一種高導(dǎo)熱耐腐蝕壓鑄鋁合金及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱性能好高強(qiáng)度，耐腐蝕，且適合于壓鑄的新型鋁合金及制備 方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著節(jié)能減排和綠色低碳需求，汽車和通訊行業(yè)對(duì)輕量化材料和技術(shù)提出了越來 越高的需求。壓鑄是生產(chǎn)汽車和通訊行業(yè)零配件最常用的鑄造工藝。通訊、電子和汽車行 業(yè)的鋁鎂合金構(gòu)件都在向著薄壁化、高導(dǎo)熱、耐腐蝕方向發(fā)展，這為新型鋁合金材料開發(fā)發(fā) 展提供了契機(jī)。
[0003] 在通訊行業(yè)，隨著3G和4G通訊設(shè)備的發(fā)展，在通訊基站上面需要更多更輕量化的 鋁合金產(chǎn)品，包括散熱器、機(jī)柜、濾波器等等，這些產(chǎn)品已經(jīng)大量采用常規(guī)壓鑄鋁合金ADC12 生產(chǎn)。但是隨著發(fā)射功率的大幅度提高和輕量化的更大需求，這些產(chǎn)品希望能夠采用壁厚 更薄、散熱性更好的壓鑄鋁合金材料。LED行業(yè)也是如此，由于LED燈具的工作溫度嚴(yán)重影 響燈具的使用壽命，因此采用散熱良好的鋁合金壓鑄燈罩是LED行業(yè)追求的目標(biāo)，日本三 菱為此開發(fā)了 5種鋁合金材料代替常規(guī)ADC12鋁合金。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展也對(duì)具 有高散熱高強(qiáng)度的壓鑄鋁合金提出了新的需求，包括控制器機(jī)箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)這些電動(dòng)汽車 和混合動(dòng)力汽車必備的零部件，ADC12鋁合金的散熱性能都不能滿足要求。
[0004] 目前，在這些行業(yè)采用鋁合金壓鑄面臨這較大的技術(shù)難度，首先ADC12壓鑄鋁合 金材料的導(dǎo)熱系數(shù)只有90左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于純鋁的237。此外，由于ADC12鋁合金含有約10% 左右的Si元素，導(dǎo)致耐腐蝕性能下降，并且陽極氧化困難。
[0005] 因此高導(dǎo)熱耐腐蝕的壓鑄鋁合金發(fā)展將立足于降低Si含量，并通過微合金化的 途徑添加Mg、Zn、RE等元素改善耐腐蝕性能和散熱性的元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 1、本發(fā)明的目的。
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種新型高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金的制備方法，該鋁合金材料在 20°C，導(dǎo)熱系數(shù)大于175WAm.K)，抗拉強(qiáng)度大于170Mpa，屈服強(qiáng)度大于130MPa，延伸率大 于2%?？捎糜谄嚭屯ㄓ嵭袠I(yè)對(duì)導(dǎo)熱性和耐腐蝕性要求較高的結(jié)構(gòu)件上面，與常規(guī)鋁合金 相比，具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。
[0009] 為制備高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金，該鋁合金的成分含量為：Si的含量1. 5 - 5wt. %，Mg的含量 為1. 0 - 3wt. %，Zn的含量為0. 01 - 0. 5%，Sr的含量為0. 05 - 0. 1%，其余為鋁和其它雜 質(zhì)元素，其它雜質(zhì)元素含量小于0. 005%。
[0010] 在本發(fā)明的高導(dǎo)熱耐腐蝕錯(cuò)合金，所述的Si的含量?jī)?yōu)選為1. 5 - 5wt. %。
[0011] 在本發(fā)明的高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金，所述的Mg的含量?jī)?yōu)選為1. 0 - 3wt. %。
[0012] 在本發(fā)明的高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金，所述的Zn的含量?jī)?yōu)選為0. 01 - 0. 5wt. %。
[0013] 在本發(fā)明的高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金，所述的Sr的含量?jī)?yōu)選為0. 05 - 0.lwt. %。
[0014] 在本發(fā)明的高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金，所述的Zn的含量?jī)?yōu)選為0. 01 - 3wt. %。
[0015] 在本發(fā)明的高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金，其它雜質(zhì)元素含量小于0. 005%。
[0016] 本發(fā)明提供的高導(dǎo)熱耐腐蝕鋁合金制備方法，主要操作步驟如下所示： 根據(jù)產(chǎn)品需求，Si元素可以以純Si或者Al-Si中間合金形式加入，Mg元素可以Mg錠 形式或者M(jìn)g-AL中間合金形式加入，Zn元素可以以純Zn或者Al-Zn中間合金形式加入，Sr 以中間合金Al-Sr中間合金形式加入。上述合金元素加入時(shí)需要考慮合金的燒損率，保證 燒損后的合金元素比例在發(fā)明專利要求元素比例范圍之內(nèi)。
[0017] 配料和清洗坩堝，根據(jù)要熔煉合金的量，考慮燒損率后計(jì)算加入合金的質(zhì)量，表面 有油膩的需要清洗，合金錠需要在烘箱內(nèi)烘干。坩堝要清洗和烘干，防止上次熔煉殘余料對(duì) 合金元素的比例造成影響。
[0018] 將純鋁錠放入井式爐坩堝內(nèi)，加熱坩堝進(jìn)行熔煉，鋁液溫度控制在700-730°C之間 待鋁液溫度達(dá)到710°C時(shí)，將烘干后的Al-Si中間合金加入到鋁液中，鋁液升溫至 730°C，保溫10分鐘后，將Al-Mg，Al-Zn中間合金一起加入到鋁液中，保溫5分鐘后，加入Al-Sr中間合金，保溫15分鐘，保證加入的中間合金全部熔化。
[0019] 鎂液升溫至750°C以上，開始加入鋁合金中間合金進(jìn)行精煉，精煉過程中用精煉勺 上下攪拌5分鐘至合金精煉充分。精煉降溫至730°C保溫、靜置，使夾雜物充分的上浮或者 下沉，然后進(jìn)行拔渣。
[0020] 鋁液溫度730°C時(shí)進(jìn)行變質(zhì)，加入AL-Ti-B變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，攪拌充分后靜置 15分鐘。靜置后拔渣，去除表面氧化皮和底部雜質(zhì)。
[0021] 將精煉、變質(zhì)后的鋁液溫度降至700°C，壓鑄模溫度控制在150_200°C之間，調(diào)節(jié) 壓射位置，高壓壓射速度控制在l_6m/s，將鋁液加入到壓鑄機(jī)壓射嘴中，然后根據(jù)設(shè)置好 的壓射參數(shù)進(jìn)行壓射。
[0022] 3、本發(fā)明的有益效果。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：該高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金在20°C下導(dǎo)熱系數(shù)175_190W/mk，壓鑄件抗 拉強(qiáng)度170-200MPa之間，屈服強(qiáng)度130-145MPa之間，延伸率2-4%之間，可用于汽車、通訊 等行業(yè)對(duì)材料導(dǎo)熱系數(shù)和耐腐蝕性能要求較高的結(jié)構(gòu)件上。與常規(guī)AD12鋁合金相比，在導(dǎo) 熱系數(shù)上面有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有 益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式作詳細(xì)說明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本發(fā) 明方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換都應(yīng) 視為本發(fā)明的技術(shù)方案范疇。
[0026] 實(shí)施例1 1:50kgAl-2Si-lMg-0.01Zn-0.05Sr高導(dǎo)熱壓鑄鋁合金，即鋁合金的成分含量為： 1. 5wt. %Si,l%wt. %Mg, 0?l%Zn, 0? 05wt. %Sr,其余為鋁，其它雜質(zhì)元素含量小于 0? 005%。
[0027] 1.配料和清洗坩堝：根據(jù)要熔煉合金的量，考慮燒損率后計(jì)算加入合金的質(zhì)量， 表面有油膩的需要清洗，合金錠需要在烘箱內(nèi)烘干。坩堝要清洗和烘干，防止上次熔煉殘余 料對(duì)合金元素的比例造成影響。
[0028] 2.鋁錠熔化：將純鋁錠放入井式爐坩堝內(nèi)，加熱坩堝進(jìn)行熔煉，鋁液溫度控制在 700-730°C之間 3.加入中間合金：待鋁液溫度達(dá)到710°C時(shí)，將烘干后的Al-Si中間合金加入到鋁液 中，鋁液升溫至730°C，保溫10分鐘后，將Al-Mg，Al-Zn中間合金一起加入到鋁液中，保溫5 分鐘后，加入Al-Sr中間合金，保溫15分鐘，保證加入的中間合金全部熔化。
[0029] 4.精煉處理：鎂液升溫至750°C以上，開始加入鋁合金中間合金進(jìn)行精煉，精煉過 程中用精煉勺上下攪拌5分鐘至合金精煉充分。精煉降溫至730°C保溫、靜置，使夾雜物充 分的上浮或者下沉，然后進(jìn)行拔渣。
[0030] 5.變質(zhì)處理：鋁液溫度730°C時(shí)進(jìn)行變質(zhì)，加入AL-Ti-B變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，攪 拌充分后靜置15分鐘。靜置后拔渣，去除表面氧化皮和底部雜質(zhì)。
[0031] 6.壓鑄：將精煉、變質(zhì)后的鋁液溫度降至700°C，壓鑄模溫度控制在150-200°C之 間，調(diào)節(jié)壓射位置，高壓壓射速度控制在l-6m/s，將鋁液加入到壓鑄機(jī)壓射嘴中，然后根據(jù) 設(shè)置好的壓射參數(shù)進(jìn)行壓射。
[0032] 本發(fā)明的Al-1. 5Si-lMg-0.lZn-0.05Sr高導(dǎo)熱耐腐蝕鑄造鋁合金，導(dǎo)熱系數(shù)為 185W/mk，抗拉強(qiáng)度185MPa，屈服強(qiáng)度135MPa，延伸率3%。
[0033] 實(shí)施例2 50kgA