[发明专利]一种整铸式铝合金加工方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金材料加工领域，具体涉及一种整铸式铝合金的加工方法。

背景技术

铝合金是工业中应用最为广泛的一类有色金属结构材料，具有密度低、强度比高、塑性好、导电性好、抗蚀性佳的优点，适合加工成各种型材。正是由于具有热导率高的特点，在加热、冷却方面具有巨大的使用价值，因此许多行业中所应用到的加热器、冷却器均使用铝合金进行制备，如半导体行业内的加热器、汽车散热器、电脑风扇以及各种用途的电热盘等。

随着各行各业的发展需要，对铝制件的要求也越来越高。如家电、化工行业的铝制电热盘，对其加热均匀性、稳定性、加热速率、安全性等多方面的要求越来越高。上述电热盘也被称为加热盘，现有技术中铝制电热盘多采用分体式结构，是将电热丝及其装配槽分开进行机加工，然后装配而成，这样的加工方式存在加工产生装配间隙易造成导热隔膜、加工周期长、成本高、装配工位多的问题，而且传统的铝制电热盘外层需要进行完全性的密封，一旦密封失效则极大影响电热盘的使用寿命。由于上述传统工艺步骤的限制，现有技术中的电热盘当应用于化工、化妆品等需要对加热过程进行精细控制的工业领域时完全无法满足需求。

针对现有技术的电热盘存在的问题，有研究者提出了将电热盘设计为整铸式的结构，即将电热丝直接铸入铝基体盘中，不仅能够缩短电热盘的制造周期降低其制造成本，而且由于采用的是整铸式的结构，就避开了现有技术电热盘中的密封要求以及密封不当所产生的装配间隙的问题，一举两得。在实际加工过程中，尽管整铸式的加工工艺能够为电热盘的构造和加工工艺带来一定程度的改善，但是在整铸式加工过程中铝合金均匀性、气孔缺陷等问题就格外凸显，究其原因在于尽管加工工艺进行了改进，但是由于整铸式的工艺对铸造质量要求更高，否则电热盘的均匀性无法达到要求，同时，在整铸式的工艺中是将电偶直接铸于铸件内，铝合金原材料与电偶之间的接触贴合面应紧密无间，不能存在任何杂质、污垢等缺陷，否则就产生类似于传统的加工方法相同的间隙问题。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明从改进整铸式铝合金加工方法的技术路线出发，通过对现有技术中的加工方法进行改良，首先改进了铝合金原料组份，其次改进了熔炼过程中的原料投放形态、形式和顺序，再次，通过对铝合金进行除杂和精炼进一步提升铝合金的组织细化程度、均匀度和流动性，使其熔体表面能提升，更容易填充铸造的整体型腔。本发明中提供的整铸式铝合金的加工方法制备出的铝合金材料成型性佳、导热效果好，在其铸造过程中不易产生氧化皮和杂质，能够与钢制件非常好的贴合在一起，利用该材料制备成的电热盘铸造完成后不会产生间隙，从而克服了现有技术中的缺陷。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供的整铸式铝合金的加工方法，包括如下步骤：

S01：将合金原料按照配方进行称取，所述合金组分及质量百分含量为Si8.4-12.8%，Cu1.6-2.0%，Mn0.3-0.4%，Ti0.6-0.7%，Ni0.2-0.5%，Mg0.6-0.7%，Zr0.3-0.4%，Re0.005-0.008%，TiC0.002-0.006%，余量为Al和不可避免的杂质；

S02：选取纯Al、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ni中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Zr-Re中间合金、纳米TiC粉作为熔炼原料；

将所有熔炼原料预热至180-190℃；首先将纯Al投入熔炼炉中进行熔炼，熔炼炉升温速率为5-8℃/min，至温度上升到680-700℃，待纯Al完全熔化后投入Al-Si中间合金和Al-Cu中间合金，然后在升温速率为2-3℃/min条件下升温至710-720℃，保温，再投入Al-Mn中间合金，待投入的所有合金原料熔化后再投入Al-Ti中间合金，待投入的所有合金原料熔化后再投入Al-Ni中间合金，待投入的所有合金原料熔化后再投入Al-Mg中间合金，待投入的所有合金原料熔化后再投入Al-Zr-Re中间合金，最后投入纳米TiC粉；熔炼过程中持续进行磁力搅拌，使熔化的合金熔液形成均一相；

S03：将S02中得到的均一合金熔液在710-720℃温度下保温1-2h，保温结束后待其自然冷却至680-700℃时进行除杂步骤；

S04：除杂结束后，使用过滤孔径为10-20ppi的陶瓷过滤器进行熔液的过滤，然后利用过滤后得到的熔液进行铝合金铸造。

进一步地，S01中，所述Re组分为Y、Nd、Se、Gd、Er、Pd、Ag、La元素中的一种或者多种的组合。