[发明专利]铝碳化硅精密压铸成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝碳化硅材料的精密压铸成型工艺。

背景技术

铝碳化硅材料具有质量轻、刚度高、热膨胀系数小、热导率高、几何精度稳定性好、兼具一定韧性、机械强度适中等多种优点，成为各类多芯片组件和大电流功率模块（如IGBT模块）理想的基底材料，以及各类质量小、强度高的零配件（如航空零件）的理想材料，工业需求量大。现有的铝碳化硅材料的制备通常采用“渗透法”，其具体过程为：先使用特殊粘接剂把碳化硅材料压成块状或成品零件形状，形成内部有很多空隙的碳化硅材料的预制件；然后将铝锭熔融，得到铝水熔液，在真空、超声波等作用下，将铝水浇在碳化硅预制件上，靠重力、超声波等的作用，从上至下让铝水渗入碳化硅预制件中，最终获得铝碳化硅零件。现有的渗透法铝碳化硅零件或材料的成型工艺，成型时间长，生产效率低，不适合大批量生产铝碳化硅零件。

发明内容

本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种铝碳化硅精密压铸成型工艺，成型时间短，产品质量好，生产效率高，为大批量生产铝碳化硅零件提供有效的手段。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种铝碳化硅精密压铸成型工艺，包括如下步骤：

步骤1、在旋转式坩埚加热炉中放入铝锭，加热至550~600℃保温，保温的同时抽真空至0.1~10Pa，完成抽真空后继续加热至680~780℃，保温直至铝锭完全融化；

步骤2、在真空条件下将粒度为1000目~2500目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液中，使用搅拌装置搅拌，使碳化硅粉末在铝液中分散均匀；

步骤3、搅拌的同时，使用超声发生装置产生24.0~30.0kHz的超声波，利用超声波的作用除去气体与杂质，并使得碳化硅粉末更加细化、分散均匀；

步骤4、然后将铝碳化硅熔液从坩埚加热炉中定量注入普通或真空压铸机内，进行零件的精密压铸；

步骤5、零件冷却后，脱模成型。

进一步的：

所述碳化硅的粒度在1500目~2000目。

本发明的技术效果在于：

本发明公开的一种铝碳化硅精密压铸成型工艺，成型时间短，产品质量好，生产效率高，为大批量生产铝碳化硅零件提供有效的手段；同时，在制备铝碳化硅熔液的过程中，使用超声波清除熔液中的气体及杂质，提升清除气体及杂质的效果。

附图说明

图1为本发明实施例中采用的坩埚加热炉的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明的实施例中采用的旋转式坩埚加热炉的结构示意图，其中，1—坩埚，2—超声复合搅拌装置，3—铝水熔液，4—控制线路通道，5—超声波发生器，6—碳化硅粉添加装置，7—出液口，8—炉体。超声复合搅拌装置2在制备铝碳化硅熔液的过程中，一边搅拌，一边由超声波发生器5发出超声波，用于清除铝碳化硅熔液中的气体及杂质。

实施例1、

取体积为150×150×100mm的铝锭置于坩埚加热炉中，加热至570℃保温，抽真空至5Pa，完成抽真空后继续加热至720℃，保温直至铝锭完全融化；将粒度为1800目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液中，打开超声复合搅拌装置，坩埚以10r/min的速率转动，3~5个超声复合搅拌装置同时发出频率为27kHz的超声波，持续搅拌清除气体及杂质7~8分钟，待杂质上浮或沉淀完全并且碳化硅粉末在铝液中分散均匀后，将熔液定量注入卧式冷压室双冲头精密压铸机中，合模后内外冲头分别使用10MPa与15MPa的压力进行精密压力铸造；工件冷却后，脱模成型。

实施例2、

取体积为150×150×100mm的铝锭置于坩埚加热炉中，加热至600℃保温，抽真空至0.1Pa，完成抽真空后继续加热至780℃，保温直至铝锭完全融化；将粒度为1000目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液中，打开超声复合搅拌装置，坩埚以10r/min的速率转动，3~5个超声复合搅拌装置同时发出频率为24kHz的超声波，持续搅拌清除气体及杂质7~8分钟，待杂质上浮或沉淀完全并且碳化硅粉末在铝液中分散均匀后，将熔液定量注入卧式冷压室双冲头精密压铸机中，合模后内外冲头分别使用10MPa与15MPa的压力进行精密压力铸造；工件冷却后，脱模成型。

实施例3、

取体积为150×150×100mm的铝锭置于坩埚加热炉中，加热至550℃保温，抽真空至10Pa，完成抽真空后继续加热至680℃，保温直至铝锭完全融化；将粒度为2500目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液中，打开超声复合搅拌装置，坩埚以10r/min的速率转动，3~5个超声复合搅拌装置同时发出频率为30kHz的超声波，持续搅拌清除气体及杂质7~8分钟，待杂质上浮或沉淀完全并且碳化硅粉末在铝液中分散均匀后，将熔液定量注入卧式冷压室双冲头精密压铸机中，合模后内外冲头分别使用10MPa与15MPa的压力进行精密压力铸造；工件冷却后，脱模成型。