CN107022704A - 一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金 - Google Patents

一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其组分包括Si、Cu、Fe、Mn、Mg、Zn、Ti、LaCe与Al元素，还包括V、Zr与W，其各组分的重量百分比分别为：Si2.2‑4.6％、Cu0.05‑0.08％、Fe0.9‑1％、Mn0.08‑0.12％、Mg5.5‑6％、Zn4.5‑8％、Ti0.2‑0.85％、LaCe0.12‑0.5％、V0.03‑0.1％、Zr0.012‑0.028％与W0.3‑0.7％，余量为Al与不可避免的杂质。本发明合金制备的散热器热工性能好，热传导系数高，强度高，耐腐蚀、耐压能力强，焊点极少，适合工业化生产。

Description

一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金。
背景技术
通常，用于加热建筑物的散热器由一连串散热器元件组成，这些散热器元件并排设置，通常(尽管如此但并非必要地)单独地制造并且然后组装以形成具有适当尺寸的散热器。通常，每个散热器元件均具有主体，所述主体基本上为管状并且设置有热流体(通常为水)在其中循环的内室。
一些主要类型的散热器特别普遍，这些散热器基本上特征性地具有部件材料并且由于生产技术而特征性地具有一些结构特性。实际上，制造技术和材料直接地影响散热器元件的结构及其热交换机制。
性能要求确实必须和生产要求相协调。出于这些原因，针对特定类型散热器元件的解决方案不能直接地复制到其他类型的散热器上。
目前主流的散热片由铸铁、钢制与压铸铝制成，铸铁散热器的热传导系数低，散热量小，热惰性大，升温慢等缺点；钢制散热器的热传导系数较低，散热量较小，防腐性能差，焊点多等缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述缺陷而提供一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其组分包括Si、Cu、Fe、Mn、Mg、Zn、Ti、LaCe与Al元素，还包括V、Zr与W，其各组分的重量百分比分别为：Si2.2-4.6％、Cu0.05-0.08％、Fe0.9-1％、Mn0.08-0.12％、Mg5.5-6％、Zn4.5-8％、Ti0.2-0.85％、LaCe0.12-0.5％、V0.03-0.1％、Zr0.012-0.028％与W0.3-0.7％，余量为Al与不可避免的杂质。在本技术方案中，Cu(铜)使铝合金的抗拉强度、0.2％屈服强度、硬度提高；Si是使铝合金的抗拉强度、0.2％屈服强度、硬度提高，并且在熔融并压铸铝合金时使流动性提高；为了得到高强度和耐腐蚀性优良的产品，需要使析出物微小化，并提高微小的析出物的比例。而且，为了使析出物维持微小的状态，作为析出物，含有Ti-V的物质，但从提高涂装后耐腐蚀性的观点出发，Ti和V的复合析出是有用的；为了提高加工后的延伸凸缘性，V、Zr、W的固溶是重要的，且在特性提高方面存在最合适的V的固溶量0.03-0.1％、Zr0.012-0.028％与W0.3-0.7％。
作为优选，所述各组分的重量百分比分别为：Si2.8-3.2％、Cu0.06-0.065％、Fe0.93-0.95％、Mn0.09-0.1％、Mg5.8-5.9％、Zn5.7-6.5％、Ti0.5-0.75％、LaCe0.32-0.4％、V0.05-0.07％、Zr0.015-0.023％与W0.4-0.6％，余量为Al与不可避免的杂质。
作为优选，所述LaCe由标准镁镧铈合金配制。
作为优选，所述高强度合金的制备方法为：
1)烘干：将准备好的原料：纯铝Al、纯锌Zn、含V的矿石、含Zr的矿石、含W的矿石和其它中间合金，进行烘干处理；
2)熔炼：首先将含V的矿石、含Zr的矿石与含W的矿石熔融后混合得到混合熔液，然后在混合熔液中先加入铝锭，待铝锭完全熔化后，再依次加入其它中间合金，待其完全熔化后，最后加入纯锌锭；搅拌均匀后，保温50-65min后，精炼35-45min，最后去渣扒灰后进行浇铸，浇铸温度控制在890-920℃之间，制得铝合金铸锭；
3)压铸：将制备好的铝合金铸锭进行标准试验压铸，压铸温度控制在760-780℃，模具温度控制在180-230℃，压铸速度控制在1.0-3.0m/s；最后制得压铸的标准测试样件。
作为优选，所述其它中间合金由铝锰AlMn中间合金、铝硅AlSi中间合金、铝铜AlCu中间合金及铝钛AlTi中间合金组成。
作为优选，铸件成型后再进行固溶处理和人工时效，其中固溶加热温度580-650℃，保温时间1.5-2h，转移时间＜20s，冷却介质为70℃温水；时效采用完全人工时效，在固溶处理后0.5h内进行，时效的加热温度为220-260℃，保温时间3-4h，然后在室温空气中冷却至室温。
本发明的友谊效果是：
本发明合金制备的散热器热工性能好，热传导系数高，强度高，耐腐蚀、耐压能力强，焊点极少，适合工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步的解释。
在制造本发明的铝合金时，首先，准备原料，该原料是将Al、Cu、Si和Fe等各元素成分以成为上述规定的比例的方式进行配合而成的。接下来，将该原料投入具有前炉的熔解炉、密闭熔解炉等熔解炉，使它们熔解。熔解的原料即铝合金的金属溶液，根据需要实施脱氢处理和脱夹杂物处理等精制处理。
实施例1
一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其组分包括Si、Cu、Fe、Mn、Mg、Zn、Ti、LaCe与Al元素，还包括V、Zr与W，其各组分的重量百分比分别为：Si2.2％、Cu0.05％、Fe0.9％、Mn0.08％、Mg5.5％、Zn4.5％、Ti0.2％、LaCe0.12％、V0.03％、Zr0.012％与W0.3％，余量为Al与不可避免的杂质。
所述高强度合金的制备方法为：
1)烘干：将准备好的原料：纯铝Al、纯锌Zn、含V的矿石、含Zr的矿石、含W的矿石和其它中间合金，进行烘干处理；其它中间合金由铝锰AlMn中间合金、铝硅AlSi中间合金、铝铜AlCu中间合金及铝钛AlTi中间合金组成，所述LaCe由标准镁镧铈合金配制；
2)熔炼：首先将含V的矿石、含Zr的矿石与含W的矿石熔融后混合得到混合熔液，然后在混合熔液中先加入铝锭，待铝锭完全熔化后，再依次加入其它中间合金，待其完全熔化后，最后加入纯锌锭；搅拌均匀后，保温50min后，精炼35min，最后去渣扒灰后进行浇铸，浇铸温度控制在890℃，制得铝合金铸锭；
3)压铸：将制备好的铝合金铸锭进行标准试验压铸，压铸温度控制在760℃，模具温度控制在180℃，压铸速度控制在1.0m/s；铸件成型后再进行固溶处理和人工时效，其中固溶加热温度580℃，保温时间1.5h，转移时间＜20s，冷却介质为70℃温水；时效采用完全人工时效，在固溶处理后0.5h内进行，时效的加热温度为220℃，保温时间3h，然后在室温空气中冷却至室温；最后制得压铸的标准测试样件。
实施例2
一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其组分包括Si、Cu、Fe、Mn、Mg、Zn、Ti、LaCe与Al元素，还包括V、Zr与W，所述各组分的重量百分比分别为：Si2.8％、Cu0.06％、Fe0.93％、Mn0.09％、Mg5.8％、Zn5.7％、Ti0.5％、LaCe0.32％、V0.05％、Zr0.015％与W0.4％，余量为Al与不可避免的杂质。
所述高强度合金的制备方法为：
1)烘干：将准备好的原料：纯铝Al、纯锌Zn、含V的矿石、含Zr的矿石、含W的矿石和其它中间合金，进行烘干处理；其它中间合金由铝锰AlMn中间合金、铝硅AlSi中间合金、铝铜AlCu中间合金及铝钛AlTi中间合金组成，所述LaCe由标准镁镧铈合金配制；
2)熔炼：首先将含V的矿石、含Zr的矿石与含W的矿石熔融后混合得到混合熔液，然后在混合熔液中先加入铝锭，待铝锭完全熔化后，再依次加入其它中间合金，待其完全熔化后，最后加入纯锌锭；搅拌均匀后，保温55min后，精炼40min，最后去渣扒灰后进行浇铸，浇铸温度控制在900℃，制得铝合金铸锭；
3)压铸：将制备好的铝合金铸锭进行标准试验压铸，压铸温度控制在765℃，模具温度控制在195℃，压铸速度控制在2.0m/s；铸件成型后再进行固溶处理和人工时效，其中固溶加热温度620℃，保温时间1.8h，转移时间＜20s，冷却介质为70℃温水；时效采用完全人工时效，在固溶处理后0.5h内进行，时效的加热温度为240℃，保温时间3.5h，然后在室温空气中冷却至室温；最后制得压铸的标准测试样件。
实施例3
一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其组分包括Si、Cu、Fe、Mn、Mg、Zn、Ti、LaCe与Al元素，还包括V、Zr与W，其各组分的重量百分比分别为：Si4.6％、Cu0.08％、Fe1％、Mn0.12％、Mg6％、Zn8％、Ti0.85％、LaCe0.5％、V0.1％、Zr0.028％与W0.7％，余量为Al与不可避免的杂质。
所述高强度合金的制备方法为：
1)烘干：将准备好的原料：纯铝Al、纯锌Zn、含V的矿石、含Zr的矿石、含W的矿石和其它中间合金，进行烘干处理；其它中间合金由铝锰AlMn中间合金、铝硅AlSi中间合金、铝铜AlCu中间合金及铝钛AlTi中间合金组成，所述LaCe由标准镁镧铈合金配制；
2)熔炼：首先将含V的矿石、含Zr的矿石与含W的矿石熔融后混合得到混合熔液，然后在混合熔液中先加入铝锭，待铝锭完全熔化后，再依次加入其它中间合金，待其完全熔化后，最后加入纯锌锭；搅拌均匀后，保温65min后，精炼45min，最后去渣扒灰后进行浇铸，浇铸温度控制在920℃，制得铝合金铸锭；
3)压铸：将制备好的铝合金铸锭进行标准试验压铸，压铸温度控制在780℃，模具温度控制在230℃，压铸速度控制在3.0m/s；铸件成型后再进行固溶处理和人工时效，其中固溶加热温度650℃，保温时间2h，转移时间＜20s，冷却介质为70℃温水；时效采用完全人工时效，在固溶处理后0.5h内进行，时效的加热温度为260℃，保温时间4h，然后在室温空气中冷却至室温；最后制得压铸的标准测试样件。
实施例4
一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其组分包括Si、Cu、Fe、Mn、Mg、Zn、Ti、LaCe与Al元素，还包括V、Zr与W，所述各组分的重量百分比分别为：Si3.2％、Cu0.065％、Fe0.95％、Mn0.1％、Mg5.9％、Zn6.5％、Ti0.75％、LaCe0.4％、V0.07％、Zr0.023％与W0.6％，余量为Al与不可避免的杂质。
所述高强度合金的制备方法为：
1)烘干：将准备好的原料：纯铝Al、纯锌Zn、含V的矿石、含Zr的矿石、含W的矿石和其它中间合金，进行烘干处理；其它中间合金由铝锰AlMn中间合金、铝硅AlSi中间合金、铝铜AlCu中间合金及铝钛AlTi中间合金组成，所述LaCe由标准镁镧铈合金配制；
2)熔炼：首先将含V的矿石、含Zr的矿石与含W的矿石熔融后混合得到混合熔液，然后在混合熔液中先加入铝锭，待铝锭完全熔化后，再依次加入其它中间合金，待其完全熔化后，最后加入纯锌锭；搅拌均匀后，保温65min后，精炼45min，最后去渣扒灰后进行浇铸，浇铸温度控制在920℃，制得铝合金铸锭；
3)压铸：将制备好的铝合金铸锭进行标准试验压铸，压铸温度控制在780℃，模具温度控制在230℃，压铸速度控制在3.0m/s；铸件成型后再进行固溶处理和人工时效，其中固溶加热温度650℃，保温时间2h，转移时间＜20s，冷却介质为70℃温水；时效采用完全人工时效，在固溶处理后0.5h内进行，时效的加热温度为260℃，保温时间4h，然后在室温空气中冷却至室温；最后制得压铸的标准测试样件。
对实施例1-4制备的产品按照GB要求分别制作好标准试样进行室温拉伸试验测试及导热率测试，测试结果如表1所示。
表1、测试结果
屈服强度(Mpa) 抗拉强度(Mpa) 延伸率(％) 导热率(W/mk)
实施例1 98 175 4.1 185
实施例2 97 185 3.9 195
实施例3 96 188 4.2 190
实施例4 98 180 4.1 200
由表1可见，本发明的导热率得到显著提升；另外本发明在确保压铸铝合金的高导热率的前提下，还进一步增强了其力学性能，从而极大地扩大了其工业应用范围。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其组分包括Si、Cu、Fe、Mn、Mg、Zn、Ti、LaCe与Al元素，其特征在于，还包括V、Zr与W，其各组分的重量百分比分别为：Si2.2-4.6％、Cu0.05-0.08％、Fe0.9-1％、Mn0.08-0.12％、Mg5.5-6％、Zn4.5-8％、Ti0.2-0.85％、LaCe0.12-0.5％、V0.03-0.1％、Zr0.012-0.028％与W0.3-0.7％，余量为Al与不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其特征在于，所述各组分的重量百分比分别为：Si2.8-3.2％、Cu0.06-0.065％、Fe0.93-0.95％、Mn0.09-0.1％、Mg5.8-5.9％、Zn5.7-6.5％、Ti0.5-0.75％、LaCe0.32-0.4％、V0.05-0.07％、Zr0.015-0.023％与W0.4-0.6％，余量为Al与不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其特征在于，所述LaCe由标准镁镧铈合金配制。
4.根据权利要求1所述的一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其特征在于，所述高强度合金的制备方法为：
1)烘干：将准备好的原料：纯铝Al、纯锌Zn、含V的矿石、含Zr的矿石、含W的矿石和其它中间合金，进行烘干处理；
2)熔炼：首先将含V的矿石、含Zr的矿石与含W的矿石熔融后混合得到混合熔液，然后在混合熔液中先加入铝锭，待铝锭完全熔化后，再依次加入其它中间合金，待其完全熔化后，最后加入纯锌锭；搅拌均匀后，保温50-65min后，精炼35-45min，最后去渣扒灰后进行浇铸，浇铸温度控制在890-920℃之间，制得铝合金铸锭；
3)压铸：将制备好的铝合金铸锭进行标准试验压铸，压铸温度控制在760-780℃，模具温度控制在180-230℃，压铸速度控制在1.0-3.0m/s；最后制得压铸的标准测试样件。
5.根据权利要求4所述的一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其特征在于，所述其它中间合金由铝锰AlMn中间合金、铝硅AlSi中间合金、铝铜AlCu中间合金及铝钛AlTi中间合金组成。
6.根据权利要求4所述的一种用于压铸铝采暖散热器的高强度合金，其特征在于，铸件成型后再进行固溶处理和人工时效，其中固溶加热温度580-650℃，保温时间1.5-2h，转移时间＜20s，冷却介质为70℃温水；时效采用完全人工时效，在固溶处理后0.5h内进行，时效的加热温度为220-260℃，保温时间3-4h，然后在室温空气中冷却至室温。
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