[發明專利]一種壓鑄用超薄壁部件高強高導熱鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110201544.4
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112921224B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 閆國慶;林毛古;柴?？?/a>;支紅旗;張志文;馬曉虎;李鋼華
• 申請（專利權）人: 山西瑞格金屬新材料有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;B22D17/00;C23C22/73;C22C23/04
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

本發明公開了一種壓鑄用超薄壁部件高強高導熱鎂合金，該鎂合金的成分含量如下：Zn為2.0~4.5wt.%，Cu為2.0~4.5wt.%，Mn為0.10~0.40 wt.%，Zr、Sr、Ca中的任意一種或任意兩種或三種的總含量為0.05~1.0 wt.%，其余為Mg及不可避免的雜質元素，總的雜質含量小于0.1 wt.%。以純Mg錠、純Zn錠、Mg?Mn中間合金或Mn粉、Mg?Zr、Mg?Sr、Mg?Ca中間合金為原料制成鎂合金，可壓鑄成型得到超薄壁部件，部件壓鑄最薄處為0.25mm。本發明的鎂合金導熱系數在130W/(m?k)以上，壓鑄態試棒的抗拉強度可達到300Mpa，屈服強度可達到200Mpa，延伸率可達到10%。

技術領域

本發明涉及一種鎂合金及其制備方法，具體涉及一種壓鑄用超薄壁部件高強高導熱鎂合金及其制備方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

通訊、汽車及3C產品上使用的散熱材料不僅僅是要有較高的導熱性能，而且還要強度高、韌性好、耐腐蝕、成本低。目前散熱材料主要是鋁合金以及銅合金等。純鎂常溫下導熱系數為156W/(m?k)，純鋁常溫下導熱系數為237W/(m?k)，鎂合金的導熱系數約為鋁合金的65.82%，而鎂合金的比重約為鋁合金的64.07%，由此可推斷，同等重量的鎂合金散熱性能稍優于鋁合金。鎂進行合金化后，合金元素的加入均會降低鎂的導熱系數，加入合金元素不同，其降低程度不同，總體呈下降趨勢，且隨合金元素含量的增加，鎂合金的導熱系數顯著降低。一般認為，由于合金元素的加入，會破壞鎂原子的周期性排列，即與鎂形成固溶體或第二相，不管是形成間隙固溶體還是置換固溶體，由于加入的合金元素與鎂的原子體積不同，會導致晶格的畸變，使其對電子的散射作用增強，阻礙電子在晶格內的自由運動，減小電子的平均自由程，從而降低鎂合金的導熱系數。商用鎂合金Mg-Al系AM60B、AZ91D綜合性能較好得到廣泛運用，但其室溫導熱系數均較低，AM60B室溫導熱系數約為62W/(m?k)，而AZ91D室溫導熱系數僅為50W/(m?k)。Mg-Al系合金中鋁元素可以通過固溶強化及析出強化改善合金的強度和耐蝕性，并對合金的鑄造性能有利。但在常用合金元素中，鋁元素對鎂合金的導熱系數影響最大，由于鋁與鎂的原子半徑相差較大，導致晶格畸變也大，從而對鎂合金的導熱系數的降低程度影響也較大。

目前文獻可查的關于高強高導熱壓鑄鎂合金研究，有中國專利CN107164672 B公開了一種超高導熱鎂合金成分，合金含有0.01-1.0 wt% Zn，0.01-0.2 wt% Cu，0.01-0.095wt% Ag，其余為鎂。該合金具有較高的導熱系數（140W/(m?k)以上），但由于合金中含有銀，材料成本較高，且此材料無法進行壓鑄，只能用于擠壓，生產效率低，成本太高；中國專利CN107604228 B公開了高導熱耐腐蝕壓鑄鎂合金成分，合金含有3.5-5.0 wt% 鈰，2.5-3.5wt% 鋁，0.5 wt%錳，0.05 wt% 鈹，其余為鎂及不可避免雜質。該合金可進行壓鑄，但由于合金中含有稀土元素鈰，成本較高，且此材料強度也偏低，導熱系數僅為100W/(m?k)。中國專利CN109825751 A公開了一種高導熱高力學性能鎂合金成分，合金含有5.5-6.5 wt%鋅，0.5-6.5 wt%鉺，其余為鎂及必不可少的雜質。鈣合金具有較高的強度（屈服強度212Mpa）及導熱系數（120W/(m?k)），但由于合金中含有高含量的鉺元素，成本偏高，并且無法壓鑄，只能通過擠壓后熱處理才能達到以上性能。

國內外目前關于壓鑄用超薄壁部件高強高導熱鎂合金的成分設計報到較少，急需開展合金元素對鎂合金流動性、強度、導熱性能的影響規律及其機理方面的研究，發展新型高性能的高強高導熱鎂合金及其相關制備技術，滿足用戶市場對于壓鑄用超薄壁部件高強高導熱鎂合金的迫切需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種壓鑄用高強度和高導熱且流動性好的鎂合金，該鎂合金材料在室溫下的導熱系數在130W/(m?k)以上，壓鑄態試棒的抗拉強度可達到300Mpa，屈服強度可達到200Mpa，延伸率可達到10%，可用于通訊、汽車及3C領域中散熱系統結構材料與高導熱超薄壁部件。