一种高导热铝合金材料及其制备方法与流程

专利2025-12-07  3

本发明属于铝合金加工,涉及一种高导热铝合金材料及其制备方法。


背景技术:

1、fe是铝中的一种最主要的杂质,熔炼与铸造使用钢或铸铁的工具会把fe带入铝中的,而且在重熔废料时可能混入fe,多次回炉利用的合金含fe量会逐渐升高。fe对铸造铝的导电性能具有负面影响,因为其通常以粗大的一次晶体或沿一次晶体出现,或以a1-fe-si化合物形式存在,铝中常见的铁相为α-a18sife2相和β-a15fesi相两种,其中对铝合金有危害作用的主要是β-fe相。另外铁的存在会导致晶界的增加或晶粒的粗化,这些因素都会阻碍热子的传导,从而影响整体的导热性。

2、目前研究发现硼砂熔剂有着捕获fe原子的较高潜能,因此含硼化合物熔剂从理论上讲是一种从铝合金熔体中分离铁杂质的可行方法。但是,有关硼砂化合物除铁其具有高粘性和团聚性,大大降低了熔剂同熔体中的铁杂质接触反应的可能性,因此除铁效率较低。

3、si是铝中含量第二多的杂质,主要来自铝矾土中的二氧化硅或硅酸盐。si的固溶度要比fe大,在共晶温度577℃下固溶度为1.65%,室温时固溶度为0.05%,以固溶态存在的杂质对导体电阻率的影响比析出态的影响大,因此作为基本杂质元素的si比fe对电阻率的影响大得多,是影响铝导体导电性的最主要杂质元素。另外硅元素的存在会显著影响铝合金的导热性。硅元素的添加会降低铝合金的导热系数。这与硅元素本身的导热系数较低有关。

4、因此,对于以上问题本发明提供一种高导热铝合金材料的制备方法,通过该方法可以获得导电性好、导热性好的铝合金材料。


技术实现思路

1、本发明涉及一种高导热铝合金材料及其制备方法,属于铝合金加工技术领域。本发明公开了一种高导热铝合金材料的制备方法包括以下工艺:原料熔化-添加除杂剂除杂-复合金属添加-永磁搅拌-冷却后得到高导热铝合金材料。本发明添加除铁剂除去原料中的铁杂质,其中除铁剂中的氟化铝和硫酸钠降低了硼砂的粘度,进而提高其流动性与原料中的铁杂质更好的接触达到去除铁的目的;同时添加由铒和钇组成的复合金属能与原料中的硅杂质结合析出,并且对铝材料具有细化晶粒的作用,因此可获得具有高导电性、耐热性的铝合金材料。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

3、一种高导热铝合金材料的制备方法,所述高导热铝合金材料的制备方法包括以下步骤:

4、(1)将铝锭材料进行升温熔化,加入精炼剂并静置;

5、(2)然后添加除杂剂搅拌混合,静置形成混合物a;

6、(3)将混合物a转到坩埚中保温沉降,冷却后加入氢氧化钠溶液,除去溶液后并用乙醇洗涤得到混合物b;

7、(4)混合物b升温熔化,添加复合金属搅拌混合,冷却后获得高导热铝合金材料。

8、所述步骤(1)中升温的温度为750-800℃,所述精炼剂与铝锭材料的质量比为1:20-30。

9、所述步骤(1)中精炼剂由质量比为1:1的氯化钾和氟硅酸钠组成,所述静置的时间为30-40min。

10、所述步骤(2)中的除杂剂由质量比为5-6:1-2:1-2的硼砂、氟化铝及硫酸钠组成,所述铝锭材料与除杂剂的质量比为1-3:0.1-0.5,所述静置的时间为20-30min。

11、所述步骤(3)中保温的时间和温度分别为40-60min、700-750℃,所述冷却是指冷却至50-60℃。

12、所述步骤(3)中的氢氧化钠溶液的质量浓度为10-15%,所述混合物a与氢氧化钠溶液的固液比为10:2-3g/ml。

13、所述步骤(4)中熔化的温度为700-750℃,所述复合金属与混合物b的质量比为1:10-16,其中复合金属由质量比为1:1的铒和钇组成。

14、所述步骤(4)中搅拌的时间为1-2h,所述冷却是指冷却至常温。

15、本发明的有益效果:

16、1.除杂剂中的氟化铝可与硼砂结合降低了硼砂的浓度进而提高其粘度,同时硫酸钠可分解成气体提高硼砂的流动性,促进了与铝锭中的杂质铁结合达到去除铁的目的;

17、2.添加由铒和钇组成的复合金属,铒能与原料中的硅杂质结合析出,从而降低了电阻率,提高了电导率和导热性,同时钇能细化合金的二次枝晶组织,减小共晶化合物尺寸,即对铝具有细化晶粒的作用,进一步提高了铝合金材料的导电性能。



技术特征:

1.一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述高导热铝合金材料的制备方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中升温的温度为750-800℃,所述精炼剂与铝锭材料的质量比为1:20-30。

3.根据权利要求1所述的一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中精炼剂由质量比为1:1的氯化钾和氟硅酸钠组成,所述静置的时间为30-40min。

4.根据权利要求1所述的一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的除杂剂由质量比为5-6:1-2:1-2的硼砂、氟化铝及硫酸钠组成,所述铝锭材料与除杂剂的质量比为1-3:0.1-0.5,所述静置的时间为20-30min。

5.根据权利要求1所述的一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中保温的时间和温度分别为40-60min、700-750℃,所述冷却是指冷却至50-60℃。

6.根据权利要求1所述的一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中的氢氧化钠溶液的质量浓度为10-15%,所述混合物a与氢氧化钠溶液的固液比为10:2-3g/ml。

7.根据权利要求1所述的一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中熔化的温度为700-750℃,所述复合金属与混合物b的质量比为1:10-16,其中复合金属由质量比为1:1的铒和钇组成。

8.根据权利要求1所述的一种高导热铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中搅拌的时间为1-2h,所述冷却是指冷却至常温。


技术总结
本发明涉及一种高导热铝合金材料及其制备方法,属于铝合金加工技术领域。本发明公开了一种高导热铝合金材料的制备方法包括以下工艺:原料熔化‑添加除杂剂除杂‑复合金属添加‑永磁搅拌‑冷却后得到高导热铝合金材料。本发明添加除铁剂除去原料中的铁杂质,其中除铁剂中的氟化铝和硫酸钠降低了硼砂的粘度,进而提高其流动性与原料中的铁杂质更好的接触达到去除铁的目的;同时添加由铒和钇组成的复合金属能与原料中的硅杂质结合析出,并且对铝材料具有细化晶粒的作用,因此可获得具有高导电性、高导热性的铝合金材料。

技术研发人员:王大龙,刘彬彬,李子建,赵冲辉
受保护的技术使用者:广州立中锦山合金有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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