一种高导热压铸镁合金及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热压铸镁合金，其化学元素质量百分比为：Al 5～7wt％，La 5～8wt％，Sr 0.3～1wt％，Mn 0.2～0.5wt％，余量为Mg和其他不可避免的杂质。本发明专利技术还公开了一种上述高导热压铸镁合金的制造方法，包括步骤：(1)将坩埚放入加热炉中预热，然后在坩埚内壁喷洒脱模剂；(2)将纯镁锭放入坩埚并通入SF6和CO2混合气体，升温使纯镁完全熔化，保温一段时间，然后降温到740℃±10℃，加入纯Al、Mg‑La中间合金、Mg‑Sr中间合金、Mg‑Mn中间合金；(3)待完全熔化后，将温度降到720℃±10℃，搅拌，除渣后静置；(4)将坩埚冷却，取出镁合金铸锭；(5)将镁合金铸锭在压铸机的熔炉中熔化保温，然后将熔化的镁合金射入压铸模具中，获得所述高导热压铸镁合金。

A Die Casting Magnesium Alloy with High Thermal Conductivity and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种高导热压铸镁合金及其制造方法
本专利技术涉及一种镁合金及其制造方法，尤其涉及一种压铸镁合金及其制造方法。
技术介绍
随着通信电子产品轻量化、便携化的迫切需求，镁合金在3C产品散热器上的应用引起了广泛关注。纯镁的热导率较高，但强度太低，合金化后，镁合金的强度显著提高，但热导率通常明显降低。近年来，陆续有一些高强度导热镁合金被开发出来，但这些合金基本都是变形合金，并不适合压铸使用。而电子产品散热器大都采用铸造工艺生产，因此如何在提高镁合金热导率的基础上，保持其良好的铸造性能和力学性能，是目前在高导热镁合金开发方面面临的挑战。现有技术中，公开号为CN102586662A，公开日为2012年7月18日，名称为“压铸用高导热性镁合金”的中国专利文献公开了一种导热性优良的压铸用高导热性镁合金，该种镁合金含有：1.5～3质量％的镧系元素、0.5～1.5质量％的选自铝和锌的一种或两种元素、以及0.2～0.6质量％的选自锰和锆的一种或两种元素，余下由镁和不可避免的杂质。该种镁合金具有较高的导热系数(102～122W/m·K)，但其未涉及力学性能的优化。基于此，希望获得一种铸造性能良好的高导热高强度的镁合金，从而满足用户市场对于高导热压铸镁合金的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种高导热压铸镁合金，该种镁合金具有较好的压铸性能、导热性能、耐热性能和优异的力学性能，从而满足用户市场对于高导热压铸镁合金的迫切需求。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高导热压铸镁合金，其化学元素质量百分比为：Al5～7wt％，La5～8wt％，Sr0.3～1wt％，Mn0.2～0.5wt％，余量为Mg和其他不可避免的杂质。本专利技术所述的高导热压铸镁合金中各化学元素设计原理如下所述：Al是镁合金最常用的合金元素，其密度较小。铝能与镁形成有限固溶体，在提高合金强度和硬度的同时可以改善其铸造性能，也可以通过热处理产生时效强化。同时Al还可以扩宽凝固区，改善铸造性能，特别是提高压铸合金的流动性能，优化可压铸性能。由于镁铝合金的热导性能随着固溶原子数量增加而降低，因此需要控制铝元素的含量以保持良好的热导性能。因此，本专利技术所述的高导热压铸镁合金将Al的质量百分比控制在5～7wt％。碱土元素Sr在镁合金中能产生晶粒细化作用，也可抑制熔融镁的氧化，还具有阻燃效果，可提高合金熔体的着火温度，并且能改善合金的蠕变性能。Sr元素可以与镁合金中其它元素形成第二相Al-Sr相，特别是可得到强化作用很高的有序单层纳米结构，对于提高镁合金的力学性能效果非常明显。因此，本专利技术所述的高导热压铸镁合金将Sr的质量百分比控制在0.3～1wt％。Mn元素以形成Fe-Mn沉淀化合物来控制铁含量，从而改善合金的耐蚀性能。同时，Mn元素在镁中可以增大耐热性，能细化镁合金的晶粒组织，强化合金。因此，本专利技术所述的高导热压铸镁合金将Mn的质量百分比控制在0.2～0.5wt％。La是廉价稀土元素，其具有净化合金溶液、细化合金组织、提高合金室温及高温力学性能的作用。La元素原子扩散能力差，可以提高镁合金再结晶温度又可以析出稳定第二相粒子Al-La相，从而能大幅度提高镁合金的高温强度和耐热性。此外，La元素还可以提高合金的流动性，降低合金热裂倾向，同时在合金中生成适量的纳米级强化相，使合金具有好的压铸性能同时能兼顾高导热性和高强韧的优异力学性能特别是高温力学性能。因此，本专利技术所述的高导热压铸镁合金将La的质量百分比控制在5～8wt％。进一步地，在本专利技术所述的高导热压铸镁合金中，其微观组织包括镁基体和析出的第二相，所述第二相包括Al-La相、Al-Sr相及Al-Mn相。更进一步地，在本专利技术所述的高导热压铸镁合金中，所述Al-Sr相至少包括Al4Sr。上述技术方案中，Al-Sr相至少包括Al4Sr相，Al4Sr相的熔点较高，可以进一步提高本专利技术所述的高导热压铸镁合金的强度、热导率以及铸造性能。进一步地，在本专利技术所述的高导热压铸镁合金中，La元素含量为5～6wt％。在该优选的技术方案中，本专利技术所述的高导热压铸镁合金将La的质量百分比控制在5～6wt％。进一步地，在本专利技术所述的高导热压铸镁合金中，Sr元素含量为0.3～0.5wt％。在该优选的技术方案中，本专利技术所述的高导热压铸镁合金将Sr的质量百分比控制在0.3～0.5wt％。进一步地，在本专利技术所述的高导热压铸镁合金中，其特征在于，其在室温下的热导率≥108W/m·K。进一步地，在本专利技术所述的高导热压铸镁合金中，其在室温下的屈服强度≥190MPa，抗拉强度≥274MPa，延伸率≥6％。进一步地，在本专利技术所述的高导热压铸镁合金中，其在200℃、70MPa下的蠕变速率≤50×10-9s-1。相应地，本专利技术的另一目的在于提供一种上述高导热压铸镁合金的制造方法，该方法通过合理的成分设计匹配优化的制造工艺设计，有效提高高导热压铸镁合金的的压铸性能、导热性能、耐热性能和力学性能。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高导热压铸镁合金的制造方法，包括步骤：(1)将坩埚放入加热炉中预热，然后在坩埚内壁喷洒脱模剂；(2)将纯镁锭放入坩埚并通入SF6和CO2混合气体，升温使纯镁完全熔化，保温一段时间，然后降温到740℃±10℃，加入纯Al、Mg-La中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Mn中间合金；(3)待完全熔化后，将温度降到720℃±10℃，搅拌，除渣后静置；(4)将坩埚冷却，取出镁合金铸锭；(5)将镁合金铸锭在压铸机的熔炉中熔化保温，然后将熔化的镁合金射入压铸模具中，获得所述高导热压铸镁合金。进一步地，在本专利技术所述的制造方法中，在所述步骤(1)中，将坩埚预热到300℃±10℃，然后在坩埚内壁喷洒脱模剂。进一步地，在本专利技术所述的制造方法中，在所述步骤(2)中，当坩埚温度达到500℃±10℃时，将纯镁锭放入坩埚并通入SF6和CO2混合气体，然后升温至760℃±10℃，待纯镁完全熔化，保温10±5min。进一步地，在本专利技术所述的制造方法中，在所述步骤(3)中，搅拌5-15min，除渣后静置15-25min。进一步地，在本专利技术所述的制造方法中，在所述步骤(4)中，采用环形喷射冷却系统对坩埚进行冷却，待镁合金表面凝固之后将坩埚完全浸没在水中，以使镁合金铸锭脱离坩埚。进一步地，在本专利技术所述的制造方法中，在所述步骤(5)中，保温温度为700℃±10℃，以45-55m/s的压射速度将熔化的镁合金射入压铸模具中，压铸模具的温度为200℃±10℃，铸造压力为50±5MPa。本专利技术所述的高导热压铸镁合金及其制造方法与现有技术相比具有如下有益效果：本专利技术所述的高导热压铸镁合金加入了单一稀土元素La，生成的Al-La相有利于提高镁合金的室温和高温力学性能，增加镁合金的流动性，提高镁合金的抗热裂能力、压铸性；同时还可以显著降低镁合金中的铝含量，提高镁合金的热导率。本专利技术所述的高导热压铸镁合金加入了高界面活性元素Sr，有利于细化晶粒，生成的高熔点Al4Sr相可以进一步提高镁合金的强度和热导率，改善镁合金的铸造性能。本专利技术所述的高导热压铸镁合金具有较高的热导率，同时具有较高的室温力学性能和良好的压铸性能，其在室温下的热导率≥108W/m·K，其在室温下的屈服强度≥190MPa，抗拉强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热压铸镁合金，其特征在于，其化学元素质量百分比为：Al 5～7wt％，La 5～8wt％，Sr 0.3～1wt％，Mn 0.2～0.5wt％，余量为Mg和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高导热压铸镁合金，其特征在于，其化学元素质量百分比为：Al5～7wt％，La5～8wt％，Sr0.3～1wt％，Mn0.2～0.5wt％，余量为Mg和其他不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的高导热压铸镁合金，其特征在于，其微观组织包括镁基体和析出的第二相，所述第二相包括Al-La相、Al-Sr相及Al-Mn相。3.如权利要求2所述的高导热压铸镁合金，其特征在于，所述Al-Sr相至少包括Al4Sr。4.如权利要求1所述的高导热压铸镁合金，其特征在于，La元素含量为5～6wt％。5.如权利要求1所述的高导热压铸镁合金，其特征在于，Sr元素含量为0.3～0.5wt％。6.如权利要求1所述的高导热压铸镁合金，其特征在于，其在室温下的热导率≥108W/m·K。7.如权利要求1所述的高导热压铸镁合金，其特征在于，其在室温下的屈服强度≥190MPa，抗拉强度≥274MPa，延伸率≥6％。8.如权利要求1所述的高导热压铸镁合金，其特征在于，其在200℃、70MPa下的蠕变速率≤50×10-9s-1。9.如权利要求1-8中任意一项所述的高导热压铸镁合金的制造方法，其特征在于，包括步骤：(1)将坩埚放入加热炉中预热，然后在坩埚内壁喷洒脱模剂；(2)将纯镁锭放入坩埚并通入SF6和CO2混合气体，升温使纯镁完全熔化，保温一段时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世伟，唐伟能，张春伟，郑明毅，谢玉，张成，
申请(专利权)人：中国宝武钢铁集团有限公司，宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31