CN103710597A - 一种大功率led灯基板用铝合金型材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率LED灯基板用铝合金型材的制备方法，该铝合金型材各元素组成的质量百分比为：Si1.2-1.8、Cu2.6-3.4、Ag0.5-1.0、Be0.3-0.6、W0.2-0.4、Mn0.25-0.35、Zn0.1-0.2、Ni0.2-0.3、Fe0.05-0.15、Pd0.03-0.07、Nd0.02-0.04、Tb0.01-0.02，余量为Al。本发明制得的铝合金型材热导率高，具有优异的散热性能，同时具有足够的机械性能，从而适用于制造大功率LRD基板，既可以提高LED灯的工作可靠性饥和使用寿命，又降低了生产成本，适用于工业化生产以及大规模推广。

Description

一种大功率LED灯基板用铝合金型材的制备方法
技术领域
    本发明涉及一种大功率LED灯基板用铝合金型材的制备方法，属于铝合金材料加工技术领域。
背景技术
    铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，因其密度低，强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性、抗蚀性等性能，可加工成各种型材，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面。
    大功率LED灯具有省电、寿命长及反应时间快等优点,在城市景观、LCD背光板、交通标志、汽车尾灯照明和广告招牌等方面有着广泛的应用。散热是大功率LED封装的关键技术之一，散热不良将严重影响LED灯的出光效率、亮度和可靠性。所以铝合金基板材料散热性能的好坏直接决定了大功率LED元件的性能。然而目前的铝合金型材在导热性方面明显不足，特别对于大功率LED灯具而言，难以满足其散热要求。
发明内容
    本发明的目的在于提供一种热导率高、散热性好的大功率LED灯基板用铝合金型材的制备方法。
    为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
    一种大功率LED灯基板用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照元素质量百分数满足下列要求：Si 1.2-1.8、Cu 2.6-3.4、Ag 0.5-1.0、Be 0.3-0.6、W 0.2-0.4、Mn 0.25-0.35、Zn 0.1-0.2、Ni 0.2-0.3、Fe 0.05-0.15、Pd 0.03-0.07、Nd 0.02-0.04、Tb 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将炉料投入熔炼炉在730-760℃下进行熔炼，加待炉料全部熔化，搅拌25-35min，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为725-745℃，精炼时间为15-20min，扒渣后静置20-30min，再调整温度至715-735℃，铝液中通80%N2+10%Cl2+10%CO多元混合气体除气精炼20-25min，气体压力为0.18-0.22atm,气体流量为1.5-2.0 m3/min，静置20-30min，使氧化渣充分上浮,扒渣后开始浇铸；
    （2）采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为710-730℃,铸造温度为690-710℃,铸造速度为100-120 mm/min,冷却水压为0.2-0.4MPa，冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于40℃；
    （3）将铸坯进行均匀化处理：先以120-160℃/h升温至240-280℃，保温2-3h，再以100-150℃/h升温至475-495℃，保温5-10h，然后以60-80℃/h降温330-360℃，保温4-6h，强风风冷至180-220℃，保温2-3h，然后以100-150℃/h升温至485-505℃，保温5-10h，再以80-120℃/h降温至260-290℃，保温2-3h，空冷至室温，然后以140-180℃/h升温至320-350℃，保温2-3h，再以60-80℃/h降温至170-190℃，保温1-2h，出炉雾冷至室温；
    （4）将均匀化处理后的铸锭加热至435-455℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭 放入模具中挤出成型，模具预热温度为420-440℃，挤压筒预热温度415-435℃，挤压速率为12-18m/min；
    （5）上述挤压出来的铝合金型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，在线淬火后进行时效处理：先以80-90℃/h升温至175-195℃，保温5-10h，再以30-40℃/h降温至90-110℃，保温8-12h，再以40-50℃/h升温至180-200℃，保温5-10h，空冷至室温后再以30-40℃/h升温至80-90℃，保温10-15h，再以40-50℃/h升温至170-190℃，保温5-10h，空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
    所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化镁10-15、氯化钾 15-20、高炉矿渣4-8、火山灰5-10、萤石3-6、苦菱土4-8、废砖粉3-6、石墨粉2-5、白云石8-12、硫化锰2-3、纳米氧化铝2-3、乙烯基三乙氧基硅烷0.5-1、三乙醇胺1-2；b.将萤石、苦菱土、白云石混合均匀，730-760℃煅烧2-3h，冷却至室温后放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1200-1250℃煅烧1-2h，冷却至室温，粉碎，过100-150目筛与高炉矿渣、火山灰、废砖粉、石墨粉混合均匀，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷和三乙醇胺，2000-3000rpm高速研磨10-15min，待用；c.将氯化镁和氯化钾混合均匀，加热至780-810℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20-30min，喷射造粒，即得精炼剂。
 
本发明的有益效果：
本发明制得的铝合金型材热导率高，具有优异的散热性能，同时具有足够的机械性能，从而适用于制造大功率LRD基板，既可以提高LED灯的工作可靠性饥和使用寿命，又降低了生产成本，适用于工业化生产以及大规模推广。
具体实施方式
    一种大功率LED灯基板用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照元素质量百分数满足下列要求：Si 1.2-1.8、Cu 2.6-3.4、Ag 0.5-1.0、Be 0.3-0.6、W 0.2-0.4、Mn 0.25-0.35、Zn 0.1-0.2、Ni 0.2-0.3、Fe 0.05-0.15、Pd 0.03-0.07、Nd 0.02-0.04、Tb 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将炉料投入熔炼炉在745℃下进行熔炼，加待炉料全部熔化，搅拌30min，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为730℃，精炼时间为20min，扒渣后静置25min，再调整温度至725℃，铝液中通80%N2+10%Cl2+10%CO多元混合气体除气精炼20min，气体压力为0.2atm,气体流量为1.8 m3/min，静置25min，使氧化渣充分上浮,扒渣后开始浇铸；
    （2）采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为715℃,铸造温度为705℃,铸造速度为120 mm/min,冷却水压为0.3MPa，冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于40℃；
    （3）将铸坯进行均匀化处理：先以140℃/h升温至270℃，保温2h，再以120℃/h升温至490℃，保温7h，然后以70℃/h降温350℃，保温5h，强风风冷至200℃，保温3h，然后以150℃/h升温至505℃，保温6h，再以100℃/h降温至285℃，保温2h，空冷至室温，然后以160℃/h升温至330℃，保温3h，再以70℃/h降温至180℃，保温1h，出炉雾冷至室温；
    （4）将均匀化处理后的铸锭加热至445℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭 放入模具中挤出成型，模具预热温度为430℃，挤压筒预热温度420℃，挤压速率为14m/min；
    （5）上述挤压出来的铝合金型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，在线淬火后进行时效处理：先以90℃/h升温至185℃，保温8h，再以35℃/h降温至110℃，保温10h，再以50℃/h升温至200℃，保温6h，空冷至室温后再以30℃/h升温至80℃，保温15h，再以45℃/h升温至180℃，保温8h，空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
    所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量（kg）的原料：氯化镁15、氯化钾 15、高炉矿渣6、火山灰7、萤石4、苦菱土7、废砖粉5、石墨粉3、白云石10、硫化锰2、纳米氧化铝3、乙烯基三乙氧基硅烷0.6、三乙醇胺1.5；b.将萤石、苦菱土、白云石混合均匀，750℃煅烧2h，冷却至室温后放入浓度为15%的盐酸溶液中浸泡2h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1250℃煅烧1h，冷却至室温，粉碎，过100目筛与高炉矿渣、火山灰、废砖粉、石墨粉混合均匀，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷和三乙醇胺，2500rpm高速研磨10min，待用；c.将氯化镁和氯化钾混合均匀，加热至790℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌25min，喷射造粒，即得精炼剂。
    所得的铝合金型材经检验其主要性能为：热导率 216W/（m·k），抗拉强度394Mpa，屈服强度为281Mpa，伸长率为16.1%。

Claims (2)

1.一种大功率LED灯基板用铝合金型材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按照元素质量百分数满足下列要求：Si 1.2-1.8、Cu 2.6-3.4、Ag 0.5-1.0、Be 0.3-0.6、W 0.2-0.4、Mn 0.25-0.35、Zn 0.1-0.2、Ni 0.2-0.3、Fe 0.05-0.15、Pd 0.03-0.07、Nd 0.02-0.04、Tb 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将炉料投入熔炼炉在730-760℃下进行熔炼，加待炉料全部熔化，搅拌25-35min，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为725-745℃，精炼时间为15-20min，扒渣后静置20-30min，再调整温度至715-735℃，铝液中通80%N2+10%Cl2+10%CO多元混合气体除气精炼20-25min，气体压力为0.18-0.22atm,气体流量为1.5-2.0 m3/min，静置20-30min，使氧化渣充分上浮,扒渣后开始浇铸；
（2）采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为710-730℃,铸造温度为690-710℃,铸造速度为100-120 mm/min,冷却水压为0.2-0.4MPa，冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于40℃；
（3）将铸坯进行均匀化处理：先以120-160℃/h升温至240-280℃，保温2-3h，再以100-150℃/h升温至475-495℃，保温5-10h，然后以60-80℃/h降温330-360℃，保温4-6h，强风风冷至180-220℃，保温2-3h，然后以100-150℃/h升温至485-505℃，保温5-10h，再以80-120℃/h降温至260-290℃，保温2-3h，空冷至室温，然后以140-180℃/h升温至320-350℃，保温2-3h，再以60-80℃/h降温至170-190℃，保温1-2h，出炉雾冷至室温；
（4）将均匀化处理后的铸锭加热至435-455℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为420-440℃，挤压筒预热温度415-435℃，挤压速率为12-18m/min；
（5）上述挤压出来的铝合金型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，在线淬火后进行时效处理：先以80-90℃/h升温至175-195℃，保温5-10h，再以30-40℃/h降温至90-110℃，保温8-12h，再以40-50℃/h升温至180-200℃，保温5-10h，空冷至室温后再以30-40℃/h升温至80-90℃，保温10-15h，再以40-50℃/h升温至170-190℃，保温5-10h，空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
2.根据权利要求1所述的大功率LED灯基板用用铝合金型材的制备方法，其特征在于，所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化镁10-15、氯化钾 15-20、高炉矿渣4-8、火山灰5-10、萤石3-6、苦菱土4-8、废砖粉3-6、石墨粉2-5、白云石8-12、硫化锰2-3、纳米氧化铝2-3、乙烯基三乙氧基硅烷0.5-1、三乙醇胺1-2；b.将萤石、苦菱土、白云石混合均匀，730-760℃煅烧2-3h，冷却至室温后放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1200-1250℃煅烧1-2h，冷却至室温，粉碎，过100-150目筛与高炉矿渣、火山灰、废砖粉、石墨粉混合均匀，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷和三乙醇胺，2000-3000rpm高速研磨10-15min，待用；c.将氯化镁和氯化钾混合均匀，加热至780-810℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20-30min，喷射造粒，即得精炼剂。
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