[发明专利]一种无需热处理的含钇高导热压铸铝硅铜合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种无需热处理的含钇高导热压铸铝硅铜合金的制备方法，通过完善工艺，并添加适量稀土钇作为变质剂和细化剂，无需添加任何热处理工序，即可得到导热性能和综合力学性能均优于ADC12的高导热铝合金。该铝硅铜合金种各组分的质量百分比为：硅9.0～11.5％，铜1.4～1.6％，铁0.7～1.0％，稀土钇0～0.5％，杂质元素≤0.2％，其余为铝。本发明制备的含钇高导热压铸铝硅铜合金，生产成本较低，导热导电性能高，适用于电子产品、通讯基站和大型LED照明设备等，可进行工业化生产。

技术领域

本发明属于铝合金制备技术领域，尤其是一种无需热处理的含钇高导热压铸铝硅铜合金的制备方法。

背景技术

铝合金由于其低密度、较大的比强度、导电导热性能优异、易加工、易回收并且价格低廉等优点被广泛应用于各行各业，如汽车制造业、航空航天、交通运输、通讯、电子等领域。随着现代科技的不断发展，在电子产品、通讯基站和大型LED照明设备的散热壳体部分都向着小型化、轻量化和集成化等方面发展，但是其单位体积的发热量却急剧增加，所以这些行业对材料的散热性能提出了更加严苛的要求，以保证设备的正常运行。

汽车、航空、高铁、电子通讯等高端领域运用最为广泛的就是Al-Si系合金，其铸造流动性较好、较小的热膨胀系数、生产成本低并且生产效率高，在铝合金铸件的占比一般在85～90％。目前应用较广的Al-Si系压铸铝合金为ADC12和A356合金，ADC12合金在室温下的导热系数仅为96W/(m·k)，电导率为23％IACS，A356铝合金的导热系数则有130W/(m·k)，但是A356中Fe含量较低，一般不用于压铸生产，所以在大功率LED散热器和其他一些铝制散热器上一般都选用的是ADC12合金。随着市场需求的不断提高，目前的Al-Si系压铸铝合金已经难以满足市场需求，因此提升商用Al-Si合金的导热性能具有广阔的发展前景。

有研究表明，大型LED工作时大部分电能转变为了热能而不是光能，其在工作过程中如果散热不及时会降低其运行效率，减少使用周期与寿命，所以提高LED散热器的散热性能被认为是提高效率和寿命的关键。目前在大功率LED散热器和其他一些铝制散热器上一般大多数都是选用ADC12合金，但是其较高的Si含量以及微观组织中的板条状和块状共晶硅极大地影响了材料的导电导热性能和力学性能，其导热系数还不到纯铝的一半，所以在不降低ADC12合金的力学性能的前提下如何大幅度提升合金的导热系数成为了研究的重点。

目前关于铝硅合金的研究主要是这集中于力学性能和耐磨性能等，很少有研究者聚焦于Al-Si合金的导热性能。在压铸铝合金的制备过程中，一般都会经过热处理步骤，因为在经过热处理后其综合性能具有较大程度的提升，但相应的成本也较高。

例如：申请号为201610973458.4的中国专利，公开了一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金及其制备方法，其通过向6061铝合金中添加稀土元素钇，改善了合金的微观组织，通过合理的挤压和热处理工艺提高了合金的力学性能，使得铝钇合金的抗拉强度达到355Mpa。6061铝合金与ADC12的应用方法不同，改善的性能方向也不同，其广泛应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业，重点是提高力学性能，而忽视了导热导电性能。

此外，在导热性能方面，R.N.Lumley等人(Thermal characteristics of heat-treated aluminum high-pressure die-castings)研究了热处理对高压压铸A380铝合金机械性能和导热性能的影响，发现A380合金在热处理后共晶硅发生了球化而且析出相较为精细弥散分布，减小了基体的晶格畸变，因此A380合金的导热性能得到提升。后续还研究了热处理和Mn元素对几种常用的高压压铸Al-Si-Cu合金的导热性能，发现所有合金在T7热处理后其导热性能具有较大幅度的提升。

本发明针对以上问题，在能够降低成本，且不降低ADC12合金的力学性能的前提下，提升铝硅铜合金的导热系数。

发明内容