[发明专利]一种适用于LED的铝合金散热材料及其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及LED散热技术领域，具体是一种适用于LED的铝合金散热材料及其制备方法及用途。

背景技术

LED(LightEmittingDiode，发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。LED具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。但目前LED产业的持续发展仍面临技术挑战，其中LED散热是一个亟待解决的问题！LED灯对散热要求高，有70％的LED灯故障是因散热不及时引起的，LED产生的热量90％是通过传导方式向外扩散。目前影响LED灯寿命的关键即光源品质和整灯散热效果，亟需开发高性能散热材料。

传统材料上，铜的热导率最高，是很好的散热材料，但铜的成本高、密度大，限制了其在散热器上的应用；铝的热导率较高、成本较低，是散热器的主要材料；镁的热导率较铜和铝差，但是镁合金的散热性能优于铜合金和铝合金。因此，在保证铝合金的热导效果的前提下，如何提高铝合金的散热性能是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于LED的散热效果好的铝合金散热材料及其制备方法及用途。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于LED的铝合金散热材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：铍0.8～4.5％、钪0.08～0.15％、镉0.02～0.06％，余量为铝。

作为本发明进一步的方案：所述铝的质量纯度≥99.8％。

作为本发明进一步的方案：由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：铍1.8～3.5％、钪0.10～0.12％、镉0.03～0.05％，余量为铝。

作为本发明进一步的方案：由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：铍2.8％、钪0.10％、镉0.04％，余量为铝。

所述的适用于LED的铝合金散热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)炉料准备：按照所需元素配比称取金属铝、金属铍、金属钪和金属镉，按所称取原料总质量的0.25～0.28％称取六氯乙烷精炼剂，配制好第一覆盖剂和第二覆盖剂；第一覆盖剂按质量百分比的原料由炭黑70～78％和蛭石22～30％组成；第二覆盖剂按质量百分比的原料由石灰石30～45％和凹凸棒土55～70％组成；

2)炉料预处理：将准备好的金属铝、金属铍、金属钪、金属镉进行除油、吹砂处理，并将金属铍、金属钪粉碎成粒径≤1mm的颗粒状；将金属铝、金属镉、颗粒状金属铍和颗粒状金属钪预热至300～400℃，分别将配制好的第一覆盖剂、第二覆盖剂粉碎并存放于95～110℃的干燥箱内干燥3～5小时；

3)熔炼处理：将石墨坩埚放入熔炼炉中预热至暗红色后，先加入在步骤2)中预热的80～85％的金属铝，升温至金属铝熔化为铝液，立即捞渣，然后撒上第一覆盖剂，继续升温至1050～1100℃，除去铝液表面上的第一覆盖剂，然后加入步骤2)中预处理的的颗粒状金属铍，充分搅拌，待颗粒状金属铍全熔后加入余下的金属铝，金属铝全熔后加入步骤2)中预处理的颗粒状金属钪，充分搅拌，待颗粒状金属钪全熔后加入金属镉，充分搅拌均匀，然后撒一层第二覆盖剂覆盖液面，以免出现液面燃烧及氧化现象；

4)精炼浇注：将温度调至750～780℃，用六氯乙烷精炼剂进行精炼处理，精炼时间为25～30min，精炼过程中反复搅拌，精炼后静置15～20min，最后将温度调至720～750℃进行捞渣，捞渣后将制备好的合金液直接浇入成型模具中，冷却后脱模，经过精加工后得到铝合金散热材料。

所述的铝合金散热材料在制备LED散热型材中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在纯铝中掺入一定量的高热导高比热的金属铍、高强度和塑性的金属钪、较高抗拉强度和耐磨性的金属镉，制成一种铝合金散热材料，在25℃条件下，该铝合金散热材料的热导率大约为223～232W/(m·K)，相同试验条件下(试验环境、电功率、电流等)，相对于AZ91镁合金，该铝合金散热材料的结点温度下降了1.94～2.85℃,10000h光衰下降了1.96～2.53％，使用寿命延长了15.3～18.9％，显示出良好的散热性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1