[發明專利]一種導熱鎂合金

無效

• 申請號: 201110197288.2
• 申請日: 2011-07-14
• 公開（公告）號: CN102251161A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 陳云貴;王春明;肖素芬;唐永柏;丁武城;李世成;劉霞
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種導熱性能好、低成本而且具有較高的強度及塑性鑄造鎂合金，屬于輕金屬鎂合金材料類。

背景技術

隨著全球能源日益緊缺，節約能源成為世界各國考慮的首要問題。目前照明耗電量大約占世界總耗電量的20%，傳統的照明燈具技術耗電量大、發光效率低、壽命短；而LED（Light?Emitting?Diode）照明作為21世紀綠色照明光源，具有功耗低、體積小、可靠性高、壽命長和響應快等優點。目前LED照明逐漸進入國民經濟各個領域，主要應用有信息指示燈、大屏幕顯示、背光照明和固體照明等。

基于目前的半導體制造技術，LED輸入功率中只有大約10%～20%的能量轉化為光能，其他的則轉化為熱能。尤其隨著使用要求的提高，LED芯片的功率逐漸增大，熱問題更加顯著。因此，散熱問題是大功率LED發展應用的瓶頸之一。

因此，選擇具有優良的導熱性能及機械性能材料，顯得極為重要。同時，在考慮成本、安全性、制備工藝等基本原則為前提進行導熱材料的研究。

目前，常用的LED散熱器材料主要是鋁合金以及銅合金等，但是其成本較高，對于大功率照明（如室外大型路燈等）器件來說，其散熱器占的比重較大，重量大，存在著較大的安全問題。而鎂合金作為目前實際應用中最輕的金屬結構材料，它具優良的導熱性能，同時具有高的比強度及比剛度。

純鎂的導熱系數為純鎂常溫下的熱導率為155?W·?（m·K）^-1,純鋁常溫下的熱導率為237?W·?（m·K）^-1。可見,?鎂合金的導熱率為鋁合金的約65.4?%。然而，鎂合金的比重是鋁合金比重的約64.07?%。由此可以推斷,同等重量的鎂合金導熱性能略好于鋁合金。因此，在考慮成本、安全性等原則下，鎂合金作為LED散熱器材料具有很大的應用前景。

鎂合金，進行合金化后，其強度大幅度提高，導熱系數隨加入的合金元素不同，其降低程度也略不同，總體呈下降趨勢。如根據美國鎂及合金手冊（Magnesium?and?magnesium?Alloys）,含鋅、稀土的鎂合金ZE41，其抗拉強度為205?MPa、20℃時的導熱系數為123.1?W·?（m·K）^-1；含銀、稀土的鎂合金QE22，其抗拉強度為260?MPa、20℃時的導熱系數為113?W·?（m·K）^-1。CN?101709418?A（一種導熱鎂合金及其制備方法）中含鋅、硅的鎂合金，其抗拉強度為265~380?MPa、20℃時的導熱系數大于120?W·?（m·K）^-1等。

目前已有的鎂合金，導熱率高的比如ZE41、QE22以及CN?101709418?A（一種導熱鎂合金及其制備方法）中含鋅、硅的鎂合金，其生產成本較高，其CN?101709418?A（一種導熱鎂合金及其制備方法）中含鋅、硅的鎂合金制備工藝更加復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種導熱率、強度及塑性都比較高的鑄造鎂合金，該鑄造鎂合金材料在25℃條件下，導熱率大于110?W·?（m·K）^-1，抗拉強度為180~230?MPa，延伸率可達到18~22%。可以用作LED照明光源、電子器件的散熱器結構材料。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案。

1）將鎂錠、錫錠、鋁錠和鋅錠按照目標合金中組分含量的質量百分比進行配料，并放入烘干箱中預熱至120℃左右。

2）將全部的純鎂錠放在電阻爐中的熔化坩堝中，在通入N₂和SF₆混合氣體保護情況下，將鎂錠熔液溫度控制在750~780℃。

3）待步驟2）中的鎂錠熔化后，將溫度調至730℃左右，保溫5分鐘后放入步驟1）中預熱好的純鋅錠，和純錫錠。

4）步驟3）保溫15分鐘，保證加入的合金充分熔化后，再充分攪拌1~2?分鐘，以保證合金液充分混合。

5）攪拌后靜置15分鐘以上后測溫，保證合金液溫度穩定在720℃左右，撇渣，然后澆注入預熱的金屬型模具中。即得到目標合金。

步驟2）所述的N₂和SF₆混合保護氣體中SF₆的體積分數為0.01%~1%。步驟5）所述的金屬型模具預熱至240~260?℃。

6）采用固溶處理上述鑄造鎂合金進行固溶處理，其固溶處理過程是將上述鑄造鎂合金加熱到440~480?℃、保溫22~26小時。