CN111270110A

CN111270110A - 一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料及其制备方法

Info

Publication number: CN111270110A
Application number: CN202010055063.2A
Authority: CN
Inventors: 范卫忠; 高伟全
Original assignee: 范卫忠
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-06-12

Abstract

本发明提供了一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.0～13.0％、镁0.90～1.30％、锶0.008‑0.06%、硼0.005‑0.03%，铁≤0.75%余量为铝。该铝合金材料耐腐蚀，强度高，韧性好，导热率高，适合用于手机中板、5G信号中继站和发热量大的照明灯具上，加工方法中能够有效地取出杂质，提升材料的导热性能，制造的产品表面不需要进行钝化保护处理。

Description

一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料及其制备方法。

背景技术

日常的通讯设备主要是手机和中继信号站，随着5G技术的应用，手机的金属背板已经不再采用，多是玻璃或塑料背板，因为金属背板会削弱5G的信号，手机的CPU运行速度越快发热量越大，如果手机的热量不能够及时的散发出来，CPU的运行速度会变慢，造成死机甚至电池爆炸；信号中继站为了散热，会设计更多的散热筋板，体积庞大，造成金属材料的浪费；舞台照明灯具发光发热量大，容易诱发火灾，现有的灯具材料导热系数低，热量不容易扩散，影响到灯具寿命，甚至造成灯具着火。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，耐腐蚀，强度高，韧性好，导热率高，适合用于手机中板、5G信号中继站和发热量大的照明灯具上，加工方法中能够有效地取出杂质，提升材料的导热性能，制造的产品表面不需要进行钝化保护处理。

本发明是这样实现的，一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.0～13.0％、镁0.90～1.30％、锶0.008-0.06%、硼0.005-0.03%，铁≤0.75%，余量为铝。

作为优选，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.8％、镁1.05％、锶0.04%、硼0.012%、铁0.7%和铝87.398%。

作为优选，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.6％、镁0.98％、锶0.037%、硼0.015%、铁0.7%和铝87.668%。

作为优选，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅11.2％、镁0.98％、锶0.037%、硼0.02%、铁0.7%和铝87.063%。

该铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将第一批纯铝锭投入到熔炉中加热熔化，熔炉中的铝液在850℃～900℃时加入金属硅进行混合搅拌，再依次加入铝硼中间合金、铝铁中间合金和镁锭，混合后得到合金熔体；

S2：将第二批纯铝锭加入到熔炉中，熔炉中的铝液在720℃～740℃时使用无钠精炼剂进行精炼，得到精炼后的合金熔体；

S3：对精炼后的合金熔体取样化验，当钛、锰、钒和铬（均为加工过程中不可避免产生的杂质元素）相加的质量百分比大于0.02%时，静置40min，生成硼化物进行沉降，当钛、锰、钒和铬相加的质量百分比小于等于0.02%时，加铝锶中间合金变质处理，静置15min，加铝锶中间合金后，采用气体精炼，用于保护锶的变质效果；铝硅合金当未进行锶元素变质处理时，共晶硅相为粗大层片状结构，割裂基体，自由电子运行过程中与粗大层片状结构相散射几率极大，平均自由程非常小；采用锶变质处理后，共晶硅相体积未发生变化，但是其三维形状转化为细小的纤维状组织，均匀散步在初生铝相周围，并在基体中构成有自由电子的运行通道，自由电子运行过程中碰撞几率较小，平均自由程较大，导致变质后铝硅合金热导率显著增加。详细分析可查阅特鲁特自由电子理论。

S4：变质处理后的合金熔体进行扒渣，再取样使用光谱分析仪进行元素分析，成分的质量百分比符合要求后进行模具浇铸，模具的流槽包括沉降池，用于沉降物的沉降和清理。

作为优选，所述S1中铝硼中间合金在熔铸的过程中生成硼化物，将杂质钛、锰、钒和铬沉降下去，提升导热率。

作为优选，所述S2中无钠精炼剂由氯化镁、氯化锂、碳粉和氟化钙。

作为优选，所述气体精炼采用惰性气体。

作为优选，所述S3中气体精炼后再对合金熔体取样化验，检测含铜（为加工过程中不可避免产生的杂质元素）质量百分比小于等于0.01%，含锌（为加工过程中不可避免产生的杂质元素）质量百分比小于等于0.01%，满足要求后进行S4加工。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：采用的制备工艺流程简单，精炼结束后浇锭成型即可，铸造性能好，能够去除钛、锰、钒、铬杂质，提升了导热率；采用的材料配比使得铝合金耐腐蚀、强度高、韧性好、导热性好，适合用于手机中板、5G信号中继站和发热量大的照明灯具上，由于具体优良的耐腐蚀性能，制造的产品表面不需要进行钝化处理。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1所示，一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.8％、镁1.05％、锶0.04%、硼0.012%、铁0.7%和铝87.398%。

该铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

S3：对精炼后的合金熔体取样化验，当钛、锰、钒和铬相加的质量百分比大于0.02%时，静置40min，生成硼化物进行沉降，当钛、锰、钒和铬相加的质量百分比小于等于0.02%时，加铝锶中间合金变质处理，静置15min，加铝锶中间合金后，采用气体精炼，用于保护锶的变质效果；

其中第一批纯铝锭、第二批纯铝锭、铝硼中间合金、铝铁中间合金和铝锶中间合金以上所有材料中铝的质量之和占总质量百分比的87.398%%，其他成分参照上面的质量百分比进行添加。

实施例2

一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.6％、镁0.98％、锶0.037%、硼0.015%、铁0.7%和铝87.668%。

该铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

其中第一批纯铝锭、第二批纯铝锭、铝硼中间合金、铝铁中间合金和铝锶中间合金以上所有材料中铝的质量之和占总质量百分比的87.668%%，其他成分参照上面的质量百分比进行添加。

实施例3

一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅11.2％、镁0.98％、锶0.037%、硼0.02%、铁0.7%和铝87.063%。

该铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

S4：变质处理后的合金熔体进行扒渣，再取样使用光谱分析仪进行元素分析，成分的质量百分比符合要求后进行模具浇铸，浇铸完成后进行人工时效处理（处理温度300℃，维持3h），模具的流槽包括沉降池，用于沉降物的沉降和清理。

其中第一批纯铝锭、第二批纯铝锭、铝硼中间合金、铝铁中间合金和铝锶中间合金以上所有材料中铝的质量之和占总质量百分比的87.063%，其他成分参照上面的质量百分比进行添加。

实验例

通过对实施例1和实施例2所得铝合金铸锭加工成手机中板，然后进行随机取样、实施例3的方法制成压铸试棒进行随机取样和现有的ADC12铝合金铸锭的性能进行测试，得到以下数据：

对比以上结果可知，本发明实施例1-3的铝合金铸锭相较于现有的ADC12铝合金铸锭，导热率更高，抗拉强度和屈服强度更好，具有显著的技术进步。实施例3中的压铸试棒由于采用人工时效处理，其导热率高于实施例1-2加工形成的手机中板，但是由于未经人工时效处理，实施例1-2加工形成的手机中板的抗拉强度和屈服强度高于实施例3的压铸试棒。

在对实施例1加工的手机中板（表面未做钝化处理）以及ADC12铝合金铸锭加工的手机中板（表面未做钝化处理）进行5%盐雾试验168小时，结果显示，实施例的手机中板未出现腐蚀的白斑，ADC12加工的手机中板出现严重腐蚀，表面出现层叠的白斑。因此本申请的材料耐腐蚀性能更好。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的有益效果是：采用的制备工艺流程简单，精炼结束后浇锭成型即可，铸造性能好，能够去除钛、锰、钒、铬杂质，提升了导热率；采用的材料配比使得铝合金耐腐蚀、强度高、韧性好、导热性好，适合用于手机中板、5G信号中继站和发热量大的照明灯具上，由于具体优良的耐腐蚀性能，制造的产品表面不需要进行钝化处理。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.0～13.0％、镁0.90～1.30％、锶0.008-0.06%、硼0.005-0.03%，铁≤0.75%，余量为铝。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.8％、镁1.05％、锶0.04%、硼0.012%、铁0.7%和铝87.398%。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅10.6％、镁0.98％、锶0.037%、硼0.015%、铁0.7%和铝87.668%。

4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，该铝合金材料按质量百分比包括以下成分：硅11.2％、镁0.98％、锶0.037%、硼0.02%、铁0.7%和铝87.063%。

5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，该铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，所述S1中铝硼中间合金在熔铸的过程中生成硼化物，将杂质钛、锰、钒和铬沉降下去，提升导热率。

7.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，所述S2中无钠精炼剂由氯化镁、氯化锂、碳粉和氟化钙。

8.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，所述气体精炼采用惰性气体。

9.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀高强高韧高导热铝合金材料，其特征在于，所述S3中气体精炼后再对合金熔体取样化验，检测含铜质量百分比小于等于0.01%，含锌质量百分比小于等于0.01%，满足要求后进行S4加工。