專利名稱：一種輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳/金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著復(fù)雜程度和功能以驚人的速度增加，微電子系統(tǒng)的功率在持續(xù)地增加， 體積卻不斷減小。電子元件本身也是熱源，處在整個(gè)設(shè)備溫度的最高點(diǎn)，過高 的溫升往往是導(dǎo)致電子系統(tǒng)故障和失效的致命因素。為使電子系統(tǒng)(特別是敏 感電路和元器件)能持續(xù)穩(wěn)定地工作，對(duì)其進(jìn)行有效可靠的散熱顯然十分重要 因此，研究和開發(fā)高效率的電子散熱材料和相關(guān)技術(shù)己刻不容緩。
石墨是碳元素的結(jié)晶體，具有比銅和銀更大的熱導(dǎo)率。沿石墨片層方向上
的高導(dǎo)熱[理論值為數(shù)kW/(mK)]特性和垂直于石墨片層方向的低導(dǎo)熱[理論
值為(6W/(mK))]特性與其特殊的層狀結(jié)構(gòu)有關(guān)。相比于上述金屬基導(dǎo)熱材料，
碳材料的導(dǎo)熱系數(shù)明顯高，而且自身質(zhì)輕、耐腐蝕、原料價(jià)廉，在散熱材料開 發(fā)方面具有更加優(yōu)越的前途和市場(chǎng)。此外，我國(guó)石墨礦產(chǎn)資源豐富，分布面積
廣闊，地礦儲(chǔ)量大。
這種新型復(fù)合材料具有密度小、強(qiáng)度大、耐高溫、抗腐蝕、抗輻射、高導(dǎo) 電、高導(dǎo)熱、耐燒蝕、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用這種材料制作散熱器，其導(dǎo) 熱率高，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，能有效提高計(jì)算機(jī)的使用效率，延 長(zhǎng)汁算機(jī)的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)金屬材料在散熱領(lǐng)域中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)高 導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料，它的組分及其重量百分比含量為 石墨粉 71%~96%; Cu粉 00/0~28%; Al粉 0%~28%; Ag粉 0%~28%;
高分子粘結(jié)劑3%—4%;上述Cu粉、Al粉和Ag粉的含量不同時(shí)為O，各 組分之和為100%。
上述的石墨粉的粒徑在0.1 100微米。所說的Cu粉、Al粉和Ag粉的粒徑 分別在0.5-500微米。
3本發(fā)明中，所說的石墨粉可以是天然鱗片石墨或人造石墨，其中，人造石 墨為石墨纖維、熱解石墨、酸化石墨、膨脹石墨、柔性石墨和多孔石墨中的一 種或幾種。
輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，步驟如下
按權(quán)利要求1所說的重量百分比含量稱取石墨粉、CU粉、Al粉和Ag粉，
置于密閉容器中混合，混合的同時(shí)加入高分子粘結(jié)劑，混合0.5 24小時(shí)后，烘 干，制成坯體，然后在真空或者在氬氣、氫氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，于200°C以 上，大于8MPa壓力下熱固成型。
上述的高分子粘結(jié)劑可以是甲基纖維素、羥已基纖維素、羧甲基纖維素、 聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙烯亞胺中的一種或混合物。
本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。原料來源廣，價(jià)格便宜。制得的復(fù)合材 料成品密度小、材料內(nèi)部無微裂紋，機(jī)械強(qiáng)度好，熱導(dǎo)率高。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1.
精選天然鱗片石墨粉末、銅粉、鋁粉和銀粉按照重量百分比78:6:6:7混 合，其余3%為甲基纖維素?；旌鲜窃谵D(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌器中進(jìn)行，混合 的同時(shí)加入質(zhì)量濃度為10%甲基纖維素水溶液，混合攪拌l小時(shí)；120。C烘干， 分散，將粉末壓制成坯體，在真空300度30MPa壓力下熱壓成型，得到輕質(zhì)高 導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料。測(cè)量其沿?zé)釅悍较驅(qū)崧蕿?.5W/m.K，垂直熱壓方向?qū)?熱率為249 W/m-K。 實(shí)施例2.
熱解石墨粉末和銅粉按照重量百分比71 :25混合，其余量4%為聚丙烯酰 胺?；旌鲜窃谵D(zhuǎn)速11000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌器中進(jìn)行，混合的同時(shí)加入質(zhì)量濃度為 5%聚丙烯酰胺水溶液，混合攪拌0.5小時(shí)；100。C烘干，分散，將粉末壓制成坯 體，在氬氣氛中300度30MPa壓力下熱等靜壓成型，得到輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù) 合材料。測(cè)量其沿?zé)釅悍较驅(qū)崧蕿?.8W/m>K，垂直熱壓方向?qū)崧蕿?36 W/m-K。 實(shí)施例3.
膨脹石墨粉末、銅粉、鋁粉按照重量百分比90:3:4混合，其余3%為聚乙 烯醇。混合是在轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌器中進(jìn)行，混合的同時(shí)加入質(zhì)量濃度為 10%聚乙烯醇水溶液，混合攪拌2小時(shí)；130。C烘干，分散，將粉末壓制成坯體， 在真空600度50MPa壓力下超高壓燒結(jié)成型，得到輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料。 測(cè)量其沿?zé)釅悍较驅(qū)崧蕿?.1W/m,K，垂直熱壓方向?qū)崧蕿?28 W/m.K。
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于它的組分及其重量百分比含量為石墨粉 71％～96％；Cu粉0％～28％；Al粉0％～28％；Ag粉0％～28％；高分子粘結(jié)劑3％-4％；上述Cu粉、Al粉和Ag粉的含量不同時(shí)為0，各組分之和為100％。
2. 按權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料，其特征是石墨粉的粒 徑為0.1 100微米。
3. 按權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料，其特征是所說的Cu 粉、Al粉和Ag粉的粒徑分別在0.5 500微米。
4. 按權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于所說的石 墨粉是天然鱗片石墨或人造石墨，其中，人造石墨為石墨纖維、熱解石墨、酸 化石墨、膨脹石墨、柔性石墨和多孔石墨中的一種或幾種。
5. 按權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征是 步驟如下按權(quán)利要求1所說的重量百分比含量稱取石墨粉、Cu粉、Al粉和Ag粉， 置于密閉容器中混合，混合的同時(shí)加入高分子粘結(jié)劑，混合0.5 24小時(shí)后，烘 干，制成坯體，然后在真空或者在氬氣、氫氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，于200°C以 上，大于8MPa壓力下熱固成型。
6. 按權(quán)利要求5所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征是 所說的高分子粘結(jié)劑是甲基纖維素、羥已基纖維素、羧甲基纖維素、聚丙烯酰 胺、聚乙烯醇和聚乙烯亞胺中的一種或混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開的輕質(zhì)高導(dǎo)熱碳/金屬?gòu)?fù)合材料，它的組分及其重量百分比含量為石墨粉71％～96％；Cu粉0％～28％；Al粉0％～28％；Ag粉0％～28％；高分子粘結(jié)劑3％-4％；上述Cu粉、Al粉和Ag粉的含量不同時(shí)為0。制備驟如下按重量百分比含量稱取石墨粉、Cu粉、Al粉和Ag粉，置于密閉容器中混合，混合的同時(shí)加入高分子粘結(jié)劑，混合0.5～24小時(shí)后，烘干，制成坯體，然后在真空或者在氬氣、氫氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，于200℃以上，大于8MPa壓力下熱固成型。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。原料來源廣，價(jià)格便宜。制得的復(fù)合材料成品密度小、材料內(nèi)部無微裂紋，機(jī)械強(qiáng)度好，熱導(dǎo)率高。
文檔編號(hào)B22F3/02GK101549402SQ200910098620
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者丹 史, 安全福, 張孝彬, 程繼鵬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)