CN103388094A - 一种镁合金led日光灯型材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镁合金LED日光灯型材，镁合金按重量%含量为：Al1.0～1.5、Zn0.2～0.6、Mn≥0.2、Cu≤0.10、Fe≤0.005、Ni≤0.005、Si≤0.10、Ca≤0.40，其他杂质之和为0.30,Mg为余量。其铸造方法是用镁合金的半连续铸锭，在特定的挤压参数下通过挤压工艺生产散热器片的半成品，再将半成品切割为成品，进行镁合金表面处理。主要挤压参数为：铸锭温度340～420℃、挤压筒温度380～450℃，模具温度360～430℃，挤压杆速度在5～8m/s，压力为160～200MPa。本发明效果是实现了工艺简单、操作方便、高散热性能、生产成本低、高成材率，复杂截面的薄壁镁合金LED日光灯管型材生产。

Description

一种镁合金LED日光灯型材及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种镁合金LED日光灯型材及其制造方法。

背景技术

LED日光灯相比白炽灯节电高达80%以上，寿命为普通灯管的10倍以上，几乎是免维护，不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题，约一年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康，6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，有助于集中精神，提高效率。

LED在半导体照明、汽车用灯、信号显示、显示器背光源、信息显示屏、生物作用、医疗作用等领域有很广泛的应用。目前LED灯的使用寿命与其理论寿命差距很大，其主要原因是因为消耗的电能中只有15%～25%转换成光能，其他均转化为热，LED灯具散热主要是将热量传到外壳，然后依靠外壳与周围介质（如空气）进行热交换完成。一般而言，LED发光时所产生的热能若无法导出，将会使LED结面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性。因此选择合适的金属外壳是LED日光灯灯具设计中的关键之一。

目前市场上急需要开发一种高散热性能、降低生产成本、提高成材率与尺寸精度的镁合金LED灯管型材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁合金LED日光灯型材及其制造方法，其可实现复杂截面的薄壁镁合金LED日光灯型材的工业化连续生产，在保证尺寸精度符合设计要求的前提下，提高散热性能、降低生产成本、提高成材率与尺寸精度的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种镁合金LED日光灯型材，其中：该型材成分按重量％为：Al 1.0～1.5、Zn 0.2～0.6、Mn≥0.2、Cu≤0.10、Fe≤0.005、Ni≤0.005、Si≤0.10、Ca≤0.40，杂质之和为0.30，Mg为余量。

同时提供一种上述镁合金LED日光灯型材的制造方法，该方法包括有以下步骤：

②「上述成分配料采用半连续铸锭制成镁合金铸棒；

②就上述镁合金铸棒通过挤压机设定参数后挤压，经挤压为型材的半成品，再将半成品经切割为成品；所述挤压参数为：镁合金铸棒温度为340～420℃、挤压筒温度为380～450℃，模具温度为360～430℃，挤压杆速度为5～8m/s，压力为160～200MPa。

本发明的效果是通过使用本发明的镁合金LED日光灯型材及制法与传统制法相比较：

传统AZ31镁合金挤压型材的挤压杆速度为2～3mm/s，而该专利镁合金合金挤压杆速度为5～8mm/s，大大提高生产效率、成材率，降低了生产成本，并可有效保证表面质量与尺寸精度。挤压力为14～18Mpa。可实现本发明所述成分材料复杂截面的薄壁镁合金LED日光灯管型材生产。

一般而言，结面温度由25℃上升至100℃时，其发光效率将会衰退20％～75％，其中又以黄色光衰退75％最为严重。当LED的结温升高时，期间的输出光强度将逐渐减小；而当结温下降时，光输出强度将增大。对于一个确定的器件而言，结温越高，器件性能的衰减速率就越快。因此需要设法提高元件的散热失能力，降低LED结温。

进行散热性试验结果对比发现，在20W LED日光灯功率下，本专利镁合金相对于传统AZ31镁合金结点温度下降3～4℃，有效确保LED结温始终低于80℃的国标要求，10000小时光衰下降了2～5％，使用寿命延长了10～20％小时，故障率下降了5～25％，显示出良好的散热性能。

无论哪种日光灯型材材质直接决定了整体的散热效果，而就目前出现的AZ31日光灯型材材质限制其散热效果，而此为传统技术的主要缺陷。导热系数高的物质有优良的导热性能，AZ31镁合金导热系数为96W/m·K，而该合金导热系数为115～125W/m·K。所以在其他条件相同的前提下，该合金日光灯型材能更快的将热量从热源中带走。

该成分材料无其它贵金属及稀土元素的添加，降低了生产成本。该成分材料成分范围内变形抗力小，变形性能良好，导热系数增高，提高其镁合金散热性能与材料成型尺寸精度，保证LED日光灯型材的连续挤压生产。

在本发明中用该种镁合金替代传统AZ31挤压镁合金作为日光灯型材的优点具体叙述如下：

首先，具有良好的散热性，由于LED本身特性，因此必须把系统内部产生的热量迅速散去，使元件的温度维持在可靠的范围内，确保稳定和延长寿命，所以选用散热性能较好的材料可以提高散热的效果。

由于镁合金本身的特性，同样大小的型材，该镁合金的重量是铝合金的64％。比现在主流铝合金具有轻量化密度小的优点，尤其对于LED来讲，重量的降低更方便携带。

高温快速挤压速度快，提高生产效率、降低了生产成本，由于该合金可实现高温快速挤压，相比于AZ31镁合金速度提高了1倍，可有效降低成本，适用于批量化生产。

具有更环保的特点，镁合金与环境兼容性很好，只要花费大约新料4％的成本即可完成镁合金制品及废品的回收。镁是地球上储量最丰富的元素之一，在地壳表面金属矿资源含量为2.3％，位居常用金属第三，此外在盐湖及海水也含有丰富的镁，被称为21世纪绿色工程材料。

本发明所述的镁合金LED日光灯型材挤压成型工艺中，根据LED灯管型材截面和挤压比的不同，合理选择和控制挤压速率，可实现复杂截面的镁合金LED日光灯型材的连续生产。

附图说明

图1是本发明的镁合金LED日光灯型材截面示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明的一种镁合金LED日光灯型材及其制造方法加以说明。

如图1所示，本发明采用的技术方案是提供一种镁合金LED日光灯型材，其中：该型材成分按重量%为：Al 1.0～1.5、Zn 0.2～0.6、Mn≥0.2、Cu≤0.10、Fe≤0.005、Ni≤0.005、Si≤0.10、Ca≤0.40，杂质之和为0.30,Mg为余量。

该成分材料成本低，无其它贵金属与稀土元素添加。该成分材料成分范围内变形抗力小，变形性能良好，导热系数增高，提高其镁合金散热性能与材料成型尺寸精度，保证LED日光灯型材的连续挤压生产。

上述镁合金LED日光灯型材的制造方法，该方法包括有以下步骤：

步骤1．原料根据成分配比要求，熔制镁合金原料，成分为：Al1.0～1.5、Zn0.2～0.6、Mn≥0.2、Cu≤0.10、Fe≤0.005、Ni≤0.005、Si≤0.10、Ca≤0.40其他杂质之和0.30，Mg余量。

步骤2.制成铸棒：将步骤1溶制得到的镁合金原料通过半连铸工艺制成镁合金铸棒；

步骤3.挤压前处理：将步骤2制成的镁合金棒在链条式电阻加热炉中进行加热至340～420℃，同时将挤压筒与模具进行预热处理，经过预热处理的该挤压筒温度控制在380～450℃，模具温度控制在360～430℃

步骤4.挤压成型：将步骤3得到的挤压模具取出装配至挤压机，并将镁合金铸棒装填至挤压模具的挤压筒进行挤压成型，挤压成型得到镁合金LED日光灯型材。挤压杆速度为5～8m/s，大大提高生产效率、降低了生产成本，可有效保证表面质量与成材率。其中挤压力为160～200MPa

步骤5：锯切：进行锯切获得镁合金型材。

步骤6：型材表面处理：将锯切好型材进行常规镁合金表面处理，酸洗、碱洗、钝化、水洗干燥。

本发明所述的镁合金LED日光灯型材挤压制造方法步骤4中，根据LED灯管型材截面和挤压比的不同，适当调整选择和控制挤压速率，可实现复杂截面的镁合金LED日光灯型材的连续生产。

实施例一

1．制备出一种镁合金LED日光灯型材，其成分为：Al1.0Zn0.2Mn0.3Cu：0.10Fe：0.005Ni：0.005Si：0.10Ca：0.40杂质之(Be,Ti等)和0.30,Mg余量。

2．制成铸棒：将步骤1制得到的镁合金原料通过半连铸工艺制成镁合金铸棒直径为92mm，切削成长170mm，作为下一步生产的挤压锭。

3.挤压前处理：将步骤2制成的镁合金棒在链条式电阻加热炉中进行加热至380℃，同时将挤压筒与模具进行预热处理，经过预热处理的该挤压筒温度控制在420℃，模具温度控制在400℃。

4.挤压成型：将步骤3得到的挤压模具取出装配至挤压机，并将镁合金铸棒装填至挤压模具的挤压筒进行挤压成型，挤压杆速度为6m/s，压力为180MPa.自然冷却即可获得该镁合金散热器挤压型材。

5.挤压好的LED日光灯型材再经过切削加工成长度170mm，即可得到LED日光灯型材生产。

6.型材表面处理：将锯切好日光灯型材进行常规镁合金表面处理，酸洗、碱洗、钝化、水洗干燥。

7.散热性试验：

试验条件：20W LED灯，驱动电流20mA；通电时间87-140min；取样间隔5s；出光方向水平；散热环境室内自然对流。

该镁合金相对于传统AZ31镁合金结点温度下降了3℃，有效确保LED结温始终低于80℃的国标要求，10000小时光衰下降了2.85%，使用寿命延长了12.5%，故障率下降了7.1%，显示出良好的散热性能。

实施例二

1．制备出一种镁合金LED日光灯型材，其成分为：Al：1.2Zn：0.4Mn：0.3Cu：0.10Fe：0.005Ni：0.005Si：0.10Ca：0.40杂质之(Be,Ti等)和0.30,Mg余量。

2．制成铸棒：将步骤1制得到的镁合金原料通过半连铸工艺制成镁合金铸棒直径为92mm，切削成长170mm,作为下一步生产的挤压锭。

3.挤压前处理：将步骤2制成的镁合金棒在链条式电阻加热炉中进行加热至370℃，同时将挤压筒与模具进行预热处理，经过预热处理的该挤压筒温度控制在410℃，模具温度控制在400℃。

4.挤压成型：将步骤3得到的挤压模具取出装配至挤压机，并将镁合金铸棒装填至挤压模具的挤压筒进行挤压成型，挤压成型如图所示型材，挤压杆速度为5mm/s，压力为16MPa.自然冷却即可获得该镁合金散热器挤压型材。

5.挤压好的LED日光灯型材再经过切削加工成长度170mm,即可得到LED日光灯型材生产。

6.型材表面处理：将锯切好日光灯型材进行常规镁合金表面处理，酸洗、碱洗、钝化、水洗干燥。

7.进行散热性试验

试验条件：5W LED灯，驱动电流20mA；通电时间87-140min；取样间隔5s；出光方向水平；散热环境室内自然对流。

该镁合金相对于传统AZ31镁合金结点温度下降了2.9℃，10000小时光衰下降了3.57%，使用寿命延长了17.5%，故障率下降了15.3%，显示出良好的散热性能。

实施例三

1．制备出一种镁合金LED日光灯型材，其成分为：Al：1.4Zn：0.6Mn：0.4Cu：0.05Fe：0.005Ni：0.005Si：0.10Ca：0.50其他杂质(Be,Ti等)之和0.30,Mg余量。

2．制成铸棒：将步骤1制得到的镁合金原料通过半连铸工艺制成镁合金铸棒直径为92mm，切削成长170mm，作为下一步生产的挤压锭。

3.挤压前处理：将步骤2制成的镁合金棒在链条式电阻加热炉中进行加热至380℃，同时将挤压筒与模具进行预热处理，经过预热处理的该挤压筒温度控制在420℃，模具温度控制在400℃

4.挤压成型：将步骤3得到的挤压模具取出装配至挤压机，并将镁合金铸棒装填至挤压模具的挤压筒进行挤压成型，挤压杆速度为4m/s，压力为15MPa.自然冷却即可获得该镁合金散热器挤压型材

5.挤压好的LED日光灯型材再经过切削加工成长度170mm,即可得到LED日光灯型材生产。

6.型材表面处理：将锯切好日光灯型材进行常规镁合金表面处理，酸洗、碱洗、钝化、水洗干燥。

7.进行散热性试验

试验条件：5W LED灯，驱动电流20mA；通电时间87-140min；取样间隔5s；出光方向水平；散热环境室内自然对流。

该镁合金相对于传统AZ31镁合金结点温度下降了3.8℃，10000小时光衰下降了4.86%，使用寿命延长了19.3%，故障率下降了22.9%，显示出良好的散热性能。

Claims (2)

1.一种镁合金LED日光灯型材，其特征是：该型材成分按重量%为：Al1.0～1.5、Zn0.2～0.6、Mn≥0.2、Cu≤0.10、Fe≤0.005、Ni≤0.005、Si≤0.10、Ca≤0.40，杂质之和为0.30,Mg为余量。

2.一种上述镁合金LED日光灯型材的制造方法，该方法包括有以下步骤：

①按上述成分配料采用半连续铸锭制成镁合金锭；

②就上述镁合金锭通过挤压机设定参数后挤压，经挤压为型材的半成品，再将半成品经切割为成品；所述挤压参数为：镁合金锭温度为340～420℃、挤压筒温度为380～450℃，模具温度为360～430℃，挤压杆速度为5～8m/s，压力为160～200MPa。

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