[發明專利]過共晶鋁硅合金壓鑄部件及其制造方法

有效

• 申請號: 201380049457.5
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN104662186B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 羽賀俊雄;布施宏
• 申請（專利權）人: 學校法人常翔學園
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;B22D17/00;B22D17/30;B22D21/04
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 王艷波,張穎玲

技術領域

本發明涉及一種過共晶鋁硅合金壓鑄部件及其制造方法，尤其涉及一種含有20.0質量％～30.0質量％的硅、厚度為2.5mm以下的過共晶鋁硅合金壓鑄部件及其制造方法。

背景技術

含有鋁(Al)-硅(Si)合金的共晶點組成以上、即12.6質量％以上的硅的過共晶鋁硅合金的線性熱膨脹系數較小，且耐磨性良好。這是因為含有共晶點組成以上的硅，使得在凝固時能夠形成初晶硅，是在硅含量小于共晶點組成(即小于12.6質量％)形成初晶鋁的亞共晶鋁硅合金中無法得到的特性。

特別是，當硅含量在20.0質量％～30.0質量％的范圍內時，能夠得到足量的初晶硅等，使得線性熱膨脹系數變得更小而與銅同等程度，并且耐磨性也得到較大提高，進而具有較高的導熱率。

因此，硅含量為20.0質量％～30.0質量％的過共晶鋁硅合金有望用于例如在其表面具有銅等金屬布線的半導體元件用基板、以及各種殼體(箱體)等許多應用中。

但是，過共晶鋁硅合金由于鑄造后的加工性較低，因此存在難以二次加工成期望形狀的問題。

因此，作為將加工性較低的過共晶鋁硅合金鑄造成期望形狀的方法，提出一種壓鑄法。

壓鑄法是能夠容易得到最終形狀或接近最終形狀的方法，有如下優點：無需對得到的壓鑄部件進行切削及研磨等工序，或者即使進行也只需輕微加工。

但是，一般當硅含量高于17％時，熔液的流動性較差，硅含量為20.0質量％～30.0質量％的過共晶鋁硅合金因熔液的流動性非常差而不限于薄壁部件，即使是普通部件在普通壓鑄裝置中也難以進行壓鑄，幾乎不能實施壓鑄。

即，即使含有硅20.0質量％～30質量％的過共晶鋁硅合金被用作用于得到硅量較低的鋁硅合金的壓鑄部件的母合金(硅源)，含有20.0質量％～30.0質量％的過共晶鋁硅合金的壓鑄部件作為實用材料也幾乎不存在。

由此，專利文獻1中公開了一種含硅5～16％的高導熱性的加壓鑄造(壓鑄)用合金，其記載了硅量在約15％，流動性最大，當達到16％以上時，鑄造性下降。

對于硅含量低于20.0質量％的區域，例如，專利文獻2中公開了如下方法：為了得到由硅含量為14～17重量％的鋁硅合金構成的耐磨性部件，將熔液注入到套筒內，并將該熔液保持在初晶硅的結晶溫度與共晶溫度之間的溫度范圍內，然后再對其進行注塑成形得到壓鑄部件。

另外，對于硅含量接近20.0質量％～30.0質量％的區域內，例如，專利文獻3中公開了如下方法：為了結晶出較大的初晶硅而賦予防振性，將含硅20～33％的鋁硅合金的熔液保持在低于該合金的液相線溫度的溫度，例如保持比1小時長的時間，在熔液含有大量結晶的硅的狀態下進行壓鑄。

此外，對于硅含量高于30％的區域，專利文獻4中公開了如下方法：采用壓鑄法制造散熱件的方法，該壓鑄法以硅37％、余量為鋁的比例調制，將Ar氣氛中經高頻熔化熔融的980℃的鋁硅合金的熔液噴射到壓鑄模具中，以920℃×3秒、15MPa進行壓縮成形。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2001-316748號

專利文獻2：日本特開平11-226723號

專利文獻3：日本特開昭58-16038號

專利文獻4：日本特開2001-288526號

硅含量在20.0質量％～30.0質量％的范圍內的過共晶鋁硅合金由于具有上述良好的特性，因此能夠用在包含CPU等半導體元件的散熱器、配置有IGBT等半導體元件的電子基板的散熱板及LED等發光元件用的散熱片以及燈罩等的各種應用中。

并且，這些應用大多用在其厚度為2.5mm以下(優選為2mm以下，更優選為1mm以下)的薄部件中。

但是，即使在過共晶鋁硅合金中，如果硅含量增多到20.0質量％～30.0質量％，由于初晶硅容易粗大化，與硅含量較低的過共晶鋁硅合金相比更難以壓鑄成形，得到厚度2mm以下的壓鑄部件也是極其困難。實際上，得到厚度2mm以下的壓鑄部件極其困難，當然厚度為2.5mm以下的壓鑄部件也是極其困難。

如專利文獻1所示的，認為當硅量超過16質量％時成形性下降，如專利文獻2那樣硅量最多只能為17％。在專利文獻2的方法中，即使硅量為17％，也存在得到的壓鑄部件的實用性下降的問題。即，大多數情況下即使能得到壓鑄部件，由于如裂紋或褶皺那樣的表面缺陷以高比率發生，在工業上也無法使用。