一种半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法技术

一种半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法，该铝合金的成分及质量百分比为：Si 6.6～7.4%，Mg 0.15～0.25%，Ti 0.03～0.05%，Cr 0.05～0.1%，Yb 0.01～0.02%，Te 0.01～0.03%，Be 0.05～0.1%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素。压铸方法包括配料、熔炼铝合金液、制备半固态浆料、半固态压铸和固溶时效热处理。本发明专利技术通过优化Si、Mg主合金元素的含量、细化α‑Al晶粒、变质富Fe相和共晶Si相，使铝合金具有高导热、高强度和优良的半固态压铸成形性能，适合于半固态压铸各种对散热性能要求较高的零部件，如无线通讯基站壳体、散热基板、电子设备外壳、电器发热盘等。 1

【技术实现步骤摘要】
一种半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法
本专利技术属于铝合金压铸
，具体是涉及一种半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法。
技术介绍
铝合金具有质量轻、强韧性好、耐腐蚀以及特有的金属光泽等特性，广泛应用于电子电器、通讯器材、照明器件、电动工具、新能源汽车等领域，如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等电子产品的外壳，LED灯的散热背板和灯罩，无线通讯基站的散热基板、滤波器和机柜外壳，电饭煲、电磁炉、热水器的发热盘，新能源汽车的动力电池外壳、控制电源机箱、驱动电机外壳等。随着各种发热器件功率的不断增大，为了满足发热器件的散热要求，对铝合金的导热性能也要求越来越高。半固态压铸是对由球形固相晶粒悬浮于液相组成的半固态浆料进行压铸成形的技术，由于半固态浆料不同于传统枝晶凝固形成的固液混合浆料，因此半固态压铸技术具有如下优点：（1）由于半固态浆料具有很好的流动性，半固态压铸可以成形各种形状复杂的零部件；（2）由于半固态浆料的粘度高于液态金属，半固态压铸可以避免充型时金属的飞溅而卷入气体，半固态压铸件可以做热处理进一步提高其力学性能；（3）由于半固态浆料的温度低于液态金属，半固态压铸的充型温度低，可以减轻对压铸模的热冲击，提高压铸模的使用寿命；（4）由于半固态浆料已经具有部分的固相晶粒，半固态压铸的凝固收缩率小，可以避免缩孔、疏松、粘模等缺陷，获得壁厚更薄、组织更加致密、力学性能更高的各类零部件。半固态压铸所具有的独特技术优势，非常适合于生产电子电器、通讯器材、照明器件、电动工具、新能源汽车等领域的各种铝合金散热零部件。但现有半固态压铸用铝合金主要是A356、ADC12等牌号的Al-Si系铸造铝合金，这些牌号的铸造铝合金由于Si元素含量较高，因此具有很好的铸造流动性和机械加工性能，但导热性能普遍较差，如A356铸造铝合金的导热系数最高只有120W/(m·K)，而ADC12铸造铝合金的导热系数最高只有100W/(m·K)，导致这些牌号的铸造铝合金很难满足各种发热器件的快速散热功能要求。在变形铝合金加工领域常用的Al-Mg-Si系铝合金，典型牌号有6061、6063等。这些牌号变形铝合金由于Si含量通常小于0.8%，Mg含量通常小于1.2%，因而具有很好的导热性能，其导热系数通常高于180W/(m·K)，其中6061铝合金的导热系数可达185W/(m·K)，而6063铝合金的导热系数可达190W/(m·K)。这些牌号的变形铝合金虽然具有很好的导热性能，但是由于Si含量较低，导致这些牌号的变形铝合金的铸造流动性很差，无法满足半固态压铸的工艺要求，只适合于挤压、轧制、锻造等塑性加工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种能够满足半固态压铸各种散热器铝合金零部件生产需要的半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术所述半固态压铸高导热铝合金，其特点是：该铝合金采用半固态压铸技术制成，且由以下质量百分比的成分组成：Si6.6～7.4%，Mg0.15～0.25%，Ti0.03～0.05%，Cr0.05～0.1%，Yb0.01～0.02%，Te0.01～0.03%，Be0.05～0.1%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其中，Cr与Yb的质量比为5:1，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。本专利技术所述半固态压铸高导热铝合金的压铸方法，其特点是包括以下步骤：第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；第二步：在700～750℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的6.6～7.4%的速溶硅、0.15～0.25%的镁锭、0.3～0.5%的Al10Ti合金、1～2%的Al5Cr1Yb合金、0.2～0.6%的Al5Te合金和1～2%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，采用超声波振动法，在超声波振动频率为40～50赫兹、超声波振动时间为20～30秒条件下，将铝合金液制备成温度为620～640℃的铝合金半固态浆料；第四步：在模具型腔温度为100～150℃、压射速度为0.5～1米/秒、压射比压为60～80MPa、增压压力为90～120MPa和保压时间为4～6秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；第五步：将半固态压铸成的铝合金在520～530℃固溶处理12～14小时，水淬后，在175～185℃时效处理6～8小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金，该半固态压铸高导热铝合金的导热系数大于160W/(m·K)，抗拉强度大于260MPa，伸长率大于8%。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：（1）本专利技术通过降低Si、Mg的含量提高半固态压铸铝合金的导热性能，再通过细化球化α-Al晶粒、细化变质富铁相和共晶Si相，进一步提高半固态压铸铝合金的流动性、强度和塑性，使半固态压铸铝合金具有高导热、高强度和优异的半固态压铸性能；（2）本专利技术通过优化铝合金半固态浆料的制备工艺和半固态压铸工艺，获得晶粒平均直径小于50微米、晶粒平均球形度大于0.8的铝合金半固态浆料，进一步提高铝合金的半固态压铸性能，满足各种形状复杂散热器零部件的半固态压铸要求；（3）本专利技术半固态压铸高导热铝合金的导热系数大于160W/(m·K)，抗拉强度大于260MPa，伸长率大于8%，具有导热性能好、强度高和塑性好的优点，适合于半固态压铸各种对散热性能要求较高的铝合金零部件，如电子产品外壳、无线通讯基站壳体、电器发热盘、新能源汽车的动力电池外壳等。具体实施方式下面对本专利技术所述半固态压铸高导热铝合金的成分组成意义和含量范围限定理由进行说明。本专利技术所述的半固态压铸高导热铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Si6.6～7.4%，Mg0.15～0.25%，Ti0.03～0.05%，Cr0.05～0.1%，Yb0.01～0.02%，Te0.01～0.03%，Be0.05～0.1%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其中，Cr与Yb的质量比为5:1，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。Si在铝合金中能与Al形成Al+Si共晶液相，提高铝合金的压铸流动性，同时还能提高铝合金的强度和机械加工性能。Si含量越高，共晶液相越多，铝合金的压铸流动性越好，但铝合金的导热性能和塑性会逐渐下降。Si含量低于6.6%时，铝合金的流动性满足不了半固态压铸的工艺要求，而Si含量超过7.4%时，铝合金的导热性能会出现显著下降，导热系数达不到所需的160W/(m·K)。因此，为了保证铝合金具有足够的压铸流动性和导热性能，Si含量选择在6.6～7.4%。Mg在半固态压铸铝合金中能与Si形成Mg2Si强化相，增强半固态压铸铝合金的强度，Mg含量越高，半固态压铸铝合金的强度也越高，但导热性能会逐渐下降。Mg含量低于0.15%，半固态压铸铝合金的强度达不到260MPa，Mg含量超过0.25%，会导致铝合金的导热性能出现显著下降，导热系数达不到所需的160W/(m·K)。因此，为了保证半固态压铸铝合金的强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半固态压铸高导热铝合金，其特征在于：该铝合金采用半固态压铸技术制成，且

【技术特征摘要】
2017.12.25 CN 201711418960X1.一种半固态压铸高导热铝合金，其特征在于：该铝合金采用半固态压铸技术制成，且由以下质量百分比的成分组成：Si6.6～7.4%，Mg0.15～0.25%，Ti0.03～0.05%，Cr0.05～0.1%，Yb0.01～0.02%，Te0.01～0.03%，Be0.05～0.1%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其中，Cr与Yb的质量比为5:1，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。2.一种半固态压铸高导热铝合金的压铸方法，该方法用于制备如权利要求1所述的铝合金，其特征在于包括以下步骤：第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；第二步：在700～750℃加热熔化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺成，康跃华，宋东福，杨莉，
申请(专利权)人：广东省材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44