[發明專利]一種高強高導熱薄壁壓鑄鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201711260472.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107739916B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 周銀鵬;汪時宜;羅云斌;趙華
• 申請（專利權）人: 蘇州慧馳輕合金精密成型科技有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種高強高導熱薄壁壓鑄鋁合金及其制備方法，該合金包括Si：12wt％?14wt％；Cu：0.05wt％?3wt％；Fe：0.40wt％?0.80wt％；Mg：0.00wt％?0.5wt％，其余雜質控制在0.05wt％以下，余量為Al。與現有技術相比，本發明通過嚴格控制Cu、Mg的總量在0.05?3wt％之間，再通過175℃/4h熱處理，這樣Cu、Mg元素不會固溶與基體內部，使材料內部形成微量彌散的CuAl₂第二相和Mg₁₇Al₁₂第二相。Fe元素可以防止材料粘模，更有效的鑄造薄壁產品。同時，這些第二相可以有效的提升材料的強度，使得其抗拉強度大于300MPa，屈服強度大于150MPa，延伸率8?10％。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金，尤其是涉及一種高強高導熱薄壁壓鑄鋁合金及其制備方法。

背景技術

銀是最好的導熱材料，其次是銅、金和鋁。但是由于金、銀價格太過昂貴，不能被大規模使用。相比之下銅的散熱效果非常理想，但是銅具有一個很大的缺點：銅的變形抗力大、難以擠壓成復雜斷面的型材，若采用精密鑄造、焊接法或機加工技術制造，將導致加工難度大，加工成本高等問題。因此現在通常的散熱片多采用鋁合金擠壓而成。

1×××系合金以及6×××系合金都具有較高的導熱能力。但由于后續加工的要求，散熱片材料需要具有一定的強度，又因為散熱片的斷面形狀極其復雜，需要合金有良好的塑性才能順利擠壓成形，6×××系合金以其優良的綜合性能而成為散熱片材料的首選。

目前市場上廣泛使用Al-Mg-Si系合金中的6063鋁合金作為制造散熱片的材料，它以良好的塑性，中等的強度、生產工藝成熟簡單等優良的綜合性能而得到了生產廠商的青睞。但是隨著新能源、4G/5G通訊、太陽能光伏等產業發展，發熱量大幅增加，單純使用6063鋁合金散熱片已經無法滿足產品強度、散熱、復雜度、成本等綜合性能要求，因而，急需開發一款同時具備高強度、高導熱、可壓鑄成型復雜薄壁零部件的鋁合金材料。

研究表明，一般鋁合金材料的強度與高導熱是一對矛盾，常見的提升鋁合金強度的方法，包括晶粒細化、合金化、固溶元素、加快材料冷卻速度等方法。然而，晶粒細化會增加變質晶核數，使電子通過難度加大，鋁合金的導電、導熱性能減弱；更多的合金元素，會影響機體組織的均勻性和純凈度，因而，除了產生第二相作用外，幾乎所有的合金元素都會降低合金的導熱率。

通過在鋁合金中添加10％左右的Si元素，可以有效的提升鋁合金材料的鑄造流動性，同時，還能保證鋁合金材料的高導熱性能，但是這種鋁合金材料的強度仍然較低。因此，如何通過在高導熱Al-Si系鋁合金中，添加一定的合金元素，在保證導熱性能降低不大的條件下，顯著提升其強度，從而可以成為下一代高性能高導熱鋁合金新材料。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高強高導熱薄壁壓鑄鋁合金及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種高強高導熱薄壁壓鑄鋁合金，其特征在于，該合金包括Si：12.00wt％-14.00wt％；Cu：0.05wt％-3wt％；Fe：0.40wt％-0.80wt％，Mg：0.00wt％-0.5wt％；其余雜質控制在0.05wt％以下，余量為Al。

所述的合金包括Si：12.20-13.00wt％；Cu：0.25-0.50wt％；Fe：0.40-0.60wt％；Mg：0.05-0.3wt％，其余雜質控制在0.05wt％以下，余量為Al。

所述的合金中Cu以中間合金的形式添加，具體是：將市售Cu中間合金加工為邊長為10mm的立方體，110℃干燥后用金屬鋁箔將其全部包裹其中，加入后用壓板在300-500Mpa壓力下將其完全壓入鋁液中。