CN106282697A - 压铸用铝合金组合物、利用其的铸造品及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可制造拉伸强度和屈服强度高，且因流动性和铸造性优秀而以薄板形态需要较高的耐久性和成型性的电子设备部件及汽车部件的压铸用合金、利用其的铸造品的制造方法及铸造品。本发明的压铸用铝合金包含锌、硅、钛、镁、铁以及铝。本发明的压铸用铝合金呈现出250Mpa以上的屈服强度和350Mpa以上的拉伸长度，且随着无需在模具的内壁烧结且具有优秀的模具填充性，即使成型为如移动设备的外壳之类的薄板型，也可以提供充分的强度，而且即使是复杂形状的设计，也可以以没有尺寸误差的方式精密且容易地制造。

Description

压铸用铝合金组合物、利用其的铸造品及制造方法

技术领域

本发明涉及在铝中添加锌(Zn)、硅(Si)、钛(Ti)、镁(Mg)及铁(Fe)来不仅具有较高拉伸强度和屈服强度，而且因流动性和铸造性优秀而以薄板形态需要较高的耐久性和成型性的电子设备部件及汽车部件的压铸用合金、利用其的铸造品的制造方法及铸造品。

背景技术

铝作为银白色的柔软的金属，具有卓越的展性和延性，具有优秀的轻量性和耐久性，且容易与氧气发生反应，但表面的皮膜在被处理之后，具有腐蚀性提高的优点，从而广泛用作多个领域的原材料。

作为使用铝来制造产品的方法，具有塑性加工法和压铸法，上述塑性加工法对铝板材进行冲压加工来制成所需的形状，上述压铸法向机械加工成产品形状的模具注入铝熔融物来制造与模具相同的铸件。

通过压铸法生产的产品具有尺寸准确的优点，因此，广泛应用于需要比较复杂的设计的汽车或航空器部件、电子设备、光学设备等，然而最具有代表性的铝合金为ALDC12和AZ91D。

ALDC12合金的屈服强度为165MPa，拉伸长度为331Mpa，AZ91D的屈服强度低于ALDC12合金的屈服强度，为150Mpa，拉伸强度也低于ALDC12合金的拉伸强度，为230Mpa，这很难适用于如智能手机或平板保护套等需要强度的小型化产品。并且，ZA27合金呈现出365Mpa的屈服强度和426Mpa的屈服强度，因此，虽然在强度面很优秀，但由于比重为5g/cc，比铝合金重，因而在轻量化方面存在界限。

为了解决这种问题，韩国登录特许公报第1133103号提出“压铸用高强度铝合金”。所提出的铝合金通过在铝底料添加锌(Zn)、镁(Mg)、铜(Cu)、锆(Zr)及钛(Ti)来提高强度。然而，上述合金由于需要在120℃温度中进行24小时以上的时效处理，因而不仅具有生产率下降的问题，而且具有向模具内高速注入的合金熔融物在模具的内壁烧结的问题。

作为另一例，韩国特许公报第2014-0025043号提出“同时呈现出高强度及高热传导率的压铸用Al-Zn合金”，但通过在铝底料添加锌(Zn)、镁(Mg)及铁(Fe)，不仅改善强度，而且通过减少合金熔融物和模具间的烧结性来改善铸造性。

然而，上述合金的拉伸强度仅为230Mpa，因此，在用作高强度的用途方面，物性并不充分，且因缺乏合金熔融物的流动性而在成型时无法很好地向模具的内部的填充，因此很难形成精致的产品。

现有技术文献

专利文献

1.韩国登录特许公报第1133103号(发明名称：压铸用高强度铝合金，2010年04月22日)

2.韩国公开特许公报第2014-0025043号(发明名称：同时呈现出高强度及高热传导率的压铸用Al-Zn合金，2014年03月04日)

发明内容

本发明为了解决上述技术问题而提出，本发明的目的在于，提供屈服强度、拉伸强度分别为250Mpa、350Mpa以上，且不会在模具的内壁烧结而流动性优秀的压铸用铝合金组合物。

本发明的再一目的在于，提供向利用这种铝合金组合物成型的产品提供充分的强度，且可以以没有误差的方式精密地制造出复杂形状铸造品的制造方法。

本发明的另一目的在于，利用这种铝合金组合物来提供电子设备部件及汽车部件。

为了解决上述问题，本发明的压铸用铝合金组合物包含锌(Zn)、硅(Si)、钛(Ti)、镁(Mg)、铁(Fe)以及铝(Al)。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加9～20重量百分比的上述锌。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加7～10重量百分比的上述硅。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.05～1.5重量百分比的上述钛。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.3～1.0重量百分比的上述铁。

并且，在本发明中，还可包含铜(Cu)、锡(Sn)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加1.4～3.0重量百分比的铜、并可以分别添加0.2重量百分比以下的锡、铬、锰及镍。

并且，在本发明中，上述压铸用铝合金的拉伸强度可以为350Mpa以上，屈服强度可以为250Mpa以上，延伸率可以为3％以上。

另一方面，根据本发明再一实施方式的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，包括：根据本发明来准备压铸用铝合金组合物的步骤；以及熔化上述铝合金组合物，并向压铸模具供给合金熔融物，来制造铸造品的步骤。

并且，在本发明中，向上述压铸模具注入的合金熔融物的铸造温度可以为680～750℃。

并且，在本发明中，上述压铸模具的铸造压力可以为75Mpa。

另一方面，根据本发明的另一实施方式，根据本发明的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法来制造而成，上述铝合金铸造品可为电子设备部件及汽车部件。

并且，在本发明中，上述铸造品可以是厚度为0.1～1mm的薄板形态。

本发明的压铸用铝合金组合物因在铝底料添加锌、硅、钛、镁及铁之类的金属元素而呈现出250Mpa以上的屈服强度和350Mpa以上的拉伸长度，且随着不会在模具的内壁烧结并具有优秀的模具填充性，即使成型为如电子设备部件及汽车部件之类的薄板型，也可以提供充分的强度，而且即使是复杂形状的设计，也可以以没有尺寸误差的方式精密且容易制造。

附图说明

图1为用于本发明的实验的ASTM小尺寸(Subsize)规格的拉伸试片的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明的一实施方式涉及铝合金组合物，更详细地，涉及以兼备优秀的强度和铸造性的方式包含锌、硅、钛、镁、铬、铜、铁、锰、镍、锡以及铝的压铸用铝合金组合物。

锌作为使铸造性及强度的提高极大化的元素，相对于合金的总重量，添加9.0～20.0重量百分比的锌。若所添加的锌的含量大于20.0重量百分比，则耐蚀性和韧性的降低，因此，优选地，以可以满足铸造性、强度提高、耐蚀性及韧性的方式添加12.0重量百分比的锌。

硅作为提高流动性和强度的元素，相对于合金的总重量，添加7.0～10.0重量百分比的硅。若所添加的硅的含量大于10.0重量百分比，则因热处理能力薄弱而发生破裂，若所添加的硅的含量小于7.0重量百分比，则因流动性降低而导致合金熔融物向模具的内部的填充性降低。因此，优选地，以可以提高模具内的流动性、强度及热处理的方式添加8.5重量百分比的硅。

钛作为通过结晶粒的细化来提高成型性和强度的元素，相对于合金的总重量，添加0.05～1.5重量百分比的钛。若钛的含量大于1.5重量百分比，则降低熔液的流动，促进不良，因此，优选地，以提高成型性和强度，并防止不良的方式添加1.0重量百分比的钛。

镁作为使紧密的表面氧化层(MgO)急剧成长来防止内部腐蚀并提高强度的元素，相对于合金的总重量，添加0.05～0.15重量百分比的镁。若镁的含量大于0.15重量百分比，则因流动性降低而无法实现制造复杂形状的产品的原本目的。因此，优选地，为了内腐蚀性、强度的提高及适当的流动性而添加0.1重量百分比的镁。

铁作为防止在合金熔融物的模具的内壁烧结，并提高强度的元素，相对于合金的总重量，添加0.3～1.0重量百分比的铁。若铁的含量大于1.0重量百分比，则导致耐蚀性的降低和产生沉淀物，因此，优选地，以具有均匀的固着性防止性能、强度提高性能及耐蚀性的方式添加0.6重量百分比的铁。

铜执行提高固化效果的合金强度的作用。相对于合金的总重量，添加1.4～3.0重量百分比的铜。若铜的含量小于1.4重量百分比，则会降低强度改善的效果，若铜的含量大于3.0重量百分比，则会降低耐腐蚀性。

锡作为提高成型性和切削加工性的元素，相对于合金的总重量，添加小于0.2重量百分比的锡。若锡的含量大于0.2重量百分比，则降低耐蚀性，因此，优选地，以兼备成型性、切削加工性及耐蚀性的方式添加0.03重量百分比的锡。

铬作为提高耐蚀性的元素，相对于合金的总重量，添加0.2重量百分比以下的铬。若所添加的铬的含量大于0.2重量百分比，则因强度降低而无法实现原本的目的。若添加0.1重量百分比的铬，则可一同满足耐蚀性和强度。

锰作为增进耐蚀性，在高温条件下增加软化性，且改善表面处理特性的元素，相对于合金的总重量，添加小于0.2重量百分比的锰。若大于0.2重量百分比，则降低铸造性，因此，优选地，以能够提高耐蚀性、软化性、表面处理及铸造性的方式添加0.1重量百分比的锰。

镍作为有害元素，处于禁止使用的趋势，但执行提高合金的腐蚀性的作用。在添加镍的情况下，相对于合金总重量，添加小于0.2重量百分比的镍，但即使添加0.2重量百分比以上的镍，也无法突出地提高耐腐蚀性。

本发明另一实施方式为利用铝合金组合物来制造铸造品的方法。首先，按上述金属元素的组成比来准备铝合金组合物。即，准备9.0～20.重量百分比的锌、7.0～10.0重量百分比的硅、0.05～1.5重量百分比钛、0.05～0.15重量百分比的镁、0.3～1.0重量百分比的铁、1.4～3.0重量百分比的铜、0.3～1.0重量百分比的铁、分别为0.2重量百分比以下的锡、铬、锰、镍以及铝。

接着，在熔炉中熔融所准备的铝合金组合物，并向压铸模具供给合金熔融物来完成铸造品。此时，若压铸的铸造温度低，则在基于流动性降低的模具填充性方面发生问题，若压铸的铸造温度高，则增大凝固时的收缩率，具有发生龟裂的忧虑，因此，优选为680～750℃。然后，以75Mpa的铸造压力来制造铸造品。

以这种方式完成的铸造品随着在铝中添加适当组成成分的金属元素，呈现出优秀的屈服强度(250Mpa以上)和拉伸强度(350Mpa)。并且，因添加适当组成成分的铁而在铸造时合金熔融物不会在模具的内壁烧结，且因添加硅而提高合金熔融物的模具填充性，因此，可制造厚度仅为数mm以下的薄板形态的铸造品。基于本发明来制造的铸造品可适用于强度、导电度及热传递优秀，因此可以适用于电子设备的外置材料、智能手机的外壳、背光单元盖、散热板之类的电子设备部件或发动机风扇、托架、机架外壳之类的汽车部件。

以下，对本发明的具体实施例进行观察。

准备铝合金

按如下组成比率准备本发明的铝合金组合物(实施例1、实施例2)和与其相比较的铝合金组合物(比较例1、比较例2)。

区分	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2
					锌	12	17	3	3
硅	7.5	9.0	9.5	12
					钛	0.1	0.1	0.1	0.1
镁	0.07	0.1	0.3	0.1

铁	0.7	0.8	1.3	2.0
					铜	3.0	1.5	4.0	3.5
锡	0.03	0.03	0.35	0.35
					铬	0.1	0.1	0.5	0.5
锰	0.1	0.1	0.35	0.5
					镍	0.03	0.03	0.5	0.5
铝	余量	余量	余量	余量

单位：重量百分比

制作拉伸试片

根据上述制造方法，将所准备的4种合金分别制造成图1的ASTMSubsize规格的拉伸试片。

单位：mm

强度延伸率测定

利用万能试验机(Instron 5982)来测定4种拉伸试片的拉伸强度、屈服强度及延伸率。

尺寸误差测定

通过测定机构测定所制作的拉伸试片的宽度、厚度的尺寸，结果，实施例1、实施例2与目标尺寸相差+0.02％、+0.007％，从而在作为基准误差范围的±0.05％范围内，比较例1、比较例2的误差分别为+0.08％、-0.06％，因此超过了基准误差范围。

区分	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2
					尺寸误差(％)	+0.02	+0.007	+0.08	-0.06

实验结果

在物性测定中，可以确认实施例1、实施例2与比较例1、比较例2相比，具有高的屈服强度、拉伸强度及延伸率。并且，实施例1、实施例2的尺寸几乎没有误差，相反，比较例1、比较例2略有误差。因此，判断出实施例1、实施例2的强度优秀且铸造性优秀。

本发明并不局限于所记载的实施例，且可在不超出本发明的思想及范围内进行多种修改及变更，这对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言是显而易见的。因此，应将这种变形例或修改例视为属于本发明的发明要求保护范围。

Claims (13)

1.一种压铸用铝合金组合物，其强度和铸造性优秀，上述压铸用铝合金组合物的特征在于，包含锌、硅、钛、镁、铁以及铝。

2.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加9～20重量百分比的上述锌。

3.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加7～10重量百分比的上述硅。

4.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.05～1.5重量百分比的上述钛。

5.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.3～1.0重量百分比的上述铁。

6.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，还包含铜、锡、铬、锰及镍。

7.根据权利要求6所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加1.4～3.0重量百分比的铜，并分别添加0.2重量百分比以下的锡、铬、锰及镍。

8.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，上述压铸用铝合金的拉伸强度为350Mpa以上，屈服强度为250Mpa以上，延伸率为3％以上。

9.一种利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，其特征在于，包括：

准备权利要求1至8中任一项所述的压铸用铝合金组合物的步骤；以及

熔化上述铝合金组合物，并向压铸模具供给合金熔融物，来制造铸造品的步骤。

10.根据权利要求9所述的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，其特征在于，向上述压铸模具注入的合金熔融物的铸造温度为680～750℃。

11.根据权利要求9所述的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，其特征在于，上述压铸模具的铸造压力为75Mpa。

12.一种铝合金铸造品，其特征在于，通过权利要求9至11中任一项所述的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法制造而成，上述铝合金铸造品为电子设备部件或汽车部件。

13.根据权利要求12所述的铝合金铸造品，其特征在于，上述铸造品是厚度为0.1～1mm的薄板形态。