一种高导热压铸铝合金材料及其制备方法技术

一种高导热压铸铝合金材料，其特征在于，包括下述质量百分比含量的组分：Zn 2.0~5.0%，Fe 0.5~1.3%，余量为Al和杂质元素。本发明专利技术提供一种既能保证良好的成形性能、又兼具优异导热性能的压铸用铝合金材料，通过科学合理的合金成分设计，无需添加工业应用很少的合金元素甚至稀土金属元素，亦无需增加任何热处理工序，即能实现导热性能比ADC12等常规压铸铝合金大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热压铸铝合金材料及其制备方法
本专利技术属于有色金属材料及其制备成形领域，涉及到一种成形性能良好且导热性能优异的压铸铝合金材料及其制备方法。技术背景压铸铝合金在通信、电子和交通运输等领域应用广泛，主要用于生产薄壁壳体零件。在移动通信行业中，机箱外壳等零件兼具散热功能，形状复杂。采用铝合金以压铸工艺生产这些复杂散热零部件，具有成形性好、生产成本低、生产效率高等优点。但随着通信行业即将迈进5G时代，以及相关产品小型化、集成化的发展趋势，如何在有限的空间内进行高效散热，保证元器件和通信设备的可靠性，成为目前相关产品设计的关键问题。以通信基站的无线射频拉远单元系统为例，材料设计在整个系统的热设计中所占的比重与散热结构设计相当。因此，采用导热性能更高的铝合金材料代替传统压铸铝合金生产通信器材散热部件必将成为整个通信行业的趋势。通信器材壳体件因为散热的需要，通常结构设计较为复杂，以增大散热面积，提高散热效率。目前，共晶型或近共晶型铝硅合金是最主要的压铸铝合金，例如YL113、YL112、YL101和YL102(国标GB/T15115-2009)。其中YL113(相当于日本JISH5302：2006标准中的ADC12合金)用量最大、用途也最为广泛。常规压铸铝合金的导热率普遍在90～110W/(m·K)之间，典型的ADC12合金压铸态导热率约为92W/(m·K)。受到材料性能和制备工艺的限制，普通压铸铝合金材质机箱外壳已不能满足室外无线基站等通信产品的散热性能要求，因此，设计开发具有更高导热性能的压铸铝合金材料具有重要的应用价值。专利CN104264017A公开了一种压铸铝合金，通过在共晶型铝硅合金中添加Co、Ti、B元素使合金的导热率可达到190W/(m·K)。但该合金存在两个方面的问题：(1)为追求高导热性能，该合金中Fe含量仅0.2％～0.4％，过低的Fe含量不利于压铸件(尤其是复杂薄壁件)脱模，降低生产效率且增加模具损耗；(2)该专利中公布的导热性能实为合金锭而非压铸件的性能，但合金熔炼并压铸成铸件产品之后，由于压铸工艺的高冷却速率导致Si等元素在铝基体中固溶量显著增加，实际压铸件的导热率将大幅度下降，即采用该合金生产的压铸件的导热率要明显低于190W/(m·K)。专利CN105838936A公开了一种高导热铸造铝合金，主合金元素为Si，导热率大于180W/(m·K)，但该合金制备过程中添加了Al-Eu稀土合金和混合重稀土(Tb、Dy、Ho、Tm、Yb和Lu)，且其并不适合用于压铸。专利CN105177368A公开了一种高导热高导电的压铸稀土铝合金，该合金导热率为120～160W/(m·K)，但添加了昂贵的稀土元素Y、Ce和La。专利CN100473735C公开了一种高导电导热、高强度铝合金，该合金也添加了稀土元素且只适用于变形加工，不能用于压铸。
技术实现思路
针对上述已有技术存在的不足，本专利技术提供一种成形性能良好且导热性能优异的压铸铝合金材料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种高导热压铸铝合金材料，其特征在于，包括下述质量百分比含量的组分：Zn2.0～5.0％，Fe0.5～1.3％，余量为Al和杂质。根据上述的高导热压铸铝合金材料，其特征在于，所述杂质(按质量百分比计)包括Si≤0.40％，Mg≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn≤0.03％，Cr≤0.03％，V≤0.03％，Ti≤0.03％，Zr≤0.03％，以及其他杂质。根据上述的高导热压铸铝合金材料，其特征在于，所述其他杂质(按质量百分比计)单个元素≤0.05％，合计≤0.10％。一种高导热压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤包括：(1)将按上述合金成分配比好的铝和锌进行高温熔炼；(2)向步骤(1)得到的熔体中加入铁元素；(3)对经过步骤(2)得到的熔体进行除气精炼，然后扒渣，静置得到铝合金。根据上述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)熔炼温度为700～800℃。根据上述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)当熔炼温度≥750℃时加入铁元素。根据上述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)精炼温度为700～760℃，精炼时间10～30分钟。根据上述的制备方法，其特征在于，所述铝纯度(按质量百分比计)≥99.7％，锌纯度(按质量百分比计)≥99.9％。根据上述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中加入铁元素的形式为烘干的铁添加剂或铝铁中间合金。根据上述的制备方法，其特征在于，所述铝铁中间合金中铁含量按质量百分比计为10～20％。根据上述的制备方法，其特征在于，将经步骤(3)得到的铝合金浇铸成合金锭或者用于压铸生产压铸件，铸造温度为680～730℃。本专利技术的有益技术效果：本专利技术提供一种既能保证良好的成形性能、又兼具优异导热性能的压铸用铝合金材料，通过科学合理的合金成分设计，无需添加工业应用很少的合金元素甚至稀土金属元素，亦无需增加任何热处理工序，即能实现导热性能比ADC12等常规压铸铝合金大幅度提高。本专利技术所提供的高导热压铸铝合金材料在保持良好压铸成形性能的同时兼具优异导热性能，用于压铸生产复杂散热零部件能够提高其散热效率，与现有常规压铸铝合金相比具有如下突出的优点：(1)本专利技术的铝合金同时具有优异的导热性能、良好的压铸成形性能，能够成形复杂薄壁的散热零件；(2)与同类型铝合金相比，本专利技术的铝合金压铸成铸件之后仍可获得较高的导热率，导热率≥190W/(m·K)，不需要通过后续热处理工序来提高导热性能；(3)本专利技术的铝合金，不需要添加贵金属或稀土金属元素来提高导热性能，有效的保证了合金的经济性；(4)本专利技术的铝合金广泛适用于生产通信、电子、交通行业中的散热零部件，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术合金和国外高导热压铸铝合金的铸造流动性能对比。图2为本专利技术合金和国外高导热压铸铝合金的导热性能对比。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种高导热压铸铝合金材料，包括下述质量百分比含量的组分：Zn2.0～5.0％，Fe0.5～1.3％，余量为Al和杂质。其中，杂质(按质量百分比计)包括：Si≤0.40％，Mg≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn≤0.03％，Cr≤0.03％，V≤0.03％，Ti≤0.03％，Zr≤0.03％，以及其他杂质；其他杂质(按质量百分比计)中的单个元素≤0.05％，其他杂质合计≤0.10％。一种高导热压铸铝合金材料的制备方法，步骤包括：(1)按上述合金组分准备铝、锌以及铁添加剂或铝铁中间合金；然后将铝和锌投入熔炼炉中进行高温熔炼；熔炼温度为700～800℃，其中，铝纯度按质量百分比计≥99.7％，锌纯度按质量百分比计≥99.9％；铁添加剂中Fe含量按质量百分比计为75％，铝铁中间合金中铁含量按质量百分比计为10～20％；(2)当熔炼温度≥750℃时，向步骤(1)得到的熔体中加入烘干的铁添加剂或铝铁中间合金，即铁元素的加入形式以烘干的铁添加剂或铝铁中间合金；(3)对经过步骤(2)得到的熔体进行除气精炼，精炼温度为700～760℃，精炼时间10～30分钟，然后扒渣，静置得到铝合金熔体；(4)将经步骤(3)得到的铝合金熔体浇铸成合金锭或者用于压铸生产压铸件，铸造温度为680～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热压铸铝合金材料，其特征在于，包括下述质量百分比含量的组分： Zn 2.0~5.0%，Fe 0.5~1.3%，余量为Al和杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高导热压铸铝合金材料，其特征在于，包括下述质量百分比含量的组分：Zn2.0~5.0%，Fe0.5~1.3%，余量为Al和杂质。2.根据权利要求1所述的高导热压铸铝合金材料，其特征在于，所述杂质（按质量百分比计）包括Si≤0.40%，Mg≤0.10%，Cu≤0.10%，Mn≤0.03%，Cr≤0.03%，V≤0.03%，Ti≤0.03%，Zr≤0.03%，以及其他杂质；所述其他杂质（按质量百分比计）单个元素≤0.05%，合计≤0.10%。3.一种如权利要求1或2所述的高导热压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤包括：（1）将按上述合金成分配比好的铝和锌进行高温熔炼；（2）向步骤（1）得到的熔体中加入铁元素；（3）对经过步骤（2）得到的熔体进行除气精炼，然后扒渣，静置得到铝合金。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟鼓，邹纯，邱楚，陆萌萌，周玉立，卢长德，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11