Fe、V 对电工圆铝杆导电性能的影响

王鹏程，安星州，回方顺，张仁国

(贵州合润铝业新材料科技股份有限公司，贵州贵阳550014)



Fe、V 对电工圆铝杆导电性能的影响

王鹏程，安星州，回方顺，张仁国

(贵州合润铝业新材料科技股份有限公司，贵州贵阳550014)

控制电工圆铝杆的电阻率一直是生产厂家首要任务，而电工圆铝杆电阻率受Fe、Si、V及其他微量元素的影响非常明显。本文研究了工业纯铝中Fe、V等杂质对电工圆铝杆电阻率性能的影响。结果表明：电工圆铝杆电阻率随着Fe、V含量的增加而逐渐增大；当其他元素含量不变时，Fe /Si比在3.75～4.75时可以获得符合国标(GB/T 3954-2014)的A6电工圆铝杆。

连铸连轧铝电工圆铝杆

0　引言

Si、Fe是工业纯铝中的主要杂质元素，因此分析Fe、Si杂质元素对导电性能的影响，并加以严格控制或合金化处理，对提高电工圆铝杆导电性能有重要的意义。Fe、Si比例对电工圆铝杆的导电性能影响已研究相当成熟。据相关文献报道：当Fe/Si 为 1.3～1.7 时，铝杆的导电率较高；当 Fe /Si = 1.7～2.8 时，硬铝杆的电阻率较低[1-3]；将Fe /Si 比控制在 1.2～1.6，才能获得电阻率合格的铝杆，增加铁含量，改变 Fe /Si比，只能导致铝杆的电阻率不合格[4-5]；V虽然在工业纯铝中含量较低，但是对铝杆的导电率的影响较大，相关文献对V含量的控制已提出一些建议[6]。本次研究针对贵州合润铝业新材料科技股份有限公司连铸连轧实际生产状况，展开了Fe 、V含量对电工圆铝杆电阻率的影响研究。

1　实验材料和方法

1.1实验材料

本实验原材料是由中国铝业贵州分公司提供的工业纯铝液，铝含量≥99.6%，铝液温度880℃～950℃。

1.2实验设备

加工设备：德阳博创电工设备有限公司制造的UL+Z-1600+255/15型铝杆连铸连轧生产线。该生产线包括:两台15 t天然气加热混合炉、一台三辊Y型15机架连轧机一台φ1 600 mm型轮带式连铸机、及其他辅助设备。

测试设备：DQ-240型电桥夹具、QJ36s型直流数字低电阻测试仪、美国康州HZK-JA510电子天平、游标卡尺、日本岛津PDA-7000光电直读光谱仪、UHS229WJ型万能拉伸仪等。

1.3实验方法

电阻率测试：电桥测电阻，铝杆要求垂直、圆整、表面光洁，长度1 m，在实验室15℃～ 25℃恒温放置1 h以上。生产实验标准按GBT 3954-2014电工圆铝杆相关规定。

铝液化学成分：本实验采用控制变量法，因此铝液中的Cu、Mg、Mn、Cr、Ti、Zn的化学成分必须严格控制，其含量如表1所示。

表1　铝液微量元素ω/%

本实验工艺流程见图1所示。

图1　实验工艺流程图

2　实验结果与分析

2.1Fe对电工圆铝杆电阻率的影响

图2　Fe对电工圆铝杆电阻率的影响

实验结果如表2、图2所示。从结果中可以看出，在Si、V等化学元素含量不变的情况下，电工圆铝杆的电阻率随着Fe含量的增加而增大，但是变化波动不大，当ω(Fe)≥0.20%时，电阻率超出国家标准GB/T 3954-2014的A6型电工圆铝杆质量指标。值得注意的是在本实验中Fe /Si比在3.75～4.75的高比例范围内依然可获得合格的A6型电工圆铝杆，这一比值高于现有的文献报道。Fe、Si是工业纯铝中的主要杂质元素，由于加入Fe、Si杂质元素破坏了铝晶格的正常结构，必然会引起铝晶格的畸变，电阻率增大。但是Fe、Si的比值在某一范围内时，除了可以改善金属组织结构外，还能减小或消除由于铸造及加工变形而产生的某些缺陷，

表2　Fe对电工圆铝杆性能的影响

减少晶格畸变，从而使电阻率没有明显增大。这就是为什么在本实验中Fe /Si比在3.75～4.75的高比例范围内电工圆铝杆的电阻率只是略有增大的原因，在实际生产中建议在其他杂质元素控制不变情况下，Fe /Si比控制在1.2～4之间，且越低越好。

2.2V对电工圆铝杆电阻率的影响

从表3、图3和图4中可以看出，在Si、Fe等化学元素含量不变的情况下，电工圆铝杆的电阻率随着V含量的增加而增大，而抗拉强度随之降低，当ω(V)≥0.01%时，电阻率超出国家标准GB/T 3954-2014的A6型电工圆铝杆质量指标，强度略有提高。V 在工业纯铝中属微量杂质元素，一般以固溶态存在于基体中，最大固溶度约0.6%，V通过吸收铝中自由电子来填充其不完整的电子层，从而降低了工业纯铝的自由电子数目，增加了电阻率。因此，随着V含量的增高必然会导致电工圆铝杆电阻率的升高。

表3　V对电工圆铝杆性能的影响

3　结论

1)随着Fe、V含量的增加电工圆铝杆电阻率逐渐增大。

2)当其他元素含量不变时，Fe /Si比在3.75～4.75时可以获得符合国标(GB/T 3954-2014)的A6电工圆铝杆。

3)在实际生产中建议在其他杂质元素控制不变情况下，Fe /Si比控制在1.2～4之间，且越低越好。ω(V)≤0.008%为宜。

[1]刘东雨,郭强,严康骅,等.杂质元素和微合金化元素对纯铝导体导电性能的影响[J]. 热处理技术与装备，2015,36(2):7-11.

[2]陈德斌,胥福顺,王荣莉,等.杂质元素对电工圆铝杆导电性能的影响[J].轻合金加工技术，2009，37(6):33-36．

[3]赵海玉,曹有名.ω(Fe)/ω(Si) 值对电工圆铝杆电性能影响的研究[J].有色金属加工，2005,34(1):11-12．

[4]张芝强.电解铝液化学成分对电工圆铝杆电阻率的影响[J].科技情报开发与经济，2008，18(33)：225-226．

[5]王荣莉,何正夫,王如意.Si、Fe对电工圆铝杆导电性能的影响[J]. 有色金属加工.2009, 38 (5):10-12.

[6]王荣莉,何正夫,田素兰.V、Ti、Cr、Mn对电工圆铝杆导电性能的影响[J].有色金属加工,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

王鹏程(1985-)，硕士研究生学历，工程师，主要研究方向铝及铝合金加工工艺。

2015-12-28