CN102492361A

CN102492361A - 镁合金led外壳散热防腐涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102492361A
Application number: CN2011103610532A
Authority: CN
Inventors: 彭秋明; 李慧
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: CN102492361B

Abstract

一种镁合金LED外壳散热防腐涂料，其化学成分质量比wt.%为：合金粉10～80%、高分子树脂10～80%、有机溶剂10%；上述合金粉的化学成分重量比wt.%为Al10～80%、Re1～20%。其制备方法主要是采用钽坩埚，在电阻炉中制备合金锭，然后将得到的合金在氩气保护下，在500-600℃下雾化为100-300目的粉体；将上述金属粉、高分子树脂和有机溶剂混合均匀，搅拌120-300分钟即可。使用时将上述防腐涂料升温至150-200℃，然后加入到高压喷枪中，喷射到预热好的镁合金基体上，冷却即可。本发明工艺简单，成本低；可保持涂层的持久性，并有效阻止表层金属和基体之间的原电池腐蚀；涂层容易修复，可以连续使用。

Description

镁合金LED外壳散热防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属涂料及其制备方法。

背景技术

近几年，随着LED的发光效率增长，成本明显下降，吸引全球照明大厂家都先后加入LED光源及市场研发中。美，日，欧及中国台湾均推出了半导体照明计划。但是，LED灯照明在实际运用中有一个很大的难题，那就是散热问题。散热问题一直是LED灯照明运用中的瓶颈，一直没有很有效的解决，成了世界性难题。小功率LED得到很好运用，如：仪表灯、信号灯、液晶屏幕背光源等。但高功率LED在照明领域运用才开始，产品多而缺陷不少，归根到底还是散热结构没有很好的方法去解决。和传统的材料铜合金和铝合金相比。镁合金具有价格和资源的优势，同时，由于镁合金散热性能优异，因此，采用镁合金制备大功率LED散热器件成为产业界的主流方向。镁合金作为最轻的工程结构材料，已经广泛应用在电子通讯、汽车交通和国防领域。其加工的技术成熟，种类较多，为LED散热材料提供了更多的选择。但是，由于镁电位较低，容易和其他的杂质元素构成原电池，发生点腐蚀。同时，由于氧化镁膜非常疏松，氧化后不能隔绝外层介质，因此，镁合金在通常的使用中都需要采用防腐处理，以提高镁合金的耐蚀性。通常镁合金的防腐处理方法主要包括[K. Kainer, Magnesium, Wiley-VCH, 2009]：化学转化处理，阳极氧化，金属涂层和激光处理。这四种方法各有不足：化学转化膜较薄、软，防护能力弱；阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层；金属涂层的结合力低和点腐蚀趋势严重；激光处理时易发生氧化、蒸发和产生汽化、气孔以及热应力。由此看来,单一方法都很难制备出导热性能好，耐热性能高的抗腐蚀涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导热性能好、耐热温度高、防腐涂层致密的镁合金LED外壳散热防腐涂料及其制备方法。

本发明的镁合金LED外壳散热防腐涂料的化学成分质量比（wt.%）为：合金粉10～80%、高分子树脂10～80%、有机溶剂10%。上述合金粉的化学成分重量比（wt.%）为Al 10～80%、Re1～20%。

上述防腐涂料的制备方法：

1、原料：合金粉为99.9%的铝锭和含稀土总量为99.9%的富钇稀土、富钐稀土和富镧铈混合稀土粉，稀土粉的粒度为50 目；高分子树脂为聚酰亚胺、聚苯胺和丙烯酸；有机溶剂为四氢呋喃、丙酮和醚。

2、合金粉的制备：将铝锭去除表明氧化皮后，采用钽坩埚，氩气保护下，在电阻炉中制备合金锭。先添加铝锭，再添加稀土，添加前将铝锭和稀土在200-400 ℃充分预热，每添加一种原料，搅拌10-30分钟，所有原料都添加完成后，充分搅拌20 分钟。在450-500 ℃浇注到钢模中。然后，将得到的合金在氩气保护下，在500-600 ℃下雾化为100-300 目的粉体。

3、混合搅拌：将上述金属粉、高分子树脂和有机溶剂混合均匀，搅拌120-300分钟即可。

本发明的防腐涂料的使用方法：

将上述防腐涂料升温至150-200℃，然后加入到高压喷枪中，喷射到预热好的镁合金基体上，预热温度为150-200℃。冷却后，既可得到致密，均匀的耐热高分子金属复合导热涂层。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、通过调节铝粉和稀土粉的量来调节涂层导热性，可满足不同的LED器件的需要；

2、采用耐高温的高温树脂防止在高温下涂层和基体分离，保持涂层的持久性；

3、工艺简单，成本低；

4、由于主要基体是高分子，可以有效阻止表层金属和基体之间的原电池腐蚀；

5、根据实际使用情况，涂层容易修复，可以连续使用。

附图说明

图1 是本发明实施例获得的防腐涂料处理过的AM60合金表面后放置6个月的组织图。

图2 是本发明实施例获得的防腐涂料在AZ60合金表面的热导率图。

图3 是采用本发明实施例3获得的涂料处理的LED散热器件在使用环境中放置了3年后的形貌图。

具体实施方式：

实施例 1

取富钇稀土 10 g、铝锭 990 g，将铝锭去除表明氧化皮后，采用钽坩埚，用氩气保护，在电阻炉中制备合金锭。先添加铝锭，再添加富钐稀土，添加前在200 ℃充分预热，每添加一种原料，搅拌10分钟，所有原料都添加完成后，充分搅拌20分钟，在450℃浇注到钢模中。然后，将得到的合金在氩气保护下，在500 ℃下雾化为100目的粉体。

取上述合金粉100g，聚苯胺树脂800g, 四氢呋喃溶剂100g，混合均匀，搅拌120分钟，得到镁合金LED外壳散热防腐涂料。

使用时将上述涂料升温至150℃，加入到高压喷枪中，将该涂料喷射到预热好的镁合金基体上，预热温度为150℃。冷却后，既可得到致密，均匀的耐热高分子金属复合导热涂层。

可以看出，采用上述涂料处理过的合金表面光滑，分散十分均匀，放置6个月后，基本保持本色，没有涂层的基体已经明显出现腐蚀坑，色泽完全暗淡，见图1中Am60+涂层1。

实施例 2

取富镧铈混合稀土粉 200 g、铝锭 800 g，将铝锭去除表明氧化皮后，采用钽坩埚，用氩气保护，在电阻炉中制备合金锭。先添加铝锭，再添加富钐稀土，添加前在 400 ℃充分预热，每添加一种原料，搅拌30分钟，所有原料都添加完成后，充分搅拌20分钟，在500℃浇注到钢模中。然后，将得到的合金在氩气保护下，在 600 ℃下雾化为300目的粉体。

取上述合金粉800g，聚酰亚胺树脂100g，丙酮溶剂100g，混合均匀，搅拌300分钟，得到镁合金LED外壳散热防腐涂料。

使用时将上述涂料升温至200℃，加入到高压喷枪中，将该熔体喷射到预热好的镁合金基体上，预热温度为200℃。冷却后，既可得到致密，均匀的耐热高分子金属复合导热涂层。

可以看出，采用上述防腐涂层处理过的合金表面光滑，分散十分均匀，放置6个月后，基本保持本色，没有涂层的基体已经明显出现腐蚀坑，色泽完全暗淡，见图1中AM60+涂层2。

在图2中可以看出，导热系数基本和基体合金接近，与基体的匹配效果最佳。

实施例 3

取富钐稀土 100 g、铝锭 900 g，将铝锭去除表明氧化皮后，采用钽坩埚，用氩气保护，在电阻炉中制备合金锭。先添加铝锭，再添加富钐稀土，添加前在 300 ℃充分预热，每添加一种原料，搅拌20分钟，所有原料都添加完成后，充分搅拌20分钟，在480℃浇注到钢模中。然后，将得到的合金在氩气保护下，在 550 ℃下雾化为200目的粉体。

取上述金属粉300g，丙烯酸树脂600g，醚溶剂100g，混合均匀，搅拌200分钟，得到镁合金LED外壳散热防腐涂料。

使用时将上述涂料升温至170℃，加入到高压喷枪中，将该熔体喷射到预热好的镁合金基体上，预热温度为170℃。冷却后，既可得到致密，均匀的耐热高分子金属复合导热涂层。

在图3 中可以看出，在正常的大气环境中，放置了三年后，经过喷涂处理的金属件表面的散热涂层依然完整，镁合金基体没有发现明显的腐蚀。

Claims

1.一种镁合金LED外壳散热防腐涂料，其特征在于：其化学成分质量比wt.%为：合金粉10～80%、高分子树脂10～80%、有机溶剂10%；上述合金粉的化学成分重量比wt.%为Al 10～80%、Re1～20%。

2.上述镁合金LED外壳散热防腐涂料的制备方法，其特征在于：

（1）合金粉为99.9%的铝锭和含稀土总量为99.9%的富钇稀土、富钐稀土和富镧铈混合稀土粉，稀土粉的粒度为50 目；高分子树脂为聚酰亚胺、聚苯胺和丙烯酸；有机溶剂为四氢呋喃、丙酮和醚；

（2）将铝锭去除表明氧化皮后，采用钽坩埚，氩气保护下，在电阻炉中制备合金锭，先添加铝锭，再添加稀土，添加前将铝锭和稀土在200-400 ℃充分预热，每添加一种原料，搅拌10-30分钟，所有原料都添加完成后，充分搅拌20 分钟，在450-500 ℃浇注到钢模中，然后将得到的合金在氩气保护下，在500-600 ℃下雾化为100-300 目的粉体；

（3）将上述金属粉、高分子树脂和有机溶剂混合均匀，搅拌120-300分钟即可。

3.上述镁合金LED外壳散热防腐涂料的的使用方法，其特征在于：将上述防腐涂料升温至150-200℃，然后加入到高压喷枪中，喷射到预热好的镁合金基体上，预热温度为150-200℃，喷射完毕冷却即可。