一种用于5G通讯基站壳体的压铸铝合金及其制备方法与流程

2021-01-30 16:01:16|

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本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金及其制备方法。

背景技术：

随着全球移动通讯市场及大数据业务快速发展，无线网络技术已经进入5g时代。，5g网络具有超高的速率、超大的容量、超低的延时等特性，应用前景十分广阔。为了适应5g通讯技术的发展，无线通讯基站需要更高的集成度和更大的功率，对基站的体积、重量和散热性能提出了更高的要求，国内外运营商纷纷对无线基站提出高导热、轻量化、低成本的明确指标要求。外壳是支撑无线通讯基站的关键构件之一，为基站内部的电子元器件及电路板固定提供基板，同时也是基站内部器件散热的主要器件。因此，寻求高性能用于5g通讯基站壳体材料显得尤为重要。

目前，常见的用于5g通讯基站壳体材料为压铸铝合金材料，这种材料因为其具有质量轻、强韧性好、耐腐蚀以及特有的金属光泽等特性成为基站外壳材料的首选。但是现有的压铸铝合金的强度、延伸率和硬度都比较低，容易出现变形、断裂、腐蚀等现象，且其导热性能有待进一步提高，不能满足5g无线基站轻量化和散热的要求。

申请号为201910540602.9的中国发明专利公开了一种用于5g通迅基站壳体的压铸铝合金及其制备方法，涉及铝合金技术领域。用于5g通迅基站壳体的压铸铝合金的化学组成包括：si9.0-12.0％，zn4.5-6.5％，mg0.3-0.65％，fe0.5-0.8％，mn0.3-0.5％，ti0.08-0.15％，b0.005-0.01％，杂质元素含量≤0.15％，其余为al。该制备方法包括以下步骤：根据上述铝合金的元素组成进行配料，通过熔炼的方法制成铝合金材料。其能够制备符合上述铝合金的化学组成的产品，使产品具备高强度、高导热性能，还具有很好的铸造性能和自淬火性能。然而，其综合性能、抗腐蚀性有待进一步提高，强度和导热性能有待进一步改善。

因此，开发一种机械力学性能和抗腐蚀性能更好，导热性和压铸工艺稳定性能更佳，使用寿命更长，质量更轻的用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进5g通讯技术的发展具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金及其制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，原料易得，制备效率和成品合格率高，适合工业化生产，具有较高的推广应用价值；通过这种制备方法制备得到的用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金机械力学性能和抗腐蚀性能更好，导热性和压铸工艺稳定性能更佳，使用寿命更长，质量更轻，是5g通讯基站壳体材料的首选。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：5-8%的si，0.05-0.09%的tc，0.01-0.04%的cd，0.07-0.1%的nb，0.01-0.03%的ag，0.02-0.05%的ca，0.06-0.08%的sr，0.5-1.2%的cr，2-4%的zn，0.01-0.03%的ir，0.001-0.003%的b，0.04-0.07%的稀土元素，0.003-0.005%的表面金属化石墨烯，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的含量不超过0.01%。

优选的，所述稀土元素为gd、la按质量比2:(3-6)混合而成；所述表面金属化石墨烯的制备方法参见申请号为201910038155.7的中国发明专利实施例1。

本发明的另一个目的，在于提供一种所述用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s1、按照重量百分比配料，将得到的混合料加入到熔炼炉中熔炼，待全部熔化完毕后，取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求，得到熔体；

步骤s2、采用高纯惰性气体作为载体将精炼剂喷入熔体中，搅拌充分后取样化验熔体成分和含氢量，根据测试结果及时调整合金成分和精炼次数，确保合金成分和含氢量复合设计要求，每次保温精炼15-25分钟，后依次扒渣、过滤，再进行成分分析，合格后将熔体压射到模具内，进行压铸成型，接着依次进行固溶处理和时效处理，得到用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金成品。

优选的，步骤s1中所述熔炼温度为790℃-870℃。

优选的，步骤s2中所述精炼剂、熔体的质量比为(0.1-0.3):100；步骤s2中所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。

优选的，步骤s2中所述精炼剂是由如下按重量份计的各原料制成：氟硅酸铷4-8份、六氟铝酸钠3-6份、氧化铍1-3份、氧化钠1-3份、氯化钠5-10份。

优选的，步骤s2中所述保温精炼的温度为700-780℃；步骤s2中所述固溶处理具体为：在530-560℃固溶处理8-13小时；步骤s2中所述时效处理具体为：在210℃-250℃的条件下进行时效处理，时效时间为6-8小时。

优选的，步骤s2中所述压铸成型具体工艺为：在模具型腔温度为270-330℃、压射速度为0.5-1.0米/秒、压射比压为65-95mpa、增压压力为90-110mpa和保压时间为4-6秒。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

（1）本发明提供的一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，该制备方法通过工艺参数的合理选择，使得制成的产品综合性能更佳，整个工艺流程短，操作控制方便，原料易得，制备效率和成品合格率高，适合工业化生产，具有较高的推广应用价值。

（2）本发明提供的一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，制备过程中添加有精炼剂，所述精炼剂是由如下按重量份计的各原料制成：氟硅酸铷4-8份、六氟铝酸钠3-6份、氧化铍1-3份、氧化钠1-3份、氯化钠5-10份；通过各原料之间的协同作用，使得精炼效果更佳，能明显降低铝合金材料中的杂质含量，加强合金化程度，使得组织更致密，进而改善铝合金材料的综合性能、机械强度、耐用性和导热散热性能。

（3）本发明提供的一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，包括按重量百分比计的如下组分：5-8%的si，0.05-0.09%的tc，0.01-0.04%的cd，0.07-0.1%的nb，0.01-0.03%的ag，0.02-0.05%的ca，0.06-0.08%的sr，0.5-1.2%的cr，2-4%的zn，0.01-0.03%的ir，0.001-0.003%的b，0.04-0.07%的稀土元素，0.003-0.005%的表面金属化石墨烯，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的含量不超过0.01%；通过各组分之间的协同作用，使得制成的铝合金综合性能更佳，强度更大，耐磨性和导热性更好，质量更轻，能有效延长其使用寿命。

（4）本发明提供的一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，添加了表面金属化石墨烯，由于石墨烯结构的引入能有效改善材料的耐磨性、强度和导热性；通过表面金属化，有效改善了其与其他组分之间的相容性，使得其能在合金熔体中分散均匀，进而较好地改善综合性能。

（5）本发明提供的一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，添加的tc、cd、ir等组分，虽然它们单独使用时或多或少存在毒性，但是通过添加入该发明技术方案中涉及的组合物中，能有效降低毒性，同时，能改善合金材料的综合性能。

具体实施方式

下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此；所述表面金属化石墨烯的制备方法参见申请号为201910038155.7的中国发明专利实施例1；所涉及到的其它原料均为商业购买。

实施例1

实施例1提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：5%的si，0.05%的tc，0.01%的cd，0.07%的nb，0.01%的ag，0.02%的ca，0.06%的sr，0.5%的cr，2%的zn，0.01%的ir，0.001%的b，0.04%的稀土元素，0.003%的表面金属化石墨烯，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的含量不超过0.01%；所述稀土元素为gd、la按质量比2:3混合而成。

一种所述用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s2、采用高纯惰性气体作为载体将精炼剂喷入熔体中，搅拌充分后取样化验熔体成分和含氢量，根据测试结果及时调整合金成分和精炼次数，确保合金成分和含氢量复合设计要求，每次保温精炼15分钟，后依次扒渣、过滤，再进行成分分析，合格后将熔体压射到模具内，进行压铸成型，接着依次进行固溶处理和时效处理，得到用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金成品。

步骤s1中所述熔炼温度为790℃。

步骤s2中所述精炼剂、熔体的质量比为0.1:100；所述惰性气体为氮气；所述精炼剂是由如下按重量份计的各原料制成：氟硅酸铷4份、六氟铝酸钠3份、氧化铍1份、氧化钠1份、氯化钠5份；所述保温精炼的温度为700℃；所述固溶处理具体为：在530℃固溶处理8小时；所述时效处理具体为：在210℃的条件下进行时效处理，时效时间为6小时。

步骤s2中所述压铸成型具体工艺为：在模具型腔温度为270℃、压射速度为0.5米/秒、压射比压为65mpa、增压压力为90mpa和保压时间为4秒。

实施例2

实施例2提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：6%的si，0.06%的tc，0.02%的cd，0.08%的nb，0.015%的ag，0.03%的ca，0.065%的sr，0.7%的cr，2.5%的zn，0.015%的ir，0.0015%的b，0.05%的稀土元素，0.0035%的表面金属化石墨烯，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的含量不超过0.01%；所述稀土元素为gd、la按质量比2:4混合而成。

一种所述用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s2、采用高纯惰性气体作为载体将精炼剂喷入熔体中，搅拌充分后取样化验熔体成分和含氢量，根据测试结果及时调整合金成分和精炼次数，确保合金成分和含氢量复合设计要求，每次保温精炼17分钟，后依次扒渣、过滤，再进行成分分析，合格后将熔体压射到模具内，进行压铸成型，接着依次进行固溶处理和时效处理，得到用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金成品。

步骤s1中所述熔炼温度为800℃。

步骤s2中所述精炼剂、熔体的质量比为0.15:100；所述惰性气体为氦气；所述精炼剂是由如下按重量份计的各原料制成：氟硅酸铷5份、六氟铝酸钠4份、氧化铍1.5份、氧化钠1.5份、氯化钠7份；所述保温精炼的温度为720℃；所述固溶处理具体为：在540℃固溶处理9小时；所述时效处理具体为：在220℃的条件下进行时效处理，时效时间为6.5小时。

步骤s2中所述压铸成型具体工艺为：在模具型腔温度为280℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为75mpa、增压压力为95mpa和保压时间为4.5秒。

实施例3

实施例3提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：6.5%的si，0.07%的tc，0.025%的cd，0.085%的nb，0.02%的ag，0.035%的ca，0.07%的sr，0.9%的cr，3%的zn，0.02%的ir，0.002%的b，0.055%的稀土元素，0.004%的表面金属化石墨烯，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的含量不超过0.01%；所述稀土元素为gd、la按质量比2:4.5混合而成。

一种所述用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s2、采用高纯惰性气体作为载体将精炼剂喷入熔体中，搅拌充分后取样化验熔体成分和含氢量，根据测试结果及时调整合金成分和精炼次数，确保合金成分和含氢量复合设计要求，每次保温精炼20分钟，后依次扒渣、过滤，再进行成分分析，合格后将熔体压射到模具内，进行压铸成型，接着依次进行固溶处理和时效处理，得到用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金成品。

步骤s1中所述熔炼温度为840℃。

步骤s2中所述精炼剂、熔体的质量比为0.2:100；所述惰性气体为氖气；所述精炼剂是由如下按重量份计的各原料制成：氟硅酸铷6份、六氟铝酸钠4.5份、氧化铍2份、氧化钠2份、氯化钠8份；所述保温精炼的温度为750℃；所述固溶处理具体为：在545℃固溶处理11小时；所述时效处理具体为：在235℃的条件下进行时效处理，时效时间为7小时。

步骤s2中所述压铸成型具体工艺为：在模具型腔温度为300℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为85mpa、增压压力为102mpa和保压时间为5秒。

实施例4

实施例4提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：7.5%的si，0.085%的tc，0.035%的cd，0.09%的nb，0.025%的ag，0.045%的ca，0.075%的sr，1.1%的cr，3.5%的zn，0.025%的ir，0.0025%的b，0.065%的稀土元素，0.0045%的表面金属化石墨烯，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的含量不超过0.01%；所述稀土元素为gd、la按质量比2:5.5混合而成。

一种所述用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s2、采用高纯惰性气体作为载体将精炼剂喷入熔体中，搅拌充分后取样化验熔体成分和含氢量，根据测试结果及时调整合金成分和精炼次数，确保合金成分和含氢量复合设计要求，每次保温精炼23分钟，后依次扒渣、过滤，再进行成分分析，合格后将熔体压射到模具内，进行压铸成型，接着依次进行固溶处理和时效处理，得到用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金成品。

步骤s1中所述熔炼温度为860℃。

步骤s2中所述精炼剂、熔体的质量比为0.28:100；所述惰性气体为氩气；所述精炼剂是由如下按重量份计的各原料制成：氟硅酸铷7.5份、六氟铝酸钠5.5份、氧化铍2.5份、氧化钠2.5份、氯化钠9份；所述保温精炼的温度为770℃；所述固溶处理具体为：在555℃固溶处理12小时；所述时效处理具体为：在245℃的条件下进行时效处理，时效时间为7.6小时；所述压铸成型具体工艺为：在模具型腔温度为320℃、压射速度为0.9米/秒、压射比压为90mpa、增压压力为107mpa和保压时间为5.5秒。

实施例5

实施例5提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：8%的si，0.09%的tc，0.04%的cd，0.1%的nb，0.03%的ag，0.05%的ca，0.08%的sr，1.2%的cr，4%的zn，0.03%的ir，0.003%的b，0.07%的稀土元素，0.005%的表面金属化石墨烯，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的含量不超过0.01%；所述稀土元素为gd、la按质量比2:6混合而成。

一种所述用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s2、采用高纯惰性气体作为载体将精炼剂喷入熔体中，搅拌充分后取样化验熔体成分和含氢量，根据测试结果及时调整合金成分和精炼次数，确保合金成分和含氢量复合设计要求，每次保温精炼25分钟，后依次扒渣、过滤，再进行成分分析，合格后将熔体压射到模具内，进行压铸成型，接着依次进行固溶处理和时效处理，得到用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金成品。

步骤s1中所述熔炼温度为870℃。

步骤s2中所述精炼剂、熔体的质量比为0.3:100；所述惰性气体为氮气；所述精炼剂是由如下按重量份计的各原料制成：氟硅酸铷8份、六氟铝酸钠6份、氧化铍3份、氧化钠3份、氯化钠10份；所述保温精炼的温度为780℃；所述固溶处理具体为：在560℃固溶处理13小时；所述时效处理具体为：在250℃的条件下进行时效处理，时效时间为8小时。

步骤s2中所述压铸成型具体工艺为：在模具型腔温度为330℃、压射速度为1.0米/秒、压射比压为95mpa、增压压力为110mpa和保压时间为6秒。

对比例1

对比例1提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加tc和cd。

对比例2

对比例2提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加nb和ag。

对比例3

对比例3提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加ca和sr。

对比例4

对比例4提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加cr和ir。

对比例5

对比例5提供一种用于5g通讯基站壳体的压铸铝合金，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加稀土元素。

对比例6