CN116377288A - 可用于钎焊的高压铸造铝合金 - Google Patents
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Abstract
本申请公开可用于钎焊的高压铸造铝合金，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括：最多0.3重量％的硅；0.6～1.5重量％的锰；0.3～1.0重量％的镁；5.0～12.0重量％的稀土；其中稀土：3*Mn重量％比控制在2.0～3.8之间。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，特别是涉及一种可用于钎焊的高压铸造铝合金。
背景技术
钎焊，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。由于铝合金具备导热较好、强度较大、使用轻便且经济实惠的特点。因而因此在汽车、产业机械、航空器、家用电器产品、其它各种领域中作为其构成部件原材料而广泛使用。
目前很多零件都需要高温钎焊组装，尤其是目前的新能源汽车水冷板，产品基体靠型材加工厚焊接，成本高，效率低。而现有的高效率高压铸造铝合金在钎焊时，会出现熔点低，达不到高温钎焊的温度，这样一来，在高温钎焊槽中长时间浸泡时会出现软化甚至熔化，或者铸造流动性差、收缩高等问题，产品内气孔等铸造缺陷多，导致钎焊时候出现起泡情况，质量不合格，因而无法应用于目前的高压铸造。
发明内容
本发明的一个优势在于提供一种可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其中所述高压铸造的铝合金在铸态时>110MPa的拉伸屈服极限Rp0.2，同时>5.0％的断裂延伸率A，>210MPa的抗拉强度Rm，尤其适合于钎焊。
为达到上述至少一个优势，本发明提供一种可钎焊的高压铸造铝合金，所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金包括：
最多0.5重量％的硅；
最多0.5重量％的铁；
最多0.3重量％的铜；
最多0.3重量％的锌；
0.6～1.5重量％的锰；
最多0.2重量％的铬；
0.3～1.0重量％的镁；
最多0.05重量％的钛；
5.0～12.0重量％的稀土；其中稀土：3*Mn控制在2.0～3.8之间；
根据本发明一实施例，其中所述稀土被实施为选自镧或铈中的至少一种。
根据本发明一实施例，其中稀土：3*Mn重量％比控制在2.0～2.8之间。
根据本发明一实施例，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.5重量％的硅。
根据本发明一实施例，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.5重量％的铁。
根据本发明一实施例，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.3重量％的铜。
根据本发明一实施例，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.3重量％的锌。
根据本发明一实施例，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.2重量％的铬。
根据本发明一实施例，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.05重量％的钛。
根据本发明一实施例，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最少0.2重量％的铁。
附图说明
图1示可钎焊高导热的高压铸造铝合金钎焊后的金相图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，该发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
参考图1，依本发明一较佳实施例的可钎焊高导热的高压铸造铝合金将在以下被详细地阐述，其中所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金包括：
最多0.5重量％的硅；
最多0.5重量％的铁；
最多0.3重量％的铜；
最多0.3重量％的锌；
0.6～1.5重量％的锰；
最多0.2重量％的铬；
0.3～1.0重量％的镁；
最多0.05重量％的钛；
5.0～12.0重量％的稀土；其中稀土：3*Mn重量％比控制在2.0～3.8之间。
优选地，所述稀土被实施为选自镧铈稀土中的至少一种。
同样作为优选地，其中稀土：3*Mn重量％比控制在2.0～2.8之间。
在常规的铝硅系合金中，硅主要提高材料的流动能力，但该体系合金主要靠AL-Fe共晶，如果加入过量的硅，会降低材料的固相线温度，影响钎焊，并且硅与铁生成AlFeSi相，降低材料延伸率，阻碍电子移动，降低导热，优选硅含量最多0.3重量％。作为优选地，所述硅的含量最低0.01重量％。
Mn的加入可以改变β-Fe相的形态，使其变为α-AlFeSi。这是因为Mn和Fe具有相似的原子半径。因此Mn可以被Fe取代，并且β-Fe相可以转变成α-AlFeSi。加入一定量的Mn会消耗掉共晶Fe含量，降低材料流动性及材料的导热；在该材料体系中因铁含量低，Mn主要固溶到铝基体中，生成共晶体，能解决压铸过程中的粘模，提高材料强度及流动能力且不会降低材料熔点，满足钎焊不低于600度的要求；铁最多加入0.5重量％。优选地，铁最少加入0.2重量％。
稀土在铝合金中主要以三种形式存在，固溶在基体α(Al)中；偏聚在相界、晶界和枝晶界；固溶在化合物中或以化合物形式存在。稀土在铝合金中的强化作用主要包括细晶强化、有限固溶强化和稀土化合物的第二相强化等；5.0～12.0重量％的稀土加入已经超过过饱和状态，在加入后主要以强化为主，并且提高合金再结晶温度，细化铝基体，在增加强度的同时更小的降低导电，达到可钎焊高导热的效果；改变铁相的存在形态，提高铝合金的铸造性能。
镁在压铸铝合金中的份额为0.3～1.0重量％时，镁能够增强合金的强度和硬度，因为铝硅合金中加入镁主要以Mg2Si相，每增加0.1％的镁，屈服强度能增加5～10Mpa，该元素对提高铝合金强度明显，并且价格与铝差异很小。
值得一提的是，稀土：3*Mn重量％比控制在2.0～3.8之间，比例低于2.0以下，铝基体没法细化，强度达不到要求。比例高于3.8，过量的稀土化合物解决不了粘模问题。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种可钎焊高导热高压铸造铝合金的制作方法，其中所述高压铸造铝合金的制作方法包括：
S1，熔化再生铝原料，并控制铝液温度控制在710～730℃之间；
其中铝液包括：
最多0.5重量％的硅；
最多0.5重量％的铁；
最多0.3重量％的铜；
最多0.3重量％的锌；
0.6～1.5重量％的锰；
最多0.2重量％的铬；
0.3～1.0重量％的镁；
最多0.05重量％的钛；
5.0～12.0重量％的稀土；其中稀土：3*Mn控制在2.0～3.8之间。
S2，通过除气机将铝合金无钠精炼剂压入进行精炼，并精炼预定时间，以去除铝液中气体；
S3，通过测氢仪检测含气量，并在含气量达到0.15ml/100g以下时，通过铝合金高压铸造设备压铸以形成所述低碳高压铸造免热处理的铝合金。
优选地，所述可钎焊高导热的铝合金制作方法包括步骤：
S4，备料和炉子清理：根据合金成分比例备料，料备完炉子需要清洗干净。
值得一提的是，合金元素以纯合金或中间合金形式加入。
例如，Fe元素以Al-Fe中间合金形式加入，Mg元素以纯Mg锭形式加入，Mn元素是以Al-Mn中间合金形式加入，Ti元素以Al-Ti中间合金形式加入，稀土元素如镧、铈、钪元素以中间合金形式加入。
在熔化铝锭中，再生铝原料表面清洁干净后，将纯铝锭和稀土中间合金放入电阻坩埚内进行加热熔炼，铝液温度控制在710～730℃之间；
在加入中间合金中：待铝液温度达到720℃时，将烘干后的Al-Cu中间合金、镁锭、Al-Ti等其余中间合金加入到铝液中，铝液升温至740℃，保温15分钟，保证加入的中间合金全部熔化；
在精炼变质除气时，铝液温度降低至710～730℃时，开始用移动式旋转除气机将铝合金无钠精炼剂压入进行精炼，在精炼时加入铝锶中间合金，精炼预定时间。优选为10-30分钟，然后扒渣，静置。如静置1小时，静置后用在线测氢仪检测含气量，达到0.15ml/100g以下时，进行压铸，未达到要求，则继续以上精炼变质除气工艺。
压铸生产验证：
1)生产设备及辅助配件：280T力劲压铸机，自动给汤机，模温机，品牌真空机，市面上压铸结构件专用进口脱模剂，进口颗粒珠，3mm*80mm*250mm自制试片模具(图1)，50mm冲头及熔杯；
2)压铸工艺控制：压铸铝液温度控制在680-690℃，模温机温度控制在160～170℃，高速速度控制在2.7-2.9m/S，真空度控制在10～40mbar之间，增压压力65Mpa；
3)以下为不同成分配比压铸试片按照GBT228标准试片线切割后，用三思拉力机，进口引伸计测试性能。
通过上述制备工艺制作分别制作了五个实施例的所述高压铸造的铝合金，并对其性能进行检测，具体可见下表1。
表1
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的优势已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (10)
1.可用于钎焊的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括：
最多0.3重量％的硅；
0.6～1.5重量％的锰；
0.3～1.0重量％的镁；
5.0～12.0重量％的稀土；其中稀土：3*Mn重量％比控制在2.0～3.8之间。
2.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，其中所述稀土被实施为选自镧或铈中的至少一种。
3.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，其中稀土：3*Mn重量％比控制在2.0～2.8之间。
4.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括的硅的含量最低0.01重量％。
5.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.5重量％的铁。
6.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.3重量％的铜。
7.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.3重量％的锌。
8.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.2重量％的铬。
9.根据权利要求1所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最多0.05重量％的钛。
10.根据权利要求5所述可钎焊高导热的高压铸造铝合金，其特征在于，所述可用于钎焊的高压铸造铝合金包括最少0.2重量％的铁。
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