CN107630155A

CN107630155A - 整铸式铝合金及电热盘

Info

Publication number: CN107630155A
Application number: CN201710766201.6A
Authority: CN
Inventors: 刘镇华
Original assignee: Foshan City Gaoming Gaosheng Aluminum Co Ltd
Current assignee: Foshan City Gaoming Gaosheng Aluminum Co Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2018-01-26

Abstract

本发明公开了一种整铸式铝合金，其组分及质量百分含量为：Si 7.80‑9.40%、Cu0.80‑0.92%、Mn0.60‑0.70%、Mg0.20‑0.28%、Ni0.20‑0.40%、Ti0.05‑0.08%、Co0.10‑0.20%、Zr0.005‑0.04%、V0.20‑0.45%、Y0.002‑0.005%、Pd0.04‑0.10%、Ta0.11‑0.14%、余量为Al；还包括不可避免的杂质，其中Zn≤0.05wt%，Sn≤0.005wt%，Pb≤0.01wt%，Cr≤0.01wt%，Cd≤0.003wt%，Mo≤0.001wt%。该铝合金材料成型性佳、导热效果好，在其铸造过程中不易产生氧化皮和杂质，能够与钢制件非常好的贴合在一起，电热盘铸造完成后不会产生间隙，从而克服了现有技术中的缺陷。进一步地，本发明中还提供了一种利用上述整铸式铝合金所制备得到的电热盘，该电热盘采用整铸式结构，制造周期短、成本低、不存在密封和间隙的问题，适合广泛应用于各类需要进行准确温控的领域。

Description

整铸式铝合金及电热盘

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种整铸式铝合金以及利用该铝合金制备得到的电热盘。

背景技术

铝合金是工业中应用最为广泛的一类有色金属结构材料，具有密度低、强度比高、塑性好、导电性好、抗蚀性佳的优点，适合加工成各种型材。正是由于具有热导率高的特点，在加热、冷却方面具有巨大的使用价值，因此许多行业中所应用到的加热器、冷却器均使用铝合金进行制备，如半导体行业内的加热器、汽车散热器、电脑风扇以及各种用途的电热盘等。

随着各行各业的发展需要，对铝制件的要求也越来越高。如家电、化工行业的铝制电热盘，对其加热均匀性、稳定性、加热速率、安全性等多方面的要求越来越高。上述电热盘也被称为加热盘，现有技术中铝制电热盘多采用分体式结构，是将电热丝及其装配槽分开进行机加工，然后装配而成，这样的加工方式存在加工产生装配间隙易造成导热隔膜、加工周期长、成本高、装配工位多的问题，而且传统的铝制电热盘外层需要进行完全性的密封，一旦密封失效则极大影响电热盘的使用寿命。由于上述传统工艺步骤的限制，现有技术中的电热盘当应用于化工、化妆品等需要对加热过程进行精细控制的工业领域时完全无法满足需求。

针对现有技术的电热盘存在的问题，有研究者提出了将电热盘设计为整铸式的结构，即将电热丝直接铸入铝基体盘中，不仅能够缩短电热盘的制造周期降低其制造成本，而且由于采用的是整铸式的结构，就避开了现有技术电热盘中的密封要求以及密封不当所产生的装配间隙的问题，一举两得。在实际加工过程中，尽管整铸式的加工工艺能够为电热盘的构造和加工工艺带来一定程度的改善，但是在整铸式加工过程中铝合金均匀性、气孔缺陷等问题就格外凸显，究其原因在于尽管加工工艺进行了改进，但是由于整铸式的工艺对铸造质量要求更高，否则电热盘的均匀性无法达到要求，同时，在整铸式的工艺中是将电偶直接铸于铸件内，铝合金原材料与电偶之间的接触贴合面应紧密无间，不能存在任何杂质、污垢等缺陷，否则就产生类似于传统的加工方法相同的间隙问题。

发明内容

通过对电热盘加工工艺的深入研究，本发明的发明人发现，在利用整铸式的工艺加工电热盘的工艺过程中，需采用与该工艺相适配的铝合金才能够达到最佳的加工效果，在本发明中，称其为整铸式铝合金。

为了解决现有技术中的不足，本发明中提供了一种与整铸式铝合金电热盘加工方式相适配的整铸式铝合金，该铝合金材料成型性佳、导热效果好，在其铸造过程中不易产生氧化皮和杂质，能够与钢制件非常好的贴合在一起，电热盘铸造完成后不会产生间隙，从而克服了现有技术中的缺陷。进一步地，本发明中还提供了一种利用上述整铸式铝合金所制备得到的电热盘，该电热盘采用整铸式结构，制造周期短、成本低、不存在密封和间隙的问题，适合广泛应用于各类需要进行准确温控的领域。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供的整铸式铝合金，其组分及质量百分含量为：

Si 7.80-9.40%

Cu 0.80-0.92%

Mn 0.60-0.70%

Mg 0.20-0.28%

Ni 0.20-0.40%

Ti 0.05-0.08%

Co 0.10-0.20%

Zr 0.005-0.04%

V 0.20-0.45%

Y 0.002-0.005%

Pd 0.04-0.10%

Ta 0.11-0.14%

余量为Al；

还包括不可避免的杂质，其中Zn≤0.05wt%，Sn≤0.005wt%，Pb≤0.01wt%，Cr≤0.01wt%，Cd≤0.003wt%，Mo≤0.001wt%。

进一步优选，所述Si组分的质量百分含量为8.4-9.2%。

进一步优选，所述Cu组分的质量百分含量为0.85-0.90%。

进一步优选，所述杂质含量质量百分含量低于0.3%。

本发明中提供的电热盘由上述整铸式铝合金铸造制成。

进一步地，本发明中的电热盘采用整体铸造的方式进行铸造成型，其铸造工艺主要包括如下步骤：

S01：按照整铸式铝合金的组分配方将所有原料投入至熔炼炉中；

S02：待原料完全熔化后进行充分的电磁搅拌、扒渣，熔炼保温温度为750-780℃，熔炼时间为6-10h；熔炼过程的升温速率为5-6℃/min；

S03：待铝合金熔炼完毕后进行熔液浇注，浇注温度为720-730℃，待铸件冷却，获得所需电热盘。

进一步优选，S02步骤中，熔炼保温温度为755-760℃；S03步骤中，浇注温度为725-727℃。

进一步优选，S03步骤中，当铸造的电热盘质量小于3kg，直浇道直径为12-12.5mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.80-1.95）：（4.05-4.2）。

进一步优选，S03步骤中，当铸造的电热盘质量大于3kg小于10kg，直浇道直径为24.0-26.0mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.70-1.75）：（3.55-4.0）。

进一步优选，S03步骤中，当铸造的电热盘质量大于10kg，直浇道直径为28-35mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.70-1.75）：（4.2-4.5）。

本发明具有以下优点：

本发明中提供了一种与整铸式铝合金电热盘加工方式相适配的整铸式铝合金，该铝合金材料成型性佳、导热效果好，在其铸造过程中不易产生氧化皮和杂质，能够与钢制件非常好的贴合在一起，电热盘铸造完成后不会产生间隙，从而克服了现有技术中的缺陷。进一步地，本发明中还提供了一种利用上述整铸式铝合金所制备得到的电热盘，该电热盘采用整铸式结构，制造周期短、成本低、不存在密封和间隙的问题，适合广泛应用于各类需要进行准确温控的领域。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明。

本实施例中的整铸式铝合金按照下表中组分及质量百分含量进行配比制造（表格中数据为对应组分的质量百分含量）。下表配方中余量为Al，铝合金中还包括不可避免的杂质，其中Zn≤0.05wt%，Sn≤0.005wt%，Pb≤0.01wt%，Cr≤0.01wt%，Cd≤0.003wt%，Mo≤0.001wt%。

Zn、Sn、Pb、Cr、Cd、Mo为本实施例中铝合金制造过程中最常出现的杂质，需严格控制杂质含量，在本实施例中控制杂质含量占合金总质量的0.3%以下。在实践中发现，一旦杂质含量超过该质量百分比，则在电热盘铸造过程中，铝合金易在钢制电偶表面产生附着物，造成间隙，影响电热盘的使用。究其原因，杂质含量过高容易导致铝合金熔液在熔炼过程中熵值过高，从而影响其成型和结晶。

按照上述铝合金的配比采用整铸式的工艺方法制备电热盘，铸造工艺步骤主要为：

S02：待原料完全熔化后进行充分的电磁搅拌、扒渣，熔炼保温温度为750-780℃，本实施例中以755-760℃为最佳，熔炼时间为6h；熔炼过程的升温速率为5℃/min；

S03：待铝合金熔炼完毕后进行熔液浇注，本实施例中浇注温度优选为725-727℃，待铸件冷却，获得所需电热盘。

本实施例中的铝合金熔炼温度略高于现有技术中的铝合金熔炼温度，究其原因在于本发明中的铝合金内合金元素种类较多，需要较高的温度和较多热能才能够使各元素相互融合形成均一相体，高的熔炼温度也有利于后续铝合金的冷却结晶。与熔炼温度相适配的是浇注的温度，本发明中采用的电热盘成型工艺为浇铸工艺，由于铝合金热容小、冷却块，因此浇注温度也及其重要，温度过高则易氧化，温度低则易产生冷隔、浇不足。在本发明中铝合金密度、熔炼纯度、均匀度、熔炼温度和浇注温度相辅相成，一旦其中某一参数发生了变化，均会对电热盘的成型制备工艺和成品品质产生影响。

在浇注的过程中，直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积也需进行准确的控制，三浇道之间的通量若不采用合适的配比，则会容易导致浇注过程中铝合金熔液浇不足、直浇道无法形成充满状态、易包裹气体产生气孔等缺陷。三浇道截面之间的比例与铸造的电热盘大小有关，在实际铸造过程中，当铸造的电热盘质量小于3kg，直浇道直径为12-12.5mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.80-1.95）：（4.05-4.2）。当铸造的电热盘质量大于3kg小于10kg，直浇道直径为24.0-26.0mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.70-1.75）：（3.55-4.0）。当铸造的电热盘质量大于10kg，直浇道直径为28-35mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.70-1.75）：（4.2-4.5）。

在本实施例中，为易于比较，将实施例中的铝合金分别浇注成2.55kg、5kg、12kg的电热盘。当铸造的电热盘质量为2.55kg，直浇道直径为12mm，直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:1.92：4.1。当铸造的电热盘质量为5kg，直浇道直径为25mm，直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:1.73：3.64。当铸造的电热盘质量为12kg，直浇道直径为30mm，直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:1.75：4.5。

与本发明中的实施例相对比，采用ZL106、ZL114A铝合金利用与实施例相同的整铸工艺制成同样2.55kg、5kg、12kg的电热盘，分别记为对比例1、对比例2，以下为实施例与对比例之间的比较结果。

从对比结果可以看出，本发明实施例中的整铸式铝合金电热盘均匀性和成型性好，尤其是实施例11-18，外观观感上更为均匀整洁。而常用的ZL106、ZL114A铝合金则难以进行整铸式电热盘的制备。本实施例中的整铸式铝合金材料成型性佳、导热效果好，在其铸造过程中不易产生氧化皮和杂质，能够与钢制件非常好的贴合在一起，电热盘铸造完成后不会产生间隙，从而克服了现有技术中的缺陷。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种整铸式铝合金，其特征在于组分及质量百分含量为：

Si 7.80-9.40%

Cu 0.80-0.92%

Mn 0.60-0.70%

Mg 0.20-0.28%

Ni 0.20-0.40%

Ti 0.05-0.08%

Co 0.10-0.20%

Zr 0.005-0.04%

V 0.20-0.45%

Y 0.002-0.005%

Pd 0.04-0.10%

Ta 0.11-0.14%

余量为Al；

2.如权利要求1所述整铸式铝合金，其特征在于：所述Si组分的质量百分含量为8.4-9.2%。

3.如权利要求1所述整铸式铝合金，其特征在于：所述Cu组分的质量百分含量为0.85-0.90%。

4.如权利要求1所述整铸式铝合金，其特征在于：所述杂质含量质量百分含量低于0.3%。

5.一种电热盘，其特征在于：所述电热盘为利用如权利要求1-4任一所述整铸式铝合金铸造制成。

6.如权利要求5所述电热盘，其特征在于：所述电热盘采用整体铸造的方式进行铸造成型，其铸造工艺主要包括如下步骤：

7.如权利要求6所述电热盘，其特征在于：S02步骤中，熔炼保温温度为755-760℃；S03步骤中，浇注温度为725-727℃。

8.如权利要求6所述电热盘，其特征在于：S03步骤中，当铸造的电热盘质量小于3kg，直浇道直径为12-12.5mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.80-1.95）：（4.05-4.2）。

9.如权利要求6所述电热盘，其特征在于：S03步骤中，当铸造的电热盘质量大于3kg小于10kg，直浇道直径为24.0-26.0mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.70-1.75）：（3.55-4.0）。

10.如权利要求6所述电热盘，其特征在于：S03步骤中，当铸造的电热盘质量大于10kg，直浇道直径为28-35mm；直浇道、横浇道、内浇道三者之间的横截面积之比为1:（1.70-1.75）：（4.2-4.5）。