CN103394543A

CN103394543A - 一种led日光灯镁合金型材及其制造方法

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Publication number: CN103394543A
Application number: CN2013103074252A
Authority: CN
Inventors: 穆锦辉; 吴稀勇; 崔妍; 郭贤才; 李江海
Original assignee: XIAOYI DONGYI MAGNESIUM INDUSTRY Co Ltd; TIANJIN DONGYI MAGNESIUM PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: XIAOYI DONGYI MAGNESIUM INDUSTRY Co Ltd; TIANJIN DONGYI MAGNESIUM PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明提供一种镁合金的型材，该型材成分按重量%为：Mn1.2～2.0、Cu≤0.05、Fe≤0.01、Ni≤0.01、Si≤0.10、杂质之和0.30，Mg余量。其铸造方法是用镁合金的半连续铸棒，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。主要挤压参数为：铸棒温度340～420℃、挤压筒温度380～450℃，模具温度360～430℃，挤压速度在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LED日光灯镁合金型材及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种LED日光灯镁合金型材及其制造方法。

背景技术

照明用电消耗约占整个电力消耗的20%，降低照明用电是节省能源的重要途径之一，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。国家发改委明确规定，到2016年，中国将彻底淘汰白炽灯泡。采用高效节能减排的LED替代白炽灯，节能减排潜力巨大。

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。因此选择合适的金属外壳是LED灯具设计中的关键之一。

目前LED灯具外壳多采用铝合金或有机材料制作而成。金属镁的密度是1.74g/cm³，仅为钢的密度的1/4、铝密度的2/3。镁合金具有散热性好、比强度、比刚度高、阻尼减震、导热、尺寸稳定和切削加工性能好等优点，使得镁合金作为灯具外壳材料，具有重量轻、抗震、散热均匀、使用寿命长等特点。

目前市场上急需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LED灯管镁合金型材及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED日光灯镁合金型材及其制造方法，其可实现复杂截面的薄壁LED日光灯镁合金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LED日光灯镁合金型材，其中：该型材成分按重量%为：Mn1.2～2.0、Cu≤0.05、Fe≤0.01、Ni≤0.01Si≤0.10、杂质之和0.30，Mg余量。

同时提供一种上述LED日光灯镁合金型材的制造方法，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，而该镁合金挤压杆速度为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14～16Mpa。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。

进行散热性试验结果对比发现，该在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2～5℃，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2～7%，使用寿命延长了10～30%小时，故障率下降了10～30%，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一般，而此时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。由于AZ31镁合金导热系数为96W/m·K，而该合金导热系数为140W/m·K左右。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与稀土元素添加因此降低了生产成本。该成分材料成分范围内变形抗力小，延展性能好，变形性能良好，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。

本发明的优点主要有：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灯本身特性，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。

其次，重量轻，由于镁合金本身的特性，同样大小的散热器，镁合金的重量是铝合金的64％。并且具有轻量化密度小(1.738g/cm³)的优点，比现在主流铝合金，2.702g/cm³优其对于LED来讲，重量的降低更方便携带。

再次，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。

最后，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步骤中，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LED日光灯镁合金型材截面示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明的一种LED日光灯镁合金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LED日光灯镁合金型材，其中：该型材成分按重量%为：Mn1.2～2.0、Cu≤0.05、Fe≤0.01、Ni≤0.01Si≤0.10、其他如Be,Ti,Ca等杂质之和0.30，Mg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LED日光灯镁合金型材的制造方法，该方法包括有以下步骤：

1．原料根据成分配比要求，熔制镁合金原料，成分为：Mn1.2～2.0、Cu≤0.05、Fe≤0.01、Ni≤0.01、Si≤0.10、其他杂质(Be,Ti,Ca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。

3.挤压前处理：将步骤2制成的镁合金铸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℃。

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LED日光灯镁合金型材。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。挤压力160～200MPa，可实现复杂截面的薄壁LED日光灯管镁合金型材生产。

5.锯切：进行锯切获得镁合金型材。

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LED日光灯镁合金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LED日光灯镁合金型材的连续生产。

实施例一

1．制备出一种LED日光灯镁合金型材，成分为：Mn：1.2、Cu：0.05、Fe：0.01、Ni：0.01Si：0.10、其他如Be,Ti,Ca等杂质之和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.进行散热性试验

试验条件：18W 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4.8℃，10000小时光衰下降了4.79%，使用寿命延长了28.7%，故障率下降了27.3%，显示出良好的散热性能。

实施例二：

1．制备出一种LED日光灯镁合金型材，成分为（含量%）：Mn1.5Cu：0.05Fe：0.01Ni：0.01Si：0.10其他杂质(Be,Ti,Ca等)之和0.30,Mg余量。

2．制成铸棒：将溶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，挤压筒温度控制在420℃，模具温度控制在400℃。

4.挤压成型：将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。

7.进行散热性试验

该镁合金相对于传统AZ31镁合金结点温度下降了3.9℃，10000小时光衰下降了5.77%，使用寿命延长了19.4%，故障率下降了21.3%，显示出良好的散热性能。

实施例三：

1．制备出一种LED日光灯镁合金型材，成分为（含量%）：Mn1.9Cu：0.03Fe：0.005Ni：0.005Si：0.05其他杂质(Be,Ti,Ca等)之和0.20,Mg余量。

3.挤压前处理：将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5.5m/s，压力为190MPa.自然冷却即可获得该镁合金散热器挤压型材.

7.进行散热性试验

该镁合金相对于传统AZ31镁合金结点温度下降了2.4℃，10000小时光衰下降了3.15%，使用寿命延长了12.3%，故障率下降了12.9%，显示出良好的散热性能。

Claims

1.一种LED日光灯镁合金型材，其特征是：该型材成分按重量%为：Mn1.2～2.0、Cu≤0.05、Fe≤0.01、Ni≤0.01、Si≤0.10、杂质之和0.30，Mg为余量。

2.一种上述LED日光灯镁合金型材的制造方法，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铸棒；

②将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。