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貴州分公司提供的工業純鋁液，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 在工業純鋁中屬微量雜質元素，一般以固溶態存在于基體中，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