[發明專利]一種高導熱性能壓鑄鎂合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811637183.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN111378882B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 李遠發;徐濤;樊曉澤;尹偉;陳善榮;宋卓能
• 申請（專利權）人: 嘉豐工業科技（惠州）有限公司
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;B22D17/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛;禹小明

一方面，本發明提供了一種具有高導熱性能的稀土鎂合金材料，按照質量百分比計算，包括如下成分：0～1.0%的Zn，1.0%～5.0%的Sm，0.1～1.0%的Zr，其余為Mg,其他雜質含量不超過0.5%。另一方面，本發明公開了該稀土鎂合金材料的制備方法，包括依次進行的配料、預熱處理、熔煉以及壓鑄成型等步驟，彌補了現有技術的空白，實現大規模工業化生產，使得稀土鎂合金材料兼具優越的力學性能和良好的熱導性能。該稀土鎂合金材料可用于制造電器產品殼體、支架以及LED散熱器系統等，制備而成的散熱器產品相較于現有的鋁合金產品，具有明顯的競爭優勢。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種高導熱性能壓鑄鎂合金材料及其制備方法。

背景技術

隨著3C產品、通訊電子、LED照明及航空航天等領域的發展，市場上對散熱材料的需求量急劇增加，并且對材料的散熱性能提出了更高的要求，以確保產品的壽命及工作穩定性。電子器件逐步朝著輕薄化的方向發展，輕薄化的發展勢頭要求電子器件殼體材料兼具密度小、比強度和比熱度高、減震性好、電磁屏蔽性能好的特性。

目前，通常采用銅合金或鋁合金作為制備電子器件或散熱器件的材料。銅合金成本較高且密度高，無法滿足輕薄化的發展需求。純鋁或者導熱系數高的鋁合金無法通過壓鑄工藝來實現批量化生產，而是采用塑性變形的方法制備電子器件或散熱器件等產品，但散熱器件具有疊層多、結構復雜、輕薄的特點，塑性變形的工藝制造散熱器件難度高而成本高；此外，能夠采用壓鑄工藝的鋁合金中往往需要添加大量的Si元素，而添加Si元素會導致鋁合金的熱導率下降，如常見的壓鑄鋁合金ADC12，熱導率僅為96 W/(m·k)。

鎂的密度僅為1.74g/cm3，約為鋁密度的2/3以及鐵密度的1/4；鎂在25℃下的熱導率為156W/(m·k)，在常見商用金屬材料中僅次于銅和鋁；此外，鎂的比熱導率與鋁相當，因此，將鎂作為制備電子器件或散熱器件的材料具有明顯競爭優勢。由于鑄態純鎂的抗拉強度為11.5MPa左右，變形態純鎂的抗拉強度液為20MPa左右，無法滿足產品在力學性能方面的要求，所以需要通過合金強化等方式來提高金屬鎂的力學性能，但在金屬鎂基質中添加合金元素會造成導熱性能的下降，例如：在25℃下，常用鑄造鎂合金AZ91D的屈服強度為150MPa，但熱導率僅為72W/(m·k)。

因此，迫切需要研發一種新型的鎂合金材料，能夠解決現有技術中存在的問題，具有產業化應用價值。

發明內容

本發明針對現有技術的不足之處，提供了一種高導熱性能壓鑄鎂合金材料及其制備方法，通過在金屬鎂基質中引入Sm和Zr稀土元素來改善鎂合金的鑄造性能，并且結合Zn元素對鎂合金的強化作用，賦予鎂合金兼具優越的力學性能和良好的熱導性能。

本發明通過以下技術方案實現目的：一種高導熱性能壓鑄鎂合金材料，按照質量百分比計算，包括如下成分：0～1.0%的Zn，1.0%～5.0%的Sm，0.1～1.0%的Zr，其余為Mg, 其他雜質含量不超過0.5%。

進一步的，一種高導熱性能壓鑄鎂合金材料，按照質量百分比計算，包括如下成分：0.5%的Zn，0.5%的Zr，3.0%的Sm以及95.7%的Mg，余量為雜質。

進一步的，上述鎂合金材料能夠應用于電器產品殼體、支架以及LED散熱器系統的制造工業中，具有良好的導熱效果。

本發明還公開了上述高導熱性能壓鑄鎂合金材料的制備方法，具體包括如下步驟：

S1、按照配方的質量百分比配制各個原料；

S2、將步驟S1中配制的各個原料預熱以去除濕氣，并將熔煉裝置清理干凈；

S3、對預熱后的原料進行熔煉工序，熔煉順序為：先熔煉Mg料，然后熔煉Zn料，最后熔煉Sm料和Zr料；

S4、對熔煉工序獲得的合金熔液進行精煉和除渣；