CN105063431A - 一种压铸铝合金、结构件以及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压铸铝合金、结构件以及电子装置。所述压铸铝合金其按各组分占铝合金的质量百分比包括以下组分：铁1～3％、锰1～3％、锌0.5～1.5％、铜0.5～1.5％、镁0.01～0.5％、硅0.3～1.0％，余量为铝。本发明通过上述具有特定含量的铁、锰、锌、铜、镁和硅等各组分之间的配合作用，使最终得到的压铸铝合金具有优异的压铸流动性能、强度、硬度以及光泽性，可用于制作满足高外观和高性能要求的薄壁类壳体零件。

Description

一种压铸铝合金、结构件以及电子装置

技术领域

本发明涉及一种压铸铝合金，具体涉及一种压铸铝合金以及由其制成的结构件以及电子装置。

背景技术

传统的压铸铝合金主要为Al-Si、Al-Mg和Al-Zn等系列合金。其中，Al-Si系列合金因为存在较高的Si含量，该系合金流动性最好，因此应用最为广泛。但是，硅对阳极氧化有不利的影响，使得它在外观件的应用上存在较大的局限。现有很多针对Al-Si系列合金优化的研究，主要是降低Si合金的比例，但是除了做黑色氧化外，并没有得到很大的突破。Al-Mg系合金可进行阳极氧化，但Mg易造成铸件热脆，流动性不佳，不利于薄壁件的压铸。Al-Zn系合金强度较高，但也存在热裂倾向，铸造性能也不佳。现有的压铸铝合金均无法同时实现优异的强度、硬度以及良好的光泽度，无法适用于制作满足高外观和高性能要求的薄壁类壳体零件。

发明内容

针对已有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种压铸铝合金，所述压铸铝合金具有高的强度和硬度，优异的压铸流动性能，以及良好的光泽度，可适用于制作满足高外观和高性能要求的薄壁类壳体零件。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种压铸铝合金，其按各组分占铝合金的质量百分比包括以下组分：

余量为铝。

在本发明中，1～3％的铁的加入的铁元素可降低合金的粘模特性，最终实现了良好的压铸性能。所述铁元素的含量例如为1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％或2.8％。

在本发明中，1～3％的锰的加入能够对TiMn₂相产生变质作用。所述锰元素的含量例如为1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％或2.8％。

在本发明中，0.5～1.5％的锌的加入可以改善合金强度和耐腐蚀性能，特别是与镁协同发挥其强化作用，锌的含量过低会使得合金的强度无法满足合金体系的使用要求，以及耐腐蚀性能不足，但锌的含量过高将使得合金体系整体的失衡，应当控制其含量在0.5-1.5的范围。所述锌元素的含量例如为0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％或1.4％。

在本发明中，0.5～1.5％的铜的加入可以起到提高强度和延伸率的作用，同时铜也很大程度上提高合金体系的耐磨性能和耐腐蚀性能，为了发挥上述作用的铜的含量应在0.5％以上，但过多的铜反而会降低强度和塑性，因此应控制其含量在0.5-1.5％。所述铜元素的含量例如为0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％或1.4％。

在本发明中，0.01～0.5％的镁元素的加入能够与锌、硅等协同发挥提高强度的作用，其次镁也能发挥一定的提高耐腐蚀性的作用，因此优选其含量在0.01％以上，但应当注意镁含量过高显然是对于熔体的压铸性能不利的，因此应当控制其在0.5％以下。所述镁元素的含量例如为0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％或0.45％。

在本发明中，所述硅元素的含量例如为0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％或0.9％。硅的含量对于压铸的性能非常重要，这主要源于硅对于熔体流动性的重要影响。硅的含量过低会使得熔体流动性变差从而影响压铸性能，导致力学性能的明显变差。同时硅含量在本申请的铝合金体系又是要被严格控制的，过高则会导致延伸率的急剧下降和屈服强度的显著降低。

此外，本发明通过上述具有特定含量的铁、锰、锌、铜、镁和硅各组分之间的配合作用，在各组分分别具有的作用的基础上，进一步提高了压铸铝合金的压铸流动性能、强度、硬度以及光泽性，使最终得到的压铸铝合金具有优异的压铸流动性能、强度、硬度以及光泽性。

优选地，所述压铸铝合金按各组分占的质量百分比包括以下组分：

余量为铝。

优选地，所述压铸铝合金按各组分占的质量百分比包括以下组分：

余量为铝。

本发明通过对铁、锰、锌、铜、镁和硅组分的含量进行进一步优化，使得压铸铝合金的压铸流动性能、强度、硬度以及光泽性得以进一步提升。

在本发明中，所述压铸铝合金除“铁、锰、锌、铜、镁和硅组分”以外，还可以包括“其他组分”，所述组分可以赋予所述压铸铝合金不同的特性。所述“余量为铝”即指，除上述“铁、锰、锌、铜、镁和硅组分”以及上述“其他组分”以外的组分为铝。

优选地，所述压铸铝合金按各组分占铝合金的质量百分比还包括以下组分：

在本发明中，所述钛元素的含量例如为0.005％、0.01％、0.03％、0.06％、0.09％、0.12％、0.15％或0.18％。通过加入钛元素，与锰元素配合，能够对TiMn₂相产生变质作用。

在本发明中，所述硼元素的含量例如为0.005％、0.01％、0.03％、0.05％、0.07％或0.09％。

在本发明，所述镍元素的含量例如为0.005％、0.01％、0.03％、0.05％、0.07％或0.09％。

在本发明中，所述铍的含量例如为0.0003％、0.0006％、0.0009％、0.002％、0.006％、0.01％、0.02％、0.03％或0.04％。

优选地，所述压铸铝合金还包括混合稀土，其占铝合金的质量百分比为＜2％，例如为0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％或1.8％。

在本发明中，混合稀土的加入可以进一步的改善压铸铝合金的可塑性、强度以及硬度等特性。

优选地，所述混合稀土占铝合金的质量百分比为1.0～2.0％。

优选地，所述混合稀土为7种混合稀土，即其为7种稀土的混合稀土，所述稀土如Ga，Ce，Nd，La，Y以及Sr等。

本发明的目的之二在于提供一种如上所述的压铸铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状时，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅，当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金、纯锌以及任选地铝钛、硼、镍、铍合金，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌；

任选地，进行步骤(3)：

(3)升温至720℃-770℃，然后加入Al-稀土合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置5-10分钟，于710℃-740℃出炉。

在上述方法中，当压铸铝合金中不含有钛、硼、镍以及铍元素时，2/3的纯铝、剩余的铝、Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金中的铝含量之和即为压铸铝合金中的铝含量。当压铸铝合金中含有钛、硼、镍以及铍元素时，2/3的纯铝、剩余的铝、Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金、以及铝钛、硼、镍、铍合金中的铝含量之和即为压铸铝合金中的铝含量。

所述铝钛、硼、镍、铍合金即，铝钛、铝硼、铝镍和铝铍合金。

本发明的目的之三在于提供一种由如上所述的压铸铝合金制得的结构件。

本发明典型但非限制性的结构件如手机壳。

本发明的目的之四在于提供一种含有上述结构件的电子装置。

本发明典型但非限制性的电子装置如手机。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过上述具有特定含量的各组分及其之间的配合作用，提高了压铸铝合金的压铸流动性能、强度、硬度以及光泽性，使最终得到的压铸铝合金具有优异的压铸流动性能、强度、硬度以及光泽性。

本发明所述压铸铝合金可用于制作满足高外观和高性能要求的薄壁类壳体零件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种压铸铝合金，其按各组分占铝合金的质量百分比包括以下组分：

铁1％，锰1.2％，锌0.6％、铜0.6％、镁0.03％以及硅0.3％，余量为铝。

如上所述的压铸铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状的时候，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅；当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金以及纯锌，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均200MPa，屈服强度150MPa，硬度65HV，延展率8.2％。

实施例2

一种压铸铝合金，其按各组分占的质量百分比包括以下组分：

铁3％，锰3％，锌1.5％、铜1.4％、镁0.5％以及硅1.0％，余量为铝。

如上所述的压铸铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状的时候，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅；当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金以及纯锌，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均220MPa，屈服强度156MPa，硬度70HV，延展率7.5％。

实施例3

一种压铸铝合金，其按各组分占的质量百分比包括以下组分：

铁1.8％，锰1.8％，锌1.0％、铜0.7％、镁0.4％以及硅0.8％，余量为铝。

如上所述的压铸铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状的时候，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅；当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金以及纯锌，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均210MPa，屈服强度150MPa，硬度70HV，延展率7.9％。

实施例4

一种压铸铝合金，其按各组分占的质量百分比包括以下组分：

铁2.3％，锰2.5％，锌1.2％、铜0.8％、镁0.3％以及硅0.5％，余量为铝。

如上所述的压铸铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状的时候，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅；当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金以及纯锌，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均216MPa，屈服强度152MPa，硬度70HV，延展率7.4％。

实施例3在实施例1和2的基础上，通过对各组分含量的进一步优选，使压铸铝合金在原有优良性能的基础上，压铸流动性能、强度、硬度以及光泽度得到进一步提升。

与实施例3相比，实施例4对各组分含量进行了进一步优化，压铸铝合金在原有优良性能的基础上，压铸流动性能、强度、硬度以及光泽度得到进一步提升。

实施例5

在实施例4的基础上，所述压铸铝合金还进一步包括：钛0.001％、硼0.1％、镍0.002％以及铍0.0005％。

如上所述的压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状的时，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅；当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金、纯锌以及铝钛、硼、镍、铍合金，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均275MPa，屈服强度190MPa，硬度90HV，延展率4.4％。

实施例6

在实施例4的基础上，所述压铸铝合金进一步包括：钛0.18％、硼0.09％、镍0.1％以及铍0.05％。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均245MPa，屈服强度183MPa，硬度72HV，延展率5％。

与实施例4相比，实施例5和6分别进一步添加了钛、硼、镍以及铍组分，使得所述压铸铝合金在原有优良性能的基础上，压铸流动性能、强度、硬度以及光泽度得到进一步提升。

实施例7

其余与实施例5相同，除不含有钛。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均200MPa，屈服强度167MPa，硬度68HV，延展率6％。

实施例8

其余与实施例5相同，除不含有硼。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均242MPa，屈服强度179MPa，硬度70HV，延展率5.1％。

实施例9

其余与实施例5相同，除不含有铍。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均245MPa，屈服强度183MPa，硬度72HV，延展率5％。

实施例10

其余与实施例5相同，除不含有镍。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均238MPa，屈服强度172MPa，硬度68HV，延展率5.5％。

实施例7～10与实施例5相比，分别不含有钛、硼、铍以及镍，得到的压铸铝合金的所述压铸铝合金。这说明，同时含有钛、硼、铍以及镍的压铸铝合金比单独含有钛硼镍、钛硼铍、硼镍铍以及钛镍铍的压铸铝合金效果好，钛硼铍以及镍之间存在配合效应。

实施例11

在实施例5的基础上，所述压铸铝合金还进一步包括：混合稀土(Ga，Ce，Nd，La，Y以及Sr等)，其质量百分比为0.5％。

如上所述的压铸铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状的时，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅；当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金、纯锌以及铝钛、硼、镍、铍合金，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌；

(3)升温至720℃-770℃，然后加入Al-稀土合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置5-10分钟，于710℃-740℃出炉。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均270MPa，屈服强度200MPa，硬度90HV，延展率4.1％。

与实施例5相比，实施例11进一步添加了混合稀土，使得压铸铝合金在原有压铸流动性能以及光泽性优异的基础上，可塑性、强度和硬度得到进一步提升。

实施例12

其余与实施例11相同，除混合稀土的质量百分比为1.1％。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均270MPa，屈服强度200MPa，硬度90HV，延展率4.1％。

与实施例11相比，实施例12对混合稀土的含量进行了进一步的优化，使得压铸铝合金在原有压铸流动性能以及光泽性优异的基础上，可塑性、强度和硬度得到进一步提升。

实施例13

一种压铸铝合金，其按各组分占的质量百分比包括以下组分：

铁2.2％、锰2.8％、锌1.1％、铜0.6％、镁0.1％、硅0.5％、钛0.05％、硼0.05％、镍0.05％、铍0.008％、稀土元素7种(Ga，Ce，Nd，La，Y以及Sr等)，总量1.1％，余量为铝91.4％。

所述压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状的时候，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅；当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金、纯锌以及铝钛、硼、镍、铍合金，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌；

(3)升温至720℃-770℃，然后加入Al-稀土合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置5-10分钟，于710℃-740℃出炉。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均285MPa，屈服强度203MPa，硬度95HV，延展率5％，在延展率和硬度方面较ADC12都有很大提升。

对比例1

其余与实施例12相同，除铁含量为0.4％外。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均230MPa，屈服强度170MPa，硬度70HV，延展率6.5％。

对比例2

其余与实施例12相同，除铁含量为3.5％外。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均235MPa，屈服强度175MPa，硬度69HV，延展率7.3％。

对比例1和2与实施例12相比，其分别选择了较低含量或者较高含量的铁，使得对比例1和2得到的压铸铝合金的

对比例3

其余与实施例12相同，除镁含量为2.0％外。

对该压铸铝合金进行性能测试，具体为：抗拉强度平均240MPa，屈服强度180MPa，硬度65HV，延展率6.9％。

对比例3与实施例12相比，其选择了较高含量的镁，导致得到的压铸铝合金的

对比例4

一种压铸铝合金，其按各组分占的质量百分比包括以下组分：

硅2.0％、铜0.15％、铁0.45％、锰0.9％、镁3.0％、锌1.6％、钛0.20％以及镧铈0.75％。

将纯铝、标准锰铝合金、标准铝硅合金、标准铝铁合金、纯镁、纯锌、标准稀土铝钛硼合金、标准镁镧铈合金，经配料计算，再经熔炼以及压铸，得到上述压铸铝合金。

由此制成的合金的拉伸性能为抗拉强度290MPa，屈服强度192MPa、延展率4.1％；阳极氧化效果：色泽均匀，颜色鲜艳，表面光滑，阳极氧化膜达到8～12μm。

对比例5

一种压铸铝合金，其按各组分占的质量百分比包括以下组分：

硅11.5％、铜3.0％、镁0.4％、RE0.3％、锌0.8％、锰0.4％、铁1.0％，其余为铝。

该压铸铝合金的室温抗拉强度为260MPa，延展率为2.8％，布氏硬度为104。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种压铸铝合金，其按各组分占铝合金的质量百分比包括以下组分：

2.如权利要求1所述的压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金按各组分占的质量百分比包括以下组分：

3.如权利要求2所述的压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金按各组分占的质量百分比包括以下组分：

4.如权利要求1-3之一所述的压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金按各组分占铝合金的质量百分比还包括以下组分：

5.如权利要求4所述的压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金还包括混合稀土，其占铝合金的质量百分比为＜2％。

6.如权利要求5所述的压铸铝合金，其特征在于，所述混合稀土占铝合金的质量百分比为1.0～2.0％。

7.如权利要求5或6所述的压铸铝合金，其特征在于，所述混合稀土为7种混合稀土。

8.一种如权利要求1-7之一所述的压铸铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将2/3的纯铝加入已经预热的坩埚中熔化，当铝料成浆糊状时，把结晶硅压入铝液中，并将剩下的纯铝加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅，当Si完全熔化之后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金、纯锌以及任选地铝钛、硼、镍、铍合金，升温至700～740℃，然后扒渣；

(2)加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5-10分钟，扒渣，再用钟罩加入镁，并搅拌；

任选地，进行步骤(3)：

(3)升温至720℃-770℃，然后加入Al-稀土合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置5-10分钟，于710℃-740℃出炉。

9.一种由权利要求1-7之一所述的压铸铝合金制得的结构件。

10.一种含有权利要求9所述的结构件的电子装置。