一种高导热高耐蚀铸造铝合金及其制备方法技术

技术编号:20932190 阅读:103 留言:0更新日期:2019-04-20 13:35
本发明专利技术公开了一种高导热高耐蚀铸造铝合金及其制备方法;以重量百分比计,其原料组元的含量为:7~9%Si;0.6~1.0%Fe;0.2~0.6%Zn;0.1~0.5%Co;0.05%~0.15%B;0.2~0.5%RE;0.05~0.2%Sr,余量为Al。制备时,先将含Si、Fe和Co元素的铝合金高温下熔化,静置降温;在熔体加入纯Zn、Al‑RE、Al‑B和Al‑Sr中间合金进一步合金化;熔体精炼除渣,铸造成型。本发明专利技术的合金制备过程工艺效果显著,充分发挥了Co、B、Sr和RE的多元素复合协同作用,使得该合金铸件具有优异的导热性,较高的力学性能和良好的耐腐蚀性。

A Cast Aluminum Alloy with High Thermal Conductivity and Corrosion Resistance and Its Preparation Method

The present invention discloses a cast aluminium alloy with high thermal conductivity and corrosion resistance and its preparation method. The content of raw material components is 7-9% Si, 0.6-1.0% Fe, 0.2-0.6% Zn, 0.1-0.5% Co, 0.05-0.15% B, 0.2-0.5% RE, 0.05-0.2% Sr and the remainder is Al in weight percentage. Aluminum alloys containing Si, Fe and Co elements are melted at high temperatures to cool down statically; pure Zn, Al_RE, Al_B and Al_Sr master alloys are added to the melt for further alloying; slag removal by melt refining and casting. The alloy preparation process of the present invention has remarkable effect, fully exerts the multi-element composite synergistic effect of Co, B, Sr and RE, and makes the alloy castings have excellent thermal conductivity, high mechanical properties and good corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种高导热高耐蚀铸造铝合金及其制备方法
本专利技术涉及铝合金
,特别是涉及一种高导热高耐蚀铸造铝合金及其制备方法。
技术介绍
铝及其合金以其密度小、高比强、易于成型加工等显著优势,已成为仅次于钢铁材料的第二大金属结构材料。在铝合金制品的成型方法中,铸造是最常见也是成本最低的工艺手段,其中压铸具有生产效率高、充填速度快、易于成型复杂薄壁铸件等优点,被广泛应用于通讯基站零部件的生产。在无线通讯中信号的传递和输送主要通过室外基站实现,信号处理器位于基站内密封的腔体,内外没有风扇,只有依靠传导、对流和辐射来进行换热,如散热不良,会导致内部硬件器件工作不稳定,造成信号传输不稳定,缩短设备使用寿命。为确保设备能在较低的温度范围内稳定工作,具有薄壁散热翅的复杂铝合金压铸件作为其覆盖件已被广泛使用。在无线传输中,信号频率是决定传输信息速度的决定性因素。当前,无线传输进入5G时代,信号频率由4G时代的2.6GHz达到了几十GHz,未来将会继续提高。在高频传输中,无线模块功耗越来越高,单位体积设备的散热越来越多,散热腔体对材料自身的导热率要求越来越高,同时基站往往建于野外环境,地处山高林密、交通不便的环境,因此基站部件往往要求具有轻质高强特性,并对材料的耐腐蚀性也具有很高的要求。在此背景下,开发并生产出能满足力学性能要求,优异的导热并具有高耐腐蚀性的铸造铝合金材料具有重要意义。在材料强化中,通过合金化产生的固溶、第二相及其弥散作用可有效提高合金的强度性能,但在强化的同时必然导致电子传输发生散射而影响材料的导热性,并促进电化学腐蚀的产生而降低耐腐蚀性,开发高导热且耐蚀性能良好的铸造铝合金及其处理工艺具有重要价值。为提高铝合金铸件的导热性,生产中对显著影响导热性的有害元素(如Mn、Cr、V、Ti等)控制非常严格。中国专利技术专利申请201810245158.3公开了一种高导热铝合金及其制备方法,其成分组成按质量百分数计为:硅5~10%,铁0.5~1%,镁0.1~0.60%,锰0.10~0.40%,锌≤0.5%,铜≤0.4%,其他元素≤0.30%,剩余为铝和不可避免的微量杂质;该方法进行成份控制和熔炼工艺;所获得合金在压铸态时其导热率为137W/m·K,时效处理后导热率可以达到158W/m·K。但该合金中含有Mn和Mg两种对铝合金导热性影响较大的元素,使得所获得的铸件导热率偏低,且在熔炼过程中需要通入大量的高纯氩气除气,这会导致生产成本的增加,不利于生产成本控制。中国专利技术专利申请201711419010.9公开了一种高导热铝合金及其制备方法和散热体,高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成:Si4.5~5.5%,Mg0.1~0.3%,Cu0.1~0.2%,Ti0.05~0.1%,Co0.05~0.1%,Nd0.01~0.02%,Te0.005~0.01%,Fe≤0.15%,其余为Al和不可避免的其它杂质元素,其它杂质元素单个含量小于0.05%,总量小于0.15%。所获得的铸件需要再进行4~6小时的时效处理,铸件导热率最高可达164.3W/m·K。但该专利技术在熔炼过程中需要通入有毒气体C2Cl6进行精炼,会产生环境危害。在现有技术的高导热铸造铝合金均未涉及如何提高其耐腐蚀性以满足室外通讯基站中对导热和耐蚀的同步要求。中国专利技术专利申请2018108607576公开了一种高耐磨再生铝合金及其制备方法和应用,原料组成主要包括:Si7.0~12.0%,Fe1.2~5.0%,Mn0.5~1.5%,Mg0.1~0.4%,B0.03~0.06%,RE0.05~0.30%,Sr0.01~0.06%,杂质元素0~0.15%,余量的Al。制备方法是将废旧铝材熔化,按上述成分要求调整铝液成分,随后按配比加入Al-B、Al-Sr以及Al-RE等中间合金,经精炼、静置后浇注成锭或者中间包。但是该技术基于富Fe的再生铝合金专利技术了一种高耐磨铝合金,其成份配比的主要目的是为了获得改善耐磨性的高硬度富Fe相,其组分中Fe和Mn含量高,最高分别达到5%和1.5%,且Si含量范围超过7%,最高可达12%,过高的元素含量对其导热率产生不利影响。由于Fe、Mn和Si含量过多,材料内部会生成大量针状含铁金属化合物,该技术采用硼化工艺和Sr/RE复合变质工艺变质针状化合物和共晶硅,以减轻化合物和共晶硅对基体材料力学性能的不利影响,并提高其耐磨性。但是由于过量的合金相存在,将会促进电化学腐蚀发生,不利于耐蚀性改善。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点和不足,本专利技术提供一种可用于通信基站长期工作在室外环境,且部件在机加工、运输、装配和使用过程中会受到较大的外力的具有高导热性能和力学性能的同时还具有非常好的耐蚀性的铸造铝合金及其制备方法。对于通信基站零部件,由于长期工作在室外环境,且部件在机加工、运输、装配和使用过程中会受到较大的外力,对其制备材料不但需要具有优良的导热性,还需要优异的耐腐蚀性和足够的力学性能,以保证基站设备的稳定运行和使用寿命,可以显著减少基站部件更换频率,从而有效降低安装和设备维护成本。本专利技术发现将含Si、Fe和Co元素的铝合金高温下熔化,静置降温;扒去熔体表面浮渣,在熔体加入纯Zn、Al-RE、Al-B和Al-Sr中间合金进一步合金化;熔体精炼除渣,铸造成型得到的铝合金在耐腐蚀性能有意想不到的提升。本专利技术目的通过如下技术方案实现:一种高导热高耐蚀铸造铝合金,以重量百分比计,其原料组元的含量为:Si:7~9%Fe:0.6~1.0%Zn:0.2~0.6%Co:0.1~0.5%B:0.05%~0.15%RE:0.2~0.5%Sr:0.05~0.2%余量为Al;其中RE为Ce和La中的一种或两种混合;制备时,先将含Si、Fe和Co元素的铝合金高温下熔化,静置降温;扒去熔体表面浮渣,在熔体加入纯Zn、Al-RE、Al-B和Al-Sr中间合金进一步合金化;熔体精炼除渣,铸造成型。为进一步实现本专利技术目的,优选地,所述的静置降温所达到的温度为700~730℃。优选地,所述的含Si、Fe和Co元素的铝合金熔化的温度为730~780℃。优选地,所述的精炼除渣是利用氮气喷吹工艺加入精炼剂和打渣剂进行。优选地,所述的精炼剂和除渣剂分别为YT-J-1型精炼剂和YT-D-4型除渣剂,按照1:1配料混合均匀后添加,精炼剂和除渣剂的添加量为合金熔体重量的0.6~1.2%。所述的高导热高耐蚀铸造铝合金的制备方法,包括以下步骤:1)高温熔化铝合金:根据原料组元的配比要求,熔化配制含Si、Fe、Co的铝合金,搅拌至成分均匀,静置降温至700~730℃;2)铝合金熔体合金化:扒去熔体表面浮渣,在步骤1)制备的合金熔体中加入纯Zn、Al-RE、Al-B和Al-Sr中间合金,控制处理温度为700~730℃,搅拌至熔体成分均匀,静置,降温至680~700℃;3)熔体精炼除渣:对经步骤2)所得的熔体,利用氮气喷吹工艺加入精炼剂和打渣剂,进行精炼除渣,控制处理温度为680~700℃,静置扒渣,得到多元铝合金熔体;4)铸造成型:多元铝合金熔体进行铸造成型,得到铝合金铸件。优选地,步骤1)所述的搅拌的时间为5~20min;步骤2)所述的搅拌的时间为10~30min。优选地,步骤2)所述的静置的时间为5本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高导热高耐蚀铸造铝合金,其特征在于,以重量百分比计,其原料组元的含量为:Si:7~9%Fe:0.6~1.0%Zn:0.2~0.6%Co:0.1~0.5%B:0.05%~0.15%RE:0.2~0.5%Sr:0.05~0.2%余量为Al;其中RE为Ce和La中的一种或两种混合;制备时,先将含Si、Fe和Co元素的铝合金高温下熔化,静置降温;扒去熔体表面浮渣,在熔体加入纯Zn、Al‑RE、Al‑B和Al‑Sr中间合金进一步合金化;熔体精炼除渣,铸造成型。

【技术特征摘要】
1.一种高导热高耐蚀铸造铝合金,其特征在于,以重量百分比计,其原料组元的含量为:Si:7~9%Fe:0.6~1.0%Zn:0.2~0.6%Co:0.1~0.5%B:0.05%~0.15%RE:0.2~0.5%Sr:0.05~0.2%余量为Al;其中RE为Ce和La中的一种或两种混合;制备时,先将含Si、Fe和Co元素的铝合金高温下熔化,静置降温;扒去熔体表面浮渣,在熔体加入纯Zn、Al-RE、Al-B和Al-Sr中间合金进一步合金化;熔体精炼除渣,铸造成型。2.根据权利要求1所述的高导热高耐蚀铸造铝合金,其特征在于,所述的静置降温所达到的温度为700~730℃。3.根据权利要求1所述的高导热高耐蚀铸造铝合金,其特征在于,所述的含Si、Fe和Co元素的铝合金熔化的温度为730~780℃。4.根据权利要求1所述的高导热高耐蚀铸造铝合金,其特征在于,所述的精炼除渣是利用氮气喷吹工艺加入精炼剂和打渣剂进行。5.根据权利要求1所述的高导热高耐蚀铸造铝合金,其特征在于,所述的精炼剂和除渣剂分别为YT-J-1型精炼剂和YT-D-4型除渣剂,按照1:1配料混合均匀后添加,精炼剂和除渣剂的添加量为合金熔体重量的0.6~1.2%。6.权利要求1-5所述的高导热高耐蚀铸造铝合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)高温熔化铝合金:根据原料...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜军甘俊旗吴东方温澄
申请(专利权)人:华南理工大学深圳市建升科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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