[发明专利]一种具有高热导率的压铸稀土铝合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高热导率的压铸稀土铝合金材料及其制备方法，其成分按质量百分数计为：Si 2.5‑5.0％、Fe 0.6‑1.0％、Cu 0.5‑2.0％、Mg 0.4‑0.9％、Sr 0.01‑0.1％、Er 0.05‑0.1％、Sc 0.05‑0.1％，余量为铝。其制备方法包括：先将铝铁中间合金、铝硅中间合金、铜锭和铝锭装入熔炼炉中进行熔炼，然后加入铝铒中间合金和铝钪中间合金，再加入镁锭，最后加入铝锶中间合金，然后进行精炼，扒渣，浇铸成锭，得到具有高热导率的压铸稀土铝合金。本发明通过科学合理地优化合金成分，添加稀土元素铒、钪与锶，得到的压铸稀土铝合金材料兼具高导热性与优秀的力学性能。

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体涉及一种具有高热导率的压铸稀土铝合金材料及其制备方法。

背景技术

铝及其合金由于重量较轻，导热率较高，成型性与耐腐蚀性好，以及成本低廉而成为目前使用最广泛的散热器材料。压铸(Die Casting或High Pressure Die Casting)技术因其较高的生产效率，可生产薄壁复杂形状工件等特点而广泛用于铝合金散热器制造，目前大多数CPU、显卡、LED灯等器件的散热器均使用压铸技术生产，其材料则采用专用的压铸铝合金。但是受制于专利技术的封锁，国内高端的高导热压铸铝合金材料基本依赖进口。国外的高导热压铸铝合金产品已历经两代，正走向第三代，而我国目前仍在使用第一代产品如ADC12、A380、ZL102等，它们的热导率普遍较低，如ADC12合金的热导率仅为90W/mK，技术远落后于国外。

目前国内普遍使用的压铸铝合金为ADC12合金，其硅含量约12％，压铸状态热导率仅为90W/mK。因此，开发全新的具有高热导率，铸造性能优秀的压铸铝合金，以满足工业领域对于高导热材料的迫切需求十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有高热导率的压铸稀土铝合金材料及其制备方法。本发明通过添加稀土元素铒、钪与锶对铝硅系铸造合金的硅与富铁相进行变质处理，开发出一种铸造性能优秀，无需进行热处理，兼具高导热性与优秀力学性能的压铸铝合金材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有高热导率的压铸稀土铝合金材料，其成分及重量百分比为：Si 2.5-5.0％、Fe 0.6-1.0％、Cu 0.5-2.0％、Mg 0.4-0.9％、Sr 0.01-0.1％、Er 0.05-0.1％、Sc0.05-0.1％，余量为铝。

作为技术方案的优选，其成分及重量百分比为：Si 3.0-4.0％、Fe 0.6-0.8％、Cu1.0-1.5％、Mg 0.4-0.6％、Sr 0.02-0.05％、Er 0.05-0.08％、Sc 0.05-0.08％，余量为铝。

作为技术方案的优选，其各组成元素的纯度均≥99.9％。

一种如上所述的具有高热导率的压铸稀土铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铝铁中间合金、铝硅中间合金、铜锭和铝锭装入熔炼炉中，铝锭分别放在底部与顶部，中间依次是铝硅中间合金、铝铁中间合金和铜锭，设置熔炼温度为700-760℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；

(2)向熔体Ⅰ中加入铝铒中间合金和铝钪中间合金进行熔炼，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；

(3)向熔体Ⅱ中加入镁锭进行熔炼，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(4)向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行熔炼，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(5)对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，向熔体Ⅳ内通入氩气，设置精炼温度为720-740℃，时间为15-30min；若成分不合格，则补充相应元素的中间合金或金属，直至成分合格，再进行精炼；