一种同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法技术

本发明专利技术公开了一种同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法。该方法先配制并熔化铝合金，加入Al‑B中间合金进行B化处理，控制处理温度为700～730℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温，控制B元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.15％；向熔体中加入Al‑Sr和Al‑RE中间合金进行复合变质处理，控制处理温度为680～720℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温，控制Sr元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.2％；精炼除渣处理，扒渣后出炉浇铸成型，得到复合处理的铝合金熔体。本发明专利技术工艺简便易行，加入量易于控制，效果显著，可实现压铸铝合金的导热和力学性能的同时改善和提高。

【技术实现步骤摘要】
一种同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法
本专利技术涉及一种铸造铝合金改性的复合处理方法，特别是涉及一种同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法。
技术介绍
随着新能源汽车、电子产品和信息通信等行业的迅速发展，汽车零部件、电子产品、通信器件(如基站散热器)对小型化、轻量化和集成化要求也越来越高。特别是随着5G通信时代即将到来，通信设备的运行功率和发热量越来越高，单位体积设备的散热越来越多。因此，适用于通信行业的高导热材料开发及应用，已经成为提高通信设备散热能力，从而降低电子元器件温度和提高信号传输稳定性的关键。Al-Si系铸造铝合金，具备优良的铸造性能和力学性能等特点，同时兼具低成本、低密度和可成型复杂零件等优点，已被广泛应用于生产通信设备的散热器件等。目前，通信领域中常用的压铸铝合金，主要是ADC12和A380铝合金，其优点是压铸性能优异，力学性能较好。但是，这两种合金的成分复杂，除Si外，还有含量较高的Cu、Fe、Mg、Mn、Cr等显著降低铝合金导热性的元素。因此，该两种合金的导热性能较差，不能满足面向5G通信时代的小型化、集成化器件的散热要求。金属制品可以通过固溶强化、形变强化、细晶强化等手段提高其力学性能(如抗拉强度)，但这些方式会导致合金中电子的自由运动受到阻碍(即平均电子自由程变小，参与传热的电子数目减少)，从而使材料的导热性能降低，对于铸造铝合金也不例外。专利(CN103526082A)提供了一种高导热铸造铝合金的制备方法，该方法采用氧化钴为变质剂，添加Ti、Zr元素，达到提高铸造铝合金热导率的目的。但是，该方法制备的铝合金力学性能较低，抗拉强度仅为139MPa，延伸率仅为3.9％。另外，专利(CN105177368A)提供了一种高导热的压铸稀土铝合金制备方法，该方法通过添加La、Y和Ce等稀土元素提高了压铸铝合金的热导率。但是，该方法制备的铝合金的Si(0.5～2.0％wt)、Fe(0.2～0.6％wt)元素含量较低，不能满足实际压铸生产的流动性和脱模性要求。虽然目前提出了很多提高Al-Si系铸造铝合金热导率的方法，但是却未能很好地解决压铸铝合金导热性能与力学、铸造性能相互制约的问题。因此，亟待开发一种同时改善导热和力学性能的方法，获得一种兼具高导热、优良力学性能的压铸铝合金材料及其处理技术，以解决通信产品(如基站散热器)的散热问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术提出一种针对Al-Si系铸造铝合金的多元复合处理方法，以达到同时改善压铸铝合金的导热和力学性能的目的。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)熔化铝合金：将铝合金熔化，或将纯铝与Al-Si和Al-Fe中间合金原料一起熔化，获得铝合金熔体；2)熔体杂质沉降与熔体净化：在步骤1)熔化的铝合金熔体中加入Al-B中间合金进行B化处理，控制处理温度为700～730℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温；控制B元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.15％；3)合金组织变质处理：对步骤(2)处理的熔体扒去表面浮渣，然后向熔体中加入Al-Sr和Al-RE中间合金进行复合变质处理，控制处理温度为680～720℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温；控制Sr元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.2％，RE元素重量百分比为合金总重量的0.1～0.3％；所述的RE为Ce和La中的一种或两种；4)熔体精炼除渣：对步骤3)所得熔体进行精炼除渣处理，扒渣后出炉浇铸成型，得到复合处理的铝合金熔体。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的铝合金为ADC12、A380和A356型铝合金。优选地，步骤1)所述的熔化的温度为720～750℃。优选地，步骤2)所述的搅拌的时间为2～20min。优选地，步骤2)所述的静置保温的时间为10～60min。优选地，步骤3)所述的搅拌的时间为2～30min。优选地，步骤3)所述的静置保温的时间为5～60min。优选地，所述的精炼除渣是利用喷吹法加入精炼剂和除渣剂进行，控制处理温度为680～700℃，处理的时间为2～10min。优选地，所述的精炼剂和除渣剂分别为市售YT-J-1型精炼剂和YT-D-4型除渣剂，按照1:1质量比配料混合均匀后添加，精炼剂和除渣剂的添加量为合金熔体重量的0.8-1.5％。优选地，步骤4)所述的浇铸成型的铸造方法为重力铸造或者压力铸造。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术涉及到的复合处理方法效果显著，可同时改善压铸铝合金的导热和力学性能。(2)本专利技术涉及到的复合处理方法操作简便易行，加入量易于控制，无污染物排出。(3)经本专利技术复合处理后，可适当提高合金的耐腐蚀性能。(4)本专利技术使用的复合处理中间合金成本低廉，综合效果好，适合实际生产使用。(5)本专利技术所处理的合金体系均为Si含量较高的铸造铝合金，不影响其铸造性能。附图说明图1为本专利技术对比例1中ADC12合金的光学显微组织。图2为本专利技术对比例4中Al-7Si-0.8Fe合金的光学显微组织。图3为本专利技术对比例5中Al-7Si-0.8Fe-0.5Ni合金的光学显微组织。图4为本专利技术实施例1中ADC12合金经复合处理后的光学显微组织。图5为本专利技术实施例4中Al-7Si-0.8Fe合金经复合处理后的光学显微组织。图6为本专利技术实施例8中Al-7Si-0.8Fe-0.5Ni合金经复合处理后的光学显微组织。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。对比例1：ADC12合金本对比例所用的材料是应用最为广泛的商用ADC12铸造铝合金。其成分按重量百分比为：Si：9.6～12％，Fe<1.3％，Cu：1.5～3.5％，Mg<0.3％，Mn<0.5％，Zn<1.0％，Ni<0.5％，Sn<0.3％，余量为Al。将称量好的ADC12合金进行熔化，熔化温度为720℃。待全部熔化后，人工搅拌2min，使其成分均匀，静置保温10min。将市售YT-J-1精炼剂和YT-D-4除渣剂按1:1的质量比例混合均匀后，用喷吹法加入到合金熔体，进行精炼除渣。精炼剂和除渣剂的添加量为合金熔体重量的0.8％。静置5min，冷却至680℃扒渣，然后利用金属模普通重力铸造成型。将熔体浇铸至预热到200℃的金属型模具中，制备薄壁铸件，待冷却后从铸锭取样进行检测。为了表征上述合金的组织和性能特性，利用光学显微镜(型号：LeciaDFC)观察合金铸态显微组织。利用布氏硬度计(型号：XHB-3000Z)测量合金的硬度值。利用电子万能材料试验机(型号：AG-X-100KN)获得拉伸曲线。利用闪光导热仪(型号：NETZSCHLFA，尺寸：Φ12.7mm)测量热导率。另外，按照JB/T7901标准进行腐蚀全浸实验，其中，试样尺寸为20×20×4mm，腐蚀条件为3.5％NaCl溶液。图1为ADC12合金铸态组织光学显微组织。如图1所示，ADC12组织主要由初生α-Al相、共晶组织(共晶α-Al相、共晶Si相)和富Fe相组成。其中，初生α-Al相呈现出发达树枝晶状，共晶Si相呈粗大的针状、板条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)熔化铝合金：将铝合金熔化，或将纯铝与Al‑Si和Al‑Fe中间合金原料一起熔化，获得铝合金熔体；2)熔体杂质沉降与熔体净化：在步骤1)熔化的铝合金熔体中加入Al‑B中间合金进行B化处理，控制处理温度为700～730℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温；控制B元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.15％；3)合金组织变质处理：对步骤(2)处理的熔体扒去表面浮渣，然后向熔体中加入Al‑Sr和Al‑RE中间合金进行复合变质处理，控制处理温度为680～720℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温；控制Sr元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.2％，RE元素重量百分比为合金总重量的0.1～0.3％；所述的RE为Ce和La中的一种或两种；4)熔体精炼除渣：对步骤3)所得熔体进行精炼除渣处理，扒渣后出炉浇铸成型，得到复合处理的铝合金熔体。

【技术特征摘要】
1.一种同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)熔化铝合金：将铝合金熔化，或将纯铝与Al-Si和Al-Fe中间合金原料一起熔化，获得铝合金熔体；2)熔体杂质沉降与熔体净化：在步骤1)熔化的铝合金熔体中加入Al-B中间合金进行B化处理，控制处理温度为700～730℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温；控制B元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.15％；3)合金组织变质处理：对步骤(2)处理的熔体扒去表面浮渣，然后向熔体中加入Al-Sr和Al-RE中间合金进行复合变质处理，控制处理温度为680～720℃，搅拌至合金成分均匀，静置保温；控制Sr元素重量百分比为合金总重量的0.03～0.2％，RE元素重量百分比为合金总重量的0.1～0.3％；所述的RE为Ce和La中的一种或两种；4)熔体精炼除渣：对步骤3)所得熔体进行精炼除渣处理，扒渣后出炉浇铸成型，得到复合处理的铝合金熔体。2.根据权利要求1所述的同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法，其特征在于，所述的铝合金为ADC12、A380和A356型铝合金。3.根据权利要求1所述的同时改善压铸铝合金导热和力学性能的复合处理方法，其特征在于，步骤1)所述的熔化的温度为720～750℃。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜军，温澄，吴东方，甘俊旗，
申请(专利权)人：华南理工大学，深圳市建升科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44