[发明专利]一种导热镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热性能好、低成本而且具有较高的强度及塑性铸造镁合金，属于轻金属镁合金材料类。

背景技术

随着全球能源日益紧缺，节约能源成为世界各国考虑的首要问题。目前照明耗电量大约占世界总耗电量的20%，传统的照明灯具技术耗电量大、发光效率低、寿命短；而LED（Light Emitting Diode）照明作为21世纪绿色照明光源，具有功耗低、体积小、可靠性高、寿命长和响应快等优点。目前LED照明逐渐进入国民经济各个领域，主要应用有信息指示灯、大屏幕显示、背光照明和固体照明等。

基于目前的半导体制造技术，LED输入功率中只有大约10%～20%的能量转化为光能，其他的则转化为热能。尤其随着使用要求的提高，LED芯片的功率逐渐增大，热问题更加显著。因此，散热问题是大功率LED发展应用的瓶颈之一。

因此，选择具有优良的导热性能及机械性能材料，显得极为重要。同时，在考虑成本、安全性、制备工艺等基本原则为前提进行导热材料的研究。

目前，常用的LED散热器材料主要是铝合金以及铜合金等，但是其成本较高，对于大功率照明（如室外大型路灯等）器件来说，其散热器占的比重较大，重量大，存在着较大的安全问题。而镁合金作为目前实际应用中最轻的金属结构材料，它具优良的导热性能，同时具有高的比强度及比刚度。

纯镁的导热系数为纯镁常温下的热导率为155 W· （m·K）^-1,纯铝常温下的热导率为237 W· （m·K）^-1。可见, 镁合金的导热率为铝合金的约65.4 %。然而，镁合金的比重是铝合金比重的约64.07 %。由此可以推断,同等重量的镁合金导热性能略好于铝合金。因此，在考虑成本、安全性等原则下，镁合金作为LED散热器材料具有很大的应用前景。

镁合金，进行合金化后，其强度大幅度提高，导热系数随加入的合金元素不同，其降低程度也略不同，总体呈下降趋势。如根据美国镁及合金手册（Magnesium and magnesium Alloys）,含锌、稀土的镁合金ZE41，其抗拉强度为205 MPa、20℃时的导热系数为123.1 W· （m·K）^-1；含银、稀土的镁合金QE22，其抗拉强度为260 MPa、20℃时的导热系数为113 W· （m·K）^-1。CN 101709418 A（一种导热镁合金及其制备方法）中含锌、硅的镁合金，其抗拉强度为265~380 MPa、20℃时的导热系数大于120 W· （m·K）^-1等。

目前已有的镁合金，导热率高的比如ZE41、QE22以及CN 101709418 A（一种导热镁合金及其制备方法）中含锌、硅的镁合金，其生产成本较高，其CN 101709418 A（一种导热镁合金及其制备方法）中含锌、硅的镁合金制备工艺更加复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热率、强度及塑性都比较高的铸造镁合金，该铸造镁合金材料在25℃条件下，导热率大于110 W· （m·K）^-1，抗拉强度为180~230 MPa，延伸率可达到18~22%。可以用作LED照明光源、电子器件的散热器结构材料。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案。

1）将镁锭、锡锭、铝锭和锌锭按照目标合金中组分含量的质量百分比进行配料，并放入烘干箱中预热至120℃左右。

2）将全部的纯镁锭放在电阻炉中的熔化坩埚中，在通入N₂和SF₆混合气体保护情况下，将镁锭熔液温度控制在750~780℃。

3）待步骤2）中的镁锭熔化后，将温度调至730℃左右，保温5分钟后放入步骤1）中预热好的纯锌锭，和纯锡锭。

4）步骤3）保温15分钟，保证加入的合金充分熔化后，再充分搅拌1~2 分钟，以保证合金液充分混合。

5）搅拌后静置15分钟以上后测温，保证合金液温度稳定在720℃左右，撇渣，然后浇注入预热的金属型模具中。即得到目标合金。

步骤2）所述的N₂和SF₆混合保护气体中SF₆的体积分数为0.01%~1%。步骤5）所述的金属型模具预热至240~260 ℃。

6）采用固溶处理上述铸造镁合金进行固溶处理，其固溶处理过程是将上述铸造镁合金加热到440~480 ℃、保温22~26小时。