[发明专利]一种高导热高耐蚀铸造铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热高耐蚀铸造铝合金及其制备方法；以重量百分比计，其原料组元的含量为：7～9％Si；0.6～1.0％Fe；0.2～0.6％Zn；0.1～0.5％Co；0.05％～0.15％B；0.2～0.5％RE；0.05～0.2％Sr，余量为Al。制备时，先将含Si、Fe和Co元素的铝合金高温下熔化，静置降温；在熔体加入纯Zn、Al‑RE、Al‑B和Al‑Sr中间合金进一步合金化；熔体精炼除渣，铸造成型。本发明的合金制备过程工艺效果显著，充分发挥了Co、B、Sr和RE的多元素复合协同作用，使得该合金铸件具有优异的导热性，较高的力学性能和良好的耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，特别是涉及一种高导热高耐蚀铸造铝合金及其制备方法。

背景技术

铝及其合金以其密度小、高比强、易于成型加工等显著优势，已成为仅次于钢铁材料的第二大金属结构材料。在铝合金制品的成型方法中，铸造是最常见也是成本最低的工艺手段，其中压铸具有生产效率高、充填速度快、易于成型复杂薄壁铸件等优点，被广泛应用于通讯基站零部件的生产。

在无线通讯中信号的传递和输送主要通过室外基站实现，信号处理器位于基站内密封的腔体，内外没有风扇，只有依靠传导、对流和辐射来进行换热，如散热不良，会导致内部硬件器件工作不稳定，造成信号传输不稳定，缩短设备使用寿命。为确保设备能在较低的温度范围内稳定工作，具有薄壁散热翅的复杂铝合金压铸件作为其覆盖件已被广泛使用。

在无线传输中，信号频率是决定传输信息速度的决定性因素。当前，无线传输进入5G时代，信号频率由4G时代的2.6GHz达到了几十GHz，未来将会继续提高。在高频传输中，无线模块功耗越来越高，单位体积设备的散热越来越多，散热腔体对材料自身的导热率要求越来越高，同时基站往往建于野外环境，地处山高林密、交通不便的环境，因此基站部件往往要求具有轻质高强特性，并对材料的耐腐蚀性也具有很高的要求。

在此背景下，开发并生产出能满足力学性能要求，优异的导热并具有高耐腐蚀性的铸造铝合金材料具有重要意义。在材料强化中，通过合金化产生的固溶、第二相及其弥散作用可有效提高合金的强度性能，但在强化的同时必然导致电子传输发生散射而影响材料的导热性，并促进电化学腐蚀的产生而降低耐腐蚀性，开发高导热且耐蚀性能良好的铸造铝合金及其处理工艺具有重要价值。

为提高铝合金铸件的导热性，生产中对显著影响导热性的有害元素(如Mn、Cr、V、Ti等)控制非常严格。中国发明专利申请201810245158.3公开了一种高导热铝合金及其制备方法，其成分组成按质量百分数计为：硅5～10％，铁0.5～1％，镁0.1～0.60％，锰0.10～0.40％，锌≤0.5％，铜≤0.4％，其他元素≤0.30％，剩余为铝和不可避免的微量杂质；该方法进行成份控制和熔炼工艺；所获得合金在压铸态时其导热率为137W/m·K，时效处理后导热率可以达到158W/m·K。但该合金中含有Mn和Mg两种对铝合金导热性影响较大的元素，使得所获得的铸件导热率偏低，且在熔炼过程中需要通入大量的高纯氩气除气，这会导致生产成本的增加，不利于生产成本控制。

中国发明专利申请201711419010.9公开了一种高导热铝合金及其制备方法和散热体，高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 4.5～5.5％，Mg 0.1～0.3％，Cu0.1～0.2％，Ti 0.05～0.1％，Co 0.05～0.1％，Nd 0.01～0.02％，Te 0.005～0.01％，Fe≤0.15％，其余为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素单个含量小于0.05％，总量小于0.15％。所获得的铸件需要再进行4～6小时的时效处理，铸件导热率最高可达164.3W/m·K。但该发明在熔炼过程中需要通入有毒气体C₂Cl₆进行精炼，会产生环境危害。

在现有技术的高导热铸造铝合金均未涉及如何提高其耐腐蚀性以满足室外通讯基站中对导热和耐蚀的同步要求。