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Abstract

本发明系关于3C产品极薄零组件(0.7～1.2mm)的压铸用铝合金。主要成分含硅10.0－14.0wt.％，铜2.5－4.5wt.％，镍0－2.0wt.％，锰0－1.5wt.％，同时镍及锰总含量保持在0.5－2.0wt.％之间。此种合金流动性(即填模能力)皆比传统现有合金增加20％以上，在高压压铸情况下，将可做到0.7－1.2mm壁厚铸件，特别适合3C产品机壳应用，且在生产成本上将可比镁合金低20－30％以上，将可适当取代后者。

Description

一种新压铸铝合金
技术领域
本发明系有关压铸用铝合金，特别是关于一种压铸极薄件用之铝合金。
背景技术
近年来3C产业发展迅速，其中笔记型计算机、数字相机及通讯手机等之机壳，皆要求轻、薄及防电磁辐射之特性，为此乃广泛使用镁合金及铝合金经高压压铸作成成型件。而这两年来的趋势则是大量走向镁合金，乃因其相同厚度之铸件比铝合金者要轻约30％。另一因素是现有世界各国铝合金成份之流动性均较有限，即使在高压压铸下亦难做到1mm以下的厚度，无法满足一些机壳要求，如笔记型计算机之机壳铸件。
目前镁合金虽是这方面应用的主流，但使用镁合金有以下诸多缺点及代价：
1.镁合金原料价格每公斤较铝合金稍贵。
2.镁合金铸件料头等废料(约为成品重量1.5-2倍)由于杂质(如铁、镍、铜、硅)含量的提高及氧化物增加很难在厂内回收再熔使用，通常以贱价卖回给原厂处理，因此镁合金由进料到成品件之使用重量比例极低，约35％～40％左右，形成极大的资源及能源浪费。反观铝合金废料厂内再生使用几乎达到100％，因此以相同厚度铸件之相对原料成本而言，铝合金铸件要比镁合金铸件减少35％～50％。
3.镁合金比铝合金对空气中的氧反应(氧化)更活泼，其汤液形成的氧化物极易造成铸件夹渣缺陷，因此一般镁合金压铸铸件不良率往往要比铝合金者高许多，前者通常在60-80％，而后者可达75-95％。
4.镁合金铸件后续处理较铝合金昂贵50％以上，主要是因为镁合金需化成皮膜处理且往往表面缺陷需相当人工之补土过程。
基于以上因素要降低3C机壳压铸铸件成本乃需大量采用铝合金，但如前所述，现有世界各国铝合金之流动性均较有限，很难做到1mm以下薄件。
发明内容
本发明之目的，在于提供一种新压铸铝合金，其流动性佳，裂件倾向低，同时在高温强度好，能减少铸件脱膜时变形。
本发明所述新压铸铝合金其主要成分如下：
(按重量百分比)
铝：78-87％
硅：10.0-14.0％
铜：2.5-4.5％
镍：0-2.0％
锰：0-1.5％
其他为杂质且小于2.0％
该杂质允许含有铁为0-0.5％，铬为0-0.4％，钴为0-0.5％，铈为0-1.0％，镧为0-1.5％，镁为0-0.5％，钛为0-0.7％，其它未说明之杂质元素每一种之重量百分比皆小于0.3％。此外，镍和锰总含量保持在0.5-2.0％之间。
本发明之极薄件压铸铝合金，配合适当铝汤处理及压铸机台设备与操作将可在高良品率下生产0.7～1.0mm壁厚之铸件。这将比目前市面上采用热室压铸法镁合金铸件1.0～1.2mm壁厚要薄20～25％，因而可弥补铝合金比镁合金密度高约45％的缺点。根据估计本发明用于3C机壳铸件将可比镁合金者节省成本20～30％左右，其间也包括对能源电力的节省15％以上。
本发明虽是针对3C机壳需求而开发，但同样可应用于一般铝合金压铸件上，因此一个铝压铸厂将可采用本合金生产各式铸件。
具体实施方式
目前世界上较常用的高压压铸用铝合金，其成份和基本机械性能如下表所列：
合金代号 硅 铁 镁 锰 铜 锌 其它   铝 抗张强度(ksi) 降伏强度(ksi) 伸长率(％)标距长50mm
 A360  9.0- ＜1.5  0.4-0. -   ＜0.6 -  -   平衡   46   24   5.0
 10.0     6
 364  8.0-9.0   ＜1.5  0.2-0.4 -   ＜0.2   ＜0.15    0.35Cr0.03Be   平衡   43   23   7.5
 A380  8.0-9.0   ＜1.3  ＜0.1 -   3.0-4.0   ＜3.0    0.35Cr0.03Be   平衡   47   23   4.0
 383  10.0-11.0   ＜0.13  ＜0.1 -   2.0-3.0   ＜3.0 -   平衡   43   21   8.0
 A384  10.5-12   ＜0.13  ＜0.1 -   3.2-4.2   ＜3.0 -   平衡   47   23   4.0
 365  9.5-11.5   ＜0.15   0.1-0.6   0.40-0.60 - - -   平衡   34   18   15*
镁合金AZ91D ＜0.01   ＜0.005   平衡   0.15-0.50   ＜0.03    0.35-1.0 -   8.3-9.7   34   23   3.0
附注：以上表列及本文均使用重量百分比(wt.％)，空白未注明者一般代表＜0.1％杂质含量。
附注：该等合金代号(A360至AZ91D)之合金系为习知之合金，为此项技艺领域的人所熟知，于此不再一一赘述。
*系在真空压铸下并作T6热处理的机械性质。
本发明特色在于使用相当高之硅含量以增加流动性，特适铸薄件；同时使用相当高含量之镍及锰以防止黏模现象(即铸件局部焊接于模具上)。传统上压铸用铝合金大都采用高铁含量(0.5～1.5wt.％)以防止黏模现象，但含铁量高将损害伸长率及耐冲击性、耐疲劳性等机械性能。本发明用镍及锰取代铁将不会有这方面缺点。同时镍还能帮助流动性增加及增强高温强度，减少铸件脱膜时变形。
添加0-2.0wt.％镍及0-1.5wt.％锰，同时镍及锰总含量保持在0.5-2.0wt.％之间于压铸铝合金是本发明最大特色。纵观美国、日本、欧洲有关铝-硅-铜合金专利均未发现有类似之添加者。以最接近的美国AluminumAssociation出版的365合金(原系德国Reinfelden铝公司在欧洲申请的专利EP687742-1)亦仅含0.4-0.6wt.％锰，未见镍有适量的添加。故本发明不会与现有世界铝合金专利有所冲突。
本发明铝-硅-铜-镍-锰合金，较传统ADC10、ADC12、A380、A384在流动性方面更好一些，且裂件倾向更低，同时其高温强度更好，能减少铸件脱膜时变形。
习知铝-硅合金类的铸造合金，可添加至多0.20wt％钛及至多0.07wt％锶以使铸件微观组织能再进一步的细化而有助于机械性质的提升，所以本发明合金在必要需求下亦可添加此两元素加以改善。
本发明合金，其中该杂质允许含有铁重量百分比为0-0.5％、铬重量百分比为0-0.4％、钴重量百分比为0-0.5％、铈(Ce)重量百分比为0-1.0％、镧(La)重量百分比为0-1.0％、镁重量百分比为0-0.5％、钛重量百分比为0-0.20％、锌重量百分比0-3.0％、锶重量百分比为0-0.07％、及其它未说明之杂质元素每一种之重量百分比皆小于0.3％，该杂质之总重量百分比小于2.0％。
为使本发明之技术思想具体化，乃以实验加以证明，以下实施例即说明此一技术思想是正确的。
实施例一：
依表一之成份范围，以纯铝、纯硅、纯铜及铝-镍母合金在电热之坩埚炉中熔解，除气除渣后以压铸机压铸成厚度0.8mm、面积为200×300mm之铸片，经切片分割成20片20mm×150mm之矩形，再车削成片状拉伸试片20支，每支试片皆具有宽度12.5mm长50mm之标距(gage)，所得机械性质平均值如表中所示。
表一
  硅   铁   镁   镍   铜   锌   铝 抗张强度(ksi) 降伏强度(ksi) 伸长率(％)标距长50mm
  10.5 ＜0.5 ＜0.4   0.7   3.0 ＜2.0 平衡     45     24   6.0
注：使用重量百分比(wt.％)
实施例二：
依表二之成份范围及实施例一之熔铸程序压铸成厚度0.8mm、面积为200×300mm之铸片，经切片分割成20片20mm×150mm之矩形，再车削成片状拉伸试片20支，每支试片皆具有宽度12.5mm长50mm之标距(gage)，所得机械性质平均值如表中所示。
表二
  硅   铁   镁   镍   铜   锌   铝 抗张强度(ksi) 降伏强度(ksi) 伸长率(％)标距长50mm
  12.5 ＜0.5 ＜0.4     1.5     3.8 ＜2.0 平衡     47     26   5.4
注：使用重量百分比(wt.％)
实施例三：
依表三之成份范围及实施例一之熔铸程序压铸成厚度0.8mm、面积为200×300mm之铸片，经切片分割成20片20mm×150mm之矩形，再车削成片状拉伸试片20支，每支试片皆具有宽度12.5mm长50mm之标距(gage)，所得机械性质平均值如表中所示。
表三
  硅   铁   镁   镍   锰   铜   锌   铝 抗张强度(ksi) 降伏强度(ksi) 伸长率(％)标距长50mm
 13.4 ＜0.5 ＜0.4     1.0     0.8     3.5 ＜2.0 平衡     47     25  5.0
注：使用重量百分比(wt.％)
实施例四：
依表四之成份范围及实施例一之熔铸程序压铸成厚度0.8mm、面积为200×300mm之铸片，经切片分割成20片20mm×150mm之矩形，再车削成片状拉伸试片20支，每支试片皆具有宽度12.5mm长50mm之标距(gage)，所得机械性质平均值如表中所示。
表四
  硅   铁   镁   镍   锰   铜   锌   铝 抗张强度(ksi) 降伏强度(ksi) 伸长率(％)标距长50mm
  12.6 ＜0.5 ＜0.4   0.4   1.4   2.8 ＜2.0 平衡     46     25  5.8
注：使用重量百分比(wt.％)
实施例五：
依表五之成份范围及实施例一之熔铸程序压铸成厚度0.8mm、面积为200×300mm之铸片，经切片分割成20片20mm×150mm之矩形，再车削成片状拉伸试片20支，每支试片皆具有宽度12.5mm长50mm之标距(gage)，所得机械性质平均值如表中所示。
表五
  硅   铁   镁   锰   铜   锌   铝 抗张强度(ksi) 降伏强度(ksi) 伸长率(％)标距长50mm
 12.4 ＜0.5 ＜0.4     1.2     4.0 ＜2.0 平衡     47     26  5.7
注：使用重量百分比(wt.％)
由以上实施例可知本发明合金不但能获得大面积肉薄的铸件，同时仍可获得优秀的机械性质，较习知使用的AZ91D镁合金之抗张强度、降伏强度及伸长率为佳。此外，本实施例之研究亦发现镍的添加，尚能有助于流动性增加及高温强度之增强，进而减少铸片脱膜时变形的现象，此将可实际提升极薄铸件的良品率。
综上所述，可知本发明之『新压铸铝合金』不但具有新颖性、进步性，而且可供产业利用性，与发明要件相符。惟，以上所述者，仅为本发明之实施例而已，凡依据本发明之各种修饰与变化，仍应包含于本申请专利之范围内。

Claims (3)

1、一种新压铸铝合金，其特征在于其主要成分如下(按重量百分比)：
铝：               78-87％
硅：               10.0-14.0％
铜：               2.5-4.5％
镍：               0-2.0％
锰：               0-1.5％
其他为杂质且小于2.0％
2、按照权利要求1所述新压铸铝合金，其特征在于所述合金中其他杂质中各元素的含量为：
铁：               0-0.5％
铬：               0-0.4％
钴：               0-0.5％
铈：               0-1.0％
镧：               0-1.0％
镁：               0-0.5％
钛：               0-0.2％
锌：               0-3.0％
锶：               0-0.07％
其他未说明之杂质元素每一种之重量百分比皆小于0.3％。
3、按照权利要求1、2所述新压铸铝合金，其特征在于镍和锰总含量保持0.5-2.0％之间。
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