一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，鋁硅合金中各個組分的質量百分比為：硅5.5～8.0%，銅0.1～1.5%，鋅0.1～2.0%，鎳0.1～2.0%，鎂0.1～0.8%，鐵0.1～1.0%，其余為鋁和不可避免的微量雜質。本發明還公開了流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金的制備方法，采用棒頭將固態的一號金屬送入液態的二號金屬溶液中，在吹氣和攪拌的作用下，能夠快速使料勺內的漿料高效混合均勻。本發明鋁硅合金具有導熱系數高、液態流動性好、適用于散熱殼體半固態流變壓鑄的優點，該制備方法簡單易于操作，使鋁硅合金具有更高的均勻性和流動性，便于制備流變壓鑄散熱殼體。
【專利說明】一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種，具體涉及一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 通訊設備特別是無線通訊基站功耗越來越大，給安裝和運輸帶來諸多困難。重量 和體積已經成為其重要的競爭力要素之一。輕量化、小型化、高散熱性能是其發展趨勢。
[0003] 目前無線通訊設備的散熱殼體主要采用高速壓鑄(簡稱壓鑄）工藝生產，散熱齒和 壁的尺寸較厚，一般對于高度超過40mm以上的散熱齒，其齒頂厚均在1. 6mm以上，因為造成 其重量較大。散熱殼體的材料常用的材料有日標ADC12、國標YL102或歐標AlSilOMg，導熱 系數高的有121WAm. K)，較低的只有92 WAm. K)，因此，現有的散熱殼體總體而言散熱性能 偏差，需要尺寸更大的散熱齒才能滿足散熱要求，因而體積較大。所以，需要設計一種具有 導熱系數高、液態流動性好、適用于散熱殼體半固態流變壓鑄的鋁硅合金材料。


【發明內容】

[0004] 本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種流變壓鑄散熱 殼體的鋁硅合金及其制備方法，該鋁硅合金具有導熱系數高、液態流動性好、適用于散熱殼 體半固態流變壓鑄的優點，該制備方法簡單易于操作，使鋁硅合金具有更高的均勻性和流 動性，便于制備流變壓鑄散熱殼體。
[0005] 為解決上述問題，本發明采用技術方案為： 一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，所述鋁硅合金中各個組分的質量百分比為：硅 5. 5 ?8. 0%，銅 0. 1 ?1. 5%，鋅 0. 1 ?2. 0%，鎳 0· 1 ?2. 0%，鎂 0. 1 ?0. 8%，鐵 0· 1 ?1. 0%， 其余為鋁和不可避免的微量雜質。其中不可避免的微量雜質其含量小于0. 2%，是各個原料 中所含有的不可去除的雜質，對硅鋁合金的性能不產生影響。
[0006] 鋁硅合金中各個組分的質量百分比是經過試驗人員進行多次的組分配比試驗得 到的最佳的組分比例，這樣的比例能夠使鋁硅合金具有較高的導熱系數、較佳的液態流動 性，適用于散熱殼體半固態流變壓鑄，關于該比例范圍內的鋁硅合金的性能具體參見實施 例部分的表1部分。
[0007] 優選的，錯娃合金中各個組分的質量百分比為：娃6. 0?7. 5%，銅0. 5?1. 1%，鋅 0. 6?1. 5%，鎳0· 3?1. 6%，鎂0. 2?0. 6%，鐵0· 3?0· 8%，其余為鋁和不可避免的微量雜 質。這個比例范圍為優選的組分比例。
[0008] 優選的，所述鋁硅合金中各個組分的質量百分比為：硅6. 5%，銅0.8%，鋅0.9%，鎳 0. 8%，鎂0. 4%，鐵0. 5%，其余為鋁和不可避免的微量雜質。在試驗測試中，該比例的鋁硅合 金具有最佳的導熱性能和液態流動性。
[0009] 一種制備上述鋁硅合金的方法，其具體步驟為： (1)預制一號金屬溶液：將一號金屬的金屬鍵加熱到液相線以上20°C?50°C后，制得 一號金屬溶液，在將一號金屬溶液澆入帶有密集孔洞的石墨棒頭中，自然冷卻后待用，石墨 棒頭的孔洞內為凝固的一號金屬； (2)制漿處理：將二號金屬的金屬錠放入熔煉爐熔煉并過熱，過熱溫度為二號金屬液相 線以上11°C?22°C，制得二號金屬溶液；然后用料勺舀出二號金屬溶液，將第（D步所得的 石墨棒頭套入可旋轉吹氣的攪拌棒的下端，再將攪拌棒下端和石墨棒頭放入料勺的二號金 屬溶液內對二號金屬液進行吹氣攪拌處理，處理時間為22s?135s ;處理過程中攪拌棒轉 速為12?220轉/分鐘，吹入的惰性氣體流速為6?14升/分鐘，制得非枝晶的半固態漿料， 即得到用于制備流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金；攪拌棒下端的氣孔與棒頭中央的氣流通孔 連通，吹氣時，惰性氣體經過氣流通孔流入棒頭下方的漿料內，對漿料進行冷卻和混合。 [0010]采用將凝固的一號金屬放入熔融的二號金屬內吹氣攪拌處理，能夠使一號金屬吸 收二號金屬溶液的熱量而熔化，固態的一號金屬在二號金屬溶液內緩慢熔化產生晶核，在 吹氣攪拌的作用下，使半固態漿料能夠高效混合均勻，確保半固態漿料的均勻性和較佳的 流動性，確保壓鑄操作中的散熱殼體的質量。
[0011] (3)流變壓鑄：將料勺中的半固態漿料倒入1000T的壓鑄機中壓鑄，壓鑄溫度為 585°C?595°C,壓鑄速度為4m/s，系統壓力為15MPa，增壓壓力為28MPa ;壓鑄后得到流變壓 鑄散熱殼體。
[0012] 優選的，一號金屬和二號金屬的金屬錠均為鋁合金錠。一號金屬和二號金屬均采 用鋁合金錠，能夠確保一號金屬溶液和二號金屬溶液具有相類似的組分，確保在步驟（2)制 漿處理中，使兩種溶液能夠高效混合均勻，不會因為組分差異大而造成混合不均勻。
[0013] 優選的，步驟（2)制漿處理的操作中，熔煉二號金屬的過熱溫度為二號金屬液相線 以上15°C?18?。液相線以上15--18?的溫度范圍，在為一號金屬熔化提供熱量后，在 吹氣攪拌的處理下，料勺內的二號金屬溶液緩慢降溫，變為半固態漿料。
[0014] 優選的，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌處理的處理時間為30s?65s。吹 氣攪拌處理的時間不宜過長，過長會使得半固態漿料的溫度過低而不利于進行后續的壓鑄 操作。
[0015] 優選的，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌處理過程中攪拌棒轉速為25?55 轉/分鐘。
[0016] 優選的，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌處理中吹入的惰性氣體流速為8? 11升/分鐘。
[0017] 優選的，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌處理中吹入的惰性氣體為氬氣；惰 性氣體流速為10升/分鐘。氣體流速需要精確控制，流速過大會使料勺內的漿料降溫速度 過快，而使得漿料的混合效果不佳；氣流速度過慢，則使得制備時間過長，生產效率低。經過 多次的試驗驗證，8?11升/分鐘的流速為較佳速度，1〇升/分鐘為最佳流速。
[0018] 本發明的優點和有益效果為： 本發明流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，經過多次的試驗驗證獲得的組分比例，該比例 的鋁硅合金具有較佳的導熱系數，能夠滿足散熱殼體對導熱系數的要求，能夠減小散熱殼 體的體積和生產成本； 本發明流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，具有非常好的液體流動性，能夠滿足在壓鑄作 業中的流動性需求，能夠最大限度的確保壓鑄產品即散熱殼體的規整； 本發明流變壓鑄散熱殼體的制備方法，采用棒頭將固態的一號金屬送入液態的二號金 屬溶液中，使一號金屬熔化后形成晶核，在吹氣和攪拌的作用下，能夠快速使料勺內的漿料 高效混合均勻，確保了半固態架料的均勻性和生產效率； 本發明流變壓鑄散熱殼體的制備方法，采用壓鑄的作業方式制備散熱殼體，在硅鋁合 金具有極佳的液態流動性的前提下，能夠高效制備出規整合格的散熱殼體，制備過程簡便 易于操作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明所使用的棒頭與料勺配合的結構示意圖。
[0020] 圖2為本發明制備方法的流程圖。
[0021] 圖1中η是棒頭，12是攪拌棒，13是料勺，14是惰性氣體產生的氣泡，15是激冷 晶核，16是枝晶碎斷。

【具體實施方式】
[0022] 下列實施例將進一步說明本發明。
[0023] 實施例1 本發明采用技術方案為一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，鋁硅合金中各個組分的質 量百分比為：硅8. 0%，銅1· 5%，鋅2. 0%，鎳2. 0%，鎂0. 8%，鐵1. 0%,其余為鋁和不可避免的微 量雜質。
[0024] 實施例2 一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，鋁硅合金中各個組分的質量百分比為：硅5. 5%， 銅0· 1%，鋅0· 1%，鎳〇· 1%，鎂〇· 1%，鐵〇· 1%，其余為鋁和不可避免的微量雜質。
[0025] 實施例3 一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，鋁硅合金中各個組分的質量百分比為：硅6. 5%， 銅0. 8%，鋅0. 9%，鎳〇· 8%，鎂0. 4%，鐵0. 5%，其余為鋁和不可避免的微量雜質。
[0026] 實施例4 一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金的制備方法，該制備方法的步驟如下：其中一號金 屬和二號金屬的組分見表1中所列組分的質量百分比； (1) 預制一號金屬溶液：將一號金屬的金屬錠加熱到液相線以上5(rc后，制得一號金 屬溶液，在將一號金屬溶液澆入帶有密集孔洞的石墨棒頭中，自然冷卻后待用，石墨棒頭的 孔洞內為凝固的一號金屬； (2) 制漿處理：將二號金屬的金屬錠放入熔煉爐熔煉并過熱，過熱溫度為二號金屬液相 線以上22°C,制得二號金屬溶液；然后用料勺舀出二號金屬溶液，將第（丨）步所得的石墨棒 頭套入可旋轉吹氣的攪拌棒的下端，再將攪拌棒下端和石墨棒頭放入料勺的二號金屬溶液 內對二號金屬液進行吹氣攪拌處理，處理時間為22s ;處理過程中攪拌棒轉速為220轉/分 鐘，吹入的惰性氣體流速為14升/分鐘，吹氣攪拌處理中吹入的惰性氣體為氬氣，制得非枝 晶的半固態漿料，即得到用于制備流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金； (3) 流變壓鑄：將料勺中的半固態漿料倒入1000T的壓鑄機中壓鑄，壓鑄溫度為 585°C?5%°C，壓鑄速度為4m/s，系統壓力為15MPa，增壓壓力為28MPa ;壓鑄后得到流變壓 鑄散熱殼體。
[0027] 實施例5 一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金的制備方法，該制備方法的步驟如下：其中一號金 屬和二號金屬的組分見表1中所列組分的質量百分比； (1) 預制一號金屬溶液：將一號金屬的金屬錠加熱到液相線以上20。(3后，制得一號金 屬溶液，在將一號金屬溶液澆入帶有密集孔洞的石墨棒頭中，自然冷卻后待用，石墨棒頭的 孔洞內為凝固的一號金屬； (2) 制漿處理：將二號金屬的金屬錠放入熔煉爐熔煉并過熱，過熱溫度為二號金屬液相 線以上11°C，制得二號金屬溶液；然后用料勺舀出二號金屬溶液，將第（丨）步所得的石墨棒 頭套入可旋轉吹氣的攪拌棒的下端，再將攪拌棒下端和石墨棒頭放入料勺的二號金屬溶液 內對二號金屬液進行吹氣攪拌處理，處理時間為 135s ;處理過程中攪拌棒轉速為12轉/分 鐘，吹入的惰性氣體流速為6升/分鐘，吹氣攪拌處理中吹入的惰性氣體為氬氣，制得非枝 晶的半固態漿料，即得到用于制備流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金； (3) 流變壓鑄：將料勺中的半固態漿料倒入1000τ的壓鑄機中壓鑄，壓鑄溫度為 585°C?5%°C，壓鑄速度為4m/s，系統壓力為15MPa,增壓壓力為28MPa ;壓鑄后得到流變壓 鑄散熱殼體。
[0028] 實施例6 一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金的制備方法，該制備方法的步驟如下：其中一號金 屬和二號金屬的組分見表1中所列組分的質量百分比； (2)預制一號金屬溶液：將一號金屬的金屬錠加熱到液相線以上邪^后，制得一號金 屬溶液，在將一號金屬溶液澆入帶有密集孔洞的石墨棒頭中，自然冷卻后待用，石墨棒頭的 孔洞內為凝固的一號金屬； 、（2)制漿處理：將二號金屬的金屬錠放入熔煉爐熔煉并過熱，過熱溫度為二號金屬液相 線以上18°C，制得二號金屬溶液；然后用料勺舀出二號金屬溶液，將第（1)步所得的石墨棒 頭套入可旋轉吹氣的攪拌棒的下端，再將攪拌棒下端和石墨棒頭放入料勺的二號金屬溶液 內對二號金屬液進行吹氣攪拌處理，處理時間為6 5s ;處理過程中攪拌棒轉速為55轉/分 鐘，吹入的惰性氣體流速為1〇升/分鐘，吹氣攪拌處理中吹入的惰性氣體為氬氣，制得非枝 曰曰的半固態裝料，g卩得到用于制備流變壓鑄散熱殼體的錯桂合金； 。（3)流變壓鑄：將料勺中的半固態漿料倒入1000T的壓鑄機中壓鑄，壓鑄溫度為 5邪C?595°C，壓鑄速度為4m/s，系統壓力為15MPa，增壓壓力為28MPa ;壓鑄后得到流變壓 鑄散熱殼體D
[0029]針對實施例4、實施例5、實施例6制備得到的散熱殼體，對其進行的性能測試，且 體測試結果見表1，具體測試方法為： z、（1)力學性能：采用室溫拉伸實驗法（GB/T 228.1)，設備為拉伸試驗機，在室溫下對直 徑為10mm的標準試樣進行測試。測試結果見表1(>
[0030]_ (2)導熱性能：采用閃光導熱分析儀LFA 447 Nan〇flash儀器測試熱擴散系數。遵 照的標準為ASTM E1461 ;采用功率補償型差示掃描量熱DSC8〇〇〇測試比熱容。
[0031]導熱系數=熱擴散系數*比熱容*密度；測試結果見表1()
[0032] (3)平面度：采用三坐標測試儀測試平面上的16個點的z向坐標，可得平面度數 據。測試結果見表1。
[0033]表 1

【權利要求】
1. 一種流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金，其特征在于，所述鋁硅合金中各個組分的質量 百分比為：硅5. 5?8. 0%，銅0· 1?1. 5%，鋅0· 1?2. 0%，鎳0· 1?2. 0%，鎂0· 1?0· 8%， 鐵0. 1?1. 0%，其余為鋁和不可避免的微量雜質。
2. 如權利要求1所述的鋁硅合金，其特征在于，所述鋁硅合金中各個組分的質量百分 比為：硅6. 0?7. 5%，銅0· 5?L 1%，鋅0· 6?L 5%，鎳0· 3?L 6%，鎂0· 2?0· 6%，鐵0· 3? 0. 8%，其余為鋁和不可避免的微量雜質。
3. 如權利要求2所述的鋁硅合金，其特征在于，所述鋁硅合金中各個組分的質量百分 比為：硅6. 5%，銅0. 8%，鋅0. 9%，鎳0. 8%，鎂0. 4%，鐵0. 5%，其余為鋁和不可避免的微量雜 質。
4. 一種制備如權利要求1至3任一所述的錯娃合金的方法，其特征在于，該制備方法的 步驟為： (1) 預制一號金屬溶液：將一號金屬的金屬錠加熱到液相線以上20°C?50°C后，制得 一號金屬溶液，在將一號金屬溶液澆入帶有密集孔洞的石墨棒頭中，自然冷卻后待用，石墨 棒頭的孔洞內為凝固的一號金屬； (2) 制漿處理：將二號金屬的金屬錠放入熔煉爐熔煉并過熱，過熱溫度為二號金屬液相 線以上11°C?22°C，制得二號金屬溶液；然后用料勺舀出二號金屬溶液，將第（1)步所得的 石墨棒頭套入可旋轉吹氣的攪拌棒的下端，再將攪拌棒下端和石墨棒頭放入料勺的二號金 屬溶液內對二號金屬液進行吹氣攪拌處理，處理時間為22s?135s ;處理過程中攪拌棒轉 速為12?220轉/分鐘，吹入的惰性氣體流速為6~14升/分鐘，制得非枝晶的半固態漿料， 即得到用于制備流變壓鑄散熱殼體的鋁硅合金； (3) 流變壓鑄：將料勺中的半固態漿料倒入1000T的壓鑄機中壓鑄，壓鑄溫度為 585°C?595°C，壓鑄速度為4m/s，系統壓力為15MPa，增壓壓力為28MPa ;壓鑄后得到流變壓 鑄散熱殼體。
5. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，一號金屬和二號金屬的金屬錠均為鋁 合金錠。
6. 如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)制漿處理的操作中，熔煉二號 金屬的過熱溫度為二號金屬液相線以上15°C?18°C。
7. 如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌 處理的處理時間為30s?65s。
8. 如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌 處理過程中攪拌棒轉速為25?55轉/分鐘。
9. 如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌 處理中吹入的惰性氣體流速為8?11升/分鐘。
10. 如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)制漿處理的操作中，吹氣攪拌 處理中吹入的惰性氣體為氬氣；惰性氣體流速為10升/分鐘。
【文檔編號】B22D17/00GK104233013SQ201410480179
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】任懷德, 劉金, 饒龍謹, 景佰亨, 李谷南, 王繼成 申請人:珠海市潤星泰電器有限公司, 中興通訊股份有限公司