一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料及生产方法技术

本发明专利技术涉及一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料及生产方法，合金主要成分为Al、Si,其特征在于：还含有Sr、Ca、B三种成分中的至少一种成分。进行铸造生产时，保持熔体温度在600~850℃范围内，将合金熔体浇入铸件的模具中，铸造成铸件；对铸件产品进行热处理时，热处理过程的升温速率低于20℃/min，保温温度为100~450℃，保温时间为0.5~10h，随后随炉冷却或空冷。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料及生产方法
本专利技术涉及一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料的生产方法。
技术介绍
随着电子信息、通信、汽车等行业的迅速发展，消费电子产品、LED照明设备、通信基站、汽车零部件等有向小型化和高集成度发展的趋势。特别是电子通信行业的发展尤为迅速，目前4G通信技术已开始普及，5G在未来3~5年内也将商业化运营，通信设备的运行功率和发热量越来越高，同时对设备小型化、轻量化、可靠性的要求也越来越高。研究表明，温度每升高2℃，电子元器件的寿命就降低10%，新材料应用和结构设计已成为提高通信设备散热能力、降低电子元器件温度的关键。铝合金由于其优良的导热性能、可加工性能，同时兼具低成本、环境友好、低密度等优点，在保持设备较高散热能力的同时实现设备的小型化、轻量化具有重要的地位。翅片结构是一种典型的高效率散热结构，采用挤压生产的变形铝合金型材产品导热性能和力学性能都比较优良，但生产成本也较高。型材挤压工艺适合于生产在长度方向断面形状一致的产品，然而不适合生产结构复杂的壳类零件和箱体零件。铸造铝合金的生产成本低、生产工序少、流程短，在成形性、导热性和成本控制方面能取得较好的平衡，适合生产结构复杂的壳类零件和箱体零件，特别是某些带翅片、耆片的壳体，通过铸造成形具有明显的成本和性能优势。铝硅合金在铸造铝合金中具有最优的铸造流动性，可以铸造成形形状非常复杂的铸件，但导热性能较差。从传热学的角度出发设计的散热结构多为薄而高的翅片，翅片厚度最薄约1~2mm，高度可达60~120mm，因此，提供一种高导热铝硅合金，能够同时兼具良好的铸造性能和导热性能是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料的生产方法，能够有效提高合金材料的导热性能。实现本专利技术目的的技术方案：一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料的生产方法，合金材料含有Al、Si,其特征在于：硅合金材料还含有Sr、Ca、B三种成分中的至少一种成分；合金材料含有的成分可以为下面任何一种组合，Al、Si、Sr；或Al、Si、Ca；或Al、Si、Ca、B；或Al、Si、Sr、B；或Al、Si、Ca、Sr；或Al、Si、Ca、Sr、B；成分所占的质量百分比分别为Si8.5~13%，Sr0.005~0.1%，Ca0.001~0.1%，B0.001~0.1%；合金材料中，含Fe低于0.7%，含Mg低于0.5%，含Cu低于0.3%，含Mn低于0.1%，含Ti低于0.1%，其余单个杂质元素低于0.05%，总计低于0.25%，前述百分比为质量百分比；进行铸造生产时，保持熔体温度在600~850℃范围内，将合金熔体浇入铸件的模具中，铸造成铸件；对铸件产品进行热处理时，热处理过程的升温速率低于20℃/min，保温温度为100~450℃，保温时间为0.5~10h，随后随炉冷却或空冷。本专利技术具有的有益效果：本专利技术高导热近共晶型铸造铝硅合金材料，含有Sr、Ca、B三种成分中的至少一种成分，Sr、Ca、B均可有效提高铝合金材料的导热性能，其中Sr和Ca的变质有效期较长，还可满足生产周期较长的铸造过程的需求。本专利技术高导热近共晶型铸造铝硅合金材料同时具有优良的铸造性能和导热性能，可应用于生产结构复杂同时对导热性能要求较高的零件。本专利技术高导热近共晶型铸造铝硅合金材料中，各成分所占的质量百分比分别为Si8.5~13%，Sr0.005~0.1%，Ca0.001~0.1%，B0.001~0.1%，其中Si含量为8.5~13%时，可以保证合金在铸造时具有良好的流动性，可以铸造成形结构复杂的零件或产品。本专利技术高导热近共晶型铸造铝硅合金材料中，含Fe低于0.7%，含Mg低于0.5%，含Cu低于0.3%，含Mn低于0.1%，含Ti低于0.1%，其余单个杂质元素低于0.05%，以进一步保证合金材料的高导热性能。本专利技术进行铸造生产时，保持熔体温度在600~850℃范围内，将合金熔体浇入铸件的模具中，铸造成铸件；对铸件产品进行热处理时，热处理过程的升温速率低于20℃/min，保温温度为100~450℃，保温时间为0.5~10h，本专利技术对铸造产品进行热处理主要起两个方面的作用，一消除铸造应力，二是控制合金元素在合金中的存在形式，均可以进一步提高产品的力学性能和导热性能，通过热处理可使合金热导率提高约5~10%。本专利技术通过适当的热处理工序，可在同一成分范围内调控合金的热导率和力学性能，满足不同产品的需求。本专利技术所提供的生产方法与传统的铸造工艺相近，技术改造成本低。附图说明图1为本专利技术与国内外近共晶型铝硅系铸造铝合金的热导率对比图。具体实施方式结合实施例进一步说明本专利技术的有益效果。（一）化学成分控制：本专利技术高导热近共晶型铸造铝硅合金材料为近共晶型铝硅系合金，含有Sr、Ca、B三种成分中的至少一种成分，Sr、Ca、B均可有效提高铝合金材料的导热性能。本专利技术合金材料中，含Si8.5~13%，Sr0.005~0.1%，Ca0.001~0.1%，B0.001~0.1%，含Fe低于0.7%，含Mg低于0.5%，含Cu低于0.3%，含Mn低于0.1%，含Ti低于0.1%，其余单个杂质元素低于0.05%，总计低于0.25%，其余为Al和不可避免的杂质。前述百分比均为质量百分比。本专利技术合金材料含有的成分可以为下面任何一种组合：合金1：Al-Si-Sr合金，Si含量：8.5~13%，Sr含量：Sr0.005-0.1%，Mg<0.5%，Cu<0.3%，Fe<0.7%，Mn<0.1%。合金2：Al-Si-Ca合金，Si含量：8.5~13%，Ca含量：0.001~0.1%，Mg<0.5%，Cu<0.3%，Fe<0.7%，Mn<0.1%。合金3：Al-Si-Ca-B合金，Si含量：8.5~13%，Ca含量：0.001~0.1%，B含量：0.001~0.1%，Mg<0.5%，Cu<0.3%，Fe<0.7%，Mn<0.1%。合金4：Al-Si-Sr-B合金，Si含量：8.5~13%，Sr含量：0.005-0.1%，B含量：0.001~0.1%，Mg<0.5%，Cu<0.3%，Fe<0.7%，Mn<0.1%。合金5：Al-Si-Ca-Sr合金，Si含量：8.5~13%，Ca含量：0.001~0.1%，Sr含量：0.005-0.1%，Mg<0.5%，Cu<0.3%，Fe<0.7%，Mn<0.1%。合金6：Al-Si-Ca-Sr-B合金，Si含量：8.5~13%，Ca含量：0.001~0.1%，Sr含量：0.005-0.1%，B含量：0.001~0.1%，Mg<0.5%，Cu<0.3%，Fe<0.7%，Mn<0.1%。表1中，给出了本专利技术合金材料成分组合的多个实施例。表：合金化学成分及铸态电导率和热导率对比Si：铝硅二元合金的共晶点为12.6%，合金中Si含量8.5~13%时可以保证合金在铸造时具有良好的流动性，可以铸造成形结构复杂的零件或产品。因此，采用本专利技术提供的铝合金材料的Si含量控制在8.5~13%。但Si显著降低铝合金的电导率和热导率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料，含有Al、Si,其特征在于：还含有Sr、Ca 、B三种成分中的至少一种成分。

【技术特征摘要】
1.一种高导热近共晶型铸造铝硅系合金材料的生产方法，合金材料含有Al、Si,其特征在于：铝硅合金材料还含有Sr、Ca、B三种成分中的至少一种成分；合金材料含有的成分为下面任何一种组合，Al、Si、Sr，其中，Si8.5~13%，Sr0.005~0.1%；或Al、Si、Ca，其中，Si8.5~13%，Ca0.001~0.1%；或Al、Si、Ca、B，其中，Si8.5~13%，Ca0.001~0.1%，B0.001~0.1%；或Al、Si、Sr、B，其中，Si8.5~13%，Sr0.005~0.1%，B0.001~0.1%；或Al、Si、Ca、Sr，其中，Si8.5~13%，Ca0.001...

【专利技术属性】
技术研发人员：长海博文，吴永福，朱光磊，何玉文，
申请(专利权)人：江苏中色锐毕利实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32