[发明专利]高导热Mg-Zn-Mn变形镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低成本、导热性能优秀、能适用于制作电子散热件或医用生物材料的具有低密度、高强度、以及良好塑性可用作医用生物材料的Mg-Zn-Mn镁合金。

背景技术

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.W(m.K)^-1，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^oC下的热导率仅有58W.(m.K)^-1，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。

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。商用镁合金Mg-Al系AZ91、AM60B、AZ80综合性能良好得到广泛运用，但其室温（20^oC）热导率小于61W.(m.K)^-1；WE系具有优良的力学性能，能进行压铸生产，然而WE43、WE91、EW75其20^oC室温热导率均小于51W.(m.K)^-1；常见的Mg-Zn系，如ZK60、ZE41A、ZC63A的室温热导率（20^oC）均大于100W.(m.K)^-1，表明Mg-Zn系中的Zn元素对纯Mg的热导率影响较缓。

含锌、稀土的镁合金ZE41，其抗拉强度为205MPa、20^oC时的导热系数为123.1W(m.K)^-1；CN101709418A(一种导热镁合金及其制备方法)中含锌、硅的镁合金，其抗拉强度为265-380MPa、20^oC时的导热系数大于120W.(m.K)^-1；然而，ZE41中RE成本较高，CN101709418中的导热镁合金制备方法则比较复杂。

Mg-Zn-Sn(CN102251161A)则是一种导热率、强度及塑性都比较高的铸造镁合金，该铸造镁合金材料在25^oC条件下，导热率大于110W(m.K)^-1，抗拉强度为180-230MPa，延伸率可达到18%-22%。Mg-Zn-Sn加入Mn元素后，(Mg-Zn-Sn-Mn，CN102560210A)铸造镁合金材料在25^oC条件下，导热率得到提高，大于127W(m.K)^-1，抗拉强度略有下降，延伸率降至6%。而Mg-Mn-Sn加入细化剂Zr后，在25^oC条件下，导热率大于126.3W(m.K)^-1，并无明显下降，延伸率虽将至6.2%，但是抗拉强度依旧维持在195MPa。综述表明Zn、Mn、Zr元素的添加对纯Mg热导率影响甚小。而研究表明Zn能参与人类重要酶的酶活性部位的构成，在金属酶中具有催化、调节的功能；Mn是对生物的心血管有利的元素，能改善机体造血、维持细胞线粒功能及正常的糖、脂代谢，并能促进骨骼生长发育及促进性激素合成，调节神经反应机能。因此，对Mg-Zn-Mn系合金的研究具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、导热性能优秀、能适用于制作电子器件结构件及散热件或变形件基材的具有低密度、高强度以及良好塑性的镁合金。该合金可以用于制作生物医用植入材料。

[2]本发明的高性能导热镁合金重力铸造铸锭在25^oC条件下，导热率大于100W.(m.K)^-1，抗拉强度为199.5~283MPa，延伸率为6%~23.5%。

[3]本发明的另一个目的是提供一种高导热率和综合性能良好的镁合金制备方法。

[4]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种低成本高导热综合性能优秀、可用作生物医用材料的镁合金，该镁合金的成分含量为：Zn的含量为1-8wt.%，Mn的含量为0.1-2.2wt.%，其余为Mg。

1)本发明所述Zn含量优选为为1.5-6.5wt.%。

2)本发明所述Mn含量优选为0.1-1.2wt%。

一种制备高导热耐腐蚀镁合金的方法，该方法包括下述步骤：