專利名稱：精密合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及精密合金，具體涉及模鑄用精密合金、精密合金模鑄部件以及制造模 鑄用精密合金的方法。
背景技術：
在通信器材使用的部件中，戶外用途的外殼部件以及含有安裝電路元件的印刷電 路板的高頻電路器材，通常被配置成具有金屬箱體或封閉在金屬罩內的功能器件，原因是 它們需要電磁屏蔽。另外，考慮到耐腐蝕性，使Jis規定的鋁合金模鑄材料ADC3得到應用。制造上述機構部件的方法包括切削和模鑄。鋁是最常用的金屬材料。特別地，大 規模生產必然需要基于模鑄來制造。然而，由于鑄造箱體的幾何結構(外形、內腔壁)各式 各樣，因此模鑄的最大缺點是產品必須具有斜度(通常每側2-3° )才能拔出。鑄造性較差 的ADC3需要較大的拔模斜度(draft)，這是已知的。解決上述問題的已知方法如下1)對鑄造產品進行機械加工，以使其形成所需的幾何結構。2)使用模鑄用鋅基合金作為待鑄造材料。以前需要的斜度可能不再是必要的，從 而可以減少二次加工。模鑄用鋅基合金的示例是JIS規定的ZDC2 (Zn-4Al-0. 04Mg)。然而，在二次加工后，方法1)可能難以避免鑄造缺陷(氣孔)，并且可能無法獲得 期望的成本降低效果，這與加工元件的類型和數量有關。此外，該方法需要預先對具有坡度 形狀的制件進行評測，因此需要很長一段時間才能將產品投放市場。方法2在很大程度上受限于質量設計，原因在于鋅(Zn)的比重大于鋁(Al)的比 重(鋅的比重為7. lg/cm3，是鋁的2. 6倍，鋁的比重為2. 7g/cm3)。而且，考慮到耐腐蝕性和 蠕變特性，ZDC2無法達到對高頻部件特別是波導的電路區段和耦合區段所要求的功能。特 別地，考慮到鋅的犧牲耐腐蝕性，ZDC2不適用于使用合金作為外殼的戶外用途產品。專利文獻1公開了一種關于模鑄用高強度鋅合金的技術，該合金的拉伸強度為 45kgf/mm或更大，不會引起時效軟化，而且能夠在500°C或更低的溫度下鑄造。該文獻描述 了，在鋅合金中，特別是鋁含量高的鋅合金不是優選的，因為它們會引起時效軟化，因此鋁 含量優選為12-30質量％。還描述了，銅含量優選為6-20重量％。專利文獻2公開了一種關于模鑄用鋅合金的技術，為了改善鋅鋁基合金的抗蠕變 性，該合金包含鎳(Ni)或錳(Mn)。該文獻稱，鋁含量為2-10重量％。專利文獻3公開了一種熱浸電鍍用合金，具體為供給至鋅電鍍槽的含硅合金。專利文件4公開了一種制造鋁鋅硅基合金材料的方法，其中設定合金坯料溫度為 250-350°C，同時進行擠出。專利文獻4中公開的技術涉及一種用于低溫釬料的合金材料。 相反地，用于模鑄的合金需要嚴格限制構成元素的質量比，從而滿足熱輻射性、輕質性和鑄
3造性(例如拔模斜度)的要求。專利文獻1 日本專利早期公開特開平6-49572專利文獻2 日本專利早期公開特開平9-272932專利文獻3 日本專利早期公開特開2001-288519專利文獻4 日本專利早期公開特開平5-25582
發明內容
然而，如下文所述，以上專利文獻中描述的常規技術仍存在改進的空間。長期以來，模鑄用鋅合金材料因其固有的優異鑄造性而被使用，而最近鋅合金又 得到了發展，其目的主要是為了改善蠕變特性(與鑄造性相反，蠕變是缺點)。眾所周知，盡管鋅合金作為固體金屬具有優異的鑄造性，但是還沒有開發出適用 于精密鑄造的鋅合金。換言之，已知的鋅合金不能確保達到機械加工所能達到的幾何精度。本發明的構思正是考慮上述情形后形成的。因此，本發明的目的是提供一種精密 合金，與常規的模鑄用鋁合金相比，該精密合金能夠顯著減小產品的拔模斜度，并且在保持 鋅的固有優點的同時減小比重。本發明提供了一種包含鋁、硅和鋅的模鑄用精密合金，其中，基于總質量，鋁的含 量為大于或等于40質量％且小于或等于45質量％，硅的含量為大于或等于2質量％且小 于或等于8質量％。本發明還提供了一種模鑄用精密合金，其包含大于或等于40質量％且小于或等 于45質量％的鋁，大于或等于2質量％且小于或等于8質量％的硅，余量為鋅和不可避免 的雜質。本發明還提供了一種模鑄用精密合金，其包含大于或等于40質量％且小于或等 于45質量％的鋁，大于或等于2質量％且小于或等于8質量％的硅，大于或等于0. 1質量％ 且小于或等于0. 2質量％的銅，大于或等于0. 01質量％且小于或等于0. 1質量％的鎂，余 量為鋅和不可避免的雜質。本發明還提供了一種由本發明的模鑄用精密合金構成的精密合金模鑄部件。本發明還提供了一種制造模鑄用精密合金的方法，該方法包括得到包含鋁、鋅、 硅、銅和鎂的熔融金屬；得到模鑄用精密合金，其包含，基于總質量，大于或等于40質量％ 且小于或等于45質量％的鋁，大于或等于30質量％且小于或等于57. 89質量％的鋅，大于 或等于2質量％且小于或等于8質量％的硅，大于或等于0. 1質量％且小于或等于0. 2質 量％的銅，大于或等于0. 01質量％且小于或等于0. 1質量％的鎂以及不可避免的雜質。本發明可以提供一種模鑄用精密合金，與常規的模鑄用鋁合金相比，該精密合金 能夠顯著減小產品的拔模斜度，并且在保持鋅的固有優點的同時減小比重。
根據以下對特定優選實施方式的描述并結合附圖，可以更清楚地看出本發明的上 述和其它目的、特點和優點。圖1是實施例A6的精密合金模鑄部件的剖面圖。其中，A為正視圖，B為右視圖， C為正視圖的上下開口部的剖面圖，D為沿正視圖中心的剖面圖，E為后視圖，其中剖面圖中
4的G部和F部是表示通過后視圖中非陰影部分所示的波導傳播的電波傳播方向改變的部 位。
具體實施例方式本實施方式的模鑄用精密合金包含鋁、硅和鋅，其中，基于總質量，鋁的含量為大 于或等于40質量％且小于或等于45質量％，硅的含量為大于或等于2質量％且小于或等 于8質量％。本發明的模鑄用精密合金可包含大于或等于0. 1質量％且小于或等于0.2質量％ 的銅和大于或等于0.01質量％且小于或等于0. 1質量％的鎂。在本實施方式中，鋅含量的下限優選為30質量％，更優選35質量％，還更優選48 質量％。鋅含量的上限優選58質量％，更優選57. 89質量％，還更優選57質量％，還更優 選50質量％。或者，鋅含量可以是鋁、硅、鋅和不可避免的雜質所組成的合金的余量。或者，鋅含 量可以是鋁、硅、鋅、銅、鎂和不可避免的雜質所組成的合金的余量。通過包含上述范圍的鋅，可以改善合金的精密鑄造性。由于具有精密鑄造性，二次 加工不再是必須的，從而可以降低成本。實施例下面參考實施例來闡述本發明。在下面的這些實施例中，實施例A1-A4和B1-B4說明了本發明的模鑄用精密合金， 實施例A5說明了制造本發明的模鑄用精密合金的方法。實施例A6-A9說明了使用本發明 的模鑄用精密合金的模鑄部件。應當注意，本文中以“_”表示的數值范圍是指分別以“_”前后的數值作為上下限 并包括該上下限在內的范圍。實施例Al制備包含鋁、鋅和硅的合金1。本發明的主要目的在于進行精密鑄造，具體來說是較大程度地減小拔模斜度，并 且在保持鋅作為固體金屬潤滑劑的固有優點的同時減小合金的比重。更具體地，本發明的 模鑄用精密合金被設定為包含40-45質量％的鋁和30-57質量％的鋅作為主要金屬，并包 含2-8質量％的硅、任意的成分調節金屬以及不可避免的雜質。硅(Si)具有改善鑄造性(鑄造流動性)的效果，可用于抑制鋁與鋅分離，以使它 們彼此間均勻分散。雖然本發明中的鋁含量被設定為大于常規鋅合金中的鋁含量，但可以 通過添加硅來抑制鋁含量增加所導致的鑄造性下降。如上文所述，硅可以說是JIS規定或 未規定的普通鋅合金中絕對不存在的元素。相反地，本發明正是基于如下發現添加硅后達 到幾何精度與機械加工所能達到的相當。在本發明中，硅的作用應當是作為鋁元素與鋅元 素之間的晶格，同時抑制固化過程中的收縮，從而可以進行精密鑄造，換句話說可以明顯減 小拔模斜度。硅含量可被調節為，基于合金的總質量(同時考慮鋁的重量)，優選2-8質量％，更 優選4-7質量％。優選地，硅相對于鋁的質量比可被調節為6-15質量％。硅相對于鋁的重量比太小，容易使合金的流動性變差；而硅相對于鋁的重量比太大，雖然不會造成流動性方面的問 題，但容易使韌性變差，從而使合金變脆。鋁(Al)有助于提高合金的強度和硬度并減小合金的重量。在本發明的精密合金 中，基于合金的總重量，優選將鋁含量調節為40-45質量％，更優選42-45質量％。鋁含量 太小，則無法使上述特性達到足夠水平，還會使流動性變差。另一方面，鋁含量太大，則難以 對合金進行精密鑄造(每一側的拔模斜度為1/10或更小)。通常認為，在鋅合金中，由于 顧慮時效軟化，鋁含量太大是不優選的，但大約12-30質量％的鋁含量是優選的(專利文獻 1)。相反在本發明中，鋁含量增加所導致的鑄造性變差可通過添加硅來避免。因此，鋁含量 可被調節為大于常規鋅合金中的鋁含量。基于合金的總重量，優選將鋅含量調節為30-57質量％，更優選48-50質量％。本發明的精密合金還可包含不可避免的雜質。本文中的不可避免的雜質是指制造 工藝中的材料中非有意包含的物質，不可避免的雜質的示例是鐵、鉛、鈣、錫等。實施例A2制備包含鋁、鋅、硅、銅和鎂的合金2。此實施例的合金成分示于表1。如果需要，本發明的精密合金還可包含其它成分調節元素。作為成分調節元素，例 如可以包含銅和/或鎂。在本發明的精密合金中，銅(Cu)的作用是改善機械加工性，相對于鋅的重量，優 選將銅調節為0-0. 5質量％。在本發明的精密合金中，相對于合金的總重量，銅含量可優選 為0. 1-0. 2質量％，更優選0. 1-0. 17質量％。銅含量太小，則無法使上述特性達到足夠水 平，而銅含量太大會使流動性變差。鎂(Mg)的作用是防止在含鋁的鋅合金中經常出現的晶間腐蝕。在本發明的精 密合金中，相對于合金的總重量，鎂含量可優選為0. 01-0. 1質量％，更優選0. 01-0. 07質 量％。鎂含量太小，則無法使上述特性達到足夠水平，而鎂含量太大會加速熔融金屬的氧化 從而降低沖擊強度。實施例A3按照表1所示的含量比例，制備包含鋁、鋅、硅、銅和鎂的合金3。實施例A4制備包含鋁、鋅、硅、銅和鎂(其中硅含量為3. 0質量％ )的合金4。實施例Bl此實施例將說明一種示例性的包含鋁、鋅和硅的模鑄用精密合金。本發明的主要目的在于進行精密鑄造，具體來說是較大程度地減小拔模斜度，并 且在保持鋅作為固體金屬潤滑劑的固有優點的同時減小合金的比重。本發明的模鑄用精密 合金包含鋁、硅和鋅，并且基于合金的總質量包含40-45質量％的鋁和2-8質量％的硅。基于合金的總質量同時考慮鋁的重量，優選添加2-8質量％的硅，更優選添加4-7 質量％的硅。如上所述，相對于鋁的質量，硅含量優選被調節為約6-15質量％。如上所述，在本發明的精密合金中，基于合金的總質量，鋁含量優選為40-45質 量％，更優選42-45質量％。基于合金的總質量，鋅含量優選為35-58質量％，更優選48-50質量％。或者，鋅含量可以是包含上述范圍的鋁和硅以及不可避免的雜質的合金的余量。通過包含上述范圍的鋅，可以改善合金的精密鑄造性。由于具有精密鑄造性，二次 加工不再是必須的，從而可以降低成本。本發明的精密合金還可包含如上所述的不可避免的雜質。模鑄用合金所需的特性包括(1)機械強度和機械加工性，(2)熱輻射特性，(3)抗 蠕變特性，(4)耐腐蝕性，(5)重量減輕，(6)鑄造性(小拔模斜度)，這些特性都是必須滿 足的。特別地，上述特性(2)、(5)和(6)對于提供模鑄用鋁合金的替代性材料來說是關鍵 的，其中為了同時滿足這些要求，嚴格限制合金成分的質量百分比十分重要。本發明的精密 合金在模鑄用合金所需的這些特性之間實現了很好地平衡。實施例B2本實施例將說明一種示例性的包含鋁、硅、銅、鎂和鋅的模鑄用精密合金。在本實施例中，基于合金的總質量，鋅含量優選為35-57. 89質量％，更優選48_50 質量％。或者，鋅含量可以是包含鋁、硅、銅、鎂和不可避免的雜質的合金的余量。通過包含上述范圍的鋅，可以改善合金的精密鑄造性，二次加工不再是必須的，從 而可以降低成本。除了實施例Bl中的合金成分以外，本實施例的精密合金還可包含銅和鎂。如上所述，如果本發明的精密合金中包含銅，則其含量相對于鋅的重量可優選被 調節為0-0. 5質量％。在本發明的精密合金中，基于合金的總重量，銅含量優選被調節為 0. 1-0. 2質量％，更優選0. 1-0. 17質量％。如上所述，如果本發明的精密合金中包含鎂，則其含量基于合金的總質量優選被 調節為0. 01-0. 1質量％，更優選0. 01-0. 07質量％。通過包含上述范圍的銅和鎂，本發明的精密合金可以在模鑄用精密合金所需的特 性之間實現更好地平衡。在添加銅和鎂的具體情況下，可以進一步改善上述(1)機械強度 和機械加工性、(3)抗蠕變特性和(4)耐腐蝕性。特別地，與常規的鋁合金(如ADC3)相比， 本發明得到的模鑄用精密合金可以實現相當或更優異的抗蠕變特性、改善的機械強度并且 在機械特性之間實現很好地平衡。表 權利要求
一種通過模鑄精密合金形成的具有高頻電路的鑄造箱體，其中，作為所述高頻電路使用的波導的開孔具有約0的拔模斜度；并且所述精密合金包含鋁、硅和鋅。
2.如權利要求1的鑄造箱體，其中，所述鋁的含量為大于或等于40質量％且小于或等 于45質量％，所述硅的含量為大于或等于2質量％且小于或等于8質量％。
3.如權利要求2的鑄造箱體，其中，所述鋅的含量為大于或等于35質量％且小于或等 于58質量％。
4.如權利要求1的鑄造箱體，其中，所述精密合金包含大于或等于40質量％且小于或 等于45質量％的鋁，大于或等于2質量％且小于或等于8質量％的硅以及余量的鋅和不可 避免的雜質。
5.如權利要求2的鑄造箱體，其中，所述精密合金還包含大于或等于0.1質量％且小于 或等于0.2質量％的銅。
6.如權利要求2的鑄造箱體，其中，所述精密合金還包含大于或等于0.01質量％且小 于或等于0.1質量％的鎂。
7.如權利要求1的鑄造箱體，其中，所述波導的所述開孔通過模鑄形成，并且所述開孔 不進行機械加工。
8.—種通過模鑄精密合金制造具有高頻電路的鑄造箱體的方法，所述方法包括調節精密合金包含鋁、硅和鋅，從而作為模鑄用材料；通過模鑄在所述精密合金中澆鑄鑄造箱體以形成作為所述高頻電路使用的波導，其中 所述波導的開孔的拔模斜度約為0。
9.如權利要求8的制造鑄造箱體的方法，其中，通過模鑄形成的所述波導的開孔在模 鑄后不進行機械加工。
全文摘要
本發明提供了一種精密合金，所述精密合金包含鋁、硅和鋅，其中，基于合金總質量，鋁的含量為40-45質量％，硅的含量為2-8質量％。本發明還描述了其它技術方案。
文檔編號C22C18/04GK101967583SQ201010295559
公開日2011年2月9日 申請日期2007年9月20日 優先權日2006年9月26日
發明者野村政博 申請人:日本電氣株式會社