柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金制造技术

本发明专利技术公开了柔性耐腐蚀高导热高导电In‑Li‑Re铟锂合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li:1.6‑2.1wt.%,Re:0.3‑0.5wt.%,Ni:0.6‑0.8wt.%,Se:0.2‑0.3wt.%，Pd:0.1‑0.3wt.%,La:0.1‑0.2wt.%,余量为铟。该铟锂合金具有传统铟合金不具备的高导热,高导电和耐腐蚀性能，以及纯铟的柔软性,熔点在120‑140度。使得合金在发热量大，且需要器件轻量化的场合有了进一步的具体应用，便于工业化大规模应用。

Flexible corrosion resistant, high thermal conductivity and high conductivity In-Li-Re indium lithium alloy

The invention discloses a flexible corrosion resistant, high thermal conductivity and high conductivity In, Li, Re, indium lithium alloy and its processing technology. According to the weight percentage, the composition of the alloy is: Li:1.6 2.1wt.%, Re:0.3 0.5wt.%, Ni:0.6 0.8wt.%, Se:0.2 0.3wt.%, Pd:0.1 0.3wt.%, La:0.1 0.2wt.%, and the remainder indium. The indium lithium alloy has the high thermal conductivity, high conductivity and corrosion resistance of traditional indium alloys, and the softness of pure indium. The melting point is 120 to 140 degrees. The alloy has further application in the occasion of high calorific value and lightweight devices, which is convenient for industrial large-scale application.

【技术实现步骤摘要】
柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金
本专利技术涉及合金
，具体地说，涉及一种铟锂合金。
技术介绍
铟属稀有金属，在地壳中的含量与银相似，但产量仅为银的1%。铟合金一般分为二元合金，三元合金及多元合金。主要铟合金有：轴承合金、铁磁合金、记忆合金、装饰用合金、牙科和宝石用合金。一般以铟为主体的铟合金，其熔化温度都比较低，主要用做一些低熔点合金或钎料。有些合金铟的含量很少，铟在其中主要起到变质或改性的作用，如提高有色金属合金的强度，提高其延展性、抗磨、抗腐蚀性，改变贵金属的色泽等。铟金属广泛应用于电子工业、航空航天、合金制造、太阳能电池新材料等高科技领域，在电子、电信、光电、国防、通讯等领域具有战略地位。铟因其光渗透性和导电性强，主要用于生产ITO靶材(用于生产液晶显示器和平板屏幕)，这一用途是铟的主要消费领域，占全球铟消费量的70%。其次的几个消费领域分别是：电子半导体领域，占全球消费量的12%;焊料和合金领域占12%;研究行业占6%。另外，因为其较软的性质在某些需填充金属的行业上也用于压缝。如：较高温度下的真空缝隙填充材料。此外，金属铟还可用于高温超导材料、集成电路的特殊焊料、高性能合金以及国防、医药、高纯试剂等，其相关产品的附加值很高。同时，航空轴承和发动机轴承、高科技武器等产品都离不开铟。人们不断追求合金成本，材料性能和加工性能的最佳组合的来满足日益提升的要求。目前，在欧美、日本等发达国家已经通过几十年的努力对铟合金材料进行了多方位的创新。我国所需要的高端铟合金也多从德国，瑞典等发达国家进口。开发具备特殊性能铟合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成铟基复合材料。在铟合金中加入锂后，通过优化合金的成分和配比能使得铟合金的传热系数达到接近纯铟的传热系数,并具有高的导电性和耐腐蚀性能。随着我国工业的快速发展，开发新型高导电性能的铟合金已成为必然。铟锂合金在熔炼过程中锂很容易同周围气氛中的氧和氮发生氧化还原反应，而且生成的氧化物和氮化物非常疏松，不能阻止合金液体与外界介质的进一步反应，造成铟锂合金中活泼元素的持续氧化、烧损，极大地限制了该类合金的工业应用。铟锂合金熔化工艺的关键就是阻燃，这是由锂熔化时的化学活性决定的。铟锂合金熔炼过程中一般采用氩气保护来进行熔炼，但是工序多，费用昂贵和生产效率低。铟锂合金的熔炼也可以采用熔剂覆盖来保护，例如低熔点的氯盐。但是锂和大部分合金元素都是活泼性非常强的元素，不可避免地与熔剂中氯盐发生反应而导致损失，这就势必要加大合金元素的加入量，使得合金的生产成本提高。而且，熔剂盐由于其密度大，随时间的延长会不断沉降，因此覆盖作用不能持久，而且部分熔剂作为熔渣残留在铟锂合金熔体中形成夹杂物，降低了铟锂合金的力学性能。此外，气体保护的防燃方法常用的气体为SF6，但SF6是一种很强的产生温室效应的气体，在人类对环境质量重新审视和全球正为减少温室效应而不懈努力的今天，SF6保护熔炼技术受到了巨大的挑战。解决铟锂合金在大气中熔炼时产生燃烧的另一个途径是向铟锂合金中添加合金元素，通过合金化的方法达到阻燃目的。合金化阻燃法其机理是在铟锂合金熔炼过程中添加特定的合金元素来影响合金氧化的热力学与动力学过程，形成具有保护作用的致密氧化膜和氮化膜，达到阻止合金剧烈氧化和氮化的目的。并且铟锂合金在后续加工过程中的氧化燃烧的倾向大大降低，从而提高合金的加工安全性。但是，作为一种铟合金，只具有熔炼时的抗燃烧性能是远远不能满足要求的，更重要的是最终的铟锂合金产品还要同时拥有令人满意的柔性，耐腐蚀性能,导电性能和传热性能。因而如何在铟锂合金中平衡各种合金元素的含量，制备出在大气环境下阻燃，且具备优异的耐腐蚀,高导电和导热性能，是当前铟锂合金的一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在180-250度大气条件下进行熔炼的柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金及其加工工艺。且在此温度区间熔炼的合金最终产品具有铟锂合金材料所需要具备的传热性能,导电性能和耐腐蚀性能,并具有和纯铟般的柔软性。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金。按重量百分比计，合金的组成为：Li:1.6-2.1wt.%,Re:0.3-0.5wt.%,Ni:0.6-0.8wt.%,Se:0.2-0.3wt.%，Pd:0.1-0.3wt.%,La:0.1-0.2wt.%,余量为铟。该铟锂合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-3.0wt.%左右。上述柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到180-250度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在180-250度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的方锭和圆锭，铸锭下移速度为8-12m/min。该铸锭可以当做原料用于后续工序的压力加工来制备所需要的丝状或者薄膜状高导热铟合金。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术专利针对目前铟锂合金的传热性能还不能完全满足现有需求的现状提供了一种新颖的材料学解决方案。通过新颖的材料学方法来优选合金中的元素种类和含量，所得产品不仅可以大大降低合金元素使用量的缺点，还可以获得非常好的传热性能，并能获得优异的合金收得率。（2）本专利提出的柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金具有极其优异的阻燃性能，可以达到在180-250温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的燃烧。在对液态合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的燃烧。所得合金表面氧化膜和氮化膜都有非常好的塑性和粘度，能够完整地铺展和覆盖住合金表面，有效阻挡大气侵入合金液内。且该铟锂合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量小于3.0wt.%左右。（3）该铟锂合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。（4）相对于传统的铟合金，本专利申请保护的柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金具有极其优异的传热性能和耐腐蚀性能,以及纯铟的柔性,熔点在120-140度。在海洋性气氛下，该材料于常温下保持两年而没有明显的腐蚀现象发生。传热系数达到78-80W/m·K,接近纯铟的传热系数82W/m·K。此外，该材料的导电率达到了纯铟的90-95%。相比较而言，一般的铟合金传热系数通常都小于纯铟传热系数的60%。使得铟合金在使用温度为120度以下发热量大，且需要器件轻量化的场合有了进一步的具体应用，便于工业化大规模装备。具体实施方式实施例1一种在190度熔炼柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Li:1.8wt.%,Re:0.3wt.%,Ni:0.6wt.%,Se:0.3wt.%，Pd:0.2wt.%,La:0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性耐腐蚀高导热高导电In‑Li‑Re铟锂合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Li: 1.6‑2.1wt.%,Re:0.3‑0.5wt.%,Ni:0.6‑0.8wt.%,Se:0.2‑0.3wt.%，Pd:0.1‑0.3wt.%, La:0.1‑0.2wt.%,余量为铟。

【技术特征摘要】
1.一种柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Li:1.6-2.1wt.%,Re:0.3-0.5wt.%,Ni:0.6-0.8wt.%,Se:0.2-0.3wt.%，Pd:0.1-0.3wt.%,La:0.1-0.2wt.%,余量为铟。2.权利要求1所述柔性耐腐蚀高导热高导电In-Li-Re铟锂合金，其特征在于包括如下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长江，
申请(专利权)人：广州宇智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44