一种利用AlSi50合金粉末制备锭坯的制备方法与流程

本发明属于铝合金制备工艺技术领域，尤其涉及一种利用alsi50合金粉末制备锭坯的制备方法。

背景技术：

随着科学技术的进步，特别是在节能减排与轻量化趋势的推动下，人们对铝合金材料的性能有了更高的要求，使得高端铝合金产品的需求量越来越大，其中高硅电子封装材料的需求量较为突出。同时，高硅铝合金轻质电子封装材料的质量仅为金属基w-cu电子封装材料的1/6，且具有很好的热导性能，热膨胀系数能与电路板广泛使用的半导体材料相匹配，因此，作为基片衬底、机壳及盖板等材料可保证电子器件在使用过程中不致受热或开裂而过早失效。

而喷射成形技术具有快速凝固的特点，采用该技术制备的高硅铝合金材料具有成分均匀、无宏观偏析、组织细小，且第二相细小等优势，进而使得合金强度高，综合性能优异。但是在喷射成形过程中，不可避免的会产生大量尺寸在5-120μm范围内的合金粉末产品，约原料重量的30％。由于该合金粉末具有表面存在致密的氧化膜、粉末粒径分布广以及颗粒硬度较大的特点，目前对粉末的处理方式为回炉重熔，该方法使得本已固化成形的粉末重新被融化成铝液，不仅造成能源的大量浪费与环境的污染，还增加了生产成本。随着喷射成形产业近几年的迅速发展，企业规模也越来越大，必然导致粉末的产量继续增高，因此迫切需要一种新工艺来合理利用喷射成形过程中所产生的粉末，适应节能减排降本的要求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用alsi50合金粉末制备锭坯的制备方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，

一种利用alsi50合金粉末制备锭坯的制备方法，包括如下步骤：

s1：在氮气的保护下，采用离心分离器进行筛分，将alsi50合金粉末的粒径筛分成5-20μm、21-40μm与41-70μm三组；

s2：将5-20μm与41-70μm的alsi50合金粉末按照质量比为2:1的比例混合；

s3：将s2配比好的alsi50合金粉末与21-40μm混合；

s4：将s3混合后的alsi50合金粉末放入混粉容器中，密封后采用y型混料机进行混粉工艺，混粉过程所需时间为3h；

s5：将s4混合好的alsi50合金粉末放置于真空退火炉中，进行退火处理；

s6：将s5处理后的alsi50合金粉末装入模具中，进行温等静压压制，待alsi50合金粉末成型后进行脱模处理，获得初始锭坯；

s7：初始锭坯的烧结，获得锭坯成品。

其中，所述步骤s1中alsi50合金粉末的制备方法为：

s101：按质量分数计，将合金元素，al:si为50:50的比例混合后，在中频炉中熔炼，熔炼温度为1300-1350℃；

s102：除渣、除气；

s103：通过喷射工艺获得alsi50锭坯及alsi50合金粉末；

s104：将获取的alsi50合金粉末进行封存；

其中，所述步骤s103中，

喷射工艺的工艺参数为：雾化气与保护气均为氮气，喷嘴的斜喷角25-35°，雾化温度1360-1400℃，雾化压力为0.5-0.9mpa；

其中，所述步骤s5的参数为：

退火温度为400℃-510℃，保温时间为3h后随炉冷却至室温；

其中，所述步骤s6温等静压压制中，

压制温度200-480℃，压制力为150-300mpa，压制7-10分钟。

其中，所述步骤s7中，

烧结时间4-5h，烧结温度550℃-770℃。

其中，所述步骤s7中，

初始锭坯的烧结过程在氮气保护气氛炉中进行。

本发明所带来的有益效果：

没有对粉末进行重熔处理，降低能源消耗，减少了环境污染；

增加喷射成形粉末的应用领域，高效利用合金粉末，降低喷射成形制备锭坯的成本；

普通粉末冶金的原料多为几种粉末混合而成，存在混合不均的风险，而采用喷射成形技术可制备出成分均匀的合金粉末，无需进行原料的配比混合。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1为alsi50粉末扫描电镜图片；

图2为锭坯成品的金相照片；

图3为锭坯成品照片。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。

在一些说明性的实施例中，如图1-3所示，一种利用alsi50合金粉末制备锭坯的制备方法，首先alsi50合金粉末优先选用为由喷射成形技术生成的多余alsi50合金粉末，具体制备方法为：

s101：按质量分数计，将合金元素，al:si为50:50的比例混合后，在中频炉中熔炼，熔炼温度为1300-1350℃；

s102：除渣、除气；

s103：通过喷射工艺获得alsi50锭坯及alsi50合金粉末；喷射工艺的工艺参数为：雾化气与保护气均为氮气，喷嘴的斜喷角25-35°，雾化温度1360-1400℃，雾化压力为0.5-0.9mpa；

s4：将获取的alsi50合金粉末进行封存；封存罐内充入高纯氮气并加入干燥剂20g并防氧化防吸潮。通过jsm-6510型扫描电镜与bt-9300h型的激光粒度分析仪测定粉末形貌及粒径大小。发现喷射成形过程中的alsi50粉末多为球形粉，粒径多分布在5-70μm范围内。

一种利用alsi50合金粉末制备锭坯的制备方法，具体包括如下步骤：

s1：在氮气的保护下，采用离心分离器进行筛分，将alsi50合金粉末的粒径筛分成5-20μm、21-40μm与41-70μm三组。

s2：由于41-70μm的粉末粒径较大，在粉末冶金过程中导致压坯致密度较低，不利于获取高性能，可采用粗粉与细粉相混合的方式，来提高致密度。将5-20μm与41-70μm的alsi50合金粉末按照质量比为2:1的比例混合；

s3：由于将21-40μm的alsi50合金粉末尺寸较为合适，因此与s2配比好的alsi50合金粉末可以任意比例进行混合；例如可以s2配比好的alsi50合金粉末与21-40μm的alsi50合金粉末的质量比为1:1。

s4：将s3混合后的alsi50合金粉末放入混粉容器中，密封后采用y型混料机进行混粉工艺，混粉过程所需时间为3h；

s5：将s4混合好的alsi50合金粉末放置于真空退火炉中，进行退火处理；达到降低粉末硬度，提高压制成形能力的目的。退火温度为400℃-510℃，保温时间为3h后随炉冷却至室温。室温一般定义为25摄氏度。

s6：将s5处理后的alsi50合金粉末装入φ230mm模具中，以破坏粉末表面的氧化膜，进行温等静压压制，待alsi50合金粉末成型后进行脱模处理，获得初始锭坯；压制温度200-480℃，压制力为150-300mpa，压制7-10分钟。

s7：初始锭坯的烧结，烧结时间4-5h，烧结温度550℃-770℃。获得锭坯成品。初始锭坯的烧结过程在氮气保护气氛炉中进行。铝合金在氮气气氛中的良好性能是由于生成了氮化铝。一方面改善了液相与固相之间的润湿性，另一方面反应本身也可以一定程度地影响到氧化膜，对烧结扩散产生有利影响。

综合利用达到降低能源消耗、减少环境污染以及降低生产成本的目的。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。