一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金制造技术

本发明专利技术提供了一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金，该合金的成分包含Mg、Zn、Ce、Cu，各组分质量百分含量为：Zn：1.5~2.0 wt.%；Ce：0.2~0.8 wt.%；Cu：0.4~0.6 wt.%，其余为Mg和不可避免的杂质。除镁以外的合金元素总量不超过3.4 wt.%，显著降低镁合金的制备成本。Ce、Cu与Zn形成第二相，降低Zn在镁基体的固溶度，提高电导率，显著增加电磁屏蔽性能，较普通商用Mg‑Zn‑Zr镁合金的电磁屏蔽效能提高22dB，可媲美含大量Cu的高导电高电磁屏蔽Mg‑Zn‑Cu‑Zr镁合金，有效扩展了镁合金在高端领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金
专利技术涉及一种镁合金，特别涉及一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金。
技术介绍
电子产品更新迅速，数字系统使用频繁，电子设备产生的电磁波充斥着生活和工作空间，过量的电磁辐射造成电磁污染。电磁屏蔽是一种最有效的保护措施，日益凸显重要，已成为各国研究重点，发展高性能屏蔽材料是一个极为重要的环节。目前，具有各种功能的电磁屏蔽材料主要有金属、复合材料、涂层、泡沫、薄膜等。金属的导电性能良好，这类材料主要的屏蔽机制是反射衰减，电导率是间接反应电磁屏蔽性能的一个重要因素。在单层屏蔽体谢昆诺夫理论中，电导率越高，电磁屏蔽性能越好，因此开发具有高导电性的材料是提高金属电磁屏蔽性能的关键。但金属的密度较大，难以满足材料轻量化的严格要求。复合材料诸如：导电填料、纤维、颗粒增强聚合物和碳纳米管等对电磁波有较好的反射和吸收作用，但存在材料高成本、磨损大、易氧化、难加工等各种问题。因此，发展高导电高电磁屏蔽材料是一个极为重要的环节，同时应兼顾良好力学性能，且具备轻量化、性能稳定性、制备工艺简单经济、环境友好型等特点。镁及镁合金是现今最轻质的工程结构材料，它具有密度低，比强度、比刚度高，铸造性能好，减震性好，易于切削加工和可回收等诸多优点，被誉为“21世纪重要的绿色工程金属结构材料”。在电子、电器、汽车、航天、航空和国防军工等领域有极其重要的应用价值。镁合金导电性性能良好，作为功能材料，与高导电的传统金属相比，密度低；与复合材料相比，镁合金可作为结构材料，对环境友好且易回收。镁合金作为电磁屏蔽材料具有极大的应用潜力。目前，镁合金电磁屏蔽性能的研究较为深入，通过合金化、热处理和加工变形均可更进一步提高屏蔽性能，但为了达到优良的屏蔽性能，采用种多手段联合制备的镁合金通常成本较高，严重限制了镁合金的应用。Mg-Zn系镁合金具有较好的导电性能，控制Zn的含量，微量加入在镁基体中固溶度低的典型稀土元素Ce，与Zn形成第二相，降低部分Zn在镁基体的固溶度，使晶格畸变得到回复，提高电导率。复合微量加入导电性良好的Cu，可再降低Zn在镁基体中的固溶度，更进一步提高导电性。同时，Ce和Cu与Zn形成的第二相可提供更多的反射界面反射和吸收电磁波，综合作用下使电磁屏蔽性能提高。这些第二相还能有效强化镁基体，使合金兼顾良好的力学性能。因此，本专利技术拟在Mg-Zn合金基础上微量添加Ce和Cu以开发出一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金材料。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术提供了一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金的制备方法。本专利技术所述一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金，由Mg、Zn、Ce、Cu组成，其各组分的质量百分含量为：Zn：1.5~2.0wt.%；Ce：0.2~0.8wt.%；Cu：0.4~0.6wt.%；其余为Mg和不可避免的杂质。本专利技术不可避免的杂质为Fe、Si等，其总量小于0.1wt.%。本专利技术所述的一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a)合金冶炼及铸造：采用半连续铸造方法铸造。所用原材料为工业纯镁锭、纯锌锭、Mg-30%Ce中间合金、Mg-20%Cu中间合金。在SF6和CO2混合气体保护下，将镁锭放入坩埚中待熔化后升温至730~750℃打渣，按所述合金成分配比量加入纯锌锭以及中间合金，加热前中间合金在150~200℃预热20~40分钟，加入时应迅速将其压入液面以下，待熔化后匀速搅拌3~6分钟。搅拌均匀后在730~750℃静置20~40分钟，之后快速打捞熔体表面浮渣，待温度降到700~720℃时，在SF6和CO2气体保护下，在200~300℃的铁模内进行浇铸；b)均匀化：将浇铸得到的铸件放置在370~410℃的热处理炉中进行均匀化处理，保温时间为8~13h；c)热挤压：挤压前将均匀化处理后的铸锭和挤压模具在350℃~390℃预热1~2小时，挤压温度为350℃~390℃，挤压比为11.7:1，挤压速率为0.5~1.1m/min。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术提供的镁合金中，微量加入在镁基体中固溶度低的典型稀土元素Ce，与Zn形成第二相，降低部分Zn在镁基体的固溶度，使晶格畸变得到回复，提高电导率。同时，复合微量加入导电性良好的Cu，更进一步降低Zn在镁基体中的固溶度，溶质原子对电子传输的散射作用得到了极大的抑制，电导率进一步增加，电导率最高可达19.2MS/m。同时，Ce和Cu与Zn形成的第二相可提供更多的反射界面反射和吸收电磁波，综合作用下使电磁屏蔽性能提高，电磁屏蔽性能在1.5GHz下最高可达88dB，显著高于普通商用镁合金。此外，这些第二相能有效强化镁基体，合金兼顾良好的力学性能。本专利技术提供的镁合金能满足普通工业或是高端领域对屏蔽性能的要求。2、本专利技术提供的镁合金中，Ce和Cu的总量不超过1.4wt.%，合金元素总量不超过3.4wt.%，显著降低镁合金的制备成本。此外，本专利技术工艺简单，容易操作和调控，所采用的设备如熔炼炉、热挤压机等均为常规通用设备，具有可移植性强的特点。附图说明图1为挤压态Mg-2Zn-0.2Ce-0.5Cu（wt.%）镁合金微观组织扫描照片；图2为挤压态Mg-2Zn-0.5Ce-0.5Cu（wt.%）镁合金微观组织扫描照片；图3为挤压态Mg-2Zn-0.8Ce-0.5Cu（wt.%）镁合金微观组织扫描照片。具体实施方式下面参照附图结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，应说明的是，这些实施例是用于说明本专利技术，而不是对本专利技术的限制，本专利技术的保护范围不限于以下的实施例。实施例1：本实施例的Mg-Zn-Ce-Cu镁合金按重量百分比包括以下成分：Zn：2wt.%，Ce：0.2wt.%，Cu：0.5wt.%，不可避免的杂质小于0.1wt.%，余量为Mg。按上述配比和以下方式制备，就能得到本实施例的镁合金：a)合金冶炼及铸造：采用半连续铸造方法铸造。所用原材料为工业纯镁锭、纯锌锭、Mg-30%Ce中间合金、Mg-20%Cu中间合金。在SF6和CO2混合气体保护下，将镁锭放入坩埚中待熔化后升温至730℃打渣，按所述合金成分配比量加入纯锌锭以及中间合金，加热前中间合金在200℃预热40分钟，加入时应迅速将其压入液面以下，待熔化后匀速搅拌5分钟。搅拌均匀后在730℃静置30分钟，之后快速打捞熔体表面浮渣，待温度降到710℃时，在SF6和CO2气体保护下，在300℃的铁模内进行浇铸；b)均匀化：在400℃温度条件下进行均匀化处理，保温时间为8h；c)热挤压：挤压前将均匀化处理后的铸锭和挤压模具在390℃预热2小时，挤压温度为390℃，挤压比为11.7:1，挤压速率为0.7m/min。实施例2：本实施例的Mg-Zn-Ce-Cu镁合金按重量百分比包括以下成分：Zn：2wt.%，Ce：0.5wt.%，Cu：0.5wt.%，不可避免的杂质小于0.1wt.%，余量为Mg。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金，其特征在于，该镁合金的成分按重量百分比为： Zn：1.5~2.0 wt.%；Ce：0.2~0.8 wt.%；Cu：0.4~0.6 wt.%；其余为Mg和不可避免的杂质，杂质总量小于0.1 wt.%。/n

【技术特征摘要】
1.一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金，其特征在于，该镁合金的成分按重量百分比为：Zn：1.5~2.0wt.%；Ce：0.2~0.8wt.%；Cu：0.4~0.6wt.%；其余为Mg和不可避免的杂质，杂质总量小于0.1wt.%。


2.根据权利要求1所述的一种低成本高导电高电磁屏蔽性能变形镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)合金冶炼及铸造：采用半连续铸造方法铸造；所用原材料为工业纯镁锭、纯锌锭、Mg-30%Ce中间合金、Mg-20%Cu中间合金；在SF6和CO2混合气体保护下，将镁锭放入坩埚中待熔化后升温至730~750℃打渣，按所述合金成分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘莉滋，王辉，苏丽旭，何湧，陈先华，潘复生，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：发明
国别省市：重庆;50