Fe、V 對電工圓鋁桿導電性能的影響

王鵬程，安星州，回方順，張仁國

(貴州合潤鋁業(yè)新材料科技股份有限公司，貴州貴陽550014)

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Fe、V 對電工圓鋁桿導電性能的影響

王鵬程，安星州，回方順，張仁國

(貴州合潤鋁業(yè)新材料科技股份有限公司，貴州貴陽550014)

控制電工圓鋁桿的電阻率一直是生產廠家首要任務，而電工圓鋁桿電阻率受Fe、Si、V及其他微量元素的影響非常明顯。本文研究了工業(yè)純鋁中Fe、V等雜質對電工圓鋁桿電阻率性能的影響。結果表明：電工圓鋁桿電阻率隨著Fe、V含量的增加而逐漸增大；當其他元素含量不變時，Fe /Si比在3.75～4.75時可以獲得符合國標(GB/T 3954-2014)的A6電工圓鋁桿。

連鑄連軋鋁電工圓鋁桿

0　引言

Si、Fe是工業(yè)純鋁中的主要雜質元素，因此分析Fe、Si雜質元素對導電性能的影響，并加以嚴格控制或合金化處理，對提高電工圓鋁桿導電性能有重要的意義。Fe、Si比例對電工圓鋁桿的導電性能影響已研究相當成熟。據相關文獻報道：當Fe/Si 為 1.3～1.7 時，鋁桿的導電率較高；當 Fe /Si = 1.7～2.8 時，硬鋁桿的電阻率較低[1-3]；將Fe /Si 比控制在 1.2～1.6，才能獲得電阻率合格的鋁桿，增加鐵含量，改變 Fe /Si比，只能導致鋁桿的電阻率不合格[4-5]；V雖然在工業(yè)純鋁中含量較低，但是對鋁桿的導電率的影響較大，相關文獻對V含量的控制已提出一些建議[6]。本次研究針對貴州合潤鋁業(yè)新材料科技股份有限公司連鑄連軋實際生產狀況，展開了Fe 、V含量對電工圓鋁桿電阻率的影響研究。

1　實驗材料和方法

1.1實驗材料

本實驗原材料是由中國鋁業(yè)貴州分公司提供的工業(yè)純鋁液，鋁含量≥99.6%，鋁液溫度880℃～950℃。

1.2實驗設備

加工設備：德陽博創(chuàng)電工設備有限公司制造的UL+Z-1600+255/15型鋁桿連鑄連軋生產線。該生產線包括:兩臺15 t天然氣加熱混合爐、一臺三輥Y型15機架連軋機一臺φ1 600 mm型輪帶式連鑄機、及其他輔助設備。

測試設備：DQ-240型電橋夾具、QJ36s型直流數字低電阻測試儀、美國康州HZK-JA510電子天平、游標卡尺、日本島津PDA-7000光電直讀光譜儀、UHS229WJ型萬能拉伸儀等。

1.3實驗方法

電阻率測試：電橋測電阻，鋁桿要求垂直、圓整、表面光潔，長度1 m，在實驗室15℃～ 25℃恒溫放置1 h以上。生產實驗標準按GBT 3954-2014電工圓鋁桿相關規(guī)定。

鋁液化學成分：本實驗采用控制變量法，因此鋁液中的Cu、Mg、Mn、Cr、Ti、Zn的化學成分必須嚴格控制，其含量如表1所示。

表1　鋁液微量元素ω/%

本實驗工藝流程見圖1所示。

圖1　實驗工藝流程圖

2　實驗結果與分析

2.1Fe對電工圓鋁桿電阻率的影響

圖2　Fe對電工圓鋁桿電阻率的影響

實驗結果如表2、圖2所示。從結果中可以看出，在Si、V等化學元素含量不變的情況下，電工圓鋁桿的電阻率隨著Fe含量的增加而增大，但是變化波動不大，當ω(Fe)≥0.20%時，電阻率超出國家標準GB/T 3954-2014的A6型電工圓鋁桿質量指標。值得注意的是在本實驗中Fe /Si比在3.75～4.75的高比例范圍內依然可獲得合格的A6型電工圓鋁桿，這一比值高于現有的文獻報道。Fe、Si是工業(yè)純鋁中的主要雜質元素，由于加入Fe、Si雜質元素破壞了鋁晶格的正常結構，必然會引起鋁晶格的畸變，電阻率增大。但是Fe、Si的比值在某一范圍內時，除了可以改善金屬組織結構外，還能減小或消除由于鑄造及加工變形而產生的某些缺陷，

表2　Fe對電工圓鋁桿性能的影響

減少晶格畸變，從而使電阻率沒有明顯增大。這就是為什么在本實驗中Fe /Si比在3.75～4.75的高比例范圍內電工圓鋁桿的電阻率只是略有增大的原因，在實際生產中建議在其他雜質元素控制不變情況下，Fe /Si比控制在1.2～4之間，且越低越好。

2.2V對電工圓鋁桿電阻率的影響

從表3、圖3和圖4中可以看出，在Si、Fe等化學元素含量不變的情況下，電工圓鋁桿的電阻率隨著V含量的增加而增大，而抗拉強度隨之降低，當ω(V)≥0.01%時，電阻率超出國家標準GB/T 3954-2014的A6型電工圓鋁桿質量指標，強度略有提高。V 在工業(yè)純鋁中屬微量雜質元素，一般以固溶態(tài)存在于基體中，最大固溶度約0.6%，V通過吸收鋁中自由電子來填充其不完整的電子層，從而降低了工業(yè)純鋁的自由電子數目，增加了電阻率。因此，隨著V含量的增高必然會導致電工圓鋁桿電阻率的升高。

表3　V對電工圓鋁桿性能的影響

3　結論

1)隨著Fe、V含量的增加電工圓鋁桿電阻率逐漸增大。

2)當其他元素含量不變時，Fe /Si比在3.75～4.75時可以獲得符合國標(GB/T 3954-2014)的A6電工圓鋁桿。

3)在實際生產中建議在其他雜質元素控制不變情況下，Fe /Si比控制在1.2～4之間，且越低越好。ω(V)≤0.008%為宜。

[1]劉東雨,郭強,嚴康驊,等.雜質元素和微合金化元素對純鋁導體導電性能的影響[J]. 熱處理技術與裝備，2015,36(2):7-11.

[2]陳德斌,胥福順,王榮莉,等.雜質元素對電工圓鋁桿導電性能的影響[J].輕合金加工技術，2009，37(6):33-36．

[3]趙海玉,曹有名.ω(Fe)/ω(Si) 值對電工圓鋁桿電性能影響的研究[J].有色金屬加工，2005,34(1):11-12．

[4]張芝強.電解鋁液化學成分對電工圓鋁桿電阻率的影響[J].科技情報開發(fā)與經濟，2008，18(33)：225-226．

[5]王榮莉,何正夫,王如意.Si、Fe對電工圓鋁桿導電性能的影響[J]. 有色金屬加工.2009, 38 (5):10-12.

[6]王榮莉,何正夫,田素蘭.V、Ti、Cr、Mn對電工圓鋁桿導電性能的影響[J].有色金屬加工,2009,38(3):12-14.

Effect of Fe, V on the conductivity of electrical aluminum rod

WANG Pengcheng, AN Xingzhou, HUI Fangshun, ZHANG Renguo

The resistivity of electrical aluminum rods is significantly affected by Fe, Si, V and other trace elements, so to control the resistivity of electrical aluminum rods has been the manufacturers’ top priority. In this paper, we studied the impact of Fe, Si, V and other impurities on the resistivity of electrical aluminum rods. The results showed that, the resistivity gradually increased with the increase of Fe and V content in the rods. When the Fe/Si ratio was between 3.75 to 4.75 (the content of other elements remained unchanged), the A6 electrical aluminum rod produced could meet the standard set in GB/T 3954-2014.

continuous casting and rolling，aluminum，electrical aluminum rod

TS912+.3; TU512.4

A

1002-6886(2016)04-0096-03

王鵬程(1985-)，碩士研究生學歷，工程師，主要研究方向鋁及鋁合金加工工藝。

2015-12-28