一种高导热耐腐蚀镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种镁合金及其制造方法，具体涉及一种高导热耐腐蚀镁合金及其制备方法，属于金属材料领域。
【背景技术】
[0002]在航空航天、汽车和3C产品上使用的散热材料不仅要求具有良好的导热性能，而且要求密度低、强度高。室温下(20°C)纯镁的导热系数是156W/(m*K)，其它常用镁合金的热导率很低。例如根据美国镁及合金手册(ASM Specialty Handbook:Magnesium andmagnesium Alloys):AZ81 镁合金 20°C时的导热系数为 51.1ff/(m.Κ) ；AZ91 镁合金在 20°C下的导热系数仅有58W/(m*K);稀土镁合金WE43，20°C时的导热系数为51.3W/(m.K);这极大地限制了镁合金在散热材料上的应用。因此，开发一种具备良好导热性能和低密度高强度的镁合金具有重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的是提供一种导热率和比强度高、且耐腐蚀的镁合金，该镁合金材料在20°C条件下，导热率大于10W/ (m -K)，在72小时标准盐雾试验的腐蚀速率小于Ig/cm2.D，铸锭抗拉强度大于190MPa，屈服强度大于130MPa，延伸率大于7%，可以用作电子器件的散热系统结构材料，可以用作电子器件的散热系统结构材料。具体的技术方案如下:
[0004]—种高导热耐腐蚀镁合金，镁合金的成分如下:
[0005]Sm 的含量为 1.5 ?6wt.% ；
[0006]Mn 的含量为 0.3 ?2.5wt.% ；
[0007]Zn 的含量为 0.5 ?3wt.% ；
[0008]Ca 的含量为 0.001 ?1.2wt.% ；
[0009]其余为Mg和不可避免的杂质元素。
[0010]优选地，Sm的含量为1.5?3.5wt.%。
[0011]优选地，Mn的含量为0.3?2.2wt.%。
[0012]优选地，Zn的含量为0.5?1.0wt.%。
[0013]优选地，Ca的含量为0.001?0.6wt.%。
[0014]本发明的另一个目的是提供一种导热率和强度都比较高且耐腐蚀的镁合金的制备方法。具体方案如下:
[0015]—种高导热耐腐蚀镁合金的制备方法，包括如下步骤:
[0016](I)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700?780°C之间；
[0017](2)镁熔液温度保持在700°C以上，将Mn元素的原料加入镁熔液，得到第二合金熔液；
[0018](3)第二合金熔液温度保持在710°C以上，将Zn元素的原料、Ca元素的原料、Sm元素的原料加入第二合金熔液，得到第三合金熔液；
[0019](4)第三合金熔液温度保持在730°C以上，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；
[0020](5)清除第四合金熔液的液面上的精炼溶剂和浮渣，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；
[0021](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压铸机中进行高压铸造或者低压铸造生产压铸件；或待第五合金熔液冷却凝固后得到铸锭，对铸锭进行挤压生产镁合金件；或待第五合金熔液冷却凝固后进行乳制、锻造。
[0022]优选地，纯镁锭在井式电阻坩锅炉中完全熔化。
[0023]优选地，保护气体为SF# N 2。
[0024]优选地，步骤⑵中Mn元素的原料为Mg-Mn中间合金，将Mg-Mn中间合金预热至合适温度后加入镁熔液中，保温一段时间直至Mg-Mn中间合金全部熔化。
[0025]优选地，步骤⑶中Zn元素的原料为纯Zn锭，Ca元素的原料为Mg-Ca中间合金，Sm元素的原料为Mg-Sm中间合金；将纯Zn锭、Mg-Ca中间合金和Mg-Sm中间合金预热至合适温度，然后加入第三合金熔液中，保温一段时间直至纯Zn锭、Mg-Ca中间合金和Mg-Sm中间合金全部熔化。
[0026]高压铸造、挤压、锻造、乳制过程详细步骤分别为以下（7)、⑶、（9)、(10)所述。
[0027](7)将精炼好的高导热耐腐蚀镁合金温度调至适宜温度，通过模温机将压铸金属模具的温度调至160度以上，调整低速速度到合适，高速速度为2?lOm/s，分型面铸造压力为60?lOOMPa。将第五合金熔液浇入压射嘴，根据模具产品的体积大小确定每次的浇注量，然后进行压射，获得高导热耐腐蚀镁合金压铸件。
[0028](8)将所得铸锭在350?420°C进行2_24h均匀化退火。退火后切掉表明氧化部分后进行挤压。设定挤压速度为O. 1-0. 6mm/s，挤压比控制在14:1_30:1之间，挤压结束后立刻水淬。
[0029](9)将所得铸锭或挤压后的棒材锻造前去掉表明氧化皮，加热至320-370Γ适当保温后（保温时间视坯料的重量而定，一般为l-3min/mm)进行等温锻，锻造变形量为每道次25-80%之间。模具预热温度控制在250-300°C间均匀喷涂油剂石墨或其它润滑剂。锻后直接水淬。
[0030](10)将铸锭均匀化热处理（380-420°C，l_4h)，将带有加热装置的乳机乳辊预热到150°C以上喷涂润滑剂，乳制过程中将乳辊温度维持在200-250°C，视成分而定将乳制加热温度控制在320-370°C间进行乳制，单道次变形量为10-25%。热乳头道次速率为
O.1-0. 5m/s，最后几道次乳制速度控制在O. 8-2. 5m/s范围内。
[0031]本发明的优点是：该高导热耐腐蚀镁合金材料在20°C条件下，导热率大于100W/(m · K)，在72小时标准盐雾试验的腐蚀速率小于lmg/cm2. D，抗拉强度大于190MPa，屈服强度大于130MPa，延伸率大于7%，可以用作电子器件的散热系统结构材料。该高导热耐腐蚀镁合金成型简单，可以压铸生产。
【具体实施方式】
[0032]以下为发明的【具体实施方式】。实施方式中所做的示例，仅作为范例，本发明所涉及的保护对象，不局限于范例，包含一切按权利要求书中所配置的合金成分及所阐明的加工方法。
[0033]实施例1:
[0034]30公斤Mg-3.5Sm-0.8Zn_0.2Ca_0.5Mn高导热耐腐蚀镁合金(即该镁合金的成分含量为:3.5wt.% Sm，0.5wt.% Mn，0.8wt.% Zn 和 0.2wt.% Ca，余量为 Mg)及其压铸零件制备方法。
[0035]1、备料:按照重量百分比考虑适宜烧损率备料，对纯Zn锭、Mg-10% Mn中间合金、Mg-30% Ca中间合金和Mg-20% Sm中间合金进行预热。以下是使用的原材料介绍:Mg_10%Mn中间合金成分含量为1wt.% Mn，余量为Mg ；Mg-30% Ca中间合金成分含量为30wt.%Ca，余量为Mg ；Mg-20% Sm中间合金的成分含量为20wt.% Sm，余量为Mg。
[0036]2、纯镁锭熔化
[0037]将全部纯镁锭以尽量紧密的方式放进井式电阻坩祸炉，在坩祸底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉。用坩祸盖将坩祸密闭，通入由SFjPNdi成的保护气体，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和保护气体下完全熔化，将镁熔液温度控制在700?780V ;
[0038]3、添加合金元素Mn
[0039]合金元素Mn是通过加入Mg-1O % Mn中间合金的来实现的。镁液温度升至700°C以上，将预热好的Mg-1O% Mn中间合金分批加入到镁熔液中，保温直至Mg-1O % Mn中间合金全部熔化；
[0040]4、添加合金元素Zn、Ca、Sm
[0041]镁液温度升至710°C以上，将预热后的纯Zn锭、Mg-30% Ca中间合金和Mg-20% Sm中间合金分别加入上述镁熔液中，保温直至Zn锭、Mg-30% Ca中间合金和Mg-20% Sm中间合金全部熔化；
[0042]5、镁合金精炼
[0043]镁液温度升至730°C以上，开始加入镁合金专用精炼剂进行