[发明专利]一种高导热可压铸稀土镁合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金，具体涉及一种高导热可压铸稀土镁合金及制备方法。

背景技术

航空航天、汽车和3C产品的散热材料不仅追求低密度、高强度，而且要求具有良好的导热性能。虽然镁合金密度低、比强度高，但纯镁室温导热系数为156W/(m·K)，仅为相同条件下纯铝的65.4％；目前己有的镁合金，导热率高的除QE22外，一般为Mg-Ca系，比如ZE41、Mg-Ca-Sn(CN102251161A)、Mg-Ca-Sn-Ca(CN102560210A)、Mg-Ca-Si(CN101709418A)等，其20℃室温热导率高达110W/(m·K)；某些Mg-Ca系镁合金(Mg-Ca-Sn)在25℃条件下，导热率大于126.3W/(m·K)。虽然Ca、Ca元素对纯Mg的室温热导率影响甚微，但以上镁合金均为变形镁合金，制备工艺复杂。

常用可压铸商用镁合金有Mg-Al系、Mg-RE系。Mg-Al系AZ91、AM60B、AZ80综合性能良好得到广泛运用，但其室温(20℃)热导率小于61W/(m·K)；Mg-RE系中的WE系具有优良的力学性能，能进行压铸生产，但WE43、WE91、EW75其20℃室温热导率均小于51W/(m·K)。因此，开发一种具备良好导热性能的可压铸镁合金显得尤为重要。

镁进行合金化后，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。与Al元素相比，轻RE元素不仅能改善合金的压铸性能，还对纯Mg的室温热导率影响不大；Zr元素由于在纯Mg中固溶度较小，且与纯Mg具有相同的空间结构，不仅能在镁合金熔炼中起到变质剂的作用，还对纯Mg的室温热导率影响甚微。少量的Ca有助于细化晶粒，在不降低热导率的情况下适当提高合金的力学性能。因此，在Mg-RE系中加入适量的Ca/Zr元素，是探索新型压铸高导热镁合金的一个颇值得关注的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热性能优秀、能适用于制作电子器件结构件及散热件或变形件基材的综合性能良好的可压铸稀土镁合金。本发明的可压铸稀土耐蚀镁合金压铸铸件在25℃条件下，导热率大于80W/(m·K)，屈服强度为140MPa左右，延伸率为2％左右。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种高导热可压铸稀土镁合金，成分含量如下：

Ca的含量为0.001～1.2wt.％；

Sm的含量为2～6wt.％；

Zr的含量为0.1～0.8wt.％；

其余为Mg和不可避免的杂质元素。

优选地，Zr的含量为0.4～0.6wt.％。

优选地，杂质元素总含量小于0.2wt.％。

更优选地，杂质元素的成分含量如下：

Fe的含量：0～0.005wt.％；

Ni的含量：0～0.002wt.％；

Cu的含量：0～0.03wt.％。

本发明的另一个目的是提供一种高导热可压铸的稀土耐蚀镁合金制备方法。具体方案如下：

一种高导热可压铸稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)在保护气氛下，纯镁锭完全熔化得到镁熔液，镁熔液的温度控制在680～780℃之间；

(2)镁熔液温度保持在680～750℃以上，将Sm元素的原料加入镁熔液，得到第二合金熔液；

(3)将Ca元素的原料加入第二合金熔液，得到第三合金熔液；

(4)在第三合金熔液中加入Zr元素的原料，待Zr元素的原料完全熔化，将精炼剂加入第三合金熔液，搅拌的同时继续在第三合金熔液的液面撒精炼剂，直至液面出现镜面光泽，得到第四合金熔液；

(5)清除第四合金熔液的液面上的溶剂和浮渣，在液面撒上覆盖剂；静置冷却，待杂质充分上浮或下沉，除去杂质，得到第五合金熔液；

(6)第五合金熔液调至合适温度后浇注到充分预热过的金属型铸造模具中凝固成铸件；或将第五合金熔液浇注到冷式压铸机中进行高压铸造；或进行差压铸造。

优选地，纯镁锭在井式电阻坩锅炉中完全熔化。

优选地，保护气体为SF₆和N₂。

优选地，步骤(2)中Sm元素的原料为Mg-Sm中间合金，将Mg-Sm中间合金预热至合适温度后加入镁熔液，保温一段时间直至Mg-Sm中间合金全部熔化。

优选地，步骤(3)中Ca元素的原料为纯Ca锭，将纯Ca锭预热至合适温度后加入第二合金熔液，保温一段时间直至纯Ca锭全部熔化。