镁合金及其制备方法、镁合金件制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种镁合金及其制备方法、镁合金件制备方法。
【背景技术】
[0002]航空航天、汽车和3C产品的散热材料不仅追求低密度、高强度，而且要求具有良好的导热性能。虽然镁合金密度低、比强度高，但纯镁室温导热系数为156(瓦/(米.开尔文)((瓦/(米.开尔文)即为W(m.K)》，仅为相同条件下纯铝的65.4%;常用商用镁合金室温热导率较低，AZ91镁合金在20°C下的热导率仅有58W.(m.K) \这限制了镁合金的应用范围。因此，开发一种具备高强度低密度和良好导热性能的镁合金显得尤为重要。价格因素是镁合金在民用领域推广应用至关重要的影响因素。开发能被市场接受的低成本高品质镁合金是目前急需解决的重要课题。
[0003]镁进行合金化后，其强度大幅度提高，导热系数随加入的合金元素不同，其降低程度也略不同，总体呈下降趋势。如根据美国镁及合金手册(Magnesium and magnesiumAlloys)含锌、稀土的镁合金ZE41，其抗拉强度为205MPa、20°C时的导热系数为123.1ff (m.K) 1 ;含银、稀土的镁合金QE22，其抗拉强度为260MPa、20°C时的导热系数为113W(m.K)、又如申请号200910238248.0，发明名称为《一种导热镁合金及其制各方法》的中国专利提出的含锌、硅的镁合金，其抗拉强度为265-380MPa、20°C时的导热系数大于120W.(m.K) 1等。
[0004]目前已有的镁合金，导热率高的比如ZE41、QE22以及申请号200910238248.0，发明名称为《一种导热镁合金及其制各方法》的中国专利提出的镁合金的生产成本都较高，且制备工艺复杂。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的主要技术问题是，提供一种镁合金及其制备方法、镁合金件制备方法，解决现有镁合金成本高、制备工艺复杂以及品质差的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种镁合金，包括合金元素锌、钙和镁，所述锌所占质量百分比为1%至8%，所述钙所占质量百分比为0.1%至2%，其余为镁。
[0007]在本发明的一种实施例中，所述锌所占质量百分比为1.5%至6%。
[0008]在本发明的一种实施例中，所述钙所占质量百分比为0.1%至0.6%。
[0009]为了解决上述问题，本发明还提供了一种如上所述的镁合金的制备方法，包括:
[0010]提取适量的锌、钙和镁原料；
[0011]将镁原料在保护气体中以第一温度范围内进行熔化得到镁液；
[0012]将所述锌原料和钙原料加入所述镁液中进行熔化得到镁合金溶液。
[0013]在本发明的一种实施例中，所述锌原料为纯锌锭，所述钙原料为纯钙颗粒和/或镁-钙中间合金，所述镁原料为纯镁锭。
[0014]在本发明的一种实施例中，所述保护气体为六氟化硫气体和/或氮气。
[0015]在本发明的一种实施例中，将所述锌原料和钙原料加入所述镁液中进行熔化得到镁合金溶液包括:
[0016]将所述镁液的温度控制在第二温度范围内，将所述钙原料先加入所述镁液中进行熔化，然后再加入所述锌原料进行熔化，或然后将所述镁液控制在第三温度范围内后再加入所述锌原料进行熔化；
[0017]或，
[0018]将所述镁液的温度控制在第三温度范围内，将所述锌原料先加入所述镁液中进行熔化，然后将所述镁液控制在第二温度范围内后再加入所述钙原料进行熔化。
[0019]在本发明的一种实施例中，将镁原料在保护气体中以第一温度范围内进行熔化得到镁液之前，还包括:
[0020]对所述锌、钙和镁原料进行去氧化皮处理和/或在第四温度范围内进行预热处理。
[0021]在本发明的一种实施例中，还包括对得到的镁合金溶液进行精炼处理和/或去渣处理。
[0022]为了解决上述问题，本发明还提供了一种镁合金件制备方法，将通过如上所述的镁合金的制备方法得到的镁合金溶液的温度调整到第五温度范围内后浇注到铸造模具中凝固得到镁合金浇铸件，或将通过如上所述的镁合金的制备方法得到的镁合金溶液通过高压压铸得到镁合金压铸件。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024]本发明提供的镁合金及其制备方法、镁合金件制备方法，镁合金包含的锌所占质量百分比为1%至8%，包含的钙所占质量百分比为0.1%至2%，其余为镁；在制备时，先提取适量的锌、钙和镁原料，然后将镁原料在保护气体中以第一温度范围内进行熔化得到镁液；再将锌原料和钙原料加入镁液中进行熔化得到镁合金溶液。在得到镁合金溶液后可通过浇铸或高压压铸的方式得到相应的镁合金件。可见，本发明提供的镁合金中包含低成本的钙，可以降低镁合金的成本，且制备工艺简单。经试验，本发明提供的镁合金重力铸造铸锭在25°C条件下，导热率大于125W.(m.K) \抗拉强度为199.5?277MPa，延伸率为6%?23.5%，导热性能优异、综合性能良好、铸造过程简单，是制作电子器件结构材料散热件以及各种散热片的优选材料。
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例一中提供的镁合金制备方法流程示意图；
[0026]图2为本发明实施例二中提供的镁合金制备方法流程示意图；
[0027]图3 (a)为本发明实施例三中提供金相组织示意图一；
[0028]图3 (b)为本发明实施例三中提供金相组织示意图二 ；
[0029]图3(c)为本发明实施例三中提供金相组织示意图三；
[0030]图3(d)为本发明实施例三中提供金相组织示意图四；
[0031]图3(e)为本发明实施例三中提供金相组织示意图五；
[0032]图4为本发明实施例三中提的XRD分析示意图；
[0033]图5为本发明实施例三中提的力学性能分析示意图；
[0034]图6(a)为本发明实施例四中提供金相组织示意图一；
[0035]图6(b)为本发明实施例四中提供金相组织示意图二 ；
[0036]图7为本发明实施例四中提的XRD分析示意图；
[0037]图8为本发明实施例四中提的力学性能分析示意图。
【具体实施方式】
[0038]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0039]实施例一:
[0040]本实施例提供的镁合金成本低、导热性能好、密度低、强度高以及塑性好，适用于制作电子器件结构件及散热件。镁合金由合金元素锌(Zn)、钙(Ca)和镁(Mg)组成。其中，锌所占质量百分比(wt.% )为1%至8%，钙所占质量百分比为0.1%至2%，其余为镁。
[0041]本实施例中，锌所占质量百分比优选为1.5%至6%。钙所占质量百分比优选为
0.1% 至 0.6%。
[0042]经试验，本实施例提供的高性能导热镁合金重力铸造铸锭在25°C条件下，导热率大于125W.(m.K)-1，抗拉强度为199.5?277MPa，延伸率为6%?23.5%。
[0043]值得注意的是，在实际应用中，本实施例中的镁合金除了包含合金元素锌(Zn)、钙(Ca)和镁(Mg)外，还包括不可避免的杂质元素，所包含的杂质元素所占质量百分比一般不超过0.05 %，在某些应用场景中则要求所包含的杂质元素所占质量百分比不超过0.01 %。其中，该杂质元素主要为铁(Fe)，也可能包含铜Cu等其他杂质元素。
[0044]请参见图1所示，本实施例中制备上述镁合金的流程包括:
[0045]步骤101:提取适量的锌、钙和镁原料；
[0046]在提取原料时，可以适当考虑烧损率；本实施例中的锌原料可以选取纯锌锭，钙原料可以选取纯钙颗粒和/或镁-钙(Mg-Ca)中间合金，镁原料可以选取纯镁锭；
[0047]步骤102:将镁原料在保护气体中以第一温度范围内进行熔化得到镁液；
[0048]本实施例中的保护气体包括六氟化硫气体(SF6)和/或氮气(N2);本实施例中的第一温度范围为680°C -780°C ；
[0049]步骤103:将适量的锌原料和钙原料加入镁液中进行熔化得到镁合金溶液。
[0050]其中，上述步骤103中，将锌原料和钙原料加入镁液中进行熔化得到镁合金溶液时，可以根据实际应用先加锌原料，待锌原料熔化后，在加入钙原料；或者先加钙原料，待钙原料熔化后再加锌原料；设置可以考虑同时添加锌原料和钙原料。下面以两种具体的添加方式为例进行说明:
[0051]方式一:将步骤102得到的镁液的温度控制在第二温度范围内，将钙原料先加入镁液中进行熔化后，再加入锌原料进行熔化，或将镁液控制在第三温度范围内后再加入锌原料进行熔化；或
[0052]方式二:将步骤102镁液的温度控制在第三温度范围内，将锌原料先加入镁液中进行熔化，然后将镁液控制在第二温度范围内后再加入钙原料进行熔化。
[0053]应当理解的是，此处的第二温度范围的最小值应大于等于钙的熔点，第三温度范围的最小值应大于等于锌的熔点。
[0054]在本实施例中，在上述步骤102之前，也即将镁原料在保护气体中以第一温度范围内进行熔化得到镁液之前，还可包括:
[0055]对提取的锌、钙和镁原料进行去氧化皮处理和/或在第四温度范围内进行预热处理。此处的第四温度范围可以选择为100°c -380°c。
[0056]在本实施例中，在上述步骤103之后，还包括对得到的镁合金溶液进行精炼处理和/或去渣处理。其中:
[0057]进行精炼处理的过程为:调整镁合金溶液温度，用镁合金专用精炼剂精炼，直至液面出现镜面光泽。
[0058]进行去渣处理的过程为:精炼完毕后，清除液面上的溶剂和浮渣，轻撒一层覆盖剂，调整镁合金溶液至合适温度静止15-20min使夹杂充分上浮或下沉，扒渣。
[0059]在经上述步骤得到镁合金溶液后，可以将得到的镁合金溶液的温度调整到第五温度范围内后浇注到对应的铸造模具(该铸造模具可以为已经预热好的模具)中凝固得到镁合金浇铸件，或将该镁合金溶液通过高压压铸得到镁合金压铸件。在铸造过程的各种控制参数(例如温度、速度、压力)可以根据具体的铸造环境以及具体铸件的类型等选择设定。
[0060]实施例二:
[0061]本实施例