铝合金压铸件.pdf

本发明是提供一种铝合金压铸件(aluminum alloydie casting part)，它包含硅、铜、钛、铅以及一种剩余成分，其中硅的重量百分比为9.5％～11.5％，铜的重量百分比为1.5％～3.5％，钛的重量百分比小于或等于0.3％，铅的重量百分比是小于或等于0.3％，而该剩余成分包含有铝与多个杂质元素，并且该剩余成分的重量百分比为上述成分的剩余重量百分比。

1.  一种铝合金压铸件(aluminum alloy die casting ingot)，其包含有：
硅，其重量百分比为9.5％～11.5％；
铜，其重量百分比为1.5％～3.5％；
钛，其重量百分比是小于或等于0.3％；
铅，其重量百分比是小于或等于0.3％；以及
一剩余成分，其包含铝与多个杂质元素，且该剩余成分的重量百分比为上述成分的剩余重量百分比。

2.  如权利要求1的铝合金压铸件，其中，所述杂质元素的重量百分比小于或等于3.25％。

3.  如权利要求2的铝合金压铸件，其中，所述杂质元素包含有：
锰，其重量百分比是小于或等于0.5％；
镍，其重量百分比是小于或等于0.3％；
锌，其重量百分比是小于或等于1.0％；
铁，其重量百分比是小于或等于1.0％；
镁，其重量百分比是小于或等于0.3％；以及
锡，其重量百分比是小于或等于0.15％。

4.  如权利要求1的铝合金压铸件，其中，钛是作为一种晶粒细化剂(grainrefiner)，用以微细化所述铝合金的晶粒。

5.  如权利要求1的铝合金压铸件，其中，铅是用以增加所述铝合金压铸件的加工性。

6.  一种铝合金，其包含有：
硅，其重量百分比为9.5％～11.5％；
铜，其重量百分比为1.5％～3.5％；
钛，其重量百分比是小于或等于0.3％；
铅，其重量百分比是小于或等于0.3％；
多个杂质元素，所述杂质元素的重量百分比小于或等于3.25％，以及
铝，其重量百分比为上述成分的剩余重量百分比。

7.  如权利要求6的铝合金，其中，所述杂质元素包含有：
锰，其重量百分比是小于或等于0.5％；
镍，其重量百分比是小于或等于0.3％；
锌，其重量百分比是小于或等于1.0％；
铁，其重量百分比是小于或等于1.0％；
镁，其重量百分比是小于或等于0.3％；以及
锡，其重量百分比是小于或等于0.15％。

8.  如权利要求6的铝合金，其中，该铝合金为一极薄件压铸用的铝合金。

9.  如权利要求6的铝合金，其中，钛是作为一晶粒细化剂，用于微细化所述铝合金的晶粒。

10.  如权利要求6的铝合金，其中，铅是用于提高所述铝合金的加工性。

铝合金压铸件
发明所属的技术领域
本发明是关于一种铝合金，特别是一种极薄件压铸用的铝合金。
现有技术
随着电脑、通讯及消费性电子等3C产业的迅速发展，手机、笔记本电脑、与数码相机等电子产品的普遍性与日俱增。并且，为了提高各种电子产品的市场竞争力，各厂商除了积极加强产品性能之外，更是极力提升产品的美观与使用便利性，以吸引消费者的注意。因此，各种电子产品都是朝向轻薄短小发展，尤其是手机、笔记本电脑、与数码相机等的机壳更是以轻、薄及美观，以满足消费者的视觉需求。
一般而言，目前各种电子产品的机壳多是利用镁合金或铝合金经过压铸过程而形成，而压铸过程是指在高温下，将融化的合金压入精密铸模，以在短时间内大量生产高精度且表面细致的铸造方式。不过，由于镁合金的比强度(specific strength)高于铝合金，并且相同厚度的镁合金压铸件比铝合金压铸件轻约30％，因此，镁合金压铸件更是广泛地应用于电子产品的机壳。
然而，镁合金的原料价钱很高，并且镁合金压铸的废料(scrap)氧化快且杂质含量多，因此镁合金压铸的废料无法重复地放回熔炉内再融化，而必需送回镁合金工厂处理，所以镁合金的压铸成本比较高。此外，由于镁合金的热焓(enthalpy)低，所以镁合金对温度的变化特别敏感，因此镁合金在压铸过程中往往会产生许多无法控制的缺陷，而必须通过重做过程(rework)来消除缺陷，因而增加了制造成本并降低了压铸过程的收率。
相反地，铝合金的原料成本低廉，并且铝合金压铸的废料可重复地放回熔炉内再融化，因此，利用铝合金来制作各种电子产品的机壳是可降低制作成本，进而增加产品在市场上的竞争力。但是，由于铝合金的比强度(specificstrength)低于镁合金，因此如何提高一般市售的铝合金的机械强度，这是目前极受关注的一项重要课题。另一方面，目前不论是镁合金或是铝合金，压铸件的厚度必须大于1毫米(mm)，才能维持压铸过程的高收率，因此如何兼顾压铸件的厚度与制程收率，也是一项极关键的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种薄件压铸用的铝合金，用以制作厚度薄且强度高的机壳。
依据本发明的目的，本发明的优选实施例是提供一种铝合金压铸件(aluminum alloy die casting ingot)，它包含有重量百分比为9.5％～11.5％的硅，重量百分比为1.5％～3.5％的铅，重量百分比小于或等于0.3％的钛，重量百分比小于或等于0.3％的铅，以及一剩余成分，其中该剩余成分包含有铝与多个杂质元素，且该剩余成分的重量百分比是上述成分的剩余重量百分比。
由于本发明的铝合金压铸件添加有钛金属与铅金属，因而可提高铝合金的机械强度，并增加铝合金在压铸过程中的流动性及在加工制程中的加工性，以有效提高铝合金的压铸制程收率。
实施方式
请参阅表1，表1为本发明铝合金的组成成分示意图。如表1所示，本发明的铝合金包含有硅、铜、钛、铅、铝、锰、镍、锌、铁、镁以及锡等元素。其中，硅的重量百分比为9.5％～11.5％，铜的重量百分比为1.5％～3.5％，钛的重量百分比小于或等于0.3％，铅的重量百分比是小于或等于0.3％，锰的重量百分比是小于或等于0.5％，镍的重量百分比是小于或等于0.3％，锌的重量百分比是小于或等于1.0％，铁的重量百分比是小于或等于1.0％，镁的重量百分比是小于或等于0.3％，锡的重量百分比是小于或等于0.15％，而铝的重量百分比为上述成分的剩余重量百分比。
必须注意的是，本发明的铝合金包含有适量的钛元素与铅元素，并且钛与铅的重量百分比均低于0.3％，此是本发明的铝合金与一般市售铝合金的最大差异之处。其中，钛元素是用来作为晶粒细化剂(grain refiner)，用以微细化铝合金的晶粒，由于细晶材料具有较大的晶界面积以阻止差排的移动，因此可增加铝合金的硬度与强度。此外，铅元素是用于增强铝合金的加工性，以利于制作极薄且强度高地铝合金压铸件。另一方面，硅元素主要是用于增加铝合金的强度(strength)以及流动性(fluidity)，然而若铝合金的硅含量过多，则会使铝合金的熔点过高而不易进行机械加工处理(machine)，因此本发明的铝合金的硅含量是介于9.5％到11.5％之间。除此之外，铜元素可增强铝合金的强度与硬度(hardness)，但过多的铜元素会降低铝合金的延伸率(elongation)，所以本发明的铝合金的铜含量介于1.5％到3.5％之间。
请参考表2，表2是本发明的优选实施例的铝合金的组成成分。如表2所示，本发明的铝合金是包含有10.58％的硅，2.04％的铜，0.044％的钛，0.165％的铅，84.96％的铝，0.211％的锰，0.061％的镍，0.84％的锌，0.787％的铁，0.227％的镁，以及0.021％的锡。
由于铝合金ADC-12与镁合金AZ91-D为常见的压铸用合金材料，因此以下说明是将本发明的铝合金、铝合金ADC-12以及镁合金AZ91-D的性质比较整理于表3。如表3所示，在文献资料中，铝合金ADC-12的屈服强度(yieldstrength)与密度的比值为56.3，镁合金AZ91-D的屈服强度与密度的比值为83.3，而两者的比值为0.67。此外，在本发明的实验数据中，本发明的铝合金的屈服强度与密度的比值是65.0，镁合金AZ91-D的屈服强度与密度的比值是80.6，而两者的比值是0.80。因此，相较于市售的铝合金ADC-12而言，本发明的铝合金的比强度(屈服强度与密度的比值)更加接近镁合金。
如表3所示，在文献资料中，铝合金ADC-12的抗拉强度(tensile strength)与密度的比值为114.8，镁合金AZ91-D的抗拉强度与密度的比值为127.8，而两者的比值为0.89。在本发明的实验数据中，本发明的铝合金的抗拉强度与密度的比值是82.5，镁合金AZ91-D的屈服强度与密度的比值是为94.7，而两者的比值则是0.87。虽然本发明的铝合金的抗拉强度略低于铝合金ADC-12，但本发明的铝合金与镁合金的比强度(抗拉强度与密度的比值)的比值为0.87，而铝合金ADC-12与镁合金的比强度的比值为0.89，因此，本发明的铝合金的抗拉强度仍在应用的可容许范围内。
简而言之，本发明主要是在铝合金的组成成分中添加适量的钛与铅，并通过微结构强度方法(micro structural strengthening method)，例如：晶粒细化法(grain refining)等，以加强铝合金的机械强度，并使铝合金的强度更加接近镁合金。此外，又由于本发明的铝合金添加有铅元素，因而可增强本发明的铝合金于加工过程中的加工性。再者，本发明的铝合金在压铸制程中具有良好的融合性质(merging property)，因此可减少重做过程的次数，以提高铝合金的压铸过程收率(yield rate)。
相较于市售的铝合金ADC-12而言，本发明的铝合金添加有钛金属与铅金属，以提高铝合金的机械强度，并且增加铝合金在压铸过程中的流动性，以有效提高铝合金的压铸过程收率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡按本发明权利要求所做的等同变化与修饰，都应属于本发明专利的保护范围。
                                           表1本发明的铝合金的组成