CN111647783A - 一种5g设备用铝合金型材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种5G设备用铝合金型材，该铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％～1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％～0.14％，Mn:0.40％～0.55％，Mg:0.80％～0.90％，Cr:≤0.15％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。本发明具备良好的铸造性能，还具有高强度、高导热的优点，适用于5G基站使用。相应地，本发明还提供一种5G设备用铝合金型材制备方法。

Description

一种5G设备用铝合金型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金制备技术领域，具体而言，涉及一种5G设备用铝合金型材及其制备方法。
背景技术
随着全球移动通讯市场及大数据业务快速发展，4G无线网络已进入全面建设展开，而5G将成为未来3-5年无线通讯发展的主流。与现有4G网络相比较，5G网络具有超高的速率、超大的容量、超低的延时等特性，应用前景十分广阔。但由于5G无线通信选择了更高频段的电磁波传播，电磁波对固体的穿透能力下降，这导致了无线通迅基站数量成倍地增加。同时，随着无线通讯基站集成度的提高和功率的增大，对基站的体积、重量和散热性能提出了更高的要求，国内外运营商纷纷对无线基站提出高导热、轻量化、低成本的明确指标要求。外壳是支撑无线通讯基站的关键构件之一，为基站内部的电子元器件及电路板固定提供基板，同时也是基站内部器件散热的主要器件，其重量约占基站总重量的60％以上，成为基站轻量化和提高散热性能的首选。目前，基站外壳的材料主要通常采用成本低、成型性能良好的ADC12铝合金压铸而成，其铸件抗拉强度约为220～230MPa，导热系数在90-110W/(m·K)之间。但受制于ADC12铝合金材料的铸件力学性能和导热性能，现有的铝合金压铸件已不能满足5G无线基站轻量化和散热的要求，开发新型高强度、高导热铝合金材料及其制备方法十分必要。
发明内容
为了克服现有的铝合金压铸件不能满足5G无线基站轻量化和散热的要求的问题，本发明提供了一种5G设备用铝合金型材及其制备方法，其具体技术方案如下：
一种5G设备用铝合金型材，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％～1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％～0.14％，Mn:0.40％～0.55％，Mg:0.80％～0.90％，Cr:≤0.15％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
可选的，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.13％，Mn:0.50％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
可选的，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.14％，Mn:0.55％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
可选的，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％，Mn:0.40％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
相应地，本发明提供一种5G设备用铝合金型材制备方法，其包括如下步骤：
步骤1，根据上述所述的5G设备用铝合金型材含有的成分及其质量百分比进行配料，所述配料的原料为：铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌、铝钛以及纯铝；
步骤2，将纯铝熔化后，依次加入铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌以及铝钛，得到合金液；
步骤3，把步骤2得到的合金液铸造成初级铝合金铸锭，并对初级铝合金铸锭进行均匀化处理，得到铝合金铸锭；
步骤4，将铝合金铸锭挤压成型后进行热处理，得到铝合金基体；
步骤5，将铝合金基体拉伸矫直，得到5G设备用铝合金型材。
可选的，在步骤3中，均匀化处理过程如下：将初级铝合金铸锭在440～460℃下均匀化处理2～3h，再在480～500℃下均匀化处理1～2h，得到铝合金铸锭。
可选的，在步骤4中，热处理具体过程如下：将挤压成型后铝合金铸锭置于220～250℃下保温1～2h，再升温至320～350℃，保温1～2h，然后降温至150～180℃，保温1～2h，水冷至室温后得到铝合金基体。
本发明所取得的有益效果为：通过对铝合金型材中包括硅、铁、铜、锰、锌、镁、铬、镍以及钛等成分含量的调整，使得铝合金型材不仅具备良好的铸造性能，还具有高强度、高导热的优点，适用于5G基站使用。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明，将重点放在示出实施例的原理上。
图1是本发明实施例中一种5G设备用铝合金型材制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例1铝合金型材的微观组织(100um)；
图3是本发明实施例1铝合金型材的微观组织(20um)。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明为一种5G设备用铝合金型材及其制备方法，根据附图所示讲述以下实施例：
本发明提供一种5G设备用铝合金型材，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％～1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％～0.14％，Mn:0.40％～0.55％，Mg:0.80％～0.90％，Cr:≤0.15％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
通过对铝合金型材中包括硅、铁、铜、锰、锌、镁、铬、镍以及钛等成分含量的调整，使得铝合金型材不仅具备良好的铸造性能，还具有高强度、高导热的优点。本发明所述的铝合金型材在室温抗拉强度为300-360MPa，屈服强度200-250Mpa，延伸率2.1-3.6％，导热系数135-150W/(m·K)，适用于5G基站使用。
进一步地，发明人对铝合金型材的组分进行了优化。具体地，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.13％，Mn:0.50％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
进一步地，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.14％，Mn:0.55％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
进一步地，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％，Mn:0.40％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
相应地，如图1所示，本发明提供一种5G设备用铝合金型材制备方法，其包括如下步骤：
步骤1，根据上述所述的5G设备用铝合金型材含有的成分及其质量百分比进行配料，所述配料的原料为：铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌、铝钛以及纯铝。
步骤2，将纯铝熔化后，依次加入铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌以及铝钛，得到合金液。
步骤3，把步骤2得到的合金液铸造成初级铝合金铸锭，并对初级铝合金铸锭进行均匀化处理，得到铝合金铸锭。具体地，均匀化处理过程如下：将初级铝合金铸锭在440～460℃下均匀化处理2～3h，再在480～500℃下均匀化处理1～2h，得到铝合金铸锭。
步骤4，将铝合金铸锭挤压成型后进行热处理，得到铝合金基体。具体地，热处理具体过程如下：将挤压成型后铝合金铸锭置于220～250℃下保温1～2h，再升温至320～350℃，保温1～2h，然后降温至150～180℃，保温1～2h，水冷至室温后得到铝合金基体。
步骤5，将铝合金基体拉伸矫直，得到5G设备用铝合金型材。
以下结合实施例对本发明的特征和性能做进一步的详细描述。
实施例一：
本实施例提供一种5G设备用铝合金型材，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.13％，Mn:0.50％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
本实施例还提供一种5G设备用铝合金型材制备方法，其包括如下步骤：
步骤1，根据上述所述的5G设备用铝合金型材含有的成分及其质量百分比进行配料，所述配料的原料为：铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌、铝钛以及纯铝。
步骤2，将纯铝熔化后，依次加入铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌以及铝钛，得到合金液。
步骤3，把步骤2得到的合金液铸造成初级铝合金铸锭，并对初级铝合金铸锭进行均匀化处理，得到铝合金铸锭。具体地，均匀化处理过程如下：将初级铝合金铸锭在440℃下均匀化处理2h，再在480℃下均匀化处理1h，得到铝合金铸锭。
步骤4，将铝合金铸锭挤压成型后进行热处理，得到铝合金基体。具体地，热处理具体过程如下：将挤压成型后铝合金铸锭置于220℃下保温1h，再升温至320℃，保温1h，然后降温至150℃，保温1h，水冷至室温后得到铝合金基体。
步骤5，将铝合金基体拉伸矫直，得到5G设备用铝合金型材。
实施例二：
本实施例提供一种5G设备用铝合金型材，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.14％，Mn:0.55％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
本实施例还提供一种5G设备用铝合金型材制备方法，其包括如下步骤：
步骤1，根据上述所述的5G设备用铝合金型材含有的成分及其质量百分比进行配料，所述配料的原料为：铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌、铝钛以及纯铝。
步骤2，将纯铝熔化后，依次加入铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌以及铝钛，得到合金液。
步骤3，把步骤2得到的合金液铸造成初级铝合金铸锭，并对初级铝合金铸锭进行均匀化处理，得到铝合金铸锭。具体地，均匀化处理过程如下：将初级铝合金铸锭在460℃下均匀化处理3h，再在500℃下均匀化处理2h，得到铝合金铸锭。
步骤4，将铝合金铸锭挤压成型后进行热处理，得到铝合金基体。具体地，热处理具体过程如下：将挤压成型后铝合金铸锭置于250℃下保温2h，再升温至350℃，保温2h，然后降温至180℃，保温2h，水冷至室温后得到铝合金基体。
步骤5，将铝合金基体拉伸矫直，得到5G设备用铝合金型材。
实施例三：
本实施例提供一种5G设备用铝合金型材，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％，Mn:0.40％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
本实施例还提供一种5G设备用铝合金型材制备方法，其包括如下步骤：
步骤1，根据上述所述的5G设备用铝合金型材含有的成分及其质量百分比进行配料，所述配料的原料为：铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌、铝钛以及纯铝。
步骤2，将纯铝熔化后，依次加入铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌以及铝钛，得到合金液。
步骤3，把步骤2得到的合金液铸造成初级铝合金铸锭，并对初级铝合金铸锭进行均匀化处理，得到铝合金铸锭。具体地，均匀化处理过程如下：将初级铝合金铸锭在450℃下均匀化处理3h，再在490℃下均匀化处理1.5h，得到铝合金铸锭。
步骤4，将铝合金铸锭挤压成型后进行热处理，得到铝合金基体。具体地，热处理具体过程如下：将挤压成型后铝合金铸锭置于230℃下保温1.5h，再升温至335℃，保温1.5h，然后降温至170℃，保温1.5h，水冷至室温后得到铝合金基体。
步骤5，将铝合金基体拉伸矫直，得到5G设备用铝合金型材。
试验例1：
将实施例1-3制备得到的5G设备用铝合金型材的性能(包括抗拉强度、屈服强度、伸长率、导热系数)进行测试，结果见下表，测试方法：参照《GB T 228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》和《GB/T 3651-2008金属高温导热系数测量方法》。
组别 拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率/％ 导热系数/W/(m·K)
ADC12 228 170 2.0 97
实施例1 307 221 3.58 147.0
实施例2 335 217 3.08 148.3
实施例3 360 248 2.10 136.2
如上表所示，本发明所提供的5G设备用铝合金型材各方面性能均十分优良，较ADC12铝合金组件具有更高强度以及更好导热系数，能够满足现在5G基站外壳所需铝合金型材高强度以及高导热系数的需求。
试验例2：
图2以及图3所示为实施例1中铝合金型材的金相测试结果，结合图1以及图2可以看出，该铝合金型材组织均匀性较高，平均粒径不到5um，具有优异的性能。
综上所述，本发明公开的一种5G设备用铝合金型材及其制备方法，所产生的有益技术效果为：通过对铝合金型材中包括硅、铁、铜、锰、锌、镁、铬、镍以及钛等成分含量的调整，使得铝合金型材不仅具备良好的铸造性能，还具有高强度、高导热的优点，适用于5G基站使用。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种5G设备用铝合金型材，其特征在于，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％～1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％～0.14％，Mn:0.40％～0.55％，Mg:0.80％～0.90％，Cr:≤0.15％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
2.如权利要求1所述的一种5G设备用铝合金型材，其特征在于，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.13％，Mn:0.50％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
3.如权利要求2所述的一种5G设备用铝合金型材，其特征在于，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.20％，Fe:≤0.25％，Cu:0.14％，Mn:0.55％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
4.如权利要求3所述的一种5G设备用铝合金型材，其特征在于，所述铝合金型材含有的成分及其质量百分比为：Si:1.10％，Fe:≤0.25％，Cu:0.12％，Mn:0.40％，Mg:0.85％，Cr:≤0.13％，Ni:≤0.02％，Zn:≤0.02％，Ti:≤0.01％，余量为Al及杂质。
5.一种5G设备用铝合金型材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据权利要求1至4中任何一项所述的5G设备用铝合金型材含有的成分及其质量百分比进行配料，所述配料的原料为：铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌、铝钛以及纯铝；
步骤2，将纯铝熔化后，依次加入铝硅、铝铁、铜、铝锰、铝镁、铝铬、铝镍、铝锌以及铝钛，得到合金液；
步骤3，把步骤2得到的合金液铸造成初级铝合金铸锭，并对初级铝合金铸锭进行均匀化处理，得到铝合金铸锭；
步骤4，将铝合金铸锭挤压成型后进行热处理，得到铝合金基体；
步骤5，将铝合金基体拉伸矫直，得到5G设备用铝合金型材。
6.如权利要求5所述的一种5G设备用铝合金型材制备方法，其特征在于，在步骤3中，均匀化处理过程如下：将初级铝合金铸锭在440～460℃下均匀化处理2～3h，再在480～500℃下均匀化处理1～2h，得到铝合金铸锭。
7.如权利要求6所述的一种5G设备用铝合金型材制备方法，其特征在于，在步骤4中，热处理具体过程如下：将挤压成型后铝合金铸锭置于220～250℃下保温1～2h，再升温至320～350℃，保温1～2h，然后降温至150～180℃，保温1～2h，水冷至室温后得到铝合金基体。
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