如，當(dāng)將Al合金線用作機(jī)動車輛線束中電線的導(dǎo)體時，線直徑優(yōu)選為 O. 2^1. 5_。根據(jù)拉絲所用模具形狀的不同，本發(fā)明的Al合金線可具有各種不同的橫截面形狀。典型的橫截面形狀為圓形。此外，橫截面形狀也可為橢圓形、多邊形(例如，矩形和六邊形)等。橫截面形狀并不局限于特定的某一種形狀。本發(fā)明的目的之一還在于提供一種鋁合金絞合線。本發(fā)明的上述Al合金線可為由多根線絞合在一起而制成的絞合線。即使線材的直徑較小，但這些線材可絞合在一起而構(gòu)成高強(qiáng)度的線材(絞合線)。對絞合在一起的線材的根數(shù)沒有特別的限制。線材的根數(shù)的例子可為3、5、7、11、15、19、31或35根等。此外，本發(fā)明的Al合金絞合線也可以為壓縮線，其中該壓縮線是通過將線材絞合在一起、隨后進(jìn)行壓縮成型而形成的，這樣，這種線材的直徑小于僅將線材絞合在一起而形成的絞合線的直徑。本發(fā)明的目的之一還在于提供一種包覆電線?？蓪⑸厦嫠龅谋景l(fā)明Al合金線、本發(fā)明Al合金絞合線及壓縮線合適地用作電線導(dǎo)體。根據(jù)預(yù)期的用途，可將其直接用作導(dǎo)體、或者用作包覆電線，該包覆電線包括由絕緣材料形成的、位于導(dǎo)體外周的絕緣包覆層?？蛇m當(dāng)?shù)剡x擇絕緣材料。絕緣材料的例子可包括聚氯乙烯(PVC)、無鹵素樹脂、具有優(yōu)異阻燃性的材料等?？筛鶕?jù)所需的絕緣強(qiáng)度來適當(dāng)?shù)剡x擇絕緣包覆層的厚度，而對絕緣層的厚度沒有特別的限制。 本發(fā)明的目的之一還在于提供一種線束。上述包覆電線可適合用于線束。此時，將端子部連接在包覆電線的末端，從而可使電線與目標(biāo)物(例如，設(shè)備)相連接。端子部可為各種形式，例如公型、母型、壓接型、焊接型，對端子部的形式?jīng)]有特別的限制。上述線束還可以包括一組電線，其中多根包覆電線共用一個端子。此外，該線束中所包括的多根包覆電線可被捆綁工具等綁在一起，以便獲得優(yōu)異的操作性。這種線束適用于要求輕量化的各種領(lǐng)域，特別是用于為了提高燃油經(jīng)濟(jì)性而希望進(jìn)一步減輕重量的機(jī)動車輛中。本發(fā)明的效果本發(fā)明的Al合金線、本發(fā)明的Al合金絞合線、本發(fā)明的包覆電線以及本發(fā)明的Al合金具有高強(qiáng)度、高韌性和高的導(dǎo)電率。此外，本發(fā)明的線束具有均衡的強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)電率，并且重量輕。本發(fā)明的制造方法可以高產(chǎn)率地制備本發(fā)明的上述Al合金線。
具體實(shí)施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。實(shí)施例I :鋁合金線的性質(zhì)首先，制備Al合金線。作為基本成分，準(zhǔn)備純鋁(鋁含量不低于99. 7質(zhì)量％ )并熔化。按照表I所示的添加量，向所得的熔融金屬(熔融鋁)中加入表I所示的添加元素，以制得熔融Al合金。對于成分經(jīng)過調(diào)節(jié)的熔融Al合金，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行氫氣除去處理和/或異物除去處理。
添加元素(質(zhì)量％)制備條件
軟化------------
軟化
樣品鑄造方軟化溫
Fe Cu Si Ti Ca V 其它處理
編號法度(O)
17fk
Mg 連續(xù)鑄
1-1 0.01 0.1 0.01 0.01 0.02 0.001250 氮?dú)?br> 0.08 造
權(quán)利要求
1.一種制備鋁合金線的方法，包括以下步驟 (1)將熔融鋁合金進(jìn)行鑄造形成鑄造材料，所述熔融鋁合金按照質(zhì)量百分比含有Fe0.01% 0.1%Cu 0.01-0.1%Si0.01-0.1%Ti0.001 0.01%Ca 0.01-0.02%V0.001-0.01% 余量為Al和雜質(zhì)； (2)對所述鑄造材料進(jìn)行軋制形成軋制材料； (3)對所述軋制材料進(jìn)行拉絲形成拉絲材料； (4)對所述拉絲材料進(jìn)行軟化處理形成軟化材料，使得經(jīng)過該軟化處理后的所述拉絲材料的伸長率為10%以上。
2.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述熔融鋁合金還包含Mg、Y、Zn、Ni、Mn、Ag、Cr和Zr中的I種或至少2種的組合，其總量按質(zhì)量百分比為O. 005% 1. 0%。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述熔融鋁合金按照質(zhì)量百分比含有Fe 0.05%-0.09%Cu 0.03-0.06% Si0.03 0.06%Ti0.003-0.008% Ca 0.013-0.018%V0.005 0.008% Zr 0.01-0.025% 余量為Al和雜質(zhì)。
4.權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述熔融招合金還包含5ppnT40ppm的B。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述軟化處理優(yōu)選為通過通電方式而進(jìn)行的連續(xù)軟化處理或通過高頻感應(yīng)加熱而進(jìn)行的連續(xù)軟化處理，并且所述軟化處理在大氣氣氛或非氧化氣氛中進(jìn)行； 優(yōu)選地，所述連續(xù)軟化處理中加熱后的降溫速度為2(T10(TC /秒，進(jìn)一步優(yōu)選為30^60 °C /秒，特別優(yōu)選為40 0C /秒； 優(yōu)選地，所述分批軟化處理中加熱后的降溫速度為50°C /秒以下，進(jìn)一步優(yōu)選為30°C /秒以下，特別優(yōu)選為10°C /秒以下； 優(yōu)選地，所述軟化處理為使用氣氛爐進(jìn)行的分批處理，并且所述軟化處理在非氧化氣氛中、在250°C以上的氣氛溫度下進(jìn)行； 優(yōu)選地,所述非氧化氣氛為惰性氣氛和/或還原性氣氛； 所述鑄造步驟和所述軋制步驟連續(xù)進(jìn)行，以形成連鑄連軋材料； 優(yōu)選地，所述鑄造時冷卻速度為2V/秒以上； 優(yōu)選地，所述拉絲過程多于2個道次，特別優(yōu)選為3飛個道次； 優(yōu)選地，所述拉絲速度為2m/s以上，進(jìn)一步優(yōu)選為3 20m/s，特別優(yōu)選為5 15m/s。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述方法制備的鋁合金線，其特征在于，所述鋁合金線導(dǎo)電率為68% IACS以上，并且伸長率為10%以上，O. 2%彈性極限應(yīng)力為50Mpa以上，拉伸強(qiáng)度為 260 290Mpa。
7.如權(quán)利要求6所述的鋁合金線的用途，其特征在于，所述鋁合金線用做導(dǎo)體。
8.—種鋁合金絞合線，其通過將多根權(quán)利要求6所述的鋁合金線絞合在一起而制成。
9.一種包覆電線，其以權(quán)利要求6所述的鋁合金線，將多根所述鋁合金線絞合在一起而形成的鋁合金絞合線，或通過將所述鋁合金絞合線壓縮而形成的壓縮線中的I種或至少2種的組合作為導(dǎo)體，并且在所述導(dǎo)體的外周上具有絕緣覆層。
10.一種線束，包括權(quán)利要求9所述的包覆電線以及與所述包覆電線的末端連接的端子部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有高韌性和高導(dǎo)電率的鋁合金、鋁合金線、鋁合金絞合線、包覆電線和線束，以及一種制造鋁合金線的方法。制備鋁合金線的方法，包括以下步驟將含有0.01％~0.1％的Fe，0.01~0.1%的Cu，0.01~0.1%的Si，0.001~0.01%的Ti，0.01~0.02%的Ca，0.001~0.01%的V，并且余量為Al和雜質(zhì)的熔融鋁合金進(jìn)行鑄造形成鑄造材料；對所述鑄造材料進(jìn)行軋制形成軋制材料；對所述軋制材料進(jìn)行拉絲形成拉絲材料；對所述拉絲材料進(jìn)行軟化處理形成軟化材料，使得經(jīng)過該軟化處理后的所述拉絲材料的伸長率為10％以上。所述鋁合金線具有高強(qiáng)度、高韌性和高導(dǎo)電率。
文檔編號H01B13/00GK102637485SQ20121013966
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者葉偉炳 申請人:東莞市聞譽(yù)實(shí)業(yè)有限公司