[发明专利]过共晶铝硅合金压铸部件及其制造方法有效

专利信息
申请号: 201380049457.5 申请日: 2013-09-24
公开(公告)号: CN104662186B 公开(公告)日: 2017-07-04
发明(设计)人: 羽贺俊雄;布施宏 申请(专利权)人: 学校法人常翔学园
主分类号: C22C21/02 分类号: C22C21/02;B22D17/00;B22D17/30;B22D21/04
代理公司: 北京派特恩知识产权代理有限公司11270 代理人: 王艳波,张颖玲
地址: 日本*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 共晶铝硅 合金 压铸 部件 及其 制造 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种过共晶铝硅合金压铸部件及其制造方法,尤其涉及一种含有20.0质量%~30.0质量%的硅、厚度为2.5mm以下的过共晶铝硅合金压铸部件及其制造方法。

背景技术

含有铝(Al)-硅(Si)合金的共晶点组成以上、即12.6质量%以上的硅的过共晶铝硅合金的线性热膨胀系数较小,且耐磨性良好。这是因为含有共晶点组成以上的硅,使得在凝固时能够形成初晶硅,是在硅含量小于共晶点组成(即小于12.6质量%)形成初晶铝的亚共晶铝硅合金中无法得到的特性。

特别是,当硅含量在20.0质量%~30.0质量%的范围内时,能够得到足量的初晶硅等,使得线性热膨胀系数变得更小而与铜同等程度,并且耐磨性也得到较大提高,进而具有较高的导热率。

因此,硅含量为20.0质量%~30.0质量%的过共晶铝硅合金有望用于例如在其表面具有铜等金属布线的半导体元件用基板、以及各种壳体(箱体)等许多应用中。

但是,过共晶铝硅合金由于铸造后的加工性较低,因此存在难以二次加工成期望形状的问题。

因此,作为将加工性较低的过共晶铝硅合金铸造成期望形状的方法,提出一种压铸法。

压铸法是能够容易得到最终形状或接近最终形状的方法,有如下优点:无需对得到的压铸部件进行切削及研磨等工序,或者即使进行也只需轻微加工。

但是,一般当硅含量高于17%时,熔液的流动性较差,硅含量为20.0质量%~30.0质量%的过共晶铝硅合金因熔液的流动性非常差而不限于薄壁部件,即使是普通部件在普通压铸装置中也难以进行压铸,几乎不能实施压铸。

即,即使含有硅20.0质量%~30质量%的过共晶铝硅合金被用作用于得到硅量较低的铝硅合金的压铸部件的母合金(硅源),含有20.0质量%~30.0质量%的过共晶铝硅合金的压铸部件作为实用材料也几乎不存在。

由此,专利文献1中公开了一种含硅5~16%的高导热性的加压铸造(压铸)用合金,其记载了硅量在约15%,流动性最大,当达到16%以上时,铸造性下降。

对于硅含量低于20.0质量%的区域,例如,专利文献2中公开了如下方法:为了得到由硅含量为14~17重量%的铝硅合金构成的耐磨性部件,将熔液注入到套筒内,并将该熔液保持在初晶硅的结晶温度与共晶温度之间的温度范围内,然后再对其进行注塑成形得到压铸部件。

另外,对于硅含量接近20.0质量%~30.0质量%的区域内,例如,专利文献3中公开了如下方法:为了结晶出较大的初晶硅而赋予防振性,将含硅20~33%的铝硅合金的熔液保持在低于该合金的液相线温度的温度,例如保持比1小时长的时间,在熔液含有大量结晶的硅的状态下进行压铸。

此外,对于硅含量高于30%的区域,专利文献4中公开了如下方法:采用压铸法制造散热件的方法,该压铸法以硅37%、余量为铝的比例调制,将Ar气氛中经高频熔化熔融的980℃的铝硅合金的熔液喷射到压铸模具中,以920℃×3秒、15MPa进行压缩成形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2001-316748号

专利文献2:日本特开平11-226723号

专利文献3:日本特开昭58-16038号

专利文献4:日本特开2001-288526号

硅含量在20.0质量%~30.0质量%的范围内的过共晶铝硅合金由于具有上述良好的特性,因此能够用在包含CPU等半导体元件的散热器、配置有IGBT等半导体元件的电子基板的散热板及LED等发光元件用的散热片以及灯罩等的各种应用中。

并且,这些应用大多用在其厚度为2.5mm以下(优选为2mm以下,更优选为1mm以下)的薄部件中。

但是,即使在过共晶铝硅合金中,如果硅含量增多到20.0质量%~30.0质量%,由于初晶硅容易粗大化,与硅含量较低的过共晶铝硅合金相比更难以压铸成形,得到厚度2mm以下的压铸部件也是极其困难。实际上,得到厚度2mm以下的压铸部件极其困难,当然厚度为2.5mm以下的压铸部件也是极其困难。

如专利文献1所示的,认为当硅量超过16质量%时成形性下降,如专利文献2那样硅量最多只能为17%。在专利文献2的方法中,即使硅量为17%,也存在得到的压铸部件的实用性下降的问题。即,大多数情况下即使能得到压铸部件,由于如裂纹或褶皱那样的表面缺陷以高比率发生,在工业上也无法使用。

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