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一種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金及其制備方法

文檔序號:3321676閱讀:605來源:國知局
一種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金及其制備方法,該壓鑄鋁合金中各組分的重量百分比為:Si:10.50wt%-13.50wt%;Co:0.10wt%-0.50wt%;Fe:0.20wt%-0.40wt%;Ti:0.01wt%-0.05wt%;B:0.01wt%-0.05wt%;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0.2%,余量為鋁。該壓鑄鋁合金的制備過程中通過采用氧化鈷作為變質(zhì)劑,再結(jié)合硼、鈦元素的加入,可制得導(dǎo)熱率達(dá)190W/(m·K)的壓鑄鋁合金。本發(fā)明在現(xiàn)有鑄造鋁合金ZL102的基礎(chǔ)上顯著地提高了導(dǎo)熱性能,而且可實現(xiàn)良好的壓鑄性能,極大地滿足了IT及汽車工業(yè)應(yīng)用需求。
【專利說明】一種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造鋁合金具有與變形鋁合金相同的合金體系,具有與變形鋁合金相同的強化機(jī) 理(除應(yīng)變強化外),它們主要的差別在于:鑄造鋁合金中合金化元素硅的最大含量超過多 數(shù)變形鋁合金中的硅含量。鑄造鋁合金除含有強化元素之外,還必須含有足夠量的共晶型 元素(通常是硅),以使合金有相當(dāng)?shù)牧鲃有?,易于填充鑄造時鑄件的收縮縫。
[0003] 鋁合金加工性能好,尤其是共晶鋁硅壓鑄合金,其不僅加工性能好,而且比重輕, 表面美觀且耐腐蝕;鑄造時鑄造性能較好,制品綜合性能好。是優(yōu)良的壓鑄鋁合金,可用于 各種各樣的形狀復(fù)雜的部件,在許多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。但隨著現(xiàn)代行業(yè)特別是電子行 業(yè)中對集成電路的散熱問題的研究的深入、汽車及家電行業(yè)中對發(fā)熱盤、散熱器等要求的 提高,以及近年來PC等電子電器產(chǎn)品趨向于高速化、小型化,目前所用材料已難滿足產(chǎn)品 的實際使用要求,研發(fā)高導(dǎo)熱率的壓鑄鋁合金材料,提高材料的熱傳導(dǎo)性能已成為一種發(fā) 展趨勢。因此,提高共晶鋁硅合金的導(dǎo)熱率具有重要應(yīng)用價值。
[0004] 目前,最常用的壓鑄鋁合金為AlSil2,其中硅的含量即是共晶點12%;其在鑄態(tài)下 導(dǎo)熱率約為96WAm · K),雖然其壓鑄性能好,但導(dǎo)熱率與Al-Mg-Si變形鋁合金的導(dǎo)熱率還 有一定差距。因此,提高AlSil2壓鑄鋁合金的導(dǎo)熱率,擴(kuò)大AlSil2的工業(yè)應(yīng)用范圍,實現(xiàn) 加工成本較低的壓鑄工藝代替加工成本較高的擠壓型材機(jī)加工的工藝,獲得性能良好、成 本低廉的高導(dǎo)熱率AlSi 12鋁合金壓鑄件越來越為人們所需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種具備良好的鑄造性能及力學(xué)性能同時還具備高導(dǎo)熱 率的壓鑄鋁合金及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明人在長期的壓鑄鋁合金研究中,意外地發(fā)現(xiàn)通過在AlSil2壓鑄鋁 合金中添加一定量的金屬元素鈷(Co),不僅能夠極大的提高壓鑄鋁合金的導(dǎo)熱性能,同時 還可細(xì)化晶粒,提高合金的力學(xué)性能。據(jù)此,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007] 一種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金,其各組分的重量百分比為:Si :10. 50wt% -13. 50wt% ; Co :0. IOwt % -0. 50wt % ;Fe :0. 20wt % -〇. 40wt % ;Ti :0. Olwt % -〇. 05wt % ;B : 0. Olwt% -0. 05wt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%,余量為鋁。
[0008] 進(jìn)一步地,各組分的重量百分比為:Si :1L 50wt % -12. 50wt % ;Co : 0. 20wt % -0. 40wt % ;Fe :0. 25wt % -〇. 35wt % ;Ti :0. 03wt % -〇. 04wt % ;B : 0. 03wt% -0. 04wt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%,余量為鋁。
[0009] -種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,包括以下步驟:
[0010] 1)烘干:將準(zhǔn)備好的原料:純鋁、鋁硅中間合金和其它中間合金及氧化鈷粉末,進(jìn) 行烘干處理;
[0011] 2)熔煉:先將純鋁錠進(jìn)行熔化,當(dāng)鋁液溫度達(dá)到750°C -800°C時,再加入鋁硅中 間合金,待鋁硅中間合金熔化后,再加入其它中間合金,熔化完全后,靜置;再進(jìn)行爐前成分 分析,檢測合金熔體的成分含量,對成分含量不合格的熔體通過補料或沖淡方式使其成分 含量達(dá)到合格的范圍;
[0012] 3)合金化:把成分含量合格的合金熔體降溫到720°C-750°C,在熔體中通過惰性 氣體吹入變質(zhì)劑氧化鈷粉末,然后繼續(xù)用惰性氣體除氣除渣,再進(jìn)行爐前成分分析,合格后 即可進(jìn)行澆鑄。
[0013] 進(jìn)一步地,步驟1)中所述的其它中間合金由Al_Fe、Al_Ti及Al-B三種合金組成。
[0014] 進(jìn)一步地,步驟1)中所述的靜置時間為10 - 20min。
[0015] 進(jìn)一步地,步驟2)中所述的惰性氣體包括氮氣、氬氣或氖氣。
[0016] 進(jìn)一步地,步驟2)中所述的氧化鈷粉末重量為原料總重量的0. 2 - 0. 5%。
[0017] 進(jìn)一步地,步驟2)中所述除氣除渣時間為10 - 20min。
[0018] 本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱率壓鑄鋁合金具有重要的應(yīng)用價值,可廣泛應(yīng)用于汽車及IT 領(lǐng)域,還可應(yīng)用于導(dǎo)熱裝置、散熱器等,其優(yōu)良的傳熱效率可促進(jìn)能源的有效利用,降低能 耗。本發(fā)明在制造過程中通過采用氧化鈷作為變質(zhì)劑,再結(jié)合硼、鈦元素的加入,可制得導(dǎo) 熱率達(dá)190WAm*K)的壓鑄鋁合金。本發(fā)明在現(xiàn)有鑄造鋁合金ZL102的基礎(chǔ)上顯著的提高 了導(dǎo)熱性能,而且可實現(xiàn)良好的壓鑄性能,極大地滿足了 IT及汽車工業(yè)應(yīng)用范圍。

【具體實施方式】
[0019] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金及其制備方法作進(jìn)一步說明, 但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0020] 實施例1
[0021] 本發(fā)明實施例1的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的各組分的重量百分比為:硅:10. 5wt% ; 鈷:0. lwt% ;鐵:0. 2wt% ;硼:0. Olwt% ;鈦:0. 05wt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%, 余量為錯。
[0022] 本發(fā)明實施例1的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,包括下述步驟:
[0023] 1)烘干:將準(zhǔn)備好的原料:純鋁(純度均彡99. 9wt% )、鋁硅中間合金、鋁鐵中間 合金、鋁硼中間合金、鋁鈦中間合金及氧化鈷粉末,進(jìn)行烘干處理,其中Al、Co在KKTC溫度 下烘干,而AlSi、AlFe、AlB及AlTi中間合金則在150°C溫度下烘干,氧化鈷粉末則在200°C 溫度下烘干;
[0024] 2)熔煉:選用坩堝電阻爐進(jìn)行熔煉,先將電阻爐預(yù)熱至200°C,然后再向坩堝內(nèi) 壁均勻涂覆被覆劑涂料;待烘干后,先將稱量好的純鋁錠進(jìn)行熔化,當(dāng)鋁液溫度達(dá)到800°C 時,再加入配比稱量好的鋁硅中間合金,待鋁硅中間合金熔化后,再加入配比稱量好的其它 中間合金,熔化完全后,靜置保溫15min,待溫度降至750°C時,進(jìn)行充分?jǐn)嚢?min,最后進(jìn) 行爐前成分分析,檢測合金熔體的成分含量,對成分含量不合格的熔體通過補料或沖淡方 式使其成分含量達(dá)到合格的范圍;
[0025] 3)合金化:把成分含量合格的合金熔體降溫到730°C,在熔體中通過壓力為 0. 2MPa的氬氣吹入鈷重量為所有物重量的0. 1 % wt的變質(zhì)劑氧化鈷粉末,然后繼續(xù)用氬氣 除氣除渣lOmin,再進(jìn)行爐前成分檢測,合格后即可進(jìn)行澆鑄,最后澆入預(yù)熱溫度為150°C 的鐵模中,制得壓鑄合金鑄錠Al。
[0026] 實施例2
[0027] 本發(fā)明實施例2的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的各組分的重量百分比為:硅:llwt% ;鈷: 0· 2wt% ;鐵:0· 3wt% ;硼:0· 02wt% ;鈦:0· 03wt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0· 2%,余 量為錯。
[0028] 本發(fā)明實施例2的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法與實施例1相同,但所用惰性氣 體為氮氣,制得壓鑄合金鑄錠A2。
[0029] 實施例3
[0030] 本發(fā)明實施例3的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的各組分的重量百分比為:硅:12wt% ;鈷: 0. 3wt% ;鐵:0. 35wt% ;硼:0. 04wt% ;鈦:0. Olwt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%,余 量為錯。
[0031] 本發(fā)明實施例3的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法與實施例1相同,但所用惰性氣 體為氖氣,制得壓鑄合金鑄錠A3。
[0032] 實施例4
[0033] 本發(fā)明實施例4的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的各組分的重量百分比為:硅:12. 5wt% ; 鈷:0. 4wt% ;鐵:0. 4wt% ;硼:0. 03wt% ;鈦:0. 02wt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%, 余量為錯。
[0034] 本發(fā)明實施例4的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法與實施例1相同,制得壓鑄合金 鑄錠A4。
[0035] 實施例5
[0036] 本發(fā)明實施例5的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的各組分的重量百分比為:硅:13. 5wt% ; 鈷:0. 5wt% ;鐵:0. 4wt% ;硼:0. 05wt% ;鈦:0. Olwt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%, 余量為錯。
[0037] 本發(fā)明實施例5的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法與實施例1相同,制得壓鑄合金 鑄錠A5。
[0038] 對比例
[0039] 本發(fā)明對比例的各組分的重量百分比為:娃:12wt*% ;鉆:0wt*% ;鐵:0. 3wt*% ;砸: 0. 02wt% ;鈦:0. Olwt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%,余量為鋁,其制備方法與實施 例1相同,制得壓鑄合金鑄錠Bl。性能測試:
[0040] 1)化學(xué)成分:
[0041] 將上述實施例1-5制備的壓鑄合金鑄錠A1-A5以及對比例制備的壓鑄合金鑄錠Bl 進(jìn)行化學(xué)成分檢測(ICP測試),壓鑄合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1。
[0042] 2)力學(xué)性能及導(dǎo)熱率:
[0043] 將上述對比例制備的壓鑄合金鑄錠Bl以及實施例1-5制備的壓鑄合金鑄錠 A1-A5,按照GB要求分別制作好標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行室溫拉伸試驗測試及導(dǎo)熱率測試,測試結(jié)果 如表2所示。
[0044] 表1 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wt % )
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金,其特征在于,該壓鑄鋁合金中各組分的重量百分比為: Si :10. 50wt % -13. 50wt % ;Co :0. lOwt % -〇. 50wt % ;Fe :0. 20wt % -〇. 40wt % ;Ti : 0. Olwt% -0. 05wt% ;B :0. Olwt% -0. 05wt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%,余量為 錯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金,其特征在于,各組分的重量百分比 為:Si :11. 50wt % -12. 50wt % ;Co :0· 20wt % -0· 40wt % ;Fe :0· 25wt % -0· 35wt % ;Ti : 0. 03wt% -0. 04wt% ;B:0. 03wt% -0. 04wt% ;其它雜質(zhì)總量和小于或等于0. 2%,余量為 錯。
3. -種如權(quán)利要求1或2所述的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,其特征在于,包括以下 步驟: 1) 烘干:將準(zhǔn)備好的原料:純鋁、鋁硅中間合金和其它中間合金及氧化鈷粉末,進(jìn)行烘 干處理; 2) 熔煉:先將純鋁錠進(jìn)行熔化,當(dāng)鋁液溫度達(dá)到750°C - 800°C時,再加入鋁硅中間合 金,待鋁硅中間合金熔化后,再加入其它中間合金,熔化完全后,靜置;再進(jìn)行爐前成分分 析,檢測合金熔體的成分含量,對成分含量不合格的熔體通過補料或沖淡方式使其成分含 量達(dá)到合格的范圍; 3) 合金化:把成分含量合格的合金熔體降溫到720°C-750°C,在熔體中通過惰性氣體 吹入變質(zhì)劑氧化鈷粉末,然后繼續(xù)用惰性氣體除氣除渣,再進(jìn)行爐前成分分析,合格后即可 進(jìn)行澆鑄。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,其特征在于,所述的其它中 間合金由Al-Fe、Al-Ti及A1-B三種合金組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,其特征在于,步驟2)中所述 的靜置時間為10 - 20min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,其特征在于,步驟3)中所述 的惰性氣體包括氮氣、氬氣或氖氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,其特征在于,步驟3)中所述 的氧化鈷粉末重量為原料總重量的〇. 2 - 0. 5%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金的制備方法,其特征在于,步驟3)中所述 除氣除渣時間為10 - 20min。
【文檔編號】C22C1/03GK104264017SQ201410553790
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】鄧邦惠, 余云 申請人:蘇州凱宥電子科技有限公司
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