专利名称：高电导率铸造铝合金的制作方法
专利说明高电导率铸造铝合金 本发明涉及铸造铝合金领域，具体地说是一种高电导率铸造铝合金。众所周知，铸造铝合金根据其类别可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金及铝锌合金等四类而每一类又可分为多种合金牌号，每一种牌号各有不同的特性和用途。如压铸铝硅合金YL102其主要铸造特性是流动性能好，无热裂倾向，气密性良好，收缩率小，但吸气倾向大，易于形成针孔。YL102导电性不够高，不能满足某些零件的要求。如高压输变电设备中的一部分有高电导率要求的零件。铸造铝合金一般杂质含量较高，在生产中还会发生变化，杂质含量还会有所增加，杂质含量的增加更会引起电导率下降，因此较难满足铝合金铸件的高电导率的要求。
使用广泛的压铸铝硅合金YL102(YZAlSi12)成分由以下组分组成(质量％)Si10-13％Al余量杂质含量为Cu≤0.6％Mn≤0.6％Mg≤0.05％Fe≤1.2％
Zn ≤0.3％杂质总量 ≤2.3％压铸铝硅合金YL102具有良好的铸造性能、力学性能较好、耐腐蚀性能好、价格比较低等优点，一般用来制作形状比较复杂、气密性要求高和耐腐蚀但承受负荷要求不高的零件。但其电导率较低(γ≤17S/m)，不能适合一些有高电导率要求的零件。
高压输变电设备中的一部分有高电导率要求的结构零件，需采用杂质含量低、电导率较高的铸造铝合金压铸或低压铸造而成。如德国标准铸造铝合金G-AlSi10Mg，原材料杂质含量低(杂质总量≤0.15％)，铝合金铸件力学性能好，电导率较高(电导率γ＞17S/m)。为使这些铸件国产化，特别是期望采用国产铸造铝合金来制造高电导率标准的高压输变电设备零件。但由于国产铸造铝合金一般杂质含量较高，在生产中还会发生变化，有所增加，较难满足铝合金铸件的高电导率要求。
为此，有必要研究铸造铝合金中成分对电导率的影响关系，期望能将铸造铝合金中成分适当调整，将其杂质含量明确控制在适当的范围内，使铝合金铸件在确保较高的力学性能的前提下，其电导率达到较高的标准。用普通铸造铝合金来代替杂质含量低的优质铸造铝合金，这对降低生产成本，提高经济效益具有重大的意义。本发明目的在于提供一种在确保良好的铸造性能、较好的力学性能、良好的耐腐蚀性能、杂质控制范围比较宽、价格比较低的电导率γ≥20S/m的一种高电导率铸造铝合金。
为了实现上述的目的，本发明通过以下方法来实现一种高电导率铸造铝合金，包括铝、硅等原料，由铝、硅、杂质铜、镁、锌、铁等组成，其组成(质量％)为Si9.0％-10.0％Cu不大于1.2％Mg不大于0.5％Zn不大于1.1％Fe不大于0.8％Al余量高电导率铸造铝合金的金相组织是主要由固溶有Si的α(Al)和Si组成，铝合金导电率的大小主要取决于α(Al)导电率的大小，同时还受到铝合金中Si形态的影响。Si含量高能改善合金的流动性，但Si是一种半导体，电阻率比Al基体高得多，Si含量的提高直接减少了Al基体的有效导电截面，使合金的电导率下降。铜、镁、锌、铁的总量之和不大于3.6％。
铸造铝合金中含Fe量低于0.7％时，通常形成薄片状的Al-FeSiAl5-Si共晶组织。铸造铝合金中含Fe量高于0.7％时，会出现针状的FeSiAl5初生晶组织，使铸造铝合金的力学性能和电导率下降。
合金中Cu≤1.2％，能保证合金的电导率保持在一个比较高的水准。这是因为电导率对固溶的Cu非常敏感，Cu的质量分数增加时会使铝基体的晶格发生较大畸变而影响基体中的自由电子的运动，导致合金的电导率下降。
在高硅铸造铝合金中，Mg和Si主要形成Mg2Si相。在热处理状态下，Mg2Si溶于固溶体中，并在随后的时效过程中析出，起到沉淀强化作用。经试验测定，含Mg量增高使铸造铝合金的电导率下降。
Zn含量较低时，大多固溶在铝基固溶体中，对铸造铝合金的电导率影响较为迟钝。
该铸造铝合金的电导率γ≥20S/m。
本发明同现有技术比较，控制了铝合金中的Si含量，对杂质Cu、Mg、Zn、Fe的含量维持在一个比较宽的水平上，使得该铸造铝合金确保有良好的铸造性能、较好的力学性能、良好的耐腐蚀性能、价格比较低、熔炼工艺简便且电导率γ≥20S/m，能满足一些对电导率要求较高的设备中铸造铝合金零件的使用要求。本发明生产工艺及铸造方法简单，能明显降低成本，应用前景宽广。配制以下成分的铸造铝合金(质量％)Si9.0％-10.0％Al余量杂质含量为Cu≤1.2％Mg≤0.5％Zn≤1.1％Fe≤0.8％杂质总量 ≤3.6％铸造步骤为1. 90.5％A00纯铝加9.5％高纯度结晶硅熔化。
2.YL102(或ZL102)加A00纯铝熔化。A00纯铝加入量视YL102(或ZL102)中Si含量多少而定。
两种配制方法中均可加入不超过20％的回炉料。
该高电导率铸造铝合金适用于铸造或压铸成型。浇注温度为680-710℃。
与压铸铝合金YL102(YZAlSi12)相比，本发明所述的高电导率铸造铝合金最大的改进在于保持了合金原有优点的基础上使电导率大大提高。原本压铸铝合金YL102的电导率往往小于17S/m。现在由于相应减少了Si、Fe的含量，即使其他杂质元素有所增加，高电导率铸造铝合金的电导率也能大大提高，用涡流数字电导率测试仪测试其电导率，得其电导率γ≥20S/m。
同时，为了确保上述铸造铝合金的力学性能，将上述铸造铝合金进行力学性能的试验，得抗拉强度σb＝220Mpa，伸长率(l0＝50)为δ≥2％，布氏硬度(5/250/30)HB≥60，力学性能满足GB/T 15115-94的要求。
权利要求
1.一种高电导率铸造铝合金，其特征在于由铝、硅、铜、镁、锌、铁组成，其组成(质量％)为Si9.0％-10.0％Cu不大于1.2％Mg不大于0.5％Zn不大于1.1％Fe不大于0.8％Al余量
2.根据权利要求1所述的一种高电导率铸造铝合金，其特征在于铜、镁、锌、铁的总量之和不大于3.6％。
3.根据权利要求1所述的一种高电导率铸造铝合金，其特征在于该铸造铝合金的电导率γ不小于20S/m。
全文摘要
本发明涉及铸造铝合金领域，具体地说是一种高电导率铸造铝合金。一种高电导率铸造铝合金，其特征在于由铝、硅、铜、镁、锌、铁组成，其组成(质量％)为Si为9.0％－10.0％，Cu不大于1.2％，Mg不大于0.5％，Zn不大于1.1％，Fe不大于0.8％，Al余量。本发明同现有技术比较，控制了铝合金中的Si含量，对杂质Cu、Mg、Zn、Fe的含量维持在一个比较宽的水平上，使得该铸造铝合金确保有良好的铸造性能、较好的力学性能、良好的耐腐蚀性能、价格比较低、熔炼工艺简便且电导率γ≥20S/m，能满足一些对电导率要求较高的设备中铸造铝合金零件的使用要求。本发明生产工艺及铸造方法简单，能明显降低成本，应用前景宽广。
文档编号B22D21/00GK1600882SQ20041006745
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月25日 优先权日2004年10月25日
发明者徐纪平 申请人:上海工程技术大学