[发明专利]一种高导热挤压铝合金型材的制备工艺

说明书

本发明公开一种高导热挤压铝合金型材的制备工艺，包括1）熔铸、2）精炼、3）挤压、4）实效等工序，其中采用在线风冷技术，省去固溶处理工序提高了生产效率；并对制备过程中各项参数，特别是实效参数进行优化，获得最佳方案。本发明对铝合金的配方也进行了改进，降低铝合金组分中Mg、Si含量，控制Mg/Si比，使合金类型为Si稍过剩型，并添加加硼元素消除V的有害影响。在保持硬度的前提下，提升产品导电率。经验证，本发明产品维氏硬度均达11Hw以上，抗拉强度均高于215MPa，20℃下导电率均高于56%IACS，导热系数均达220W/mK以上，各项技术性参数均达到世界领先水平。

技术领域

本发明涉及一种高导热挤压铝合金型材的制备工艺。

技术背景

目前国内低压母线槽市场日趋成熟与规范化，竞争逾加激烈，在一些国家大型重点工程项目中，对产品的需求除了要求产品档次高外，还有更重要的需求因素，包括节能、用电安全可靠等。但目前国内具备高导率节能档次的母线槽生产企业几乎没有，即使有也仅能达到国际水平：如施耐德公司生产的部分母线槽产品。

热处理对合金的强度和导热性有着重要影响。其中，均匀化处理能消除晶内偏析，强化相Mg₂Si会溶入基体中，针状含Fe相会变为球化，但均匀化处理的温度过低或过高都对降低热导率。当温度过高时，基体中的溶质原子增加，晶粒发生粗化，导电率较低。其次，Al-Mg-Si固溶处理时，固溶温度越高，热导率越低，而强度随温度增加而增加，到达最大值后随温度增加而降低。固溶温度越高，过剩相溶入越充分，而温度较低点会有部分相在晶界处不连续析出，对热传导有利，固溶温度最低点热导率最大。而强化相Mg₂Si 和合金元素最大限度溶入基体，且不发生过烧的温度，晶格畸变达到最大，强度最高。再次，挤压Al-Mg-Si合金时效温度也非常重要，时效温度高，导热率随时效时间的增加而提高快，但时效时间过长时，因为部分强化相发生固溶而热导率降低；时效温度低，合金中的缺陷由于原子运动慢而得不到有效的修复。这些作为母线槽材料关键性技术导体质量提因素，可以说谁掌握此技术谁就占在了制高点，谁就能在全世界范围内成为母线槽行业中的领头羊并占领更大的市场份额。

而目前著名的跨国铝业集团主要有SAPA(HYDRO)(萨帕(海德鲁))、 Southwire(美国南线)、ALCOM(美铝)、Alcan(Rio Tinto)(加铝(力拓))等，这些公司生产的挤压铝合金的性能，一般的6101型号材料，T6 态，抗拉强度为200～205MPa，25℃下的导热系数为218W/m·K。这些铝合金产品用作母线槽的材料能够满足目前国内的一些大型重点工程项目及高端用户对产品的节能、用电安全可靠等各方面的需求，占有巨大的我国高档母线槽市场份额。然而这些产品及技术，多为国外公司掌握，其高昂的价格使得产品的性价比很低，使得很多用户望而却步，也使得很多工程造价成本巨高，给国、民带来了很大负担。

因此，有必要针对目前国内母线槽产品材料的需求，对其制备工艺进行优化，以获得技术性参数能达到世界领先水平且具有很高的性价比的铝合金材料，以满足目前国内市场的高端需求。

发明内容

针对上述的目前国内母线槽用铝合金材料的需求，对铝合金材料的导电性进行研究。由于导热系数与材料的导电率呈正相关，材料的成分和组织状态决定导热系数。在相同导电率下，杂质元素含量越低，过剩Mg₂Si量越少，显微组织处于峰值析出态则导热系数越高，研究显示，加B可降低材料中V 量，提高导热系数。因此本发明提供一种高导热挤压铝合金材料的制备工艺，降低铝合金组分中Mg、Si含量，控制Mg/Si比，使合金类型为Si稍过剩型，并添加加硼元素消除V的有害影响，同时优化时效工艺参数，在保持硬度 70HV的前提下，将导电率提升至56％IACS以上。具体技术方案如下：

一种高导热挤压铝合金型材的制备工艺，包括如下步骤：

1)熔铸：按照配方量，先将铝硅合金和铝加入到炉中，加热至700～800℃熔化，再加入硼和镁，熔化后得到铸造粗料；