CN109652681A - 一种利于高效散热的铝型材料及其制备方法 - Google Patents

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李�杰
王超
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Abstract

本发明公开了一种利于高效散热的铝型材料及其制备方法，由以下重量份原料组成：铝：100份、硅：2‑3.6份、镁：1‑3份、锌：0.1‑0.5份、铁：0.05‑0.15份、铜：1‑2.5份、锰：5‑8份、镧：0.01‑0.05份、三聚氰胺：0.01‑1份、锡：0.3‑0.6份、钛：2‑3份。本发明技术方案制备得到的铝型材表面缺陷少，内部结构杂质均匀，孔隙率低，具有高效的热传导性能，有利于高效散热。

Description

一种利于高效散热的铝型材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种利于高效散热的铝型材料及其制备方法。
背景技术
散热器作为热的传导者，传热系数是评价散热器散热性能的重要参数，其组成材料的导热性能直接影响其散热效果。当代科学技术迅速发展，对散热器的性能要求越来越高。铝合金凭借良好的导热性能、成型性能以及相对低廉的价格等诸多优势成为生产散热片的主要材料，现得到广泛应用。
在所有铝合金系列，1×××系和6×××系合金的导热能力较好，但是，由于散热片复杂的断面形状以及后续加工的要求，散热片必须具有一定的强度和良好的塑性，因此，6×××系合金成为生产散热片材料的首要之选。目前，散热片通常采用6063铝合金挤制而成。
目前现有技术针对铝型材导热性的提高往往是从结构和外观上作出改进，虽然取得了一定的优良成果，但是良好的散热器用基础材料仍然缺乏。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利于高效散热的铝型材料及其制备方法，制备得到的铝型材料具有高效的导热性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提出的一种利于高效散热的铝型材料，由以下重量份原料组成：铝：100份、硅：2-3.6份、镁：1-3份、锌：0.1-0.5份、铁：0.05-0.15份、铜：1-2.5份、锰：5-8份、镧：0.01-0.05份、三聚氰胺：0.01-1份、锡：0.3-0.6份、钛：2-3份。
优选地，所述硅和镁的质量比为：1-3.6：1。
一种利于高效散热的铝型材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将铝在惰性气氛中加热成铝熔体，随后依次加入精炼剂、硅、镁、锌和三聚氰胺混合进行精炼得混合溶体；
S2、将所述混合溶体加热至1000-1100℃,再加入铜、锰、镧、锡和钛，混合后保持10-20min，降温至930-950并保持，加入铁混合得到合金熔液；
S3、将所述合金熔液于1-10min内冷却至固相线温度以下，得到铝型材铸锭；
S4、将所述铝型材铸锭经模具挤压成型后，再经打磨和清洗，得到所述铝型材料。
优选地，步骤S1中，所述加热温度为750-800℃。
优选地，步骤S4中挤压成型的温度为400-450℃。
本发明使用铁是铝合金中最常见的一种有害杂质，在熔融铝液接触铁质器件或合金化过程中均有可能带入，铁在6063铝合金中有两种存在方式，及α-Al12Fe3Si和β-Al9Fe2Si2，后者会造成铝型材表面形成气孔、坑点和起泡等缺陷，从而影响铝型材的机械性能和热传导速率。采用本发明制备方法得到的合金熔液在1-10min内快速冷却至固相线温度以下，β相铁能得到有效抑制，形成更多的α相铁，铁相分布也更加均匀，提高了铝型材的机械性能，制备得到的铝型材表面缺陷少，内部结构杂质均匀，孔隙率低，具有高效的热传导性能，有利于高效散热。三聚氰胺的添加为铝型材的制备提供了碳源和N源，高温加热条件下三聚氰胺分解碳化，同时N元素氧化消耗混合溶体中的氧，避免各金属元素氧化生成杂质，有效提高铝型材内部的均匀性，从而提高导热性能。锰的添加能够促进α相铁的生成，抑制β相铁。硅和镁的配比使硅对镁过量，避免过剩的镁会产生硬质相及加速腐蚀，提高了铝型材的质量，有利于散热效率的提高。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。本发明所用试剂均为市购或常规实验所得。
实施例1
一种利于高效散热的铝型材料，由以下重量份原料组成：铝：100份、硅：3.6份、镁：3份、锌：0.5份、铁：0.15份、铜：2.5份、锰：8份、镧：0.05份、三聚氰胺：1份、锡：0.6份、钛：3份。
一种利于高效散热的铝型材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将铝在惰性气氛中加热至800℃得铝熔体，随后依次加入精炼剂、硅、镁、锌和三聚氰胺混合进行精炼得混合溶体；
S2、将所述混合溶体加热至1100℃,再加入铜、锰、镧、锡和钛，混合后保持10min，降温至950并保持，加入铁混合得到合金熔液；
S3、将所述合金熔液于10min内冷却至固相线温度以下，得到铝型材铸锭；
S4、将所述铝型材铸锭经模具挤压成型后，挤压成型的温度为400-450℃，再经打磨和清洗，得到所述铝型材料。
实施例2
一种利于高效散热的铝型材料，由以下重量份原料组成：铝：100份、硅：2份、镁：1份、锌：0.1份、铁：0.05份、铜：1份、锰：5份、镧：0.01份、三聚氰胺：0.01份、锡：0.3份、钛：2份。
一种利于高效散热的铝型材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将铝在惰性气氛中加热至750℃得铝熔体，随后依次加入精炼剂、硅、镁、锌和三聚氰胺混合进行精炼得混合溶体；
S2、将所述混合溶体加热至1000℃,再加入铜、锰、镧、锡和钛，混合后保持20min，降温至930并保持，加入铁混合得到合金熔液；
S3、将所述合金熔液于1min内冷却至固相线温度以下，得到铝型材铸锭；
S4、将所述铝型材铸锭经模具挤压成型后，挤压成型的温度为400℃，再经打磨和清洗，得到所述铝型材料。
实施例3
一种利于高效散热的铝型材料，由以下重量份原料组成：铝：100份、硅：3份、镁：2份、锌：0.3份、铁：0.1份、铜：2份、锰：6份、镧：0.04份、三聚氰胺：0.07份、锡：0.5份、钛：2.5份。
一种利于高效散热的铝型材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将铝在惰性气氛中加热至770℃得铝熔体，随后依次加入精炼剂、硅、镁、锌和三聚氰胺混合进行精炼得混合溶体；
S2、将所述混合溶体加热至1050℃,再加入铜、锰、镧、锡和钛，混合后保持15min，降温至940并保持，加入铁混合得到合金熔液；
S3、将所述合金熔液于5min内冷却至固相线温度以下，得到铝型材铸锭；
S4、将所述铝型材铸锭经模具挤压成型后，挤压成型的温度为430℃，再经打磨和清洗，得到所述铝型材料。
测试例：
取实施例1-3制备得到的铝型材和随机市购所得的铝型材作为对比例，测定各铝型材的于25℃下的导热系数，结果如下：
由此可见，本发明实施例所得铝型材导热系数较市购铝型材得到大幅提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利于高效散热的铝型材料，其特征在于，由以下重量份原料组成：铝：100份、硅：2-3.6份、镁：1-3份、锌：0.1-0.5份、铁：0.05-0.15份、铜：1-2.5份、锰：5-8份、镧：0.01-0.05份、三聚氰胺：0.01-1份、锡：0.3-0.6份、钛：2-3份。
2.根据权利要求1所述的利于高效散热的铝型材料，其特征在于，所述硅和镁的质量比为：1-3.6：1。
3.一种如权利要求1或2所述的利于高效散热的铝型材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将铝在惰性气氛中加热成铝熔体，随后依次加入精炼剂、硅、镁、锌和三聚氰胺混合进行精炼得混合溶体；
S2、将所述混合溶体加热至1000-1100℃,再加入铜、锰、镧、锡和钛，混合后保持10-20min，降温至930-950并保持，加入铁混合得到合金熔液；
S3、将所述合金熔液于1-10min内冷却至固相线温度以下，得到铝型材铸锭；
S4、将所述铝型材铸锭经模具挤压成型后，再经打磨和清洗，得到所述铝型材料。
4.根据权利要求1所述的利于高效散热的铝型材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热温度为750-800℃。
5.根据权利要求1所述的利于高效散热的铝型材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中挤压成型的温度为400-450℃。
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