技术领域
[0003] 本发明涉及一种热导率和电导率提高的镁压铸合金及其合金成分。
相关背景技术
[0004] 镁合金通常具有优异的机械特性，但是具有轻金属结构。然而，由于常规AZ91D镁合金具有低热导率(50至60W/mK)、低电导率(10至12％IACS)等，难以将常规AZ91D镁合金用作车辆电子部件。同样，也难以将热导率在60W/mK内的市售镁合金AM60用作车辆电子部件。
[0005] 为了解决这些问题，在现有技术中，没有将铝(Al)添加到镁合金，或者即使将铝(Al)添加到了镁合金，但进一步将钙(Ca)或稀土元素等添加到镁合金。然而，镁合金由于使用稀土元素而仍然存在价格竞争力低并且难以再利用镁合金的问题。
具体实施方式
[0020] 在下文中，将详细描述本发明。然而，本发明不受示例性实施例的限制或局限，本发明的目的和效果将从以下描述中被自然地理解或变得明显，并且本发明的目的和效果不仅仅限于以下描述。此外，在本发明的描述中，当确定与本发明有关的公知技术的详细描述可能不必要地使本发明的主旨不清楚时，将省略其详细描述。
[0021] 如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确说明。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”、“具有”等说明所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
[0022] 将理解的是，如本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车，包括各种小船和大船的船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其它替代燃料(例如，源自除石油以外的来源的燃料)车辆。如本文提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油和电双动力车辆。
[0023] 此外，除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文使用的，术语“约”被理解为在本领域的正常容差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可以被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外清楚，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。
[0024] 在本说明书中，将理解的是，当描述变量的范围时，该变量包括在所述范围内的所有值，包括在该范围内描述的端点。例如，将理解的是，范围“5至10”包括诸如6至10、7至10、6至9、7至9等的任何子范围以及值5、6、7、8、9和10，并且还包括在所述范围内有效的整数之间的任何值，诸如5.5、6.5、7.5、8.5和9.5等。此外，例如，将理解的是，范围“10％至30％”包括诸如10％至15％、12％至18％、20％至30％等的任何子范围以及包括值10％、11％、12％、
13％等和30％的所有整数，并且还包括在所述范围内有效的整数之间的任何值，诸如
10.5％、15.5％、25.5％等。
[0025] 在一个优选方面，提供一种镁压铸合金。镁压铸合金可以包括约0.5至2.0wt％的铝(Al)和余量的镁(Mg)。所有的wt％基于镁压铸合金的总重量。镁压铸合金可以进一步包括约0.1至0.2wt％的硅(Si)、约0.15wt％以下的锰(Mn)、约1至3wt％的锌(Zn)和约0.1至0.15wt％的锡(Sn)，并且可以进一步包括约0.5wt％以下的铜(Cu)。
[0026] 表1
[0027]
[0028] 表2
[0029] 分类 热导率 电导率示例 95w/mK以上 22％IACS以上
比较例 56w/mK 12％IACS
[0030] 表1示出根据本发明的示例性实施例的示例性镁压铸合金和现有技术中的镁压铸合金的成分。表2示出根据本发明的示例性实施例的示例性镁压铸合金和现有技术中的镁压铸合金的热导率和电导率。
[0031] 如表1和表2所示，与现有技术中的镁压铸合金不同，在示例性镁压铸合金中，可以减少所添加的铝(Al)和锰(Mn)的量，可以增加所添加的硅(Si)、铜(Cu)和锌(Zn)的量，并且可以包括在现有技术中未添加的锡(Sn)。根据本发明的示例性实施例，镁压铸合金的成分不仅可以显著提高热导率，而且还可以显著提高电导率。
[0032] 控制要添加到本发明的合金元素的种类和成分范围的原因如下。
[0033] (1)约0.5至2.0wt％的铝(Al)
[0034] 如本文使用的，铝可以增加强度并改善铸造性，例如，当将铝添加到合金中时，合金的热导率降低。为了提高合金的热导率并实现压铸件的可成型性，可以至少添加约0.5wt％的铝，并且，为了防止热导率迅速降低，可以添加约2.0wt％以下的铝，优选添加约
1.7wt％以下的铝。
[0035] (2)约0.1至0.2wt％的硅(Si)
[0036] 如本文使用的，硅可以改善耐腐蚀性、增加强度并改善铸造性。为了改善耐腐蚀性等，可以添加约0.1wt％以上的硅，并且，为了防止成型期间龟裂，可以添加约0.2wt％以下的硅。
[0037] (3)约0.5wt％以下的铜(Cu)
[0038] 如本文使用的，铜可以增加强度。当添加大于约0.5wt％的铜时，耐腐蚀性会迅速降低，从而腐蚀速率会迅速提高。优选地，可以添加约0.5wt％以下的铜(Cu)
[0039] (4)约0.15wt％以下的锰(Mn)
[0040] 如本文使用的，锰可以改善耐腐蚀性。当添加大于约0.15wt％的锰时，在成型时可能出现龟裂现象，因此优选添加0.15wt％以下的锰。
[0041] (5)约1至3wt％的锌(Zn)
[0042] 如本文使用的，锌可以改善耐腐蚀性、增加强度并改善铸造性，并且可以添加约1wt％以上的锌以实现上述特性，并且，为了降低热导率并防止成型时出现龟裂现象，可以添加约3wt％以下的锌。
[0043] (6)约0.1至0.15wt％的锡(Sn)
[0044] 如本文使用的，锡可以改善耐腐蚀性并改善拉伸。优选地，可以添加约0.1wt％以上的锡以实现上述特性，并且，为了防止热导率降低，可以添加约0.15wt％以下的锡。
[0045] 对于其他元素，可以包括钙(Ca)、铍(Be)或不可避免的杂质。
[0046] 另一方面，根据本发明的各种示例性实施例，通过调整所添加的硅(Si)、锰(Mn)、锌(Zn)和锡(Sn)的量，特别是通过调整所添加的锡(Sn)和硅(Si)的量来降低腐蚀速率，镁压铸合金的腐蚀速率可以小于或等于常规镁合金AZ91D的腐蚀速率。特别地，锡(Sn)/硅(Si)的比率范围可以从约0.5至约1.5。
[0047] 锡(Sn)/硅(Si)的比率可以是镁压铸合金中将包括的锡含量(wt％)与硅含量(wt％)的比率。当锡(Sn)/硅(Si)的比率大于约1.5时，腐蚀速率可以大于4.0mg/cm2/天。因此，优选将该比率适当地控制为约0.5至1.5。
[0048] 例如，当分析根据锡(Sn)/硅(Si)的比率的势差时，当将锡(Sn)/硅(Si)的比率控制为约0.5至1.5时的势差小于当该比率大于1.5时的势差，这可能与晶粒系统的尺寸变化有关。
[0049] 示例
[0050] 在下文中，将详细描述本发明的各个示例。然而，提供以下描述的示例仅用于具体例示或解释本发明，并且本发明不限于此。
[0051] 表3
[0052]
[0053] 表4
[0054]
[0055] 表3是示出根据本发明的各种示例性实施例的示例、比较例和常规镁合金AZ91D的主要成分的表。表4是示出测量根据表3中的示例、比较例和AZ91D的成分的热导率、电导率和腐蚀速率的表。
[0056] 图1示出示例1至3、比较例1和市售镁合金AZ91D的热导率进行比较的图。图2示出示例1至3、比较例1和市售镁合金AZ91D的电导率进行比较的图。图3示出示例1至3、比较例1和市售镁合金AZ91D的腐蚀速率进行比较的图。热导率、电导率和腐蚀速率的测量过程和测量方法如下。
[0057] 下文中示出了用于在诸如在镁熔汤中熔融合金元素、使熔融合金元素的镁熔汤稳定以及制备镁合金锭的制造过程之后测量热导率、测量电导率以及测量腐蚀速率的示例或样品。
[0058] 根据ASTM E 1461测试方法测量热导率，并在将样品加工成预定厚度之后，通过使用闪光(Flash)法测量热扩散率、比热和热导率，并且根据ASTM E 1004测试方法测量电导率，并在将样品加工成预定形状之后，使用电磁方法测量％IACS。在室温下测量热导率和电导率。根据ASTM B 117测试方法测量腐蚀速率，并在将样品加工成预定形状之后，将NaCl 5％-24H盐水喷洒到样品上以通过喷洒前后的重量差(mg)测量腐蚀速率。
[0059] 如表3和表4以及图1至图3所示，在示例1至3和比较例1中，由于添加0.5至2.0wt％的Al，因此表现出约100W/mK以上的热导率。示例的热导率即100W/mK以上的热导率相比添加9wt％的Al的镁合金AZ91D的热导率即56.2W/mK的热导率优异。
[0060] 由于在示例1至3中锡(Sn)/硅(Si)的比率被分别控制为0.83、1、1.5时，因此表现2
出4.0mg/cm /天以下的腐蚀速率。在比较例1中，锡(Sn)/硅(Si)的比率为1，但由于添加的铜(Cu)的量大于0.5wt％，因此表现出13.96mg/cm2/天的腐蚀速率。因此，可以看出，腐蚀速率的控制不仅与锡(Sn)/硅(Si)的比率有关，而且还与添加的铜(Cu)的量有关。
[0061] 另一方面，示例1至3的腐蚀速率显示为小于常规镁合金AZ91D的腐蚀速率。根据本发明的示例性实施例，可以看出，示例1至3中的腐蚀速率小于常规镁合金AZ91D的腐蚀速率。
[0062] 表5
[0063]
[0064] 表5是示出根据锡(Sn)/硅(Si)的比率的腐蚀速率的变化的表。示例4至6中的锡(Sn)/硅(Si)的比率为0.5至0.75，比较例2中的锡(Sn)/硅(Si)的比率为2.5，比较例3至7为不包括锡(Sn)或硅(Si)的比较例。
[0065] 如表5所示，示例4至6中的腐蚀速率显示为4.0mg/cm2/天以下，比较例2中的腐蚀2 2
速率显示为6.5mg/cm/天，6.5mg/cm/天大于比较例3至7中的腐蚀速率。因此，可以看出，当将锡(Sn)和硅(Si)一起添加以降低腐蚀速率时，锡(Sn)/硅(Si)的比率被控制为0.5至1.5，并且在其他情况下，腐蚀速率显示为大于在选择并添加锡(Sn)或硅(Si)的情况下的腐蚀速率。
[0066] 根据本发明的各种示例性实施例，由于在不使用稀土元素、细金属等的情况下，镁压铸合金与常规镁合金AZ91D相比增加了约40％以上的热导率和电导率，所以镁压铸合金可以被应用到现有的AZ91D材料未能应用到的各种电子部件。
[0067] 已经通过代表性示例详细地描述了本发明，但是本发明所属领域的技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述示例进行各种修改。因此，本发明的范围不应限于上述示例，而应不仅由权利要求书确定，而且还由从权利要求书导出的变型或修改形式及其等效构思确定。
