CN105220025A - 一种压铸铝合金及其制备方法和通讯产品 - Google Patents

一种压铸铝合金及其制备方法和通讯产品 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅11.0％-14.0％；锰0.1％-0.9％；镁0.1％-1.0％；铁0.3％-1.4％；铜≤0.2％；以及铝和不可避免杂质。该压铸铝合金兼有优良的成型性能、热导率、耐蚀性能和一定的力学性能，可避免出现压铸件良品率低，产品发热严重烧机，在沿海环境中发生腐蚀，力学性能不足导致装配困难或者风载条件下变形严重等问题，从而满足复杂通讯产品在全球环境下发货的需要。本发明实施例还提供了该压铸铝合金的制备方法和一种包含该压铸铝合金的通讯产品。

Description

一种压铸铝合金及其制备方法和通讯产品
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，特别是涉及一种压铸铝合金及其制备方法和通讯产品。
背景技术
伴随着通信行业的发展，对通信产品的可靠性要求越来越高。通信产品往往不分地区发货，需要适应全球的天气环境。这就要求通信压铸件需要耐海水、酸雨气氛腐蚀，散热性能好适应冷热冲击变化，具有一定的力学性能满足风载疲劳等。从满足通信压铸件各项综合性能要求出发，压铸基材需具备热导率高、耐蚀性好，有一定力学性能的特点。另外，通信压铸件通常结构复杂，有大量复杂薄壁散热齿、高低凸台和深腔结构，所以压铸基材的成型性能需好。由于是大规模全球发货，基材的成本也是一考虑因素。从上述要求出发，压铸铝合金是首选。
然而目前已有的压铸铝合金很难兼顾各方面性能，如国标中YL102、YL113、YL117三种牌号的铝合金，成型性能优异，但耐蚀性能均偏低，不能满足通讯压铸件沿海、酸雨等环境应用的需要。国外牌号的压铸铝合金中，如欧盟标准EN43400成型性能欠佳；EN44300成型性能优异，其热导率也满足要求，然而由于硬度偏低在复杂压铸件装配过程中经常出现滑牙现象。日本牌号铝合金中ADC1、ADC12等，成型性能优异，但防腐蚀性能偏低，尤其是ADC12合金，即使经过表面涂装，复杂通讯压铸件仍然不能应用在海边。鉴于此，当前，开发一种兼具高导热、高耐蚀、成型性能好、有一定力学性能的压铸铝合金已成为通信行业的迫切需求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种压铸铝合金，兼有优良的成型性能、导热性能、耐蚀性能和一定的力学性能，用以解决现有技术中压铸铝合金不能同时兼顾良好成型性能、导热性能、耐蚀性能和力学性能的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：
硅11.0％-14.0％；
锰0.1％-0.9％；
镁0.1％-1.0％；
铁0.3％-1.4％；
铜≤0.2％；以及铝和不可避免杂质。
本发明实施方式中，所述硅的质量百分比具体为11.5％-13.5％。
本发明一优选实施方式中，所述硅的质量百分比具体为13％。
本发明实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.15％。
本发明一优选实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.05％。
本发明一优选实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.01％。
本发明实施方式中，所述锰的质量百分比具体为0.3％～0.7％。
本发明一优选实施方式中，所述锰的质量百分比具体为0.45％。
本发明实施方式中，所述镁的质量百分比具体为0.35％～0.7％。
本发明一优选实施方式中，所述镁的质量百分比具体为0.5％。
本发明实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0.6％～1.3％。
本发明一优选实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0.8％。
本发明实施方式中，所述压铸铝合金的组织结构内部的相包括α-Al相、共晶Si相和第二相，所述第二相分布在晶界位置或析出于α-Al相内。
本发明实施方式中，所述第二相包括Al3Fe相、CuAl2相、Mg2Si相、Al-Si-Fe-Mn四元化合物相、以及Al-Si-Fe三元化合物相。
本发明实施方式中，所述铁、铜、镁和锰，部分固溶在所述α-Al相内部。
硅在铝合金中形成二元或多元共晶组织，改善了合金的成型性能，改善了流动性。当含硅量位于11.0％-14.0％时，压铸铝合金位于共晶点附近，有较好的成型性能。
在铝硅合金中添加0.1％-0.9％的锰，可以提高合金的耐蚀性，可通过改善含Fe相的形态，减少铁的有害作用，达到提高合金强度的目的，改善合金的力学性能。
在铝硅合金中添加0.1％-1.0％的镁，由于对Si相的细化作用，可以提高合金的强度和硬度，从而提高合金的力学性能。
在所述压铸铝合金中，0.3％-1.4％的铁含量可以避免金属的粘模现象，提高合金的成型性能。
≤0.2％的铜含量在压铸铝合金中可起到增强力学性能的作用，保证合金良好的抗腐蚀性能。
本发明实施例第一方面提供的压铸铝合金，兼有优良的成型性能、热导率、耐蚀性能和一定的力学性能，这是由于特定含量的硅、锰、镁、铁、铜多种元素的联合作用，均衡了各种性能，形成了稳定的晶体结构，从而得到了综合性能优异的压铸铝合金。
第二方面，本发明实施例提供了一种压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：
按照压铸铝合金的组分配比，首先在熔炼炉中加入纯铝锭，铝锭熔化后再加入铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金、铝锰合金、铝镁合金进行熔炼，再经精炼除气处理后，压铸成型，得到所述压铸铝合金，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅11.0％-14.0％；锰0.1％-0.9％；镁0.1％-1.0％；铁0.3％-1.4％；铜≤0.2％；以及铝和不可避免杂质。
本发明实施例第二方面提供的一种压铸铝合金的制备方法，工艺简单，制备得到的压铸铝合金，兼有优良的成型性能、热导率、耐蚀性能和一定的力学性能。
本发明实施例第三方面提供了一种通讯产品，包括壳体、以及位于所述壳体内的供电电路和功能电路，所述供电电路为所述功能电路供电，所述壳体采用本发明实施例第一方面提供的压铸铝合金压铸而成。
本发明实施例第三方面提供的通讯产品，兼有优良的成型性能、热导率、耐蚀性能和一定的力学性能，可满足在全球环境下发货的需要。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
本发明实施例第一方面提供了一种压铸铝合金，兼有优良的成型性能、导热性能、耐蚀性能和一定的力学性能，用以解决现有技术中压铸铝合金不能同时兼顾良好成型性能、导热性能、耐蚀性能和力学性能的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：
硅11.0％-14.0％；
锰0.1％-0.9％；
镁0.1％-1.0％；
铁0.3％-1.4％；
铜≤0.2％；以及铝和不可避免杂质。
本发明实施方式中，所述硅的质量百分比具体为11.5％-13.5％。
本发明一优选实施方式中，所述硅的质量百分比具体为13％。
本发明实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.15％。
本发明一优选实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.05％。
本发明一优选实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.01％。
本发明实施方式中，所述锰的质量百分比具体为0.3％～0.7％。
本发明一优选实施方式中，所述锰的质量百分比具体为0.45％。
本发明实施方式中，所述镁的质量百分比具体为0.35％～0.7％。
本发明一优选实施方式中，所述镁的质量百分比具体为0.5％。
本发明实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0.6％～1.3％。
本发明一优选实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0.8％。
本发明一实施方式中，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅11.5％-13.5％；锰0.3％-0.7％；镁0.35％-0.7％；铁0.6％-1.3％；铜≤0.15％；以及铝和不可避免杂质。
本发明一实施方式中，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.049％；其余为铝和不可避免杂质。
本发明一实施方式中，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.006％；其余为铝和不可避免杂质。
本发明实施方式中，所述压铸铝合金的组织结构内部的相包括α-Al相、共晶Si相和第二相，第二相分布在晶界位置或析出于α-Al相内。
本发明实施方式中，所述第二相包括Al3Fe相、CuAl2相、Mg2Si相、Al-Si-Fe-Mn四元化合物相、以及Al-Si-Fe三元化合物相。
本发明实施方式中，所述铁、铜、镁和锰，部分固溶在所述α-Al相内部。
硅在铝合金中形成二元或多元共晶组织，改善了合金的成型性能，改善了流动性。当含硅量位于11.0％-14.0％时，压铸铝合金位于共晶点附近，有较好的成型性能。
在铝硅合金中添加0.1％-0.9％的锰，可以提高合金的耐蚀性，可通过改善含Fe相的形态，减少铁的有害作用，达到提高合金强度的目的，改善合金的力学性能。
在铝硅合金中添加0.1％-1.0％的镁，由于对Si相的细化作用，可以提高合金的强度和硬度，从而提高合金的力学性能。
在所述压铸铝合金中，0.3％-1.4％的铁含量可以避免金属的粘模现象，提高合金的成型性能。
≤0.2％的铜含量在压铸铝合金中可起到增强力学性能的作用，保证合金良好的抗腐蚀性能。
本发明实施例第一方面提供的压铸铝合金，兼有优良的成型性能、热导率、耐蚀性能和力学性能，这是由于特定含量的硅、锰、镁、铁、铜多种元素的联合作用，均衡了各种性能，形成了稳定的晶体结构，从而得到了综合性能优异的压铸铝合金。
第二方面，本发明实施例提供了一种压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：
按照压铸铝合金的组分配比，首先在熔炼炉中加入纯铝锭，铝锭熔化后再加入铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金、铝锰合金、铝镁合金进行熔炼，再经精炼除气处理后，压铸成型，得到所述压铸铝合金，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅11.0％-14.0％；锰0.1％-0.9％；镁0.1％-1.0％；铁0.3％-1.4％；铜≤0.2％；以及铝和不可避免杂质。
本发明压铸铝合金的制备方法采用现有常规工艺，还包括常规除杂等操作，本发明对各工艺参数不作特殊限定。
本发明实施方式中，所述硅的质量百分比具体为11.5％-13.5％。
本发明一优选实施方式中，所述硅的质量百分比具体为13％。
本发明实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.15％。
本发明一优选实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.05％。
本发明一优选实施方式中，所述铜的质量百分比具体为≤0.01％。
本发明实施方式中，所述锰的质量百分比具体为0.3％～0.7％。
本发明一优选实施方式中，所述锰的质量百分比具体为0.45％。
本发明实施方式中，所述镁的质量百分比具体为0.35％～0.7％。
本发明一优选实施方式中，所述镁的质量百分比具体为0.5％。
本发明实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0.6％～1.3％。
本发明一优选实施方式中，所述铁的质量百分比具体为0.8％。
本发明一实施方式中，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅11.5％-13.5％；锰0.3％-0.7％；镁0.35％-0.7％；铁0.6％-1.3％；铜≤0.15％；以及铝和不可避免杂质。
本发明一实施方式中，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.049％；其余为铝和不可避免杂质。
本发明一实施方式中，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.006％；其余为铝和不可避免杂质。
本发明实施方式中，所述压铸铝合金的组织结构内部的相包括α-Al相、共晶Si相和第二相，第二相分布在晶界位置或析出于晶内。
本发明实施方式中，所述第二相包括Al3Fe相、CuAl2相、Mg2Si相、Al-Si-Fe-Mn四元化合物相、以及Al-Si-Fe三元化合物相。
本发明实施方式中，所述铁、铜、镁和锰，部分固溶在所述α-Al相内部。
本发明实施例第二方面提供的一种压铸铝合金的制备方法，工艺简单，制备得到的压铸铝合金，兼有优良的成型性能、热导率、耐蚀性能和一定的力学性能。
本发明实施例第三方面提供了一种通讯产品，包括壳体、以及位于所述壳体内的供电电路和功能电路，所述供电电路为所述功能电路供电，所述壳体采用本发明实施例第一方面提供的压铸铝合金压铸而成。
在通讯产品中，其他可用铝合金制件的部件也可采用本发明实施例的压铸铝合金压铸而成，如把手、维护腔盖、滑道、转轴、支撑件等。
本发明实施例第三方面提供的通讯产品，兼有优良的成型性能、热导率、耐蚀性能和一定的力学性能，可靠性高，可满足在全球环境下发货的需要。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例一
一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅11.0％-14.0％；锰0.1％-0.9％；镁0.1％-1.0％；铁0.3％-1.4％；铜≤0.2％；其余为铝和不可避免杂质。
将本实施例组成成分的压铸铝合金压铸成一复杂薄壁通讯壳体，其制备方法，包括以下步骤：
按照上述压铸铝合金的组分配比，首先在熔炼炉中加入纯铝锭，铝锭熔化后再加入铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金、铝锰合金、铝镁合金进行熔炼，再经精炼除气处理后，压铸成型，得到薄壁通讯壳体。
所述压铸铝合金的内部包括α-Al相、共晶Si相和第二相，第二相分布在晶界位置或析出于所述α-Al相内，第二相包括Al3Fe相、CuAl2相、Mg2Si相、Al-Si-Fe-Mn四元化合物相、以及Al-Si-Fe三元化合物相。此外，铁、铜、镁和锰，部分固溶在α-Al相内部。
其中，11.0％-14.0％硅元素的加入，可改善合金的成型性能，改善流动性。0.1％-0.9％锰的加入，可以提高合金的耐蚀性，可通过改善含Fe相的形态，减少铁的有害作用，达到提高合金强度的目的，并且可以减少粘膜情况的出现。0.1％-1.0％镁的加入，由于对Si相的细化作用，可以提高合金的强度和硬度。在压铸铝合金中，0.3％-1.4％的铁含量可以避免金属的粘模现象。≤0.2％的铜的加入可起到增强力学性能的作用。
实施例二
一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.049％；其余为铝和不可避免杂质。
按照实施例一的方法将本实施例组成成分的压铸铝合金压铸成一复杂薄壁通讯壳体。
实施例三
一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.006％；其余为铝和不可避免杂质。
按照实施例一的方法将本实施例组成成分的压铸铝合金压铸成一复杂薄壁通讯壳体。
实施例四
一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.19％；其余为铝和不可避免杂质。
按照实施例一的方法将本实施例组成成分的压铸铝合金压铸成一复杂薄壁通讯壳体。
实施例五
一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅11％；锰0.1％；镁0.1％；铁0.3％；铜0.05％；其余为铝和不可避免杂质。
按照实施例一的方法将本实施例组成成分的压铸铝合金压铸成一复杂薄壁通讯壳体。
实施例六
一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅13％；锰0.45％；镁0.5％；铁0.8％；铜0.15％；其余为铝和不可避免杂质。
按照实施例一的方法将本实施例组成成分的压铸铝合金压铸成一复杂薄壁通讯壳体。
实施例七
一种压铸铝合金，由如下质量百分比的组分构成：硅14％；锰0.9％；镁1.0％；铁1.4％；铜0.01％；其余为铝和不可避免杂质。
按照实施例一的方法将本实施例组成成分的压铸铝合金压铸成一复杂薄壁通讯壳体。
效果实施例为有力支持本发明实施例的有益效果，提供效果实施例如下，用以评测本发明实施例提供的产品的性能。
1、成型性能
将本发明实施例一的合金、43400合金和ADC12合金三种合金分别压铸得到复杂薄壁通讯壳体。当合金的成型性能不佳时，薄壁散热齿容易出现缺料缺陷。现统计每种合金连续生产30件压铸件，其25根散热齿上的每个缺料特征的三维最大尺寸，统计结果如表1所示。将三维最大尺寸分三类进行描述：≥0.5mm，≤1.0mm；＞1.0mm，≤3mm；＞3mm。
表1不同材质压铸件的缺料特征统计
表1的统计结果表明，本发明实施例一的合金成型性能不低于广泛应用的压铸铝合金ADC12，优于欧盟标准压铸铝合金43400。
2、热导率
对本发明实施例二的合金进行热导率测试，比较其与现有合金的热导率的差别，结果见表2。热导率的测试采用hotdisk的原理利用hotdisk热分析仪进行测试，样品尺寸为50×50×25mm。
表2各合金的热导率对比
合金牌号 热导率(w/mk)
ADC12 92
YL102 126
43400 148
实施例二 144
3、耐蚀性
对本发明实施例二-实施例四的合金进行耐蚀性测试，比较其与现有合金的耐蚀性的差别，结果见表3。合金的耐蚀性能用腐蚀速率进行表示，腐蚀速率的测试方法遵从标准GB/T19292.4和标准GB/T16545，试样尺寸为120×100×5mm。为消除边缘效应的影响，腐蚀速率测试试样的四周边缘用胶带纸包边。中性盐雾测试300h后，通过盐雾前后重量的变化计算平均腐蚀速率。
表3各合金的腐蚀速率对比
合金牌号 腐蚀速率(mg/(dm2*d))
ADC12 34.0
YL102 25.0
43400 10.6
实施例二 9.5
实施例三 3.7
实施例四 16.2
表3的结果表明本发明实施例的合金的热导率和腐蚀速率与43400相当，优于ADC12和YL102合金。
4、力学性能
将本发明实施例五-实施例七的合金，ADC12合金、YL102合金、43400合金分别压铸获得某通讯壳体产品，按照GB/T228的要求从产品上切取标准拉伸力学试片，在拉伸试验机上测试力学性能，结果如表4所示。
表4各合金的力学性能
合金牌号 抗拉强度(MPa) 延伸率(％) 硬度(HBW)
ADC12 260 1.8 92
YL102 235 2.3 70
43400 242 2.2 85
实施例五 226 2.4 78
实施例六 239 1.9 85
实施例七 246 1.3 87
表4的结果表明，和常用压铸铝合金相比，本发明压铸铝合金兼有一定的力学性能。其硬度高于YL102合金，能有效防止压铸件的螺纹在生命周期内失效。
由上述可知，本发明实施例所得压铸铝合金成型性能、热导率、耐蚀性能优异，且具有一定力学性能，解决了现有技术中压铸铝合金不能同时兼顾良好成型性能、导热性能、耐蚀性能和力学性能的问题，因此可避免出现压铸件良品率低，产品发热严重烧机，在沿海环境中发生腐蚀，力学性能不足导致装配困难或者风载条件下变形严重等问题，从而能满足复杂通讯产品在全球环境下发货的需要。

Claims (17)

1.一种压铸铝合金，其特征在于，由如下质量百分比的组分构成：
硅11.0％-14.0％；
锰0.1％-0.9％；
镁0.1％-1.0％；
铁0.3％-1.4％；
铜≤0.2％；以及铝和不可避免杂质。
2.如权利要求1所述的压铸铝合金，其特征在于，所述硅的质量百分比具体为11.5％-13.5％。
3.如权利要求2所述的压铸铝合金，其特征在于，所述硅的质量百分比具体为13％。
4.如权利要求1～3任一项所述的压铸铝合金，其特征在于，所述铜的质量百分比具体为≤0.15％。
5.如权利要求4所述的压铸铝合金，其特征在于，所述铜的质量百分比具体为≤0.05％。
6.如权利要求5所述的压铸铝合金，其特征在于，所述铜的质量百分比具体为≤0.01％。
7.如权利要求1～6任一项所述的压铸铝合金，其特征在于，所述锰的质量百分比具体为0.3％～0.7％。
8.如权利要求7所述的压铸铝合金，其特征在于，所述锰的质量百分比具体为0.45％。
9.如权利要求1～8任一项所述的压铸铝合金，其特征在于，所述镁的质量百分比具体为0.35％～0.7％。
10.如权利要求9所述的压铸铝合金，其特征在于，所述镁的质量百分比具体为0.5％。
11.如权利要求1～10任一项所述的压铸铝合金，其特征在于，所述铁的质量百分比具体为0.6％～1.3％。
12.如权利要求11所述的压铸铝合金，其特征在于，所述铁的质量百分比具体为0.8％。
13.如权利要求1～12任一项所述的压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的组织结构内部的相包括α-Al相、共晶Si相和第二相，所述第二相分布在晶界位置或析出于所述α-Al相内。
14.如权利要求13所述的压铸铝合金，其特征在于，所述第二相包括Al3Fe相、CuAl2相、Mg2Si相、Al-Si-Fe-Mn四元化合物相、以及Al-Si-Fe三元化合物相。
15.如权利要求13所述的压铸铝合金，其特征在于，所述铁、铜、镁和锰，部分固溶在所述α-Al相内部。
16.一种压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照压铸铝合金的组分配比，首先在熔炼炉中加入纯铝锭，铝锭熔化后再加入铝硅合金、铝铜合金、铝铁合金、铝锰合金、铝镁合金进行熔炼，再经精炼除气处理后，压铸成型，得到所述压铸铝合金，所述压铸铝合金由如下质量百分比的组分构成：硅11.0％-14.0％；锰0.1％-0.9％；镁0.1％-1.0％；铁0.3％-1.4％；铜≤0.2％；以及铝和不可避免杂质。
17.一种通讯产品，包括壳体、以及位于所述壳体内的供电电路和功能电路，所述供电电路为所述功能电路供电，其特征在于，所述壳体采用如权利要求1～15任一项所述的压铸铝合金压铸而成。
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