EP2226397A1 - Aluminiumlegierung - Google Patents

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EP2226397A1
EP2226397A1 EP09405042A EP09405042A EP2226397A1 EP 2226397 A1 EP2226397 A1 EP 2226397A1 EP 09405042 A EP09405042 A EP 09405042A EP 09405042 A EP09405042 A EP 09405042A EP 2226397 A1 EP2226397 A1 EP 2226397A1
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Peter Kohlmann
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Rheinfelden Alloys GmbH and Co KG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy with good electrical conductivity and good thermal conductivity for the production of die-cast components.
  • the standard alloy LM 6 to BS 1490 (AC 47000, AlSi12 (Cu) is used as standard.
  • the invention has for its object to provide a suitable for die casting aluminum alloy with respect to the known from the prior art alloys of improved electrical conductivity and thermal conductivity.
  • the sum of the elements manganese, titanium, vanadium and chromium is ⁇ 0.02% by weight.
  • a preferred field of application of the aluminum alloy according to the invention is the production of components with good electrical conductivity and good thermal conductivity, for example heat sinks for electronic components, by die casting.
  • inventive alloy A and two comparative alloys B and C with the compositions given in Table 1 were cast starting from a melt temperature of 660 ° C in die casting at a mold temperature of 150 ° C to heat sinks for electronic components with a weight of 2.2 kg. After removal from the die, the samples were cooled in still air.
  • the comparative alloy B differs from the alloy A according to the invention essentially by an increased silicon content.
  • Table 3 the results of thermal conductivity measurements on the die-cast components made of the inventive alloy A and the Comparative Alloy C compiled.
  • the alloy A according to the invention exhibits 30 to 40% higher thermal conductivity than the comparative alloy C.
  • Table 1 chemical composition of the alloys in% by weight alloy Si Fe Cu mg Mn Cr tl V Sr A 8.66 0.60 0,006 0.001 0.005 0.001 0,008 0,006 0,012 B 9.40 0.63 0,008 0.001 0,006 0.001 0,008 0,008 0,008 C 10.0-13.0 0.6 0.1 12:10 0.5 - 0.2 - - alloy Mesastalle M1 [m / ⁇ mm 2 ] Measuring point M2 [m / ⁇ mm 2 ] A 26,06 24.48 B 24.35 23.09 C 22.08 21.21 alloy Number of measurements Temperature [° C] Sample thickness [mm] Thermal conductivity [W / mK] A 5 23 5.76 169.4 C 5 23

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Abstract

Eine Aluminiumlegierung mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleltfähigkeit zur Herstellung von Druckgussbauteilen enthält 8,0 bis 9,0 Gew.-% Silizium 0,5 bis 0,7 Gew.-% Eisen max. 0,010 Gew.-% Kupfer max. 0,010 Gew.-% Magnesium max. 0,010 Gew.-% Mangan max. 0,001 Gew.-% Chrom max. 0,020 New.-% Titan max. 0,020 Gew.-% Vanadium max. 0,05 Gew.-% Zink 0,010 bis 0,030 Gew.-% Strontium und Aluminium als Rest mit weitere Elementen und herstellungsbedingten Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.%, insgesamt max. 0,2 Gew.-%. Die Legierung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Bauteilen mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit im Druckgiessverfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit zur Herstellung von Druckgussbauteilen.
  • Für im Druckgiessverfahren hergestellte Bauteile mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel als Abdeckung der Elektronik in Automobilen eingesetzte Kühlkörper, wird standardmässig die genormte Legierung LM 6 nach BS 1490 (AC 47000, AlSi12(Cu)) verwendet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für den Druckguss geeignete Aluminiumlegierung mit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Legierungen verbesserter elektrischer Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit bereitzustellen.
  • Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Legierung
    • 8,0 bis 9,0 Gew.-% Silizium
    • 0,5 bis 0,7 Gew.-% Eisen
    • max. 0,010 Gew.-% Kupfer
    • max. 0,010 Gew.-% Magnesium
    • max. 0,010 Gew.-% Mangan
    • max. 0,001 Gew.-% Chrom
    • max. 0,020 Gew.-% Titan
    • max. 0,020 Gew.-% Vanadium
    • max. 0,05 Gew.-% Zink
    • 0,010 bis 0,030 Gew.-% Strontium
    und Aluminium als Rest mit weitere Elementen und herstellungsbedingten Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-%, insgesamt max. 0,2 Gew.-% enthält.
  • Bei einer bevorzugten Variante der erfindungsgemässen Legierung beträgt die Summe der Elemente Mangan, Titan, Vanadium und Chrom ≤ 0,02 Gew.-%.
  • Ein bevorzugter Anwendungsbereich der erfindungsgemässen Aluminiumlegierung ist die Herstellung von Bauteilen mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kühlkörper für elektronische Bauteile, im Druckgiessverfahren.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand von zwei Vergleichsbeispielen.
  • Die erfindungsgemässe Legierung A und zwei Vergleichslegierungen B und C mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden ausgehend von einer Schmelzetemperatur von 660°C im Druckgiessverfahren bei einer Formtemperatur von 150°C zu Kühlkörpern für elektronische Bauteile mit einem Gewicht von 2,2 kg vergossen. Nach der Entnahme aus der Druckgiessform wurden die Proben in ruhiger Luft abgekühlt.
  • An den Druckgussbauteilen wurde an zwei verschiedenen Messstellen M1 und M2 die elektrische Leitfähigkeit gemessen. Die in Tabelle 2 zusammengestellten Ergebnisse zeigen die Überlegenheit der erfindungsgemässen Legierung A gegenüber den Vergleichslegierungen B und der registrierten Standardlegierung C (LM6 nach BS 1490, AC 47000, AlSi12(Cu)). Die Vergleichslegierung B unterscheidet sich von der erfindungsgemässen Legierung A im Wesentlichen durch einen erhöhten Siliziumgehalt.
  • In Tabelle 3 sind die Ergebnisse von Wärmeleitfähigkeitsmessungen an den Druckgussbauteilen aus der erfindungsgemässen Legierung A und der Vergleichslegierung C zusammengestellt. Die etfindungsgemässe Legierung A zeigt gegenüber der Vergleichslegierung C eine um 30 bis 40% höhere Wärmleitfähigkeit. Tabelle 1: chemische Zusammensetzung der Legierungen in Gew.-%
    Legierung Si Fe Cu Mg Mn Cr Tl V Sr
    A 8,66 0,60 0,006 0,001 0,005 0,001 0,008 0,006 0,012
    B 9,40 0,63 0,008 0,001 0,006 0,001 0,008 0,008 0,008
    C 10.0-13.0 0,6 0,1 0.10 0.5 - 0.2 - -
    Tabelle 2: Elektrische Leitfähigkeit
    Legierung Mesastalle M1 [m/Ωmm2] Messstelle M2 [m/Ωmm2]
    A 26,06 24,48
    B 24,35 23,09
    C 22,08 21,21
    Tabelle 3: Wärmeleitfähigkeit
    Legierung Anzahl Messungen Temperatur [°C] Probendicke [mm] Wärmeleitfähigkeit [W/mK]
    A 5 23 5,76 169,4
    C 5 23 3,96 119,1

Claims (4)

  1. Aluminiumlegierung mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit zur Herstellung von Druckgussbauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung
    8,0 bis 9,0 Gew.-% Silizium
    0,5 bis 0,7 Gew.-% Eisen
    max. 0,010 Gew.-% Kupfer
    max. 0,010 Gew.-% Magnesium
    max. 0,010 Gew.-% Mangan
    max, 0,001 Gew.-% Chrom
    max. 0,020 Gew.-% Titan
    max. 0,020 Gew.-% Vanadium
    0,010 bis 0,030 Gew.-% Strontium
    und Aluminium als Rest mit weitere Elementen und herstellungsbedingten Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-%, insgesamt max. 0,2 Gew.-% enthält.
  2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Elemente Mangan, Titan, Vanadium und Chrom ≤ 0,02 Gew.-% beträgt.
  3. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2 für im Druckgiessverfahren hergestellte Bauteile mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Kühlkörper für elektronische Bauteile.
  4. Druckgussbauteil aus einer Aluminiumlegierung mit guter Warmfestigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit.
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