一种高导热抗菌铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热抗菌铝合金及其制备方法，由以下按质量百分比的成分组成：铜5.5‑6.5%，镁0.3‑0.5%，锌0.03‑0.05%，银0.05‑0.08%，镍0.02‑0.04%，钒0.01‑0.03%，铬0.01‑0.03%，硅粉0.15‑0.35%，碳化硅0.25‑0.45%，氧化铝0.04‑0.08%，稀土元素0.01‑0.03%，其他杂质总量和小于或等于0.1%，余量为铝。本发明专利技术的铝合金导热性能好，并且具有较强的抗菌能力。

High thermal conductivity antibacterial aluminum alloy and preparation method thereof

The invention discloses a high thermal conductivity antibacterial aluminum alloy and a preparation method thereof, which are composed of the following components according to the mass percentage: copper 5.5_6.5%, magnesium 0.3_0.5%, zinc 0.03_0.05%, silver 0.05_0.08%, nickel 0.02_0.04%, vanadium 0.01_0.03%, chromium 0.01_0.03%, silicon powder 0.15_0.35%, silicon carbide 0.25%, alumina 0.04_0.45%, alumina 0.04_0.03%. 08%, rare-earth elements 0.01, 0.03%, the total amount of other impurities is less than or equal to 0.1%, and the surplus is aluminum. The aluminum alloy has good thermal conductivity and strong antibacterial capability.

【技术实现步骤摘要】
一种高导热抗菌铝合金及其制备方法
本专利技术涉及铝合金
，具体涉及一种高导热抗菌铝合金及其制备方法。
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，被越来越多的电子电器、通讯器材、照明器件、汽车等零部件所采用，如智能手机、笔记本电脑、平板电脑的外壳，LED灯的散热器和灯罩，3G、4G无线通讯基站的散热器、机柜、滤波器，电饭煲、电磁炉、热水器的发热盘，新能源汽车的控制器机箱、驱动电机外壳等。为了满足零部件薄壁化、轻量化、快速散热和铸造生产的需要，对铝合金的铸造流动性、导热性能和力学性能都提出了越来越高的要求。然而目前最常用的压铸铝合金是ADC12，该合金具有良好的铸造性能、机械强度及耐蚀性能，因此得到广泛应用。但该合金的热导率较低，只有92W/(m·K)，同时，铝合金表面容易滋生细菌，不利于人体健康，不能满足现有电子产品对铝合金材料的要求。因此迫切需要开发一种既具有优良的机械性能又具有高导热系数同时具有良好抗菌能力的铝合金，以满足发展的需求。经过对现有技术进行了检索，在中国专利技术专利申请201710762831.6（公开日2018年1月30日）公开了一种高导热铝合金，其包括重量百分量的组分：Si：2.0％-3.6％、Mg:0.5％-1.2％、余量为Al及不可避免的杂质。本专利技术的材料通过测试，热学性能：热导率可达到190W/m·K；ADC12的热导率只有120W/m·K。本专利技术的材料是具有传热快，散热快的优点。本专利技术具有高热导率，高散热能力和良好的力学性能，用于铝合金轻量化工业。但该铝合金导热能力仍然不足，并且不具有抗菌能力，不能满足现实需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的问题，提供一种高导热抗菌铝合金及其制备方法，采用该制备方法制备得到的铝合金导热性能好，具有较强的抗菌能力。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种高导热抗菌铝合金，由以下按质量百分比的成分组成：铜5.5-6.5%，镁0.3-0.5%，锌0.03-0.05%，银0.05-0.08%，镍0.02-0.04%，钒0.01-0.03%，铬0.01-0.03%，硅粉0.15-0.35%，碳化硅0.25-0.45%，氧化铝0.04-0.08%，稀土元素0.01-0.03%，其他杂质总量和小于或等于0.1%，余量为铝。优选的，由以下按质量百分比的成分组成：铜6.0%，镁0.4%，锌0.04%，银0.065%，镍0.03%，钒0.02%，铬0.02%，硅粉0.25%，碳化硅0.35%，氧化铝0.06%，稀土元素0.02%，其他杂质总量和小于或等于0.1%，余量为铝。优选的，所述稀土元素的化学成分的质量百分比为：镧4-7%、铕1-3%、钇7-9%、钕10-14%、铽4-6%，其余为铈。本专利技术还提供了上述高导热抗菌铝合金的制备方法，包括以下步骤：（1）将纯铝加到真空炉中，并将炉温升至760-780℃，待铝块融化后，再依次加入铝铜、铝镁、铝锌、铝银、铝镍、铝钒、铝铬中间合金，待中间合金完全融化后，搅拌溶液2-4min，得到铝合金液；（2）将硅粉、氮化硅、氧化铝、稀土元素磨成混合物粉末；（3）将步骤（2）混合物粉末加入到熔融铝合金液中，并将炉温升至830-850℃，充分搅拌均匀，然后静置保温30-50min，并向合金溶液中加入精炼剂进行精炼处理，接着用高纯氩气除气10-15min，扒渣，保温静置10min，之后再将炉温降至600℃，再次扒渣后进行浇铸，得到铝合金铸锭，并将铝合金铸锭在900-950℃保温20-30min，降温至450-500℃固溶处理10-20min后，向固溶处理中的铝合金铸锭通直流电，处理20-30min，得到铝合金铸件a；（4）将铝合金铸件a使用稀土溶液在100℃下进行水淬处理，得到铝合金铸件b；（5）将步骤（4）中的铝合金铸件b放入均化炉内进行均匀化退火处理；（6）将均匀化处理后的铝合金铸件b预热至450-470℃，然后利用挤压机将预热后的铝合金铸件b放入模具中挤出成型；（7）对步骤（6）中的挤出成型的铝合金进行首次时效处理，随后保温，再进行第二次时效处理；（8）将步骤（7）时效处理后的铝合金置于盛有电解质溶液的电解槽中进行阳极氧化处理，即得所述的高导热抗菌铝合金。优选的，步骤（2）中，还包括混合物粉末过150目筛。优选的，步骤（3）中，所述精炼剂的加入为原料重量的0.1-0.3%，所述精炼剂为硫酸钠、氟铝酸钠、氟化钠、氯化钠中的至少一种。优选的，述步骤（5）中，所述均匀化退火处理：先以50-60℃/h升温至180-200℃，保温3-5h，再以30-40℃/h升温至360-380℃，保温4-6h，再以50-60℃/h升温至460-480℃，保温2-3h，然后以70-80℃/h降温至230-250℃，保温3-5h，再以90-100℃/h升温至460-480℃，保温2-3h，然后以120-140℃/h降温至140-150℃，保温4-6h，空冷至室温气。优选的，步骤（6）中，挤压速率为5-10mm/min。优选的，步骤（7）中，所述首次时效处理的温度为160-168℃，保温时间为7-9h；第二次时效处理工艺为温度为120-130℃，保温时间为15-17h。优选的，步骤（8）中，阳极氧化工艺：以铝合金为阳极，电解槽为阴极进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的温度为40℃，电流密度为3A/cm2-5A/cm2，电压为350V-450V，占空比为0.2-0.4，处理时间为30min。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：（1）本专利技术在优化铜、镁主合金元素的基础上，通过添加铝铬合金对α-Al晶粒进行细化、添加铝锌合金对共晶Si进行细化变质处理和添加稀土元素对铝合金进行深度净化、降低铝合金液的表面张力、消除金属和非金属杂质元素的危害，提高铝合金液的铸造流动性、导热性能和力学性能。（2）本专利技术添加的碳化硅、氧化铝可增强铝合金的导热性能，并可进一步提高铝合金的力学性能。（3）本专利技术童工在铝合金中加入铜、银、稀土等抗菌合金元素，提高了铝合金的抗菌性能。（4）本专利技术通过对铸造、均匀化处理、固溶处理、时效处理、阳极氧化等步骤优化，极大地提高本专利技术铝合金的导热性能和力学性能。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1本实施例的高导热抗菌铝合金，由以下按质量百分比的成分组成：铜6.0%，镁0.4%，锌0.04%，银0.065%，镍0.03%，钒0.02%，铬0.02%，硅粉0.25%，碳化硅0.35%，氧化铝0.06%，稀土元素0.02%，其他杂质总量和小于或等于0.1%，余量为铝。其中，所述稀土元素的化学成分的质量百分比为：镧5.5%、铕2%、钇8%、钕12%、铽5%，其余为铈。本专利技术还提供了上述高导热抗菌铝合金的制备方法，包括以下步骤：（1）将纯铝加到真空炉中，并将炉温升至760-780℃，待铝块融化后，再依次加入铝铜、铝镁、铝锌、铝银、铝镍、铝钒、铝铬中间合金，待中间合金完全融化后，搅拌溶液2-4min，得到铝合金液；（2）将硅粉、氮化硅、氧化铝、稀土元素磨成混合物粉末；（3）将步骤（2）混合物粉末加入到熔融铝合金液中，并将炉温升至830-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热抗菌铝合金，其特征在于，由以下按质量百分比的成分组成：铜5.5‑6.5%，镁0.3‑0.5%，锌0.03‑0.05%，银0.05‑0.08%，镍0.02‑0.04%，钒0.01‑0.03%，铬0.01‑0.03%，硅粉0.15‑0.35%，碳化硅0.25‑0.45%，氧化铝0.04‑0.08%，稀土元素0.01‑0.03%，其他杂质总量和小于或等于0.1%，余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种高导热抗菌铝合金，其特征在于，由以下按质量百分比的成分组成：铜5.5-6.5%，镁0.3-0.5%，锌0.03-0.05%，银0.05-0.08%，镍0.02-0.04%，钒0.01-0.03%，铬0.01-0.03%，硅粉0.15-0.35%，碳化硅0.25-0.45%，氧化铝0.04-0.08%，稀土元素0.01-0.03%，其他杂质总量和小于或等于0.1%，余量为铝。2.根据权利要求1所述的高导热抗菌铝合金，其特征在于，由以下按质量百分比的成分组成：铜6.0%，镁0.4%，锌0.04%，银0.065%，镍0.03%，钒0.02%，铬0.02%，硅粉0.25%，碳化硅0.35%，氧化铝0.06%，稀土元素0.02%，其他杂质总量和小于或等于0.1%，余量为铝。3.根据权利要求1所述的高导热抗菌铝合金，其特征在于，所述稀土元素的化学成分的质量百分比为：镧4-7%、铕1-3%、钇7-9%、钕10-14%、铽4-6%，其余为铈。4.根据权利要求1或2或3所述的高导热抗菌铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将纯铝加到真空炉中，并将炉温升至760-780℃，待铝块融化后，再依次加入铝铜、铝镁、铝锌、铝银、铝镍、铝钒、铝铬中间合金，待中间合金完全融化后，搅拌溶液2-4min，得到铝合金液；（2）将硅粉、氮化硅、氧化铝、稀土元素磨成混合物粉末；（3）将步骤（2）混合物粉末加入到熔融铝合金液中，并将炉温升至830-850℃，充分搅拌均匀，然后静置保温30-50min，并向合金溶液中加入精炼剂进行精炼处理，接着用高纯氩气除气10-15min，扒渣，保温静置10min，之后再将炉温降至600℃，再次扒渣后进行浇铸，得到铝合金铸锭，并将铝合金铸锭在900-950℃保温20-30min，降温至450-500℃固溶处理10-20min后，向固溶处理中的铝合金铸锭通直流电，处理20-30min，得到铝合金铸件a；（4）将铝合金铸件a使用稀土溶液在100℃下进行水淬处理，得到铝合金铸件b；（5）将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：向晓霞，
申请(专利权)人：合肥大麦灯箱器材有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34