CN109750191A

CN109750191A - 一种压铸用高强高韧高导热铝合金

Info

Publication number: CN109750191A
Application number: CN201910094538.6A
Authority: CN
Inventors: 王榕; 闫国庆; 贾俊民; 林毛古; 潘欢欢; 李智生; 吴志兵; 黄礼忠; 柴海俊
Original assignee: Shanxi Reggae Metal New Material Co Ltd; Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Shanxi Reggae Metal New Material Co Ltd; Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2019-05-14
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: CN109750191B

Abstract

本发明公开了一种压铸用高强高韧高导热铝合金，该铝合金的成分含量如下：Si含量为6.0~7.5 wt.%，Cu含量为0.02~0.13 wt.%，Fe含量为0.3~0.7 wt.%，Mn含量0.03~0.15 wt.%，Mg含量2.6~4.0 wt.%，Sr含量为0~0.04 wt.%，La、Ce混合稀土含量为0~0.5 wt.%，其余为Al。本发明铝合金的抗拉强度可达到350Mpa，屈服强度可达到280Mpa，延伸率可达到6%，导热系数可达145W/m·K，压铸件厚度可达0.8mm。本发明提供的铝合金具有高强度、高韧性、高导热、压铸性能好、低成本等优点，可用于手机、电脑、通讯、汽车等领域中的高强高韧高导热结构功能一体件。

Description

一种压铸用高强高韧高导热铝合金

技术领域

本发明涉及一种铝合金，具体涉及一种压铸用高强高韧高导热铝合金，属于有色金属材料领域。

背景技术

随着社会快速发展、通讯行业5G时代的到来、人们需求的不断提升，3C产品更新换代日益加快。在国家节能减排、追求高质量发展的号召和指引下，汽车轻量化成为必由之路，这些都对高性能轻合金材料提出了越来越高的要求。而铝合金具有密度小、比强度和比刚度较高、耐蚀性好及导电导热性优良、易回收、低温性能好等特点，广泛应用于交通运输、航空航天、电子电器、汽车制造等技术领域。

因为压铸是3C、汽车产业零部件等主要的铸造方式之一，所以对压铸用具有优异综合性能的铝合金材料的研制、开发和应用显得尤为迫切，特别是高强高韧同时兼具良好导热性能铝合金材料。如3C方面涉及手机、笔记本散热器，通讯设备滤波器等，汽车零部件方面涉及部分发动机零件，灯架散热部件等，都更加关注铝合金的高强高导热等综合性能。研发高导热压铸用铝合金，不降低材料强韧性基础上提高材料的热传导性能已经成为一种趋势。因此，提高材料强韧性及热导率具有重要的应用价值。

目前工业化生产中常用的压铸铝合金导热系数不高（例如ADC12导热系数为100W/m∙K左右，ZL101导热系数为120W/m·K左右），若要提高导热系数，材料的强度和硬度会降低，不能够满足对材料表面抗破坏能力的要求，难以实现同时兼具高强高韧和高导热的综合性能。所以当前工业生产上现有的压铸用铝合金难以满足人们对高端结构功能一体化铝合金材料的应用需求，因此，开发具有高强高韧同时兼具良好导热性能的铝合金显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种压铸用高强高韧高导热铝合金，通过调节元素配比，以Si、Mg为主要添加元素，适当添加Fe、Mn、Cu、Sr、La/Ce等。不同于现有的压铸用铝合金，本发明铝合金在兼顾保证材料高强度、高韧性和流动性的同时，改善了合金导热性能。该铝合金材料的抗拉强度可达到350Mpa，屈服强度可达到280Mpa，延伸率可达到6%，导热系数可达145W/m·K，压铸产品厚度可达0.8mm。

本发明所述的一种压铸用高强高韧高导热铝合金的成分如下：

Si含量为6.0 ~7.5 wt. %，

Mg含量2.6~4.0 wt. %，

Cu含量为0.02~0.13 wt. %，

Fe含量为0.3~0.7 wt.%，

Mn含量0.03~0.15 wt. %，

Sr含量为0~0.04 wt. %，

La、Ce混合稀土含量为0~0.5 wt.%，

其余为Al。

特别说明，本发明加入2.6~4.0 wt. %的Mg，通过调整Si和Mg的比例，有效的保障了合金材料的屈服强度，使得材料的屈服强度可达到280Mpa以上。此合金系材料在其他元素成分相似的情况下，如果Mg元素含量低于2.6 wt. %，材料的屈服强度将会低于250Mpa；如果Mg元素含量高于4.0 wt. %，材料的延伸率将会低于2%。加入微量的Sr元素能对本发明的合金材料起到明显的变质作用，去除合金熔液的渣含量，并使晶粒进一步细化，有细晶强化的作用。另外加入微量的La/Ce稀土，可有效的净化熔体，降低合金熔液中的氢含量及渣含量，并一定程度上也对合金有细晶强化作用。并且无需加大量的Cu元素来提高材料的强度，从而降低了材料的生产成本。

本发明提供的铝合金具有高强度、高韧性、高导热、压铸性能好、低成本等优点，综合性能优异，可用于手机、电脑、通讯、汽车等领域中的高强高韧高导热结构功能一体件。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种压铸用高强高韧高导热铝合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）准备炉料。金属Al锭、工业Si、金属Cu、Al-Mn中间合金或金属Mn、Mg-Al中间合金或金属Mg锭、金属Fe等作为铝合金中各元素的原料，适当考虑烧损后，按上述铝合金成分范围确定成分的质量百分比称取相应的原料；

（2）升温熔化。将称好的原料金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为660~680℃，直至铝锭完全熔化制成铝熔体；

（3）加合金元素。将铝熔体从660~680℃逐渐升温加热到750~770℃，在升温过程中逐渐加入所需的硅、铁、锰、铜、镁等，获得铝合金熔体；

（4）精炼与扒渣。将铝合金熔体控制在750~770℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼；精炼完毕后扒渣，清除液面上的熔剂和浮渣；熔炼炉温度保持在750~770℃，加入精炼剂进行二次精炼，均匀搅拌20min，两次精炼间隔时间控制在50-60min，其目的是为了让浮渣更充分脱离熔体，精炼完毕后扒渣，清除液面上的熔剂和浮渣；

（5）炉内除气。熔炼温度保持在750~770℃，用氮气进行炉内除气，除气时间约为30min，随后静置30-50min；

（6）取样分析浇铸。将铝合金熔体保温在750~770℃，取样分析，成分合格，经过在线过滤及除气后进行浇铸，浇铸方式采用半连续铸造，冷却方式为水冷，即得成品为该合金棒材。

本发明的优点是：该铝合金材料的抗拉强度可达到350Mpa，屈服强度可达到280Mpa，延伸率可达到6%，导热系数可达145W/m·K，可用于手机、电脑、通讯、汽车等领域中的高强高韧高导热结构功能一体件。本发明所制备的材料流动性好，压铸性能优异，压铸薄壁件厚度可达0.8mm。

具体实施方式

以下为发明的具体实施方式。实施方式中所做的示例，仅作为范例，本发明所涉及的保护对象，不局限于范例，包含一切按权利要求书中所配置的合金成分，同时本发明涉及材料不受铸造方式限制。

实施例1

以下为具体实施方案：

（1）将全部金属铝锭放进熔炼炉中，熔炼温度为 670℃，直至完全熔化制成铝熔体，作为基液；

（2）将基液从670℃逐渐加热到750℃，在升温过程中逐渐加入所需的6.5wt.%硅、0.5wt. %铁、0.11wt. %锰、0.06wt. %铜、3.6wt. %镁，获得铝合金熔体；

（3）将铝合金熔体控制在750℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼；精炼完毕后扒渣，清除液面上的熔剂和浮渣；熔炼炉温度保持在750℃，加入精炼剂进行二次精炼，均匀搅拌20min，两次精炼时间控制在50-60min，精炼完毕后扒渣，清除液面上的熔剂和浮渣；

（4）熔炼温度保持在750℃，用氮气进行炉内除气，除气时间约为30min，随后静置40min；

（5）将铝合金熔体保温在750℃，取样分析，成分合格，经过在线过滤及除气后进行浇铸，浇铸方式采用半连续铸造，冷却方式为水冷，即得成品为该合金棒材。该实施例制备的铝合金材料的抗拉强度可达到345Mpa，屈服强度可达到270Mpa，延伸率可达到4%，导热系数可达到130W/m·K。

实施例2

以下为具体实施方案：

（2）将基液从670℃逐渐加热到750℃，在升温过程中逐渐加入所需的6.7 wt.%硅、0.4wt. %铁、0.07wt. %锰、0.05wt. %铜、3.1wt. %镁、0.035wt. %锶，获得铝合金熔体；

（5）将铝合金熔体保温在750℃，取样分析，成分合格，经过在线过滤及除气后进行浇铸，浇铸方式采用半连续铸造，冷却方式为水冷，即得成品为该合金棒材。该实施例制备的铝合金材料的抗拉强度可达到340Mpa，屈服强度可达到265Mpa，延伸率可达到4%，导热系数可达到135W/m·K。

实施例3

以下为具体实施方案：

（1）将全部金属铝锭放进熔炼炉中，熔炼温度为 680℃，直至完全熔化制成铝熔体，作为基液；

（2）将基液从680℃逐渐加热到760℃，在升温过程中逐渐加入所需的6.9 wt.%硅、0.5wt. %铁、0.09wt. %锰、0.08wt. %铜、2.9wt. %镁、0.45 wt. %镧铈，获得铝合金熔体；

（3）将铝合金熔体控制在760℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼；精炼完毕后扒渣，清除液面上的熔剂和浮渣；熔炼炉温度保持在760℃，加入精炼剂进行二次精炼，均匀搅拌20min，两次精炼时间控制在50-60min，精炼完毕后扒渣，清除液面上的熔剂和浮渣；

（4）熔炼温度保持在760℃，用氮气进行炉内除气，除气时间约为30min，随后静置50min；

（5）将铝合金熔体保温在760℃，取样分析，成分合格，经过在线过滤及除气后进行浇铸，浇铸方式采用半连续铸造，冷却方式为水冷，即得成品为该合金棒材。该实施例制备的铝合金材料的抗拉强度可达到340Mpa，屈服强度可达到275Mpa，延伸率可达到5%，导热系数可达到140W/m·K。

实施例4

以下为具体实施方案：

（2）将基液从680℃逐渐加热到760℃，在升温过程中逐渐加入所需的7.2 wt.%硅、0.6wt. %铁、0.09wt. %锰、0.08wt. %铜、2 .6wt. %镁、0.02wt. %锶、0.15 wt. %镧铈，获得铝合金熔体；

（5）将铝合金熔体保温在760℃，取样分析，成分合格，经过在线过滤及除气后进行浇铸，浇铸方式采用半连续铸造，冷却方式为水冷，即得成品为该合金棒材。该实施例制备的铝合金材料的抗拉强度可达到350Mpa，屈服强度可达到280Mpa，延伸率可达到6%，导热系数可达到145W/m·K。

Claims

1.一种压铸用高强高韧高导热铝合金，其特征在于，所述铝合金的成分如下：

Si含量为6.0 ~7.5 wt. %，

Mg含量2.6~4.0 wt. %，

Cu含量为0.02~0.13 wt. %，

Fe含量为0.3~0.7 wt.%，

Mn含量0.03~0.15 wt. %，

Sr含量为0~0.04 wt. %，

La、Ce混合稀土含量为0~0.5 wt.%，

其余为Al。

2.如权利要求1所述的一种压铸用高强高韧高导热铝合金，其特征在于，所述铝合金的成分如下：

Si含量为6.5 wt. %，

Mg含量3.6 wt. %，

Cu含量为0.06 wt. %，

Fe含量为0.5 wt.%，

Mn含量0.11 wt. %，

其余为Al。

3.如权利要求1所述的一种压铸用高强高韧高导热铝合金，其特征在于，所述铝合金的成分如下：

Si含量为6.7 wt. %，

Mg含量3.1 wt. %，

Cu含量为0.05 wt. %，

Fe含量为0.4 wt.%，

Mn含量0.07 wt. %，

Sr含量为0.035 wt. %，

其余为Al。

4.如权利要求1所述的一种压铸用高强高韧高导热铝合金，其特征在于，所述铝合金的成分如下：

Si含量为6.9 wt. %，

Mg含量2.9 wt. %，

Cu含量为0.08 wt. %，

Fe含量为0.5 wt.%，

Mn含量0.09 wt. %，

La、Ce混合稀土含量为0.45 wt.%，

其余为Al。

5.如权利要求1所述的一种压铸用高强高韧高导热铝合金，其特征在于，所述铝合金的成分如下：

Si含量为7.2 wt. %，

Mg含量2.6 wt. %，

Cu含量为0.08 wt. %，

Fe含量为0.6 wt.%，

Mn含量0.09 wt. %，

Sr含量为0.02 wt. %，

La、Ce混合稀土含量为0.15 wt.%，

其余为Al。