JP5251894B2 - 熱伝導性に優れたアルミニウム合金鋳造材の製造方法 - Google Patents
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Description
これらの組成を有するアルミニウム合金鋳造材は、以下に実施例を挙げて述べるように、高い熱伝導率と強度に加えて優れた鋳造性を併せ持つアルミニウム合金鋳造材である。
以下に実施例を挙げて述べるように、上述の時効処理や溶体化処理を行うことにより、前記アルミニウム合金鋳造材の熱伝導特性と機械的強度が一層向上することが発見された。
以下に、各組成の効果について簡単に説明する。
Siは鋳造性を向上させる作用を有する。ヒートシンクのような複雑な形状や薄肉部を有するものを鋳造する場合は、鋳造性の観点からSiを5質量%以上添加することが必要になる。Siは、また、鋳造材の機械的強度、耐摩耗性、防振性を向上させる作用を有する。しかし、Siは増加と共に合金の熱伝導率と伸展性を低下させ、Siの量が10質量%を超えると塑性加工性が不十分となるので10.0質量%以下であることが望ましい。
Feはアルミニウム合金の機械的強度を向上させると共に、ダイカスト法で鋳造する場合には、金型の焼き付きを防止する作用がある。この効果は、Feが0.3質量%以上含まれると顕著になる。しかし、Feの増加に伴って熱伝導率と伸展性が低下し、Feの量が0.6質量%を超えると塑性加工性が不十分になる。
Mgは、時効処理の際に、母相中のSiとMg−Si系化合物をして析出し、母相中のSi固溶量を低下させ、熱伝導率を向上させる。さらに、Mgの添加によって機械的強度が向上する。この効果は、Mgの添加量が0.1質量%以上で顕著になるが、添加量が0.5質量%を超えると逆に熱伝導率が低下する。
不純物の増加に伴って熱伝導率が低下するので、不可避不純物は0.1質量%以下に抑えるのが好ましい。特に、Ti、MnおよびZrは熱伝導率への影響が大きいので、0.05質量%以下に抑制するのが好ましい。
上記の条件で溶体化処理を行うことによって、鋳造組織に見られるミクロ・マクロ的な偏析を緩和して熱伝導特性や機械的強度に関するばらつきを減少させ、母相中のMg−Si系析出物の固溶化を促進し、Fe等の遷移元素の過飽和固溶分を析出させて熱伝導率を向上させ、さらに、Si粒子を球状化して伸展性を向上させて塑性加工性を向上させることができる。
上記の時効処理によって、母相中に固溶しているSiとMgを、Mg−Si系化合物として析出させ、母相中に固溶しているSiとMgの量を減少させることによって合金の熱伝導率を向上させることができる。また、Mg−Si系化合物は合金の機械的強度を向上させる。時効条件が160°C未満や1時間未満では、Mg−Si系化合物の析出量が比較的少ないので、熱伝導率の向上が小さい。逆に、270°Cや10時間を越えると過時効になり、強度が低下する。熱処理の条件は、合金組成と同じく望まれる熱伝導率と強度等の特性から、また、工業生産上の制約を考慮して選択することができるが、熱伝導度と郷土のバランスを考慮すると180°C〜250°Cで4〜8hrの範囲であることがより望ましい。
(実施例1)
Siを7.0質量%含有するAl合金に、Mgを0、0.3、0.5、0.6質量%添加した合金の鋳造材を準備し、その後、当該鋳造材に対して表1に示す条件で時効処理を行い、熱伝導率を測定した。熱伝導率の測定結果を合わせて表1に示す。また、Mgを0、0.3質量%含有する合金については、SiとMgの固溶量も測定した。その結果を表2に示す。なお、鋳造は、重力金型鋳造法で行った。
熱伝導率の単位:λ/w・m-1・k-1
Siを7.0資料%、Feを0.4質量%含有するAl合金に、Mgを0および0.3質量%添加した鋳造材を準備した。なお、鋳造材は、PFダイカスト法により鋳造した。得られた鋳造材を500°Cで2時間溶体化処理した後、水焼入れした。その後、熱伝導率を測定し、その後、250°Cで4時間時効処理し、再度熱伝導率を測定した。その結果を表3に示す。
Claims (4)
- Si:5〜10.0質量%、Mg:0.1〜0.5質量%を含み、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳造材の製造方法であって、鋳造後、溶体化処理を施さずに、180〜250℃の温度で4〜8時間保持する時効処理を施すことを特徴とする、熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金鋳造材の製造方法。
- 前記鋳造は、重力金型鋳造であることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金鋳造材の製造方法。
- Si:5〜10.0質量%、Mg:0.1〜0.5質量%、Fe:0.3〜0.6質量%を含み、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳造材の製造方法であって、鋳造後、溶体化処理を施さずに、180〜250℃の温度で4〜8時間保持する時効処理を施したことを特徴とする、熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金鋳造材の製造方法。
- 前記鋳造は、ダイカスト鋳造であることを特徴とする、請求項3に記載の熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金鋳造材の製造方法。
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