COPYRIGHT©廣州慧正云科技有限公司 www.hzeyun.com 粵ICP備18136962號 增值電信業務經營許可證:粵B2-20201000
汽車工業中，隨著二氧化碳排放法規變得更加嚴格，輕型線束的需求也越來越高，減重的需求也在增加。此外，部分由于銅價飛漲，通過用鋁電線代替傳統的銅電線可以預期有效的減輕重量。但是，鋁線材具有電導率低、抗拉強度低、加工性差以及表面絕緣氧化膜強和電偶腐蝕等缺點。這是我們不可忽視缺點，Anyway, 鋁線的技術正越來越成熟，鋁線的應用正越來越多。
鋁線主要用于架空電力線和汽車電池電纜，其中導體的橫截面積很大，以支持大電流。但是，線束的導體橫截面面積通常不超過2.5平方毫米。為此，很多公司已經開發了小線徑的鋁線束在這一類汽車應用，大有要取代銅導體的勢頭。（小編個人感覺路漫漫其修遠兮）。圖1顯示了鋁線束的接線、端子和防腐蝕。
圖1 鋁線、端子及防腐技術的發展
汽車鋁線
用于制造汽車鋁線的鋁合金要求具有高抗拉強度和高導電性。
1 合金設計
純鋁（1060∶99.6%純度）用于一般工業用途，其電導率高達62% IACS。然而，退火后，它表現出低的拉伸強度為70 MPa（4）。對于汽車線材的應用，有必要通過合金化來提高其抗拉強度。
固溶強化2是提高金屬抗拉強度的有效措施。然而，這種方法導致電導率明顯降低。同時，更大的失配應變（MS）* 3（5）也有望提高金屬的抗拉強度。對于汽車線的應用，有必要抑制電導率的降低和提高抗拉強度。因此，如果一個元素在低固溶體量下提供了大量的MS，那么它被認為是有效的合金元素。通過第一性原理計算_4，測定了各種鋁合金元素的MS值和室溫固溶體的最大量。在分析計算結果后，選擇Fe作為合金元素（表1）。
進一步研究合金化鐵量與Al-Fe合金材料性能之間的關系表明，如果合金化鐵的質量百分比為1.5％或更高，性能目標將得以實現（圖2）。
表1 MS和固溶體的最大量各種元素的鋁合金化
圖2 Fe添加量對材料性能的影響
用傳統方坯鑄造和擠壓結晶制備的線材* 5粗Al鐵化合物。它們的延展性和可加工性較差。這些線材通過Properzi方法*6生產，在鑄造和軋制過程中使用高冷卻速率而不再加熱。該過程控制該化合物處于良好狀態，并保持合金（6）的高延展性。
然而，汽車導線的股直徑對于鋁線來說是非常小的，范圍從0.15到0.5毫米。當鐵的質量百分比超過1.2%時，鋼絲的可加工性降低，在拉拔和絞合過程中由于加工限制而斷絲，如圖3所示。
為了解決這個問題，我們尋求一種第二種合金元素，它可以部分取代鐵，從而在不影響加工性的前提下提高抗拉強度。
圖3 鋁單絲斷口
由于Al-Fe合金具有較大的余量滿足導電性目標，因此允許在一定程度上降低合金的導電性。因此，為了用作第二合金元素，我們選擇了MS含量低（對加工性能有不利影響）但固溶體最大量高的元素，盡管電導率有所降低。
表1所示元素的比較表明Mg是最合適的。下一步是尋找最佳的元素添加量。
結果是以下組成（質量%）：AlFeMg。該組合物提高了加工性和性能，并獲得120MPa的抗拉強度和60％的IACS導電性，遠遠超過目標（圖4）。
圖4 新開發合金的成分與性能
2 鋁合金線材
表2顯示了當前可制造的鋁線的排列以及用鋁線代替傳統銅線的效果。常規銅線可以合理地用比銅大的鋁線代替。
表2 鋁線排列（日標）
近年來，隨著我國電線電纜生產能力的提升，產品的出口數量不斷增加，我國該行業的發展一直呈現貿易順差的發展狀態，2014-2017年國內電線電纜行業的貿易順差一直在140億美元以上，順差規模較大。2018年至10月，電線電纜的貿易順差達到129.6億美元。我國制造業在經歷了調結構、去產能等的促進，電線電纜行業得到了較為規范的發展，預計2019年我國電線電纜生產企業的收購、兼并、充足的現象將會增加，促進行業的集中度不斷提高，同時也推動國內電線電纜行業的轉型升級發展。不過，還是希望我國鋁線技術與應用越來越好！
慧樂居歡迎您關注中國家居產業，與我們一起共同討論產業話題。
投稿報料及媒體合作
E-mail：luning@ibuychem.com
