CN114990393B

CN114990393B - 一种全再生料生产的压铸铝合金材料及其制备方法

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Publication number: CN114990393B
Application number: CN202210919462.8A
Authority: CN
Inventors: 范卫忠; 高伟全; 闫俊; 杨镇江; 陈民锭; 黄嘉诚; 何景南; 梁志富
Original assignee: Guangdong Hongbang Metal Aluminium Co ltd; Huajin New Materials Research Institute Guangzhou Co ltd
Current assignee: Guangdong Hongbang Metal Aluminium Co ltd; Huajin New Materials Research Institute Guangzhou Co ltd
Priority date: 2022-08-02
Filing date: 2022-08-02
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2042-08-02
Also published as: CN114990393A; WO2024026711A1; LU103173B1

Abstract

本发明涉及一种高性能、低成本、全再生料生产的压铸铝合金材料及其制备方法。该合金包括按以下重量百分比计的组分：Si：10%‑11%；Mg：0.50%‑0.65%；Mn：0.01%‑0.20%；Cu：1.0%‑1.2%；0<Ni≤0.5%；Fe：0.7%‑0.9%；0<Ti≤0.20%；Zn：2.0%‑2.5%；0<Pb≤0.1%；0<Sn≤0.1%；其余杂质总和控制在1%以下，余量为Al。与常规的ADC12合金相比，原材料更广泛，成本更低，但力学性能和热导率、耐候性都超过ADC12合金。本发明合金压铸试棒的性能：抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥150MPa，延伸率≥2.5%，热导率≥110W/m.k。该材料是符合循环经济的绿色材料。

Description

一种全再生料生产的压铸铝合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，尤其是涉及一种低成本、高性能、全再生料生产的铝合金材料及其制备方法。

背景技术

随着5G技术的发展，智能家居的出现引起了人们的兴趣，智能电器越来越普遍，对合金材料的性能要求也更高。

在传统的压铸铝合金材料中，用量最大的是牌号为ADC12的铝合金。如对力学性能有更高要求，则可以改用A380合金。但是，这两款材料的热导率只有96 W/m.k。同时，这两款材料的含铜量较高，成本高及耐候性比较差。

因此，需要一款热导率高于ADC12合金的材料，但其成本比ADC12低，力学性能与ADC12相当，或高于ADC12。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能、低成本、用再生料生产的压铸铝合金材料及其制备方法，其具有优异的力学性能、高热导率和高耐候性。

本发明的全再生料生产的压铸铝合金材料包括按以下重量百分比计的组分：Si：10%-11%；Mg：0.50%-0.65%；Mn：0.01%-0.20%；Cu：1.0%-1.2%；0<Ni≤0.5%；Fe：0.7%-0.9%；0<Ti≤0.20%；Zn：2.0%-2.5%；0<Pb≤0.1%；0<Sn≤0.1%；其余杂质总和控制在1%以下，余量为Al。

进一步地，所述合金中包括的金属元素源于再生料。

进一步地，再生料主要包括但不限制于以下材料：破碎生铝；破碎熟铝；压铸锌炉面渣（含锌量≥95%）；废铜线（Cu≥99%）或铜包铝线（Cu：25%-42%）；高硅铝活塞或过共晶铝合金铸件（如ADC14或A390合金）；破碎镁合金（含镁量≥90%）；高硅复熔锭（也叫复化锭）；应用于手机中板压铸的高强铝废料（铝锌硅系）；铝镁硅系高韧铝合金压铸水口料（类似德国莱茵金属的magsimal 59）；手机中板压铸材料。

进一步地，所述铝合金材料中按重量百分比计：Zn/Cu≥2。

进一步地，所述铝合金材料中按重量百分比计：Cu/Mn≥6。

进一步地，所述铝合金材料的抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥150MPa，延伸率≥2.5%，热导率≥110W/m.k。

本发明所制备的压铸铝合金材料牌号为HY-A01R。

本发明的压铸铝合金材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将复熔铝锭投炉，加热至750-800℃，熔化并形成炉内引水。

（2）依次加入以下再生料：高硅铸件、铝锌硅系铸件、高镁边料、破碎生铝、破碎熟铝。

（3）熔化再生料，其中，所熔化的再生料中包括按以下重量百分比计的组分：Si：10%-11%；Mg：0.50%-0.65%；Mn：0.01%-0.20%；Cu：1.0%-1.2%；0<Ni≤0.5%；Fe：0.7%-0.9%；0<Ti≤0.20%；Zn：2.0%-2.5%；0<Pb≤0.1%；0<Sn≤0.1%；其余杂质总和控制在1%以下，余量为Al。

（4）精炼，除气，过滤，铸锭。

进一步地，还包括在步骤（2）中投入以下再生料：铸锌炉面渣；废铜线或铜包铝线；高硅活塞铝或过共晶铝合金铸件；破碎镁合金；高硅复熔锭；铝锌硅系高强铝；铝镁硅系高韧铝合金。

本发明克服现有技术的不足，提供一种全再生料生产的压铸铝合金材料及其制备方法。为了使合金材料有较好的铸造性能，Si优选在10%-11%（按重量百分比计）。为了保证合金材料的强度，Mg优选在0.50%-0.65%（按重量百分比计）以及Zn/Cu≥2（按重量百分比计），既使得Mg与Si产生Mg₂Si，同时有足够的Mg与Zn结合，生成Mg₂Zn。为了保证合金材料的热导率，合金材料优选Cu/Mn≥6（按重量百分比计），以限制锰的加入。为了兼顾合金材料的耐候性和力学性能，Cu优选1.0%-1.2%（按重量百分比计）。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的压铸铝合金材料经试棒试验显示，抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥150MPa，延伸率≥2.5%，热导率≥110W/m.k，其具有优异的力学性能和高导热性。同时，本发明的压铸铝合金材料具有优异的耐候性。

（2）本发明的压铸铝合金原料全部来自再生料，组分中的金属元素以再生料的形式添加在炉内，通过熔炼形成合金化，既降低了制造成本，也符合绿色经济的原则。

附图说明

图1示出了HY-A01R合金和ADC12合金压铸件在中性盐雾试验中0-5h的外观变化。

图2示出了HY-A01R合金和ADC12合金压铸件在中性盐雾试验6h时的外观对比。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。应理解，所描述的实施例仅作为示例性说明，并不意为限制本发明权利要求的范围。

实施例1

本发明的压铸铝合金材料通过以下步骤进行制备：

S1 将所购买的再生料，依循取样规则取样、化验，以保证全部再生料均有大致成分。

S2 根据配料表进行计算、配料。

S3 将S1中化验过的复熔铝锭（又叫复化锭）投炉，加热至750-800℃，熔化同时形成炉内引水。

S4 依照配料表依次加入以下再生料：高硅铸件（牌号ADC14或A390材料）、铝锌硅系铸件、高镁边角料（或类似德国莱茵公司的magsimal 59的材料）、破碎生铝、破碎熟铝。

S5 待全部配料熔化后，搅拌、取样化验。当化验的熔化料包括按以下重量百分比计的组分时，视为达到合格标准：Si：10%-11%；Mg：0.50%-0.65%；Mn：0.01%-0.20%；Cu：1.0%-1.2%；0<Ni≤0.5%；Fe：0.7%-0.9%；0<Ti≤0.20%；Zn：2.0%-2.5%；0<Pb≤0.1%；0<Sn≤0.1%；其余杂质总和控制在1%以下，余量为Al。

S6 如果S5中化验的熔化料不合格：

a.硅过少，则加高硅活塞铸件（例如，日本AC9A材料，含硅量约22%）。

b.铜过少，则加废铜线（铜≥99%）或铜包铝线（含铜25%（粗线）-42%（细线））。

c.镁过少，则加镁合金压铸件（镁≥90%）。

d.锌过少，则加压铸锌合金炉面渣（锌≥95%）。

e.铁过少，加电解铝厂的K铝（超铁的不合格品）或破碎生铝。

f.如果熔化料中的某元素过多，则加废铝线或破碎熟铝，降低超标元素的含量；如果是镁元素过多，可以加入除镁剂。

S7 炉前化验合格后，精炼，除气，过滤，铸锭。

本发明所制备的压铸铝合金材料牌号为HY-A01R。

再生料的成分如表1所示。

表1. 再生料的成分

实施例2-实施例4

以与制备实施例1相同的步骤制备实施例2-实施例4的压铸铝合金材料，差别在于所加入的再生料的类型和质量不同。其中，S5中经化验的熔化料所含组分如下表2实施例1-4所示。

表2. 本发明实施例1-4及ADC12合金和A380合金的主要合金成分

效果实施例

将以上实施例所制备的铸锭在机边炉熔化后，使用压铸机压铸成试棒。对将根据本发明实施例1-4制得的HY-A01R合金进行中性盐雾试验、力学性能测试以及导热性测性。

中性盐雾试验

将以上实施例1-4的HY-A01R合金以及ADC12合金（其组成如表2所示）制成圆棒及扁棒两种形状的压铸件，根据GB10125-1997试验标准进行5%氯化钠中性盐雾试验，共进行6小时，每隔一小时观察其表面外观，以测试其耐候性。其中，实施例3的结果示于图1和图2。在图1-2中，第一列为HY-A01R合金，第二列为ADC12合金。参见图1，在试验开始时（0h），圆棒状及扁棒状的HY-A01R合金以及ADC12合金表面光滑。随着时间进程，ADC12合金表面开始出现腐蚀物。参见图2，在试验的第6小时，ADC12合金表面有明显腐蚀现象，HY-A01R合金表面仅出现轻微腐蚀。在所有实施例的中性盐雾试验中，本发明所得HY-A01R合金的腐蚀现象明显轻于常规ADC12合金。由于本发明的HY-A01R合金中的含铜量低于ADC12合金，本发明所得合金的耐候性明显优于常规ADC12合金。

同时，由于常规A380合金含铜量比ADC12合金更高，本发明的HY-A01R合金耐候性也优于A380合金。

力学性能测试

将以上实施例1-4的HY-A01R合金制成6.4mm压铸件，并根据GB/T228.1-2010测试标准测试其抗拉强度、延伸率和屈服强度。对样品取5个点进行测试并求平均值。其中，实施例3所得结果示于下表3。

表3. HY-A01R合金压铸件的力学性能测试结果

从表3可见，实施例3所得HY-A01R合金压铸件的平均抗拉强度为320.4MPa，延伸率为2.848%，屈服强度为161.8MPa。其余实施例所制备得到的HY-A01R合金的抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥150MPa，延伸率≥2.5%。相比之下，常规ADC12合金压铸试棒的抗拉强度为228±41MPa，延伸率为1.4±0.8%，屈服强度为150±14MPa，本发明HY-A01R合金的力学性能明显优于常规ADC12合金。

导热性测性

在耐驰公司的LFA 467导热仪中对以上实施例制得的HY-A01R合金压铸件进行导热性测试。其中，实施例3的结果为下表4。

表4. 实施例3的HY-A01R合金压铸件的导热性测试结果。

参见表4，本发明实施例3所得铝合金压铸件热导率，即导热系数平均值为137.449W/(m*k)。其余实施例制备得到的HY-A01R合金的热导率均大于或等于110W/m.k。常规ADC12合金的导热系数仅为96 W/(m*k)。因此，本发明HY-A01R合金的导热性更优异，更适合用于需要快速散热的部件中。

同时，文献报道，A380合金的热导率仅为96.2 W/(m*k)，本发明的HY-A01R合金的导热性也优于A380合金。这是因为铝合金中铜的加入会导致合金导热性降低。

因此，本发明所制备的压铸铝合金的力学性能优于常规的ADC12合金，导热性及耐候性优于常规的ADC12合金及A380合金，具有更广泛的用途。试棒试验显示本发明合金的抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥150MPa，延伸率≥2.5%，热导率≥110W/m.k。

本发明所制备的压铸铝合金使用全再生料进行生产，对再生料进行熔炼形成合金化，原料来源更广泛，生产成本更低，是一种循环经济的绿色材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种全再生料生产的压铸铝合金材料，其特征在于，所述铝合金包括按以下重量百分比计的组分：Si：10%-11%、Mg：0.50%-0.65%、Mn：0.01%-0.20%、Cu：1.0%-1.2%、0<Ni≤0.5%、Fe：0.7%-0.9%、0<Ti≤0.20%、Zn：2.0%-2.5%、0<Pb≤0.1%、0<Sn≤0.1%，其余杂质总和控制在1%以下，余量为Al，

其中，所述铝合金材料中按重量百分比计：Zn/Cu≥2，

其中，所述铝合金材料中按重量百分比计：Cu/Mn≥6，

其中，所述铝合金材料在压铸态下的抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥150MPa，延伸率≥2.5%，热导率≥110W/m.k。

2.如权利要求1所述的压铸铝合金材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将复熔铝锭投炉，加热至750-800℃，熔化并形成炉内引水；

（2）依次加入以下再生料：高硅铸件、铝锌硅系铸件、高镁边料、破碎生铝、破碎熟铝；

（3）熔化再生料，其中，所熔化的再生料中包括按重量百分比计：Si：10%-11%；Mg：0.50%-0.65%；Mn：0.01%-0.20%；Cu：1.0%-1.2%；0<Ni≤0.5%；Fe：0.7%-0.9%；0<Ti≤0.20%；Zn：2.0%-2.5%；0<Pb≤0.1%；0<Sn≤0.1%；其余杂质总和控制在1%以下，余量为Al，其中，所熔化的再生料中按重量百分比计：Zn/Cu≥2，其中，所熔化的再生料中按重量百分比计：Cu/Mn≥6；

（4）精炼，除气，过滤，铸锭。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括在步骤（2）中投入以下再生料：铸锌炉面渣；废铜线或铜包铝线；高硅活塞铝或过共晶铝合金铸件；破碎镁合金；高硅复熔锭；铝锌硅系高强铝；铝镁硅系高韧铝合金。