一种高电磁屏蔽性能镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于电磁屏蔽材料领域，本发明专利技术的针对现在还没有任何方法能够提升镁合金电磁屏蔽能力的技术问题，具体公开了一种高电磁屏蔽性能镁合金，含有锌2.5‑3.5wt.%；锆0.15‑0.35wt.%；钐0.35‑1.5wt.%；其余为镁和杂质。还公开了该镁合金的制备方法，包括如下步骤：1）按要求的成分含量称取纯镁锭、纯锌粒、Mg‑Zr中间合金、Mg‑Sm中间合金、备用；2）将步骤1）称取的原材料分别进行干燥预热2 h，备用；3）将步骤2）预热好的纯镁锭放入不锈钢坩埚中，在保护气体的保护下加热升温，待镁完全熔化后添加步骤2）预热好的纯锌粒、Mg‑Zr中间合金及Mg‑Sm中间合金，保温10‑20 min；再将熔体浇注金属型模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。

High electromagnetic shielding performance magnesium alloy and preparation method thereof

The invention belongs to the field of electromagnetic shielding materials, the invention does not have any technical problems on the methods to enhance magnesium alloy electromagnetic shielding ability, particularly discloses a high electromagnetic shielding properties of magnesium alloy, zinc containing 2.5 3.5wt.% 0.15 0.35wt.%; zirconium; SM 0.35 1.5wt.%; the rest is magnesium and impurities. Also discloses a preparation method of the magnesium alloy, which comprises the following steps: 1) according to the content requirements of the weighing of pure magnesium ingot, zinc tablets, Mg Zr, Mg intermediate alloy Sm master alloy, spare; 2) step 1) said the raw material of preheating and drying 2 h standby; 3), step 2) pure magnesium ingot preheating in stainless steel crucible, heating protection gas, to be fully melted after adding magnesium in step 2) preheated pure zinc particles, Mg Zr and Mg intermediate alloy Sm alloy, thermal insulation 20 min 10; then melt the metal mould casting, natural cooling, obtained magnesium alloy ingot.

【技术实现步骤摘要】
一种高电磁屏蔽性能镁合金及其制备方法
本专利技术涉及电磁屏蔽材料领域，具体涉及一种高电磁屏蔽性能镁合金及其制备方法。
技术介绍
随着射频设备功率的成倍增加，地面上的电磁辐射大幅度增加，一方面威胁人体健康，另一方面电磁之间相互干扰也容易导致电子设备运行不稳定。针对这种情况，电磁屏蔽材料研究越来越受到材料研究人员的关注。传统的电磁屏蔽材料主要包括铜、银、铝、铁和镍，这样的材料虽然能够达到一定的电磁屏蔽性能，但是还是存在密度高的缺点，在一些对密度要求高的领域(如航空航天、高精密设备等)，这些材料并不是理想的材料。针对这种情况，市面上又出现了复合材料以及涂层屏蔽方式，涂层屏蔽的屏蔽效果并不理想且不能作为结构件使用。随着研究的深入，人们想到了镁合金，通过在镁合金中添加少量稀土元素(Y、Ce、Nd等)可以影响镁合金的使用性能，但是近乎所有的研究都是朝着提升镁合金的力学性能去的，对于提升镁合金的电磁屏蔽能力的研究近乎没有，镁合金具有可以直接作为结构件使用和密度小的优点，如果能在兼顾镁合金力学性能的同时，提升镁合金的电磁屏蔽能力就可满足密度和电磁屏蔽性能的要求了。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种既具有较高的力学性能，同时具有高电磁屏蔽性能的镁合金。本专利技术提供的基础方案为：一种高电磁屏蔽性能镁合金，含有锌2.5-3.5wt.％；锆0.15-0.35wt.％；钐0.35-1.5wt.％；其余为镁和杂质。本专利技术的原理及优点在于：Mg-Zn系镁合金是目前工业上应用最为广泛的镁合金之一，Zr(锆)作为该系镁合金最常用的合金化元素，可显著细化晶粒从而提高力学性能。但晶粒的细化会显著增加晶界面积，使Mg-Zn系镁合金的电导率降低从而影响电磁屏蔽性能。稀土钐(Sm)的添加，可在晶界及晶粒内部形成稀土相。稀土相的析出一方面可起第二相强化作用，从而提高添加钐(Sm)之后的镁合金的力学性能；另一方面，稀土相的析出会消耗固溶于镁基体内的Zn原子，从而可明显的改善镁合金的电磁屏蔽性能。通过添加适量(钐0.35-1.5wt.％，wt.％的含义是重量百分比)的稀土元素钐(Sm)对Mg-Zn系镁合金进行合金化。所制备的含Sm稀土镁合金，因稀土钐(Sm)含量较低，使最终合金密度不会显著增加，保留了镁合金质轻的优点，含钐(Sm)稀土相的析出能提高Mg-Zn镁合金的电磁屏蔽性能，在实际验证中我们还发现含钐(Sm)稀土相的析出还可改善镁合金力学性能。本专利技术提供的高电磁屏蔽性能镁合金，通过在镁合金中添加适量的稀土元素钐(Sm)可显著提高镁合金的电磁屏蔽性能。进一步，该镁合金中锌2.5wt.％，锆0.3wt.％，钐1.0wt.％，其余为镁和杂质。进一步，该镁合金中锌2.8wt.％，锆0.4wt.％，钐0.9wt.％，其余为镁和杂质。本专利技术的目的之二是提供一种既具有较高的力学性能，同时具有高电磁屏蔽性能的镁合金的制备方法，包括如下步骤：1)按锌2.5-3.5wt.％；锆0.15-0.35wt.％；钐0.35-1.5wt.％，余量为镁和杂质的组分要求称取纯镁锭、纯锌粒、Mg-Zr中间合金、Mg-Sm中间合金，备用；2)将步骤1)称取的各个原材料分别进行干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁锭放入不锈钢坩埚中，在保护气体的保护下加热升温，待纯镁锭完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒、Mg-Zr中间合金及Mg-Sm中间合金，保温10-20min；待纯镁锭、Mg-Zr中间合金及Mg-Sm中间合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注到金属模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。本专利技术提供的镁合金制备工艺简单、成本低。进一步，所述干燥预热温度为200℃，所述干燥预热为一个步骤，其能够同时达到干燥和预热的效果。经过试验验证，这样的干燥温度既能够达到干燥效果，也能够防止出现其他副反应。进一步，所述保护气体为CO2和SF6混合气体，所述加热升温为加热至710℃。CO2和SF6混合气体能够防止纯镁锭在加热过程中出现氧化反应。进一步，所述金属模具在浇注前，已经升温至350℃进行预热。对模具进行预热，防止在浇注时发生意外。进一步，CO2+SF6混合气体中，CO2与SF6气体的体积为99︰1。经过试验验证，这样的比例的保护气体，在能够达到较好的保护效果的同时，成本也较低。进一步，将熔体浇注到金属模具中采用的是底注法。这样生产出的产品质量较好。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：实施例1一种含Sm的高电磁屏蔽性能镁合金，该镁合金中含有：锌2.5wt.％；锆0.3wt.％；钐0.4wt.％；其余为镁和不可避免杂质。本实施例所述的杂质是不可避免的，主要是杂质在合金的冶炼中是不可避免的存在的，就如同钢和生铁中也仅是含碳量不同导致了韧性不同一样，因此说杂质是不可避免的。一种含Sm的高电磁屏蔽性能镁合金的制备方法，包括如下步骤：1)按上述成分含量要求称取纯镁锭、纯锌粒、Mg-Zr中间合金、Mg-Sm中间合金、备用；2)将步骤1)称取的原材料分别置于200℃条件下干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁锭放入不锈钢坩埚中，在CO2和SF6混合气体(CO2与SF6气体的体积为99︰1)保护下加热至710℃，待纯镁完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒、Mg-Zr中间合金及Mg-Sm中间合金，保温15min；待合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注至预热温度为350℃的金属型模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。实施例2与实施例1相比，不同之处仅在于，该镁合金中含有：锌2.8wt.％；锆0.4wt.％；钐0.9wt.％；其余为镁和不可避免杂质。实施例3与实施例1相比，不同之处仅在于，该镁合金中含有：锌2.5wt.％；锆0.3wt.％；钐1.0wt.％；其余为镁和不可避免杂质。对比例1一种锌镁合金，该镁合金中含有：锌2.8wt.％；其余为镁和不可避免杂质。其制备方法如下：1)按上述成分含量要求称取纯镁锭、纯锌粒、备用；2)将步骤1)称取的原材料分别置于200℃条件下干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁放入不锈钢坩埚中，在CO2和SF6混合气体保护下加热至710℃，待纯镁完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒，保温15min；待合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注至预热温度为350℃的金属型模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。对比例2一种不含钐(Sm)镁合金，其成分含量为：锌2.8wt.％；锆0.3wt.％；其余为镁和不可避免杂质。其制备方法如下：1)按上述成分含量要求称取纯镁锭、纯锌粒、Mg-Zr中间合金、备用；2)将步骤1)称取的原材料分别置于200℃条件下干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁放入不锈钢坩埚中，在CO2和SF6混合气体保护下加热至710℃，待纯镁完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒、Mg-Zr中间合金，保温15min；待合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注至预热温度为350℃的金属型模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。为方便直观的对比，我们将实施例1-3及对比例1-2中除镁外的各组分及含量进行列表说明，如表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电磁屏蔽性能镁合金，其特征在于，含有锌2.5‑3.5wt. %；锆0.15‑0.35wt. %；钐0.35‑1.5wt. %；其余为镁和杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高电磁屏蔽性能镁合金，其特征在于，含有锌2.5-3.5wt.%；锆0.15-0.35wt.%；钐0.35-1.5wt.%；其余为镁和杂质。2.根据权利要求1所述的高电磁屏蔽性能镁合金，其特征在于，该镁合金中锌2.5wt.%，锆0.3wt.%，钐1.0wt.%，其余为镁和杂质。3.根据权利要求1所述的高电磁屏蔽性能镁合金，其特征在于，该镁合金中锌2.8wt.%，锆0.4wt.%，钐0.9wt.%，其余为镁和杂质。4.一种高电磁屏蔽性能镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）按按锌2.5-3.5wt.%；锆0.15-0.35wt.%；钐0.35-1.5wt.%，余量为镁和杂质的组分要求称取纯镁锭、纯锌粒、Mg-Zr中间合金、Mg-Sm中间合金，备用；2）将步骤1）称取的原材料分别进行干燥预热2h，备用；3）将步骤2）预热好的纯镁锭放入不锈...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨初斌，罗宁，韩宝军，张小联，彭光怀，方玲，
申请(专利权)人：赣南师范大学，
类型：发明
国别省市：江西,36