专利摘要

本发明公开了一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.10～0.22％；CuV：0.21～0.31％；CuNb：0.40～1.22％；CuCr：0.05～0.15％；CuLa：2.00～3.66％；Al：0.04～0.08％；Ag：0.04～0.08％；Cu：余量。本发明还公开了一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：合金熔炼、连铸连轧、表面处理、压力加工和性能热处理。本发明还公开了一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。本发明提供的一种抗氧化电缆导体材料及其制备方法和应用，具有强抗氧化性能、温度波动高稳定性以及工艺简单、节能环保等特性。

权利要求

1.一种抗氧化电缆导体材料，其特征在于：以质量百分比计，包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的一种抗氧化电缆导体材料，其特征在于：所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为(3～5)：1。

3.根据权利要求1所述的一种抗氧化电缆导体材料，其特征在于：所述抗氧化电缆导体材料表面形成有Cu9Al4Ag3致密合金层，所述抗氧化电缆导体材料内部晶界处分布大量Cu13Nb7La5金属化合物。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV、CuNi和CuCr中间合金进行配料并加热到1500～1580℃进行熔炼，待其充分熔化后按质量比(3～5)：1加入CuLa和CuNb中间合金，升温到1640～1740℃进行充分熔炼，直至完全熔化，获得熔炼合金液；

S2.连铸连轧：控制浇铸温度为1610～1710℃，拉速为3.6～4.1m/min，将S1的熔炼合金液浇铸成合金杆；随后进行连续轧制，经粗轧和精轧机组轧制，期间布置穿水冷却装置，开轧温度控制在1105～1120℃，进精轧温度控制在950～980℃，同时保证精轧总减面率≥50％，获得合金线；

S3.表面处理：将S2中获得的合金线牵引入表面处理炉进行表面预渗Al-Ag处理，处理温度为：750～850℃，处理时间为：25～35min；

S4.压力加工：将S3中表面处理后的合金线牵引入拉丝模，进行拉丝处理，拉丝变形率为65～85％，拉丝温度为340～420℃，获得合金丝；

S5.性能热处理：将S4压力加工后的合金丝牵引入性能热处理组合炉中，先进入电感热处理隧道炉，温度680～750℃，时间30～40min；随后进入淬火槽进行快速冷却后得到抗氧化电缆导体材料。

5.根据权利要求4所述的一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，其特征在于：S5中，快速冷却的冷速为6～9℃/s。

6.根据权利要求4所述的一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，其特征在于：S3中，表面处理炉中为熔融状态的Al-Ag合金液，Al-Ag合金液中Al和Ag的质量比为1:1。

7.根据权利要求4所述的一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，其特征在于：S2中，控制浇铸温度为1650℃，拉速为3.8m/min，开轧温度控制在1110℃，进精轧温度控制在965℃

8.根据权利要求1所述的一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述电缆包括长距离传输电缆。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述长距离传输电缆包括高速铁路电缆和/或海底电缆。

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗氧化电缆导体材料及其制备方法和应用，属于电力电缆材料技术领域。

背景技术

近年来，随着高速发展的高铁和海洋事业，带来电力输送的逐年攀升，以致电网技术的飞速提升，电网电压等级的不断提高的电力负荷，电网建设规模的不断扩大，故对电网的运行提出了更为苛刻的要求。对于以往的传输电能的架空线路不仅易受外界干扰的影响，增加了电网运输成本风险，而且过多的占用土地资源，降低了土地资源的利用率，难以达到电网的输电要求。而电力电缆以其不占土地资源，不受外界干扰，节约敷设空间，运营维护成本小和安全可靠性高的特点，在高铁和海洋事业发展的大环境下被广泛应用。

电力电缆作为高铁和海洋事业电力系统重要的传输载体，其健康状态不仅影响其本身线路的供电可靠性，而且影响着整个电力系统的安全运行。电力电缆在使用过程中，依赖其导体材料传输电力。但在使用过程中，一旦电力电缆导体发生氧化，就会导致电缆电阻升高，一方面大大增加了输电损耗，另一方面还会导致电缆发热，引起电缆的温度大幅波动，造成电缆性能因温度波动引起的下降。然而受制于导体材料本身的物理化学性质，当前所采用的抗氧化处理方法和温度稳定方法难以达到理想效果，亟需研发一种抗氧化电力电缆导体材料来推动电力电缆的发展。

综上所述，本领域技术人员亟需研究一种抗氧化电力电缆导体材料及其制备方法，解决电力传输过程中因导体材料氧化而引起温度波动造成性能下降的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种抗氧化电缆导体材料，该导体材料具有强抗氧化性能、温度波动高稳定性以及工艺简单、节能环保的特性。

同时，本发明提供一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，该法能有效将导体材料与氧化环境进行隔绝，进而使导体材料具有强抗氧化性能，同时该法使得Nb和La在晶界处偏聚析出，形成Cu13Nb7La5金属化合物，大幅降低导体材料的温度敏感性。

同时，本发明提供一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：

所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为(3～5)：1。

所述抗氧化电缆导体材料表面形成有Cu9Al4Ag3致密合金层，所述抗氧化电缆导体材料内部晶界处分布大量Cu13Nb7La5金属化合物。

一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV、CuNi和CuCr中间合金进行配料并加热到1500～1580℃进行熔炼，待其充分熔化后按质量比(3～5)：1加入CuLa和CuNb中间合金，升温到1640～1740℃进行充分熔炼，直至完全熔化，获得熔炼合金液；

S2.连铸连轧：控制浇铸温度为1610～1710℃，拉速为3.6～4.1m/min，将S1的熔炼合金液浇铸成合金杆；随后进行连续轧制，经粗轧和精轧机组轧制，期间布置穿水冷却装置，开轧温度控制在1105～1120℃，进精轧温度控制在950～980℃，同时保证精轧总减面率≥50％，获得合金线；

S3.表面处理：将S2中获得的合金线牵引入表面处理炉进行表面预渗Al-Ag处理，处理温度为：750～850℃，处理时间为：25～35min；

S4.压力加工：将S3中表面处理后的合金线牵引入拉丝模，进行拉丝处理，拉丝变形率为65～85％，拉丝温度为340～420℃，获得合金丝；

S5.性能热处理：将S4压力加工后的合金丝牵引入性能热处理组合炉中，先进入电感热处理隧道炉，温度680～750℃，时间30～40min；随后进入淬火槽进行快速冷却后得到抗氧化电缆导体材料。

S5中，快速冷却的冷速为6～9℃/s。

S3中，表面处理炉中为熔融状态的Al-Ag合金液，Al-Ag合金液中Al和Ag的质量比为1:1。

S2中，控制浇铸温度为1650℃，拉速为3.8m/min，开轧温度控制在1110℃，进精轧温度控制在965℃

一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。

所述电缆包括长距离传输电缆。

所述长距离传输电缆包括高速铁路电缆和/或海底电缆。

本发明具有如下有益效果：

1.强抗氧化性能：本发明的导体材料在制备过程中进行了表面预渗Al-Ag处理，使导体合金线表面具有一定厚度富含Al和Ag的合金扩散层。在随后的压力加工的强压力、中等温度条件下，固溶在导体材料中的Ag和Al会析出，并与Cu反应形成Cu9Al4Ag3合金层，该合金层具有低化学活性、高致密、强塑性的特征，能有效将导体材料与氧化环境进行隔绝，进而使导体材料具有强抗氧化性能。

2.温度波动高稳定性：本发明导体材料成分中富含Nb和La元素，在压力加工过程中，特定的高压和温度使得Nb和La在晶界处偏聚析出，并在随后的性能热处理过程中与Cu形成Cu13Nb7La5金属化合物分布于基体晶界处。Cu13Nb7La5金属化合物的温度敏感性非常低，其分布在晶界处能大幅降低导体材料的温度敏感性，使得导体材料在大温度跨度范围内，导电性能随温度变化的波动幅度降低，提高导体材料的温度波动稳定性。

3.工艺简单、节能环保：本发明的导体材料制备流程简单，能够实现规模化批量生产。生产过程中，基本不产生废弃物，具有良好的环境友好性，加工过程中的温度可以利用上步骤所产生的余热，具有良好的节能效果。

附图说明

图1为本发明的微观组织图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.10％；CuV：0.21％；CuNb：0.67％；CuCr：0.05％；CuLa：2.00％；Al：0.04％；Ag：0.04％；Cu：余量。

所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为3：1。

如图1所示，所述抗氧化电缆导体材料表面形成有Cu9Al4Ag3致密合金层，所述抗氧化电缆导体材料内部晶界处分布大量Cu13Nb7La5金属化合物。

一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV、CuNi和CuCr中间合金进行配料并加热到1500℃进行熔炼，待其充分熔化后按质量比3：1加入CuLa和CuNb中间合金，升温到1640℃进行充分熔炼，直至完全熔化，获得熔炼合金液；

S2.连铸连轧：控制浇铸温度为1610℃，拉速为3.6m/min，将S1的熔炼合金液浇铸成合金杆；随后进行连续轧制，经粗轧和精轧机组轧制，期间布置穿水冷却装置，开轧温度控制在1105℃，进精轧温度控制在950℃，同时保证精轧总减面率为50％，获得合金线；

S3.表面处理：将S2中获得的合金线牵引入表面处理炉进行表面预渗Al-Ag处理，处理温度为：75℃，处理时间为：25min；表面处理炉中为熔融状态的Al-Ag合金液，Al-Ag合金液中Al和Ag的质量比为1:1；

S4.压力加工：将S3中表面处理后的合金线牵引入拉丝模，进行拉丝处理，拉丝变形率为65％，拉丝温度为340℃，获得合金丝；

S5.性能热处理：将S4压力加工后的合金丝牵引入性能热处理组合炉中，先进入电感热处理隧道炉，温度680℃，时间30min；随后进入淬火槽进行快速冷却，快速冷却的冷速为6℃/s，然后得到抗氧化电缆导体材料。

一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。

所述电缆包括长距离传输电缆。

所述长距离传输电缆包括高速铁路电缆和/或海底电缆。

对本实施例制备的抗氧化电缆导体材料进行性能测试，结果见下表1和下表2：

表1.抗氧化性能参数(1atm高纯氧、550℃，连续氧化24h)

表2.本发明的抗氧化电缆导体材料温度波动稳定性参数

实施例2：

一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.22％；CuV：0.31％；CuNb：1.22％；CuCr：0.15％；CuLa：3.66％；Al：0.08％；Ag：0.08％；Cu：余量。

所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为3：1。

所述抗氧化电缆导体材料表面形成有Cu9Al4Ag3致密合金层，所述抗氧化电缆导体材料内部晶界处分布大量Cu13Nb7La5金属化合物。

一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV、CuNi和CuCr中间合金进行配料并加热到1580℃进行熔炼，待其充分熔化后按质量比3：1加入CuLa和CuNb中间合金，升温到1740℃进行充分熔炼，直至完全熔化，获得熔炼合金液；

S2.连铸连轧：控制浇铸温度为1710℃，拉速为4.1m/min，将S1的熔炼合金液浇铸成合金杆；随后进行连续轧制，经粗轧和精轧机组轧制，期间布置穿水冷却装置，开轧温度控制在1120℃，进精轧温度控制在980℃，同时保证精轧总减面率为60％，获得合金线；

S3.表面处理：将S2中获得的合金线牵引入表面处理炉进行表面预渗Al-Ag处理，处理温度为：850℃，处理时间为：35min；表面处理炉中为熔融状态的Al-Ag合金液，Al-Ag合金液中Al和Ag的质量比为1:1；

S4.压力加工：将S3中表面处理后的合金线牵引入拉丝模，进行拉丝处理，拉丝变形率为85％，拉丝温度为420℃，获得合金丝；

S5.性能热处理：将S4压力加工后的合金丝牵引入性能热处理组合炉中，先进入电感热处理隧道炉，温度750℃，时间40min；随后进入淬火槽进行快速冷却，快速冷却的冷速为9℃/s，然后得到抗氧化电缆导体材料。

一种抗氧化电缆导体材料在电缆中的应用。

所述电缆包括长距离传输电缆。

所述长距离传输电缆包括高速铁路电缆和/或海底电缆。

对本实施例制备的抗氧化电缆导体材料进行性能测试，结果见下表3和下表4：

对本实施例制备的抗氧化电缆导体材料进行性能测试，结果见下表3和下表4：

表3.抗氧化性能参数(1atm高纯氧、550℃，连续氧化24h)

表4.本发明的抗氧化电缆导体材料温度波动稳定性参数

实施例3：

本实施例与实施例1的区别仅在于：

一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.15％；CuV：0.25％；CuNb：0.73％；CuCr：0.10％；CuLa：3.66％；Al：0.05％；Ag：0.05％；Cu：余量。

所述CuLa和CuNb中间合金的质量比为5：1。

一种抗氧化电缆导体材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.合金熔炼：将原料按照上述配比，对Cu、CuV、CuNi和CuCr中间合金进行配料并加热到1550℃进行熔炼，待其充分熔化后按质量比5：1加入CuLa和CuNb中间合金，升温到1700℃进行充分熔炼，直至完全熔化，获得熔炼合金液；

S2.连铸连轧：控制浇铸温度为1650℃，拉速为3.8m/min，将S1的熔炼合金液浇铸成合金杆；随后进行连续轧制，经粗轧和精轧机组轧制，期间布置穿水冷却装置，开轧温度控制在1110℃，进精轧温度控制在965℃，同时保证精轧总减面率为55％，获得合金线；

S3.表面处理：将S2中获得的合金线牵引入表面处理炉进行表面预渗Al-Ag处理，处理温度为：800℃，处理时间为：30min；表面处理炉中为熔融状态的Al-Ag合金液，Al-Ag合金液中Al和Ag的质量比为1:1；

S4.压力加工：将S3中表面处理后的合金线牵引入拉丝模，进行拉丝处理，拉丝变形率为75％，拉丝温度为380℃，获得合金丝；

S5.性能热处理：将S4压力加工后的合金丝牵引入性能热处理组合炉中，先进入电感热处理隧道炉，温度710℃，时间35min；随后进入淬火槽进行快速冷却，快速冷却的冷速为8℃/s，然后得到抗氧化电缆导体材料。

实施例4：

本实施例与实施例1的区别仅在于：

一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.18％；CuV：0.28％；CuNb：0.40％；CuCr：0.12％；CuLa：2.00％；Al：0.06％；Ag：0.06％；Cu：余量。CuLa和CuNb中间合金的质量比为5：1。

实施例5：

本实施例与实施例1的区别仅在于：

一种抗氧化电缆导体材料，以质量百分比计，包括以下原料：CuNi：0.16％；CuV：0.30％；CuNb：0.70％；CuCr：0.13％；CuLa：2.80％；Al：0.07％；Ag：0.07％；Cu：余量。CuLa和CuNb中间合金的质量比为4：1。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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。

一种抗氧化电缆导体材料及其制备方法和应用专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。