CN109957683A

CN109957683A - 一种高强度压铸铝合金及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109957683A
Application number: CN201711419201.5A
Authority: CN
Inventors: 李运春; 郭强; 谢勇亮; 廖梦觉
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2019-07-02

Abstract

本发明公开了一种高强度压铸铝合金及其制备方法和应用。以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：Si 7‑11%，Cu 2.5‑4%，Mg 0.6‑2%，Mn 0.1‑1%，Fe 0.5‑1.2%，Ni 0.1‑0.5%，添加元素0.01‑0.4%，余量为Al和不可避免的杂质，其中，所述添加元素为Sr和Er。本发明还公开了制备铝合金的方法和该铝合金在电子产品壳体中的应用。本发明制得的铝合金的具有很好的机械性能和很好的压铸性能。

Description

一种高强度压铸铝合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及合金领域，具体涉及一种高强度压铸铝合金及其制备方法和应用。

背景技术

压铸是铝合金基本的成型方法之一，可用于复杂结构件产品设计。现有的压铸铝合金主要有Al-Si-Cu系列合金，典型牌号有YL102、YL104、YL112、YL117、ADC12、A380等，虽然这些铝合金具有优异的铸造性能，但合金的机械性能，尤其是屈服强度和断裂强度已不能满足目前的市场需求。因此，有必要开发既具有优异的铸造性能，有具有好的机械性能的铝合金。

公开号为CN102776426A的专利公开了一种高纯高强高韧铝合金，该铝合金包括以重量百分比wt%表示的以下组分： Zn 5~8.5wt%，Mg 1.5~2.8wt%，Cu 1.2~2.5wt%，Mn 0.5~1.5wt%，Cd 0.1~0.2wt%，Sr 0.05~0.25wt%，Bi 0.01~0.15wt%，Ti 0.005~0.05wt%，Fe <0.12wt%，Si <0.1wt%，余量为Al。

公开号为CN105088033A的专利公开了一种铝合金，具体公开了以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：Si3-7%，Zn 5-10%， Cu1-5%，Mg1-3%，稀土元素0-0.3%，添加元素0-1%，Al73.7-90%，所述添加元素为Ti、Zr、Mn、Fe、Cd、Cr、B、Bi、Ni和Sr中的一种或两种以上。

上述铝合金虽然大大提升了合金的机械性能，不过合金的铸造性能，尤其是流动性和热裂性仍不理想，难以生产具有复杂结构的薄壁件。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不能同时保证机械性能和铸造性能的问题，提供一种铝合金及其制备方法和应用，该铝合金具有较佳的机械性能和铸造性能。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种高强度压铸铝合金，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

Si 7-11%，

Cu 2.5-4%，

Mg 0.6-2%，

Mn 0.1-1%，

Fe 0.5-1.2%，

Ni 0.1-0.5%，

添加元素 0.01-0.4%，

余量为Al和不可避免的杂质，

其中，所述添加元素为Sr和Er。

本发明第二方面提供了一种高强度压铸铝合金的制备方法，该方法包括将铝合金原料进行熔炼，冷却后得到铝合金，其中，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金为根据本发明的铝合金。

本发明的第三方面提供了根据本发明的铝合金在电子产品壳体中的应用。

本发明的高强度压铸铝合金的在具有好的机械性能的同时具有很好的铸造性能，可以满足现有的电子产品壳体的需求。

具体实施方式

本发明提供了一种铝合金，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

Si 7-11%，

Cu 2.5-4%，

Mg 0.6-2%，

Mn 0.1-1%，

Fe 0.5-1.2%，

Ni 0.1-0.5%，

添加元素 0.01-0.4%，

余量为Al和不可避免的杂质，

其中，所述添加元素为Sr和Er。

本发明的高强度压铸铝合金中含有Cu，Cu的添加可以形成Al-Si-Cu合金，增强合金的硬度、提高合金的强度。

本发明的高强度压铸铝合金中含有Mn。Mn的添加可以在铝合金中形成MnAl₆，可以阻止铝合金的再结晶晶粒的变大，提高再结晶的温度，能显著细化再结晶晶粒，提高合金的强度。Mn的添加还有利于溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。

本发明的高强度压铸铝合金中含有Mg。Mg的添加可以形成Al-Si-Mg合金，可以析出中间相Mg₂Si，从而提高铝合金的强度。但是当Mg含量过高时，铝合金的韧性会降低。

由于铜镁和锰在铝合金的作用---都可以提高铝合金的强度，所以在铝合金的开发中，本发明的发明人试图通过控制铜镁锰的含量来保证铝合金的机械性能。但是本发明的发明人发现在提高机械性能的时候，却导致了铝合金的流动性和塑性的下降。成型该铝合金产品，尤其是小于1mm厚的复杂薄壁件成型时，容易开裂。为了解决该问题，本发明的发明人经过大量的实验，意外的发现在铝合金中添加占铝合金总重量的0.01-0.4%的Sr/Er元素和7-11%的硅元素，可以在保证铝合金的机械性能的同时，大大改善铝合金的铸造性能。即本发明通过铜镁锰的比例添加，添加占铝合金总重量的0.01-0.4%的Sr/Er元素和添加7-11%的硅元素。可以在提升铝合金机械性能的同时，保持铝合金较高的韧性和流动性，从而实现复杂薄壁件的充型并且不开裂，适合于电子产品壳体的制备。

本发明的高强度压铸铝合金中含有Ni，Ni的添加可以在铝合金中形成NiAl₃等金属化合物，本发明中，Ni的含量为0.1-0.5%，可以提高合金的高温强度。

本发明的高强度压铸铝合金中含有Fe，铝合金中含有少量的Fe可以使铝合金容易脱模，但是如果Fe含量过高时，会增加合金的脆性，降低合金的强度，所以本发明中，Fe的含量为0.5-1.2%。

根据本发明的优选实施方式，铝合金中还含有不可避免的杂质，本发明中，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中不可避免的杂质Zn、Na、Sb、Cr、或P 等的含量各自在0.01%以下。杂质的总含量在0.1%以下。本发明还提供了一种高强度压铸铝合金的制备方法，该方法包括将铝合金原料进行熔炼，冷却后得到铝合金，其中，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金为本发明所述的铝合金。

选择合金原料的组成从而得到具有预期组成的合金的方法是本领域技术人员所公知的，本文不再详述。

本发明所述的铝合金的制备方法，优选地，该方法还包括将得到的铝合金进行铸造。

本发明的铝合金适于采用铸造的方式成型，得到的压铸体具有好的综合机械性能，特别适用于电子产品的壳体。

因此，本发明还提供了所述铝合金在制备电子产品壳体中的应用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1-5

按照表1所示的铝合金组成（以铝合金的总量为基准，以重量百分比计）配制铝合金原料，余量为铝和不可避免的杂质。

将该铸锭熔融，通过压铸设备将其铸射到金属模具中，得到尺寸为1.5mm×12.5mm×80mm的铝合金拉伸测试样件。通过压铸设备将其铸射到金属薄片模具中，得到尺寸为0.5mm×120mm×80mm的铝合金薄壁产品。

对比例1-8

采用与实施例1相同的方法制备铝合金，不同的是，铝合金的组成如表1。

表1

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性能测试

1、分别采用以下方法对实施例和对比例中制备的铝合金进行性能测试试验，以下实施例和对比例中所有样品均按照GBT 228.1-2010，采用型号为CMT5105的电子万能试验机（购于深圳市世纪天源仪器有限公司）进行拉伸性能（屈服强度、抗拉强度以及延伸率）测试，其中，标距为50mm，加载速率为2mm/min。

2、流动性测试：在铝合金正常成型工艺条件下，用压铸螺旋模具（模具可以制备的铝合金产品的总长度为2000mm）制备螺旋型的铝合金产品，比较用实施例和对比例的铝合金材料制备的螺旋型铝合金产品长度，评价材料流动成型性能，制备的螺旋型铝合金产品的长度越长，其流动性越好。

3、薄壁件热裂性测试：在铝合金正常成型工艺条件下，压铸薄片模具（产品尺寸为0.5mm×120mm×80mm）产品，比较不同铝合金材料薄片产品是否有裂纹，评价材料热裂性。

测试结果如表2所示。

表2

。

从表2中可以看出，本发明的高强度压铸铝合金的屈服强度大于250Mpa，拉伸强度大于等于300Mpa，延伸率大于1.1%，且具有优异的流动性和薄壁件成型性。而对比例1是目前常用的ADC12型铝合金，其屈服强度和拉伸强度较本发明的铝合金差。对比例2和对比例3的铝合金中，不含有Si和添加元素（Sr和Er），起铝合金处理力学性能较差外，其流动性和薄壁件成型能力也较差。对比例4-6的铝合金虽然含有添加元素Sr，但是其中部分元素的含量与本发明的保护范围不同，从表2中可以看出，对比例4-6的测试数据比实施例1-5的性能差很多。对比例7和对比例8分别是背景技术中的CN102776426A和CN105088033A中的实施例，从表2中可以看出，对比例7-8的铝合金的流动性及薄壁成型能力较本发明差。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高强度压铸铝合金，其特征在于，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

Si 7-11%，

Cu 2.5-4%，

Mg 0.6-2%，

Mn 0.1-1%，

Fe 0.5-1.2%，

Ni 0.1-0.5%，

添加元素 0.01-0.4%，

余量为Al和不可避免的杂质，

其中，所述添加元素为Sr和Er。

2.根据权利要求1所述的铝合金，其中，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

Si 8-10%，

Cu 3-4%，

Mg 0.6-1%，

Mn 0.1-0.5%，

Fe 0.5-1.0%，

Ni 0.1-0.3%，

添加元素 0.01-0.4%，

余量为Al和不可避免的杂质。

3.一种高强度压铸铝合金的制备方法，该方法包括将铝合金原料进行熔炼，冷却后得到铝合金，其特征在于，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金为权利要求1-2中任意一项所述的铝合金。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，该方法还包括将得到的铝合金进行铸造。

5.权利要求1或2所述的铝合金在制备电子产品壳体中的应用。