KR20200088454A - 고열전도도 알루미늄 합금 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아래 성분을 포함하는 고열전도도 알루미늄 합금을 제공하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 표시하면 아래와 같다. 즉, Al은 80~90%, Si는 6.5~8.5%, Fe은 0.2~0.5%, Zn은 0.8~3%, V은 0.03~0.05%, Sr은 0.01~1%, 그래핀은 0.02~0.08%이다. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서, Si, Fe, Zn 등 합금 원소를 최적화하고, Sr, V, 그래핀 등 원소를 첨가하며, 각 성분의 함량을 제어하고 서로 배합 및 조정함으로써, 높은 열전도도, 양호한 주조 성능 및 우수한 반고체 다이캐스팅 성능을 갖는다. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 그래핀을 첨가하는 바, 그래핀의 양호한 열전도 성능을 알루미늄 합금에 적용하여 고열전도도 알루미늄 합금을 얻는다.

Description

고열전도도 알루미늄 합금 및 그 제조방법
본 출원은 2018년12월14일에 중국 지식재산국에 제출된 출원번호가 201811532160.5이고, 발명의 명칭이 "고열전도도 알루미늄 합금 및 그 제조방법"인 중국특허출원의 우선권을 청구하며, 상기 출원의 모든 내용은 인용방식으로 본 출원에 결합된다.
본 발명에 따른 실시예는 금속 재료 분야에 관한 것으로, 특히 알루미늄 합금에 관한 것이다.
현대 전자 정보 기술 및 제조 기술의 급속한 발전에 따라, 전자 시스템 및 5G 통신 장비는 대규모 집적화, 소형화, 경량화 및 고출력 등 방향으로 발전하고 있으며, 이는 전자 시스템 및 5G 통신 장비의 방열에 대한 심각한 도전이 아닐 수 없다. 관련 연구 데이터에 따르면, 전자 제품 고장 원인 중 약 절반은 과열 등 열 관련 문제로 인해 발생한다. 연구 자료에 따르면, 반도체 소자의 온도가 10
Figure pct00001
증가할 때마다 신뢰도는 50% 감소한다는 사실이 밝혀졌으며, 부품이 매우 높은 온도에서 작동할 경우, 고장율(failure rate)은 온도가 높아짐에 따라 기하급수적으로 증가한다.
알루미늄 합금은 종합적 성능이 우수하다. 즉 밀도가 작고, 강도가 높으며, 전기전도성 및 열전도성이 양호하고, 가공이 단순한 등의 장점들은 제품 구조 및 방열 요구를 비교적 잘 충족시키므로, 자동차, 전자 및 통신 등 분야에 널리 사용된다. 순수한 알루미늄은 실온에서 약 238 W/(m·K)의 비교적 높은 열전도도를 가지며, 6063과 같은 변형된 알루미늄 합금의 열전도도 역시 209 W/(m·K)에 달한다. 그러나, 합금 원소가 증가함에 따라 알루미늄 합금의 열전도도는 점차 감소하고, 또한 합금의 열전도도에 대한 서로 다른 원소의 영향은 크게 다르다. 이는 주로 금속의 자유 전자의 전기전도 메커니즘에 의해 결정되며, 알루미늄 합금의 전기전도 특성은 격자 왜곡 정도, 결함, 불순물, 상 조성 및 분포 등과 관련이 있다.
따라서, 사용 수명을 연장하고 과열로 인한 고장 문제를 감소시키는 고열전도도 알루미늄 합금을 제공하는 것은 현재 통신 전자 장비 분야에서 해결하여야 하는 과제이며, 통신 전자 장비의 작업 성능을 향상시키는데 중요한 공학적 응용 가치가 있다.
본 발명은 높은 열전도도, 최적화된 주조 성능 및 반고체 다이캐스팅(die-casting) 성능을 가질 수 있는 고열전도도 알루미늄 합금 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 아래 성분을 포함하는 고열전도도 알루미늄 합금을 제공하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 80~90%
Si 6.5~8.5%
Fe 0.2~0.5%
Zn 0.8~3%
V 0.03~0.05%
Sr 0.01~1%
그래핀 0.02~0.08%
선택적으로, 고열전도도 알루미늄 합금은 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 82~90%
Si 6.8~7.8%
Fe 0.25~0.45%
Zn 1~2.5%
V 0.035~0.045%
Sr 0.015~0.8%
그래핀 0.04~0.07%
선택적으로, 고열전도도 알루미늄 합금은 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 85~88%
Si 7~7.5%
Fe 0.3~0.4%
Zn 1.5~2%
V 0.038~0.042%
Sr 0.02~0.6%
그래핀 0.05~0.06%
선택적으로, 고열전도도 알루미늄 합금은 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 80~82%
Si 6.5~8.5%
Fe 0.2~0.5%
Zn 0.8~3%
V 0.03~0.05%
Sr 0.01~1%
그래핀 0.02~0.08%
RE 1~5%
선택적으로, RE는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc 중의 하나 또는 여러 성분을 포함한다.
선택적으로, RE는 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 RE의 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
La 40~70%
Sc ≤5%
Y ≤15%
선택적으로, 고열전도도 알루미늄 합금은 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 80~82%
Si 6.5~8.5%
Fe 0.2~0.5%
Zn 0.8~3%
V 0.03~0.05%
Sr 0.01~1%
그래핀 0.02~0.08%
La 0.4~3.5%
Sc ≤0.75%
Y ≤0.75%
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 아래 단계를 포함하는 고열전도도 알루미늄 합금 제조방법을 제공한다.
(1) 중량백분비에 따라 Al, Si, Fe, Zn, V, Sr 및 그래핀을 배합하고, 용융될 때까지 함께 가열하여 알루미늄 합금액을 얻는 바, 용융제련 온도는 섭씨700~750도(℃)로 설정한다.
(2) 알루미늄 합금액을 분사장치에 넣고, 불활성 가스를 캐리어로 하여 분말사출 정련을 수행하고, 정련 시간은 8~18분으로 설정하며, 알루미늄 합금액을 정련한 다음 15~30분 동안 가만히 놓아둔 후 여과한다.
(3) 단계(2)에서 여과된 알루미늄 합금액을 로터 가스제거 장치로 전이시키고, 회전 방식으로 알루미늄 합금액에 질소 가스를 불어넣어 2차 가스제거를 수행하되, 여기서 로터 가스제거 장치의 로터의 회전수는 500~600rpm으로 설정하고, 가스의 유량은 10~20L/min으로 설정한다.
(4) 단계(3)에서 얻은 가스를 제거한 후의 알루미늄 합금액을 반고체 상태가 될 때까지 기계교반하여 알루미늄 합금의 반고체 슬러리를 얻는 바, 온도는 580~610℃로 설정한다.
(5) 단계(4)에서 얻은 알루미늄 합금의 반고체 슬러리를 575~590℃의 온도에서, 1.5~2.5m/s의 사출 속도로 다이캐스팅 성형하되, 사출압은 30~50MPa로 설정하고, 과급압은 60~80MPa로 설정하며, 사출을 완료한 후 7~15초 동안 압력을 유지하여 고열전도도 알루미늄 합금을 얻는다.
선택적으로, 해당 고열전도도 알루미늄 합금의 제조방법은 나아가 단계(5)의 알루미늄 합금의 반고체 슬러리를 다이캐스팅 성형한 후 300~500℃의 온도에서 1~2 시간 동안 에이징 처리를 수행하고, 냉각한 후 고열전도도 알루미늄 합금을 얻는 단계(6)을 포함한다.
선택적으로, 해당 고열전도도 알루미늄 합금의 제조방법의 단계(1)에서는 나아가 중량백분비에 따라 RE를 배합하고, Al, Si, Fe, Zn, V, Sr 및 그래핀과 용융될 때까지 함께 가열하여 알루미늄 합금액을 얻는다.
본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 주요 합금원소는 Si, Fe, Zn, V, Sr, 그래핀 및 RE이고, 본 발명에서는 주요 합금원소인 Si, Fe, Zn을 최적화하는 기초상에서 V 원소를 첨가하여 변질된 철이 풍부한 상을 미세화(refinement)시키고, Sr, RE 원소를 첨가하여 변질된 공정 실리콘(共晶硅, eutectic silicon)을 미세화시키며, 그래핀을 첨가하여 열전도 효율을 향상시키고, 합금원소 및 분순물의 함량을 엄격하게 제어하고 서로 배합되도록 하여 알루미늄 합금의 최적화된 성능을 보장함으로써, 최종적으로 해당 알루미늄 합금이 높은 열전도도, 양호한 주조 성능 및 우수한 역학적 성능을 가지도록 한다.
해당 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서 각 성분의 작용 및 함량에 대한 설명은 아래와 같다.
Al은 알루미늄 합금을 형성하는 주요 성분으로, 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서 Al의 중량백분비 함량범위를 80~90%로 한정한다.
Si는 알루미늄 합금을 형성하는 중요한 성분 중 하나이고, Si 원소와 Al의 격자 상수에는 매우 큰 차이가 존재하며, 규소가 알루미늄 기체에 고용되면 알루미늄 기체의 격자 왜곡(lattice distortion)을 일으키고, 외부 전기장의 작용으로 인해 전자 파동의 전파 저항력이 증가하며, 저항이 증가하고, 알루미늄 합금의 열전도도는 감소한다. 한편, 규소는 알루미늄 합급에서 Al과 함께 Al+Si 공정 액상을 형성하여 알루미늄 합금의 다이캐스팅 유동성을 향상시키는 동시에 알루미늄 합금의 강도 및 기계가공 성능을 향상시킬 수 있다. Si의 함량이 높을수록 공정 액상은 더 많으며, 알루미늄 합금의 다이캐스팅 유동성도 더 좋지만, 다이캐스팅 알루미늄 합금의 열전도도, 소성은 감소한다. Si의 함량이 6.5%보다 낮을 경우, 알루미늄 합금의 유동성은 반고체 다이캐스팅의 공정 수요를 만족시키지 못하고, Si의 함량이 8.5%를 초과할 경우, 알루미늄 합금의 열전도도는 매우 큰 영향을 받는다. 알루미늄 합금의 높은 열전도도 및 양호한 반고체 다이캐스팅 성형 성능을 보장하기 위해, Si의 함량은 6.5~8.5%로 선택되고, 바람직하게는 6.8~8%로 선택되고, 더 바람직하게는 7.0~8%로 선택된다.
Fe은 알루미늄 합금에서 불가피 불순물로서, Fe은 알루미늄 합금에서 조대한 β-AlFeSiFe 상을 형성하고, 이러한 β-AlFeSiFe 상은 알루미늄 합금 기재를 심각하게 분할하므로 알루미늄 합금의 강도 및 소성이 낮아진다. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서, 불순물 원소인 Fe의 함량을 0.2~0.5%로 제어하고, 바람직하게는 0.25~0.45%로 제어하며, 더 바람직하게는 0.3~0.4%로 제어한다.
V은 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 중요한 성분 중 하나로서, 주로 변질된 β-AlFeSiFe 상을 미세화시키는 작용을 하며, 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금은 V을 첨가하여 Fe이 알루미늄 합금 중 철이 풍부한 상의 성장 방향을 변화 및 억제함으로써 β-AlFeSiFe 상이 조대한 침상 형태로부터 미세화 변질되어 미세하고 균일한 미립자 형태가 되도록 하며, 철이 풍부한 상이 알루미늄 합금의 강도 및 소성에 끼치는 영향을 제거함으로써 알루미늄 합금이 높은 강도와 높은 소성을 갖도록 한다. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 V의 함량은 0.03~0.05%이고, 바람직한 V의 함량은 0.035~0.045%이며, 더 바람직한 V의 함량은 0.038~0.042%이고, 제일 바람직한 V의 함량은 4%이다.
Sr은 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 중요한 성분 중 하나로서, 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 Sr을 첨가하는 바, Sr은 반고체 다이캐스팅 알루미늄 합금에 있어서 Al-Si 합금 중 공정 실리콘의 변질 작용을 위한 것이고, 변질되지 않은 Al-Si 합금 중의 공정 실리콘은 주로 섬유 형태, 긴 침상 형태를 이루며 분포가 균일하지 못하고, 공정 실리콘은 알루미늄 합금 중에서 통상적으로 가늘고 긴 침상 형태를 이루며, 이러한 가늘고 긴 침상 형태의 공정 실리콘도 알루미늄 합금 기재를 분할할 수 있어, 전통적인 다이캐스팅 알루미늄 합금의 강도 및 소성이 낮아지는 중요한 이유이다. 종래기술에 있어서 공정 실리콘의 미세화 변질을 구현하기 위해 주로 Na을 첨가하지만, Na의 변질 작용을 적용하면 유효시간이 짧고 환경을 오염시키는 등 문제점이 존재한다. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서, Sr을 첨가하여 미세화 변질을 구현하여 알루미늄 합금에서 공정 실리콘의 형태가 섬유 형태, 긴 침상 형태로부터 분포가 균일한 짧은 막대 형태, 볼 형태로 변화되도록 함으로써 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 역학적 성능을 현저히 향상시킨다. 그 효과는 전통적인 Na 변질제보다 좋고, 안정성이 양호하며 지속시간이 길고 재현성이 우수한 등 장점을 갖고 있다. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 Sr의 함량은 0.01~1%이고, 바람직한 Sr의 함량은 0.015~0.8%이며, 더 바람직한 Sr의 함량은 0.02~0.6%이다.
그래핀은 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 중요한 성분 중 하나로서, 그래핀은 매우 양호한 열전도 성능을 가지고 있고, 순수하고 결함이 없는 단층 그래핀의 열전도계수는 5300W/mk에 달하며, 단일 벽 탄소 나노튜브(열전도계수: 3500W/mk)와 다중 벽 탄소 나노튜브(열전도계수: 3000W/mk)의 열전도계수보다 높아 현재로서는 열전도계수가 가장 높은 탄소 재료이고, 캐리어로 사용되는 경우에도 열전도계수는 600 W/mk에 달한다. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서, 그래핀을 첨가하여 열전도 효율을 높이는 바, 그래핀은 매우 고가이므로 본 발명에서는 그래핀의 함량을 0.02~0.08%로 선택하여 첨가하고, 바람직한 그래핀의 함량은 0.04~0.07%이며, 더 바람직한 그래핀의 함량은 0.05~0.06%이다.
RE(희토류 원소)는 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 중요한 성분 중 하나로서, 우수한 가스 제거, 불순물 제거 및 변질 작용을 가지며, 합금의 열전도도를 향상시킬 수 있다. 금속 Al이 융해된 후 온도가 높을수록 수소를 흡입하기 쉽고, RE는 양호한 수소 고정 작용을 가지고 있어 수소와 함께 안정적인 희토류 수소화물(REH2, REH3)을 생성할 수 있다. 또한, RE는 각각 알루미늄 합금액 중에 고용된 유해 불순물 및 실리콘과 함께 안정적인 금속간 화합물(FeRE5 등) 및 결정립계에 분포된 AlRESi를 각각 형성하여, 알루미늄 합금의 다공도, 잡질 및 알루미늄 중의 규소의 고용량을 감소시킴으로써, 결정립 내부의 불순물 함량을 감소시키고 격자 왜곡을 감소시키며 합금의 열전도도를 향상시킨다.
본 발명에 따른 실시예의 목적, 과제 해결 수단 및 장점을 보다 명확하게 하기 위해, 본 발명에 따른 실시예를 결합하여 본 발명의 과제 해결 수단을 명확하고 완전하게 설명하며, 당연히, 설명된 실시예는 본 발명의 모든 실시예가 아닌 일부 실시예에 지나지 않는다. 당업자가 창조적 노력 없이 본 발명의 실시예에 기초하여 획득하는 모든 다른 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다. 설명할 바로는, 충돌이 존재하지 않는 전제하에서 본 출원 중의 실시예 및 실시예 중의 특징들은 서로 임의로 조합될 수 있다.
아래, 구체적인 실시예를 통해 본 발명에서 제공하는 고열전도도 알루미늄 합금을 상세하게 설명한다.
실시예 1
고열전도도 알루미늄 합금은 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 90%
Si 6.5%
Fe 0.2%
Zn 0.8%
V 0.03%
Sr 0.01%
그래핀 0.02%
실시예1의 고열전도도 알루미늄 합금의 열전도계수는 최대로 198에 달한다. 열전도 성능이 가장 좋다.
실시예2
고열전도도 알루미늄 합금은 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 80%
Si 8.5%
Fe 00.5%
Zn 3%
V 0.05%
Sr 1%
그래핀 0.08%
실시예2의 고열전도도 알루미늄 합금의 성형은 기타 고열전도도 알루미늄 합금에 비해, 동일한 체적일 때 중량이 더 가볍다.
실시예3
고열전도도 알루미늄 합금은 아래 성분을 포함하고, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
Al 90%
Si 6.8%
Fe 0.25%
Zn 1%
V 0.035%
Sr 0.015%
그래핀 0.04%
실시예3의 고열전도도 알루미늄 합금의 성형율은 최대로 96.02%에 달하며, 공정과정을 감소하고, 시간 비용을 절약한다.
아래, 리스트 방식으로 본 발명에 따른 서로 다른 실시예의 고열전도도 알루미늄 합금의 파라미터를 제공한다. 설명할 바로는, 실시예의 성분의 총 함량은 100%보다 조금 작은데, 미량 불순물을 잔여량으로 이해할 수 있다.
표 1에서는 본 발명의 일부 실시예의 열전도계수를 표시하였다.
Figure pct00002
표 1
표 2에서는 본 발명의 일부 실시예의 성능 파라미터를 표시하였다.
Figure pct00003
표 2
여기서, 표 2 성분 중의 일부 RE는 2개 열로 나뉘고, 앞 1열은 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 중량백분비로 RE의 함량을 나타내고, 나머지 1열은 RE의 중량백분비로 나타내는 것으로, 각 희토류 원소가 차지하는 분량을 나타낸다.
상기 내용은 단독으로 또는 여러가지 방식을 조합하여 실시할 수 있으며, 이러한 변형된 방식들도 모두 본 발명의 청구보호범위에 속한다.
마지막으로 설명할 바로는, 본 문헌에서 사용되는 용어들 "포함한다", "포함하는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적 포함(non-exclusive inclusion)을 커버하려 하며, 따라서 일련의 요소들을 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치는 해당 요소들을 포함할 뿐만 아니라, 명시적으로 나열되지 않은 다른 요소도 포함하며, 또는 이러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치의 고유 요소를 더 포함한다. 추가 제한이 없는 상황에서, "~을 포함하는"으로 정의된 요소는 그 요소의 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에서 추가적인 동일한 요소의 존재를 배제하지 않는다.
전술한 실시예는 본 발명을 한정하기 보다는 단지 본 발명의 과제 해결 수단을 설명하기 위한 것이다. 전술한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 과제 해결 수단의 사상 및 보호 범위를 벗어나지 않고도 전술한 각 실시예에 기재된 과제 해결 수단에 대해 수정하거나, 또는 그 중의 일부 기술적 특징에 대해 등가의 대체가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
[산업상 이용가능성]
1. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서, Si, Fe, Zn 등 합금 원소를 최적화하고, Sr, V, 그래핀, RE 원소를 첨가하며, 각 성분의 함량을 제어하고 서로 배합 및 조정함으로써, 높은 열전도도, 양호한 주조 성능 및 우수한 반고체 다이캐스팅 성능을 갖는다.
2. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 그래핀을 첨가하는 바, 그래핀의 양호한 열전도 성능을 알루미늄 합금에 적용하여 고열전도도 알루미늄 합금을 얻는다.
3. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금에 있어서, 알루미늄 합금에서의 규소와 기타 불순물의 고용량 및 수축 기공, 수축 캐비티 등 내부 결함을 감소시킴으로써, 결정립 내부의 불순물의 함량을 감소시키고, 격자 왜곡을 감소시키며 알루미늄 합금의 열전도 효율을 향상시킨다.
4. 본 발명의 고열전도도 알루미늄 합금의 높은 전기전도도는 현재 통신 전자 분야의 발전 수요에 적응하며, 통신 분야의 급속한 발전으로 인한 반도체 소자의 성능에 대한 요구를 만족시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금.
    Al 80~90%
    Si 6.5~8.5%
    Fe 0.2~0.5%
    Zn 0.8~3%
    V 0.03~0.05%
    Sr 0.01~1%
    그래핀 0.02~0.08%
  2. 제1항에 있어서,
    각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금.
    Al 82~90%
    Si 6.8~7.8%
    Fe 0.25~0.45%
    Zn 1~2.5%
    V 0.035~0.045%
    Sr 0.015~0.8%
    그래핀 0.04~0.07%
  3. 제2항에 있어서,
    각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금.
    Al 85~88%
    Si 7~7.5%
    Fe 0.3~0.4%
    Zn 1.5~2%
    V 0.038~0.042%
    Sr 0.02~0.6%
    그래핀 0.05~0.06%
  4. 제1항에 있어서,
    각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금.
    Al 80~82%
    Si 6.5~8.5%
    Fe 0.2~0.5%
    Zn 0.8~3%
    V 0.03~0.05%
    Sr 0.01~1%
    그래핀 0.02~0.08%
    RE 1~5%
  5. 제4항에 있어서,
    상기 RE는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc 중의 하나 또는 여러 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 RE는 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금.
    La 40~70%
    Sc ≤5%
    Y ≤15%
  7. 제1항에 있어서,
    각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금.
    Al 80~82%
    Si 6.5~8.5%
    Fe 0.2~0.5%
    Zn 0.8~3%
    V 0.03~0.05%
    Sr 0.01~1%
    그래핀 0.02~0.08%
    La 0.4~3.5%
    Sc ≤0.75%
    Y ≤0.75%
  8. (1) 중량백분비에 따라 Al, Si, Fe, Zn, V, Sr 및 그래핀을 배합하고, 용융될 때까지 함께 가열하여 알루미늄 합금액을 얻는 바, 용융제련 온도는 700~750℃로 설정하는 단계,
    (2) 알루미늄 합금액을 분사장치에 넣고, 불활성 가스를 캐리어로 하여 분말사출 정련을 수행하는 바, 정련 시간은 8~18분으로 설정하며, 알루미늄 합금액을 정련한 다음 15~30분 동안 가만히 놓아둔 후 여과하는 단계,
    (3) 단계(2)에서 여과된 알루미늄 합금액을 로터 가스제거 장치로 전이시키고, 회전 방식으로 알루미늄 합금액에 질소 가스를 불어넣어 2차 가스제거를 수행하는 바, 여기서 로터 가스제거 장치의 로터의 회전수는 500~600rpm으로 설정하고, 가스의 유량은 10~20L/min으로 설정하는 단계,
    (4) 단계(3)에서 얻은 가스를 제거한 후의 알루미늄 합금액을 반고체 상태가 될 때까지 기계교반하여 알루미늄 합금의 반고체 슬러리를 얻는 바, 온도는 580~610℃로 설정하는 단계,
    (5) 단계(4)에서 얻은 알루미늄 합금의 반고체 슬러리를 575~590℃의 온도에서, 1.5~2.5m/s의 사출 속도로 다이캐스팅 성형하되, 사출압은 30~50MPa로 설정하고, 과급압은 60~80MPa로 설정하며, 사출을 완료한 후 7~15초 동안 압력을 유지하여 고열전도도 알루미늄 합금을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    단계(5)의 알루미늄 합금의 반고체 슬러리를 다이캐스팅 성형한 후 300~500℃의 온도에서 1~2 시간 동안 에이징 처리를 수행하고, 냉각한 후 고열전도도 알루미늄 합금을 얻는 단계(6)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    단계(1)에서는 나아가 중량백분비에 따라 RE를 배합하고, Al, Si, Fe, Zn, V, Sr 및 그래핀과 용융될 때까지 함께 가열하여 알루미늄 합금액을 얻는 것을 특징으로 하는 고열전도도 알루미늄 합금의 제조방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109652686B (zh) * 2018-12-14 2020-05-26 珠海市润星泰电器有限公司 高导热率铝合金及其制备方法
CN111048228B (zh) * 2019-12-26 2020-09-25 远程电缆股份有限公司 一种用于5g传输技术的配电专用线及其生产工艺
CN111360233B (zh) * 2020-03-23 2022-01-11 中极氢能汽车(长治)有限公司 用于氢能源汽车的铝合金铸件的铸造方法
CN112626391B (zh) * 2021-01-07 2022-05-03 重庆慧鼎华创信息科技有限公司 一种低硅高导热压铸铝合金及其制备方法
CN113106300B (zh) * 2021-02-23 2023-02-28 珠海市润星泰电器有限公司 一种免热处理高导热铝合金及其制备方法、散热器
CN115141957B (zh) * 2021-03-31 2023-06-13 比亚迪股份有限公司 铝合金及其制备方法、结构件和手机
CN114141402B (zh) * 2021-10-29 2024-04-26 安徽省恒泰动力科技有限公司 铝镁合金制品制备工艺
CN114058909B (zh) * 2021-11-18 2023-01-31 国网江苏省电力有限公司 一种架空导线用耐热型高导电率铝合金单丝及其制备方法
WO2023095152A1 (en) * 2021-11-26 2023-06-01 Indian Institute Of Technology Bhubaneswar Enhancement of thermal conductivity of aluminium by doping graphene followed by melting and casting process
CN115786781A (zh) * 2022-12-07 2023-03-14 吉林大学 一种石墨烯改性的耐蚀高强韧铸造铝硅合金及其制备方法
CN117026026B (zh) * 2023-08-28 2024-02-23 南通众福新材料科技有限公司 一种基于再生铝的高延伸率铝合金材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110097547A (ko) * 2010-02-23 2011-08-31 주식회사 인터프랙스퀀텀 다이캐스팅용 아연-알루미늄 합금
KR20130038639A (ko) * 2011-10-10 2013-04-18 한국생산기술연구원 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｓｉ-Ｆｅ-Ｚｎ 합금
CN105296818A (zh) * 2014-08-01 2016-02-03 比亚迪股份有限公司 一种铝合金及其制备方法和应用
CN108531769A (zh) * 2018-04-16 2018-09-14 厦门奈福电子有限公司 一种石墨烯-金属复合材料及其制备原料、方法与应用

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010043880A1 (en) * 2000-03-20 2001-11-22 Jen-Dong Hwang Aluminum die casting alloy
JP5229934B2 (ja) * 2007-07-05 2013-07-03 住友精密工業株式会社 高熱伝導性複合材料
EP2226397A1 (de) * 2009-03-06 2010-09-08 Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG Aluminiumlegierung
US10174409B2 (en) * 2011-10-28 2019-01-08 Alcoa Usa Corp. High performance AlSiMgCu casting alloy
US20130237404A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Young Hee Lee Method of producing carbon nanoparticles and method of producing aluminum-carbon composite material
KR20140129769A (ko) * 2013-04-30 2014-11-07 동양피스톤 주식회사 알루미늄 피스톤의 국부강화용 알루미늄합금 조성물 및, 이 조성물을 이용한 국부강화층이 형성된 알루미늄 피스톤
JP6186239B2 (ja) * 2013-10-15 2017-08-23 株式会社Uacj アルミニウム合金製熱交換器
CN104928541A (zh) * 2015-07-06 2015-09-23 苏州科茂电子材料科技有限公司 一种用于电缆的铝合金材料及其制备方法
CN105127392B (zh) * 2015-09-21 2017-03-22 珠海市润星泰电器有限公司 半固态挤压压铸方法
US20170107599A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 GM Global Technology Operations LLC New high pressure die casting aluminum alloy for high temperature and corrosive applications
CN106916985A (zh) * 2015-12-28 2017-07-04 北京有色金属研究总院 高导热石墨/铝复合材料的制备方法
CN105671387B (zh) * 2016-02-19 2018-03-02 广州市雷子克电气机械有限公司 一种铝基复合材料及其制备方法
CN107520418B (zh) * 2017-08-28 2019-01-08 珠海市润星泰电器有限公司 一种散热壳体的生产工艺
CN108286001B (zh) * 2018-02-06 2019-01-08 珠海市润星泰电器有限公司 一种半固态压铸高强韧铝合金的制备方法
US20200131605A1 (en) * 2018-10-29 2020-04-30 Fna Group, Inc. Aluminum alloy
CN109652686B (zh) * 2018-12-14 2020-05-26 珠海市润星泰电器有限公司 高导热率铝合金及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110097547A (ko) * 2010-02-23 2011-08-31 주식회사 인터프랙스퀀텀 다이캐스팅용 아연-알루미늄 합금
KR20130038639A (ko) * 2011-10-10 2013-04-18 한국생산기술연구원 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｓｉ-Ｆｅ-Ｚｎ 합금
CN105296818A (zh) * 2014-08-01 2016-02-03 比亚迪股份有限公司 一种铝合金及其制备方法和应用
CN108531769A (zh) * 2018-04-16 2018-09-14 厦门奈福电子有限公司 一种石墨烯-金属复合材料及其制备原料、方法与应用

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