Какой алюминиевый сплав обеспечивает лучшую коррозионную стойкость для литых корпусов электронных устройств?

1. Ключевая роль корпусов из алюминиевых сплавов, изготовленных методом литья под давлением, в электронном оборудовании.

Быстрое развитие связи 5G, силовой электроники, новых модулей управления энергией и промышленных контроллеров повысило стандарты материалов для корпусов электронных устройств. Литые корпуса электронных устройств не только герметизируют внутренние печатные платы и чувствительные компоненты, но и выполняют задачи по рассеиванию тепла, ударопрочности и изоляции от окружающей среды. Среди различных производственных процессов,литье под давлением из алюминиевого сплаваЭтот процесс выделяется своей способностью производить сложные тонкостенные конструкции с высокой производительностью, стабильной точностью размеров и относительно низкой себестоимостью, что делает его предпочтительным для массового производства корпусов для электроники.

В отличие от штампованных металлических или пластиковых корпусов,Корпуса из литого алюминия объединяютсяМеталл обладает электромагнитной экранирующей способностью и хорошей теплопроводностью. Однако электронные изделия часто работают в различных условиях: офисное оборудование внутри помещений подвергается воздействию влажности и пыли; силовая электроника на открытом воздухе — дождю, солевым брызгам и перепадам температур; морские электронные устройства постоянно подвергаются коррозии под воздействием хлоридов. Как только корпус подвергается коррозии, появляются ржавые ямки и трещины. Это ослабляет прочность конструкции, ухудшает экранирующие свойства и даже создает риск протечек. Поэтому коррозионная стойкость стала одним из ключевых показателей при выборе материала.инженеры выбирают алюминиевые сплавыдляэлектронные корпуса.

Многие покупатели и литейные предприятия, как правило, отдают приоритет прочности на растяжение икастингГибкость при выборе сплавов, при этом игнорируются долговременные антикоррозионные свойства. Некоторыенедорогие алюминиевые сплавыобладают превосходной способностью к наполнениюсложное жильеструктур, но они содержат большое количество меди и железа. Эти элементы образуют интерметаллические фазы внутрикастинг, что приведет к образованию гальванических элементов с алюминиевой матрицей во влажных условиях, ускоряя локальную коррозию. В проектах с высокими требованиями к электронным компонентам преждевременное разрушение корпуса из-за коррозии приводит к отзыву продукции и убыткам послепродажного обслуживания, значительно превышающим экономию на материалах на начальном этапе. Поэтому выборнадлежащая марка алюминиевого сплаваЭто первый шаг к обеспечению надежности электронных литых корпусов.

2. Как легирующие элементы влияют на коррозионную стойкость алюминиевых отливок

Чистый алюминий обладает естественной хорошей коррозионной стойкостью, поскольку при воздействии воздуха на его поверхности быстро образуется плотная пассивная оксидная пленка. Однако чистый алюминий имеет плохую текучесть и низкую механическую прочность, и не может быть использован непосредственно длялитье под давлениемизтонкостенные сложные электронные корпусаПроизводители добавляют в чистый алюминий кремний, медь, магний, железо и другие легирующие элементы для улучшения литейных свойств и механических характеристик. Эти добавленные элементы изменяют микроструктуру отливок и значительно влияют на коррозионную стойкость.

Кремний является основным легирующим элементом в большинстве материалов.литье алюминиевых сплавовРаспределение частиц кремния в алюминиевой матрице может улучшить текучесть расплава, позволяя расплавленному сплаву заполнять тонкие и сложные полости формы под высоким давлением.литье под давлениемКремний сам по себе обладает низкой электрохимической активностью. При разумном содержании кремния он не окажет существенного влияния на коррозионную стойкость сплава.Высококремнистые алюминиевые сплавыОни широко применяются для электронных оболочек, требующих сложных структур.

Медь — элемент, который значительно ухудшает коррозионную стойкость. Интерметаллические соединения, богатые медью, имеют гораздо более высокий электродный потенциал, чем алюминиевая подложка. Во влажной среде с электролитом происходит гальваническая коррозия. Алюминиевая матрица становится анодом и преимущественно растворяется, образуя точечную коррозию. Чем выше содержание меди, тем быстрее скорость коррозии. Это ключевая причина того, чтовысокомедные сплавы для литья под давлениемне подходят для условий с интенсивным воздействием солевого тумана.

Магний может улучшить прочность сплавов. Умеренное добавление магния оказывает меньшее негативное влияние на коррозионную стойкость по сравнению с медью. Железо является неизбежной примесью в переработанных материалах.алюминиевое сырьеИзбыток железа образует игольчатые железосодержащие фазы внутри клетки.кастингЭти фазы легко вызывают точечную коррозию, а также снижают прочность материала. Для литых корпусов электронных компонентов с высокими требованиями к коррозионной стойкости литейным заводам необходимо контролировать чистоту сырья и ограничивать содержание примесей железа.

3. Сравнение коррозионных характеристик типичных алюминиевых сплавов, используемых при литье электроники под давлением.

Алюминиевые сплавы, обычно используемые в электронике.литые корпусаВключают марки ADC12, A380, A413 и A356. Каждая марка обладает различными характеристиками коррозионной стойкости, применимыми в различных сценариях использования электроники.

АЦП12 является наиболее широко используемымалюминиевый литой сплавВ Азии он обладает высоким содержанием кремния, превосходной текучестью расплава, легкостью формирования тонкостенных сложных корпусных конструкций и низкой себестоимостью сырья. Однако ADC12 содержит относительно высокое количество меди и железа. Его коррозионная стойкость лишь умеренная. Он может использоваться для внутреннего электронного оборудования в сухих условиях, например, для внутренних адаптеров питания и блоков управления. При воздействии солевого тумана или длительной высокой влажности быстро возникает точечная коррозия без защиты поверхности.

A380 — это стандартный североамериканский самолет.сплав для литья под давлениемАналогичен ADC12. Он сочетает в себе литейные характеристики и механическую прочность, а также содержит добавление меди. Его антикоррозионные свойства сопоставимы с ADC12, что делает его подходящим для корпусов бытовой электроники, используемых внутри помещений. Не рекомендуется для использования в прибрежных, наружных и агрессивных средах.

A413 — это алюминиевый сплав с низким содержанием меди. Он имеет высокое содержание кремния и практически не содержит меди. Его коррозионная стойкость значительно лучше, чем у ADC12 и A380. Материал обладает превосходной текучестью при литье, что делает его подходящим для тонкостенных электронных корпусов сложной формы. A413 выдерживает длительные испытания в солевом тумане и подходит для наружных низковольтных электронных корпусов и коммуникационных компонентов.

Сплав A356 обычно получают методом литья под действием силы тяжести или литья под низким давлением, а не методом литья под высоким давлением. Он содержит магний, но не содержит меди. A356 обладает превосходной коррозионной стойкостью, хорошей пластичностью и стабильными механическими характеристиками. Однако цикл его производства дольше, а стоимость выше, чем у сплавов, получаемых методом литья под высоким давлением. Его часто выбирают для высокотехнологичного электронного оборудования и корпусов электронных компонентов в аэрокосмической отрасли, где требуются превосходные антикоррозионные свойства и надежность.

Вкратце, с точки зрения коррозионной стойкости: A356 ≈ A413 ≈ A380 ≈ ADC12. Если электронный корпус работает в агрессивной коррозионной среде, следует отдавать приоритет низкомедным сплавам. Для обычных изделий для использования внутри помещений при надлежащей обработке поверхности можно использовать сплавы ADC12/A380.

4. Обработка поверхности: дополнительная защита для повышения коррозионной стойкости отливок.

Даже если мы выберем подходящий алюминиевый сплав, поверхность отливки останется неповрежденной.детали, отлитые под давлениемНеизбежно наличие мельчайших пор, оксидных пленок и зон сегрегации. Эти дефекты становятся отправными точками коррозии. Обработка поверхности служит важным барьером, изолирующим алюминиевую подложку от влаги и агрессивных сред, значительно продлевая срок службы литых корпусов электронных устройств. К распространенным методам обработки относятся хроматное конверсионное покрытие, нехроматная пассивация, порошковое покрытие и анодирование.

Конверсионное покрытие (пассивация) образует тонкую химическую пленку на поверхности отливки. Оно улучшает адгезию последующих слоев краски и обеспечивает базовую временную антикоррозионную защиту. Обычно используется в качестве предварительной обработки для корпусов электронных устройств. Порошковое покрытие образует толстый, сплошной полимерный защитный слой. Оно обладает высокой устойчивостью к влаге, солевому туману и химической эрозии. Широко применяется для литых корпусов силовой электроники. Покрытие также может быть выполнено в различных цветах для улучшения внешнего вида изделия.

В процессе анодирования на поверхности алюминия образуется пленка оксида алюминия посредством электрохимической реакции. Эта пленка обладает высокой твердостью и хорошей коррозионной стойкостью. Однако для сплавов, используемых для литья под высоким давлением и имеющих высокое содержание кремния, таких как ADC12, трудно добиться равномерного эффекта анодирования, поскольку частицы кремния делают поверхность темной и пятнистой. Сплавы A413 и кованые алюминиевые сплавы показывают гораздо лучшие результаты при анодировании.

Следует отметить, что обработка поверхности не может полностью компенсировать неправильный выбор сплава. Если для длительной эксплуатации в прибрежных зонах используется высокомедный сплав, то при появлении царапин или микропор под покрытием быстро разовьется локальная гальваническая коррозия, что приведет к отслаиванию покрытия и разрушению корпуса. Выбор материала и защита поверхности должны быть согласованы.

5. Принципы выбора сплавов для литых корпусов электронных устройств в различных условиях эксплуатации.

При выборе алюминиевого сплава для литых корпусов электронных компонентов группами закупщиков и инженеров следует учитывать не только коррозионную стойкость. Необходимо всесторонне оценить условия эксплуатации, конструктивные требования, производственный процесс и т.д.инструментинвестиции и общая стоимость.

Для электроники, предназначенной для использования в сухих помещениях, например, для настольных контроллеров питания, подходят модули управления для внутреннего применения: ADC12 или A380. Эти сплавы обладают хорошей литейностью, низкой стоимостью материала и отработанным процессом литья под давлением. Простая пассивация в сочетании с порошковым покрытием может удовлетворить потребности в защите от коррозии, что является наиболее экономически эффективным решением для массового производства.

Для оборудования, используемого на открытом воздухе, устройств для работы в прибрежных зонах и изделий, подверженных воздействию высокой влажности и солевого тумана, рекомендуется использовать низкомедный сплав A413. В сочетании с прочным порошковым покрытием он способен долгое время противостоять эрозии солевым туманом. Если к изделию предъявляются чрезвычайно высокие требования к надежности, а объемы производства невелики, можно рассмотреть сплав A356, полученный методом литья под действием силы тяжести.

Помимо воздействия окружающей среды, на принятие решений влияет и структура изделия. Если корпус имеет сверхтонкие стенки, сложные ребра и узкие каналы для потока, требуются высококремнистые сплавы с превосходной текучестью. Если же конструкция проста, у инженера больше возможностей для выбора сплавов с лучшей коррозионной стойкостью.

Производители также должны проводить испытания в солевом тумане в соответствии со спецификацией продукта во время проверки образцов. Эти испытания позволяют убедиться в том, что выбранный сплав и обработка поверхности соответствуют целевым показателям антикоррозионной стойкости, что позволяет избежать проблем, выявленных после массовой отгрузки.

В заключение, универсального лучшего алюминиевого сплава для всех литых корпусов электронных устройств не существует. Оптимальный выбор зависит от условий эксплуатации изделия. Сплавы ADC12 и A380 экономичны для использования внутри помещений; A413 обеспечивает сбалансированные литейные свойства и коррозионную стойкость для наружной электроники; A356 обеспечивает превосходные антикоррозионные характеристики, но стоит дороже. В сочетании с подходящей обработкой поверхности литой алюминиевый корпус эффективно предотвращает коррозию, защищает внутренние электронные компоненты и гарантирует стабильную долговременную работу электронных устройств.