阅读说明：本技术 高导热高强度压铸铝合金及其制备方法 (High-heat-conductivity high-strength die-casting aluminum alloy and preparation method thereof ) 是由 于永乐 陈琦 杜燕军 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本申请公开高导热高强度压铸铝合金及其制备方法,其中所述高导热高强度压铸铝合金包括：12.0～12.5重量％的硅、0.45～0.55重量％的铁、0.25～0.3重量％的镁、最多0.1重量％的铜、最多0.2重量％的锌、最多0.02重量％的钛、0.01～0.03重量％的锶、最多0.1重量％其它单个元素,其余为铝。(The application discloses high heat conduction high strength die-casting aluminum alloy and preparation method thereof, wherein the high heat conduction high strength die-casting aluminum alloy includes: 12.0 to 12.5% by weight of silicon, 0.45 to 0.55% by weight of iron, 0.25 to 0.3% by weight of magnesium, up to 0.1% by weight of copper, up to 0.2% by weight of zinc, up to 0.02% by weight of titanium, 0.01 to 0.03% by weight of strontium, up to 0.1% by weight of other individual elements, the remainder being aluminium.)

高导热高强度压铸铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一压铸铝合金领域，尤其涉及一种高导热高强度压铸铝合金及其制备方法。

背景技术

如今铸造成型技术是金属材料零部件最为常用的成型方法之一，广泛用于目前各个行业。压铸铝合金部件是最为常见的铸件部件，其具有轻量化，结构复杂，易回收、成本低等优点。

现有技术中存在的铝合金，在用于制造形状复杂，壁厚不均且整体壁厚较薄的产品时，其铝合金的流动性和凝固性对产品的性能、外观等都有着巨大的影响。尤其是用于通讯行业的铝合金产品，其对铝合金产品的流动性和凝固性要求比较高。为此，在制作这类铝合金产品时，都需要用到热处理工艺，以提高铝合金产品的强度。

但是，采用热处理后的压铸铝合金具有一定的脆性，从而在铝合金产品整形时不良，进而影响成品的合格率。此外，采用热处理工艺对铝合金进一步进行处理时，增加了铝合金产品的制作工序。

在通讯行业中，由于通讯产品在工作过程中会产生大量的热，为了防止过热对通讯产品中芯片功能产生影响，因此，要求由铝合金制作的通讯产品具有较好的热导率。

但是，为了增加铝合金的强度等其他性能，往往需要在铸造铝合金中加入一些其他元素，如硅、硼等。加入的元素势必会降低铝合金的导热性能。实验表明，纯铝室温下的热导率较高，约为238M/w.k，变形铝合金如6063铝合金的热导率也高达209M/w.k。然而随着合金元素的增加,铝合金的热导率逐渐降低，且不同元素对合金热导率的影响大不相同。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一高导热高强度压铸铝合金，其中所述高导热高强度压铸铝合金处于铸态时>140MPa的拉伸屈服极限Rp0.2，和同时>5％的断裂延伸率A，>290MPa的抗拉强度Rm,布氏硬度>70HB，且具有较高的热导率，其能够用于制作结构复杂，后壁不均且整体壁厚较薄的通讯产品。

本发明的另一个目的在于提供一高导热高强度压铸铝合金，其中所述高导热高强度压铸铝合金具有良好的综合性能，其密度小、强度高、导电导热性好、加工简单等优点较好地满足了产品结构及散热要求。

本发明的另一个目的在于提供一高导热高强度压铸铝合金，其中所述高导热高强度压铸铝合金具有良好的耐腐蚀性能和疲劳性能。

为实现本发明以上至少一个目的，本发明提供一种高导热高强度压铸铝合金，其中所述高导热高强度压铸铝合金包括：12.0～12.5重量％的硅、0.45～0.55重量％的铁、0.25～0.3重量％的镁、最多0.1重量％的铜、最多0.2重量％的锌、最多0.02重量％的钛、0.01～0.03重量％的锶、最多0.1重量％其它单个元素，其余为铝。

根据本发明一实施例，所述高导热高强度压铸铝合金包括0.2～0.3重量％的硼。

根据本发明一实施例，硼与钛的比例在1～1.25之间。

根据本发明一实施例，化学元素B同高导热高强度压铸铝合金中的杂质元素Ti、V及Cr分别结合形成TiB₂、V₂B₃、Cr₂B的硼化物沉淀。

根据本发明的另一个方面，为实现本发明以上至少一个目的，本发明提供一种高导热高强度压铸铝合金的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将铝锭和硅加入熔炼容器中熔化；

(2)在铝液温度达到710～720℃时，加入12.0～12.5重量％的硅、0.45～0.55重量％的铁、0.25～0.3重量％的镁锭、最多0.1重量％的铜、最多0.2重量％的锌、最多0.02重量％的钛、0.2～0.3重量％的硼、0.01～0.03重量％的锶、最多0.1重量％其它单个元素至铝液中，待铝液升温至730～740℃，保温至少15分钟，以熔化全部合金；

(3)铝液温度降低至710～730℃时，将铝合金专用稀土精炼剂压入进行精炼；和

(4)变质除气，具体地，铝液温度710～720℃时将Al-Sr、Al-B压入铝液中进行变质，然后将氮气通入铝液中除气预定时间。

根据本发明一实施例，在精炼过程中，上下搅拌至合金精炼充分，并静置预定时间，使夹杂物充分的上浮或者下沉，随后拔渣。

根据本发明一实施例，静置5～10分钟。

根据本发明一实施例，通入氮气的时间至少为10分钟。

根据本发明一实施例，在步骤(3)中采用的所述专用稀土精炼剂为无钠稀土精炼剂。

通过对随后的描述和理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

具体实施方式

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

依本发明一较佳实施例的一高导热高强度压铸铝合金，其中所述压铸铝合金能够被用于制作结构复杂，后壁不均且整体壁厚较薄的通讯产品。

所述高导热高强度压铸铝合金包括：12.0～12.5重量％的硅、0.45～0.55重量％的铁，0.25～0.3重量％的镁，最多0.1重量％的铜，最多0.2重量％的锌，最多0.02重量％的钛，0.2～0.3重量％的硼，0.01～0.03重量％的锶，硼与钛的比例在1～1.25之间，最多0.1重量％其它单个元素，其余为铝。

以上高导热铸造铝合金制备步骤如下：

(1)备料和炉子清理。具体地，根据合金成分比例备料，料备完炉子需要清洗干净，合金元素以纯金属或中间合金形式加入，Si元素以单质3303硅形式加入，Mg元素以纯Mg锭形式加入，Sr元素以Sr中间合金形式加入，B元素以B中间合金形式加入；

(2)熔化铝锭：纯铝锭表面清洁干净后，将纯铝锭和3303硅放入电阻坩埚内进行加热熔炼，铝液温度控制在710～730℃之间；

(3)加入中间合金：待铝液温度达到710～720℃时，将烘干后的镁锭用钟罩压入到铝液中，铝液升温至730～740℃，保温至少15分钟，保证加入的中间合金全部熔化；

(4)精炼。具体地，铝液温度降低至710～730℃时，开始用钟罩将铝合金专用稀土精炼剂压入进行精炼，精炼过程中钟罩上下搅拌至合金精炼充分；静置5分钟，使夹杂物充分的上浮或者下沉，然后进行拔渣；

(5)变质除气：铝液温度710～720℃时进行变质处理，用钟罩将Al-Sr、Al-B压入铝液中进行变质，然后用碳棒接通氮气通入铝液中除气，除气至少10分钟，然后静置至少10分钟，静置后拔渣，去除表面氧化皮。

表1为不同实施例值得的所述高导热高强度压铸铝合金在稳态下的性能

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，得益于微观组织的均匀性，合金熔体的流动性和凝固补缩特性也大幅提升，特别适用于形状极其复杂，薄壁和厚壁集中在一个部件的产品。

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，采用专利号为ZL 2016 1 0184371.9的无钠稀土精炼剂，能提高铝液纯净度，促进锶的变质及降低锶含量在铝液内的损耗，从而达到提高铝合金导热效果；残留稀土作为铸造铝合金组织遗传过程中的遗传因子，对冶金回炉料组织性能的正面遗传效应以及抑制铝合金显微组织的偶发性缺陷有积极作用，这样在保证铝合金材料导热的情况下可以提高回炉料使用比例。

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，得益于微观组织的均匀性，压力铸造产品的延伸率稳定性大幅提升，尺寸稳定性也得到相应的提高。

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，硅在高导热高强度压铸铝合金中的份额为12.0～12.5重量％，该区间范围内的高导热高强度压铸铝合金具有良好的流动性，且凝固收缩率低，铸件热裂倾向极小。

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，铁在高导热高强度压铸铝合金中的份额为0.45～0.55重量％，该区间范围内的高导热高强度压铸铝合金能更好的避免在压铸过程中粘模。

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，镁在高导热高强度压铸铝合金中的份额为0.25～0.3重量％，可有效提高铸件产品强度，但过量的镁会阻碍导热性能。

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，硼在高导热高强度压铸铝合金中的份额为0.2～0.3重量％，细化合金的铸态组织，B能够同铝合金中的杂质元素Ti、V及Cr等结合形成TiB2、V2B3、Cr2B等硼化物沉淀,消除杂质元素对铝合金导热性能的影响。

在以上提到的高导热高强度压铸铝合金中，通过添加锶，Sr可使共晶Si的晶体的头部成为细粒状，有效地提高了合金的强度，Sr对共晶Si的变质细化产生非常大的效果，细化后的共晶硅排列方向稳定，降低导热传递过程中的折射，提高导热系数。

在表2的实施例中显示了所述新的高导热高强度压铸铝合金的机械性能和导热系数检测情况。

表2机械性能和导热系数检测情况

本领域的技术人员应理解，上述描述所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。