一种轻质高导热复合材料板及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种轻质高导热复合材料板，它包括三层结构，其中上层和下层分别为含铝金属层，中间层含镁金属层；含镁金属层上均布有多个贯穿含镁金属层厚度方向的铝芯；上层和下层含铝金属层的厚度范围为0.15

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高导热复合材料板及其制备工艺


[0001]本专利技术总体地涉及新材料的制备领域，具体涉及一种轻质高导热复合材料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]便携化、集成化、智能化成为终端产品发展的主流趋势，所以终端产品选材趋向于轻量化、高导热、表面装饰效果好的材料。
[0003]铝合金作为目前终端产品常用的壳体材料，具有良好的导热性能及表面装饰性能，但其成为了目前终端产品轻量化的瓶颈。
[0004]镁合金作为目前最轻的金属结构材料，具有良好的电磁屏蔽性能，成为终端产品的热点材料之一，但镁合金耐腐蚀、电连接、表面装饰等性能较差，限制了其在终端产品上的应用。
[0005]为了满足终端产品对轻质、漂亮外观的需求，一些研究者结合镁合金质量轻和铝合表面处理效果好的优点开发出了镁铝层状复合材。但常规的镁铝层状复合材料由于镁/铝界面处存在大量的第二相、晶格畸变、微观空隙等缺陷，使材料的热导率较低，难以满足高导热散热的要求。

技术实现思路

[0006]针对常规镁铝复合材料热导率低的问题，本专利技术提供一种轻质高导热的镁铝复合材料板及其制备工艺，为终端产品提供一种新型轻质高导热复合材料板。
[0007]本专利技术的技术方案是，首先提供了一种轻质高导热复合材料板，它包括三层结构，其中上层和下层分别为含铝金属层，中间层含镁金属层；所述含镁金属层上均布有多个贯穿含镁金属层厚度方向的铝芯。
[0008]进一步的，所述三层结构在厚度方向通过铝合金钉进行铆合。
[0009]进一步的，上述上层和下层含铝金属层的厚度范围为0.15
‑
1mm；所述含镁金属层的厚度范围为0.5
‑
10mm；所述含镁金属层同一横截面上，铝芯的面积之和占所述含镁金属层面积的比例为18％
‑
30％，所述铝芯的直径范围为4
‑
6mm。
[0010]进一步的，上述复合材料板的密度范围为1.8
‑
2.3g/cm3，导热系数范围为100
‑
130W/(m
·
k)。
[0011]进一步的，上述含铝金属层的材质包括金属铝、1系铝合金、5系铝合金、6系铝合金中的一种，所述含镁金属层中的材质为金属镁、AZ系镁铝合金或镁锂合金中的一种；所述铝合金钉的材质为1系铝合金、5系铝合金、6系铝合金中的一种。
[0012]本专利技术同时提供了上述轻质高导热复合材料板的制备工艺，包括以下步骤：
[0013]S1、材料准备：将含铝金属板、厚度方向均布多个通孔的含镁金属板表面进行清洁处理，以去除表面的杂质；
[0014]S2、将铝芯插入含镁金属板的通孔中，形成带芯含镁金属板；
[0015]S3、将板材按照含铝金属板/带芯含镁金属板/含铝金属板的结构叠合，放入加热炉预热；
[0016]S4、多道次热轧复合，直到板材厚度达到目标要求；
[0017]S5、复合材料热处理和压平；
[0018]S6、将压平后的板材进行表面磨光处理，以去除杂质，同时控制磨光后板材的厚度满足产品要求。
[0019]进一步的，上述步骤S1中，表面处理方法包括喷砂、喷丸、机械砂除和溶液清洗中的至少一种。
[0020]进一步的，上述步骤S2中，所述铝芯的直径d的取值范围为：3mm≤d≤6mm，所述含镁金属板的通孔直径D的取值范围为：d≤D≤(d+0.2)mm。
[0021]进一步的，上述步骤S3中的预热是将铆合好的板材在100
‑
350℃保温20
‑
60min；所述步骤S3中在叠合之后还包括用铝合金钉将叠合后的三层板材铆合的操作。
[0022]进一步的，上述步骤S4中，热轧复合是将预热好的板材进行以下处理：首先进行第一道次轧制，压下量控制在45％
‑
70％，轧制速度6
‑
10m/min；第一道次轧制后进行多道次轧制减薄，道次间在300
‑
450℃下保温5
‑
40min，道次压下量控制在30％
‑
50％，轧制速度8
‑
15m/min。
[0023]进一步的，上述步骤S5中，所述复合材料热处理是将复合材料在150
‑
300℃保温2
‑
4h；热处理时将复合材料用夹具装夹好，同时进行热压平处理。
[0024]本专利技术相比现有技术的先进性在于
[0025](1)本专利技术通过复合材料板的结构设计，实现了镁铝层状复合材料板的含镁层和含铝层的结合界面中部分位置为铝/铝结合，改善传统镁铝层状复合材料板中含镁层与含铝层的Mg/Al结合界面热阻大的问题，实现部分位置为纯铝金属传热，可以有效的改善复合材料的导热性能。
[0026](2)本专利技术的镁铝层状复合材料板材的层间界面上，部分位置为铝/铝结合，铝/铝结合相比铝/镁结合，一方面工艺更容易实现，另一方面结合的强度更高，所以在第一道次热轧复合的温度(即步骤S3中的加热炉预热温度)可以比常规镁铝层状复合材料的热轧复合温度低一些，热轧温度越低，越有利于减少在预热过程中镁合金和铝合金的氧化，从而减少复合材料结合界面处的氧化物含量，可以有效提高复合材料的热导率及结合强度。
[0027](3)层状复合材料中有部分位置为铝/铝结合，其结合强度比铝/镁结合强度更高，从而更有利于提高镁铝层状复合材料的结合强度，提高复合材料的力学性能。
附图说明
[0028]从下面结合附图对本专利技术实施例的详细描述中，本专利技术的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
[0029]图1为本专利技术实施例中轻质高导热复合材料板的制备工艺流程示意图，其中1
‑
铝芯，2
‑
含镁金属板，3
‑
带芯含镁金属板，4
‑
含铝金属板，5
‑
铝合金钉，6
‑
复合材料板。
具体实施方式
[0030]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术，下面结合附图和具体实施方式对本发
明作进一步详细说明。
[0031]实施例1
[0032]一种本专利技术的轻质高导热复合材料板，其制备工艺如图1所示，选用5052铝合金板(含铝金属板4)和AZ31镁合金板材(含镁金属板2)进行复合。先在AZ31镁合金板材上打φ4mm的通孔，再将准备好的2块0.5*250*300mm的5052合金板和一块4*250*300mm的AZ31镁合金板材及φ4*4mm的铝芯1进行表面喷砂处理，清除板面的杂质及油污，然后将铝芯1插入镁合金板材的通孔中，得到带芯含镁金属板3；将处理好的板材按铝合金/镁合金/铝合金(即图1中的含铝金属板4/带芯含镁金属板3/含铝金属板4)复合结构堆叠后，5052铝合金钉5铆接结合；将铆接后的板材放入加热炉中，在340℃保温30min；进行热轧，首次压下量为60％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质高导热复合材料板，其特征在于，所述轻质高导热复合材料板包括三层结构，其中上层和下层分别为含铝金属层，中间层为含镁金属层；所述含镁金属层上均布有多个贯穿含镁金属层厚度方向的铝芯。2.如权利要求1所述的轻质高导热复合材料板，其特征在于，所述三层结构在厚度方向通过铝合金钉进行铆合。3.如权利要求1所述的轻质高导热复合材料板，其特征在于，所述上层和下层含铝金属层的厚度范围为0.15
‑
1mm；所述含镁金属层的厚度范围为0.5
‑
10mm；所述含镁金属层的同一横截面上，铝芯的面积之和占所述含镁金属层面积的比例为18％
‑
30％，所述铝芯的直径范围为4
‑
6mm；所述复合材料板的密度范围为1.8
‑
2.3g/cm3，导热系数范围为100
‑
130W/(m
·
k)。4.如权利要求1所述的轻质高导热复合材料板，其特征在于，所述含铝金属层的材质包括金属铝、1系铝合金、5系铝合金、6系铝合金中的一种，所述含镁金属层中的材质为金属镁、AZ系镁铝合金或镁锂合金中的一种；所述铝合金钉的材质为1系铝合金、5系铝合金、6系铝合金中的一种。5.一种如权利要求1
‑
4中任一项所述的轻质高导热复合材料板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、材料准备：将含铝金属板、厚度方向均布多个通孔的含镁金属板表面进行表面处理，以去除表面的杂质；S2、将铝芯插入含镁金属板的通孔中，形成带芯含镁金属板；S3、将板材按照含铝金属板/带芯含镁金属板/含铝金属板的结构叠合，放入加热炉预热；S4、多道次热轧复合，直到板材厚度达到目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海平，李龙雨，李贻成，肖宏超，曾钢，蔡明，纪大伟，熊雯瑛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：