本發(fā)明涉及一種高散熱性機(jī)械涂層的制備方法，屬于機(jī)械涂層制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

涂層技術(shù)是指在物體表面（高熱流區(qū)域）涂抹一層涂料，依靠涂層的高導(dǎo)熱、高輻射性達(dá)到快速傳熱的目的。因其技術(shù)簡單、散熱效果明顯、適用范圍廣，發(fā)展速度很快，并且在增強(qiáng)散熱的同時(shí)，涂層還具備良好的絕緣、防腐、防水和自潔等性能，具有很高的實(shí)用價(jià)值。涂層技術(shù)就是指散熱涂料，它是一種復(fù)合型高分子材料，涂覆于基材表面，依靠強(qiáng)化物體表面的熱傳導(dǎo)及熱輻射能力，提高表面的散熱效率，實(shí)現(xiàn)降溫散熱的目的。

目前現(xiàn)有的機(jī)械涂層的機(jī)械性能差，基于無機(jī)填料粒子與基體的不匹配性，涂層的硬度小(低于B級)、不耐沖擊、不耐熱等，涂層無法在較高溫度下長期使用。

尖晶石具有陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗沖擊、高強(qiáng)度、高硬度、良好的電絕緣性能等，又具有藍(lán)寶石晶體、石英玻璃的光學(xué)性能，在紫外、可見光、紅外光波具有良好的透光率，同時(shí)具有比石英玻璃有更好的機(jī)械強(qiáng)度，高的熱導(dǎo)率，更耐酸堿腐蝕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前傳統(tǒng)的散熱涂料由于無機(jī)填料粒子與基體的相容性差，涂層的硬度小、不耐沖擊、且不能在較高的溫度下長期使用的問題，本發(fā)明將鋁粉、鎂粉等物質(zhì)混合球磨、加壓煅燒后，經(jīng)液氮冷凍，粉碎研磨制得尖晶石晶須，再用透明膠帶粘附薄層石墨，氧化后制得散熱粉料，將其和尖晶石晶須混合后，用天然樹脂和微生物對其進(jìn)行改性，得改性散熱增強(qiáng)填料，最后和環(huán)氧樹脂復(fù)配，加入稀釋劑和固化劑最終制得高散熱性機(jī)械涂層，本發(fā)明利用尖晶石晶須具有的耐高溫、耐磨損、抗沖擊、高強(qiáng)度、高硬度的特性和薄層石墨較高的熱導(dǎo)率來提高涂層的散熱性和機(jī)械性能，再通過天然樹脂和微生物對晶須和石墨表面改性，提高填料與基體的相容性，解決了傳統(tǒng)的散熱涂料由于無機(jī)填料粒子與基體的相容性差，涂層的機(jī)械性能差的問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計(jì)，稱取50～60份鋁粉、15～20份鎂粉、20～25份硼酸、1～3份黃糊精和2～4份硬脂酸依次倒入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入氧化鋯球磨珠，以700～800r/min轉(zhuǎn)速球磨10～14h，得到混合粉末；

（2）將混合粉末在600～650MPa壓力下壓制成邊長為1～2cm的立方塊，用電子燒結(jié)爐以800～900℃的溫度保溫?zé)Y(jié)1～3h，將燒結(jié)后的立方塊放入沼氣液中浸泡10～12h后取出，立即用液氮噴淋冷凍10～15min，將冷凍后的立方塊放入高速球磨機(jī)中，以1000～1200r/min轉(zhuǎn)速球磨20～24h后過300目篩，得到鎂鋁尖晶石晶須，備用；

（3）用石墨棒在瓷磚表面反復(fù)圖畫10～15min，在瓷磚表面形成致密的石墨層，再用透明膠帶粘性面粘附在瓷磚的石墨層上并施加30～50N的壓力，使膠帶和石墨層緊密接觸，最后緩慢撕下透明膠帶，收集粘附石墨顆粒的膠帶；

（4）將上述粘附石墨顆粒的膠帶放入石英管式爐中，以1000～1200℃的高溫煅燒20～30min后收集黑色粉末，按質(zhì)量比為1:2將黑色粉末和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%雙氧水混合后，用超聲振蕩儀超聲處理20～30min后過濾，將濾渣裝入透明塑料袋，密封袋口后放在陽光下暴曬6～8h后，得自制散熱粉料；

（5）將等質(zhì)量的備用鎂鋁尖晶石晶須、上述自制散熱粉料和阿拉伯膠混合后加入到三者總質(zhì)量3～5倍的蒸餾水中，攪拌均勻得到混合物，將混合物轉(zhuǎn)入陶瓷罐中，按接種量為8%向混合物中接入枯草芽孢桿菌，在30～40℃下保溫發(fā)酵7～9天，將發(fā)酵液放入臥式離心機(jī)中，以5000～7000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15～20min，分離得到下層沉淀，干燥后即得改性散熱增強(qiáng)填料；

（6）按重量份數(shù)計(jì)，稱取50～60份雙酚A型環(huán)氧樹脂、10～20份上述得到的改性散熱增強(qiáng)填料、10～20份丙酮和5～10份雙氰胺依次裝入膠體磨中，以1200～1400r/min轉(zhuǎn)速研磨3～5h后，過200目篩網(wǎng)除雜，出料后即得高散熱性機(jī)械涂料，使用時(shí)將涂料均勻的涂刷在機(jī)器的機(jī)殼表面，待其自然固化后即可得到高散熱性機(jī)械涂層。

本發(fā)明制備的高散熱性機(jī)械涂層導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到16.2～20.5W/（m·K），耐沖擊性達(dá)到85 kg·cm以上，附著力0級，硬度達(dá)到4H以上，降溫溫差為15～20℃，耐熱性達(dá)到550～672℃。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的高散熱性機(jī)械涂層散熱性能優(yōu)越，降溫溫差達(dá)到15～20℃；

（2）本發(fā)明制備的高散熱性機(jī)械涂層中填料與基體之間的相容性好，提高了其硬度和耐沖擊性能，硬度達(dá)到4H以上，耐沖擊性達(dá)到85 kg·cm以上；

（3）本發(fā)明制備工藝簡單，原材料易獲取，成本低廉。

具體實(shí)施方式

首先按重量份數(shù)計(jì)，稱取50～60份鋁粉、15～20份鎂粉、20～25份硼酸、1～3份黃糊精和2～4份硬脂酸依次倒入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入氧化鋯球磨珠，以700～800r/min轉(zhuǎn)速球磨10～14h，得到混合粉末；將混合粉末在600～650MPa壓力下壓制成邊長為1～2cm的立方塊，用電子燒結(jié)爐以800～900℃的溫度保溫?zé)Y(jié)1～3h，將燒結(jié)后的立方塊放入沼氣液中浸泡10～12h后取出，立即用液氮噴淋冷凍10～15min，將冷凍后的立方塊放入高速球磨機(jī)中，以1000～1200r/min轉(zhuǎn)速球磨20～24h后過300目篩，得到鎂鋁尖晶石晶須，備用；再用石墨棒在瓷磚表面反復(fù)圖畫10～15min，在瓷磚表面形成致密的石墨層，再用透明膠帶粘性面粘附在瓷磚的石墨層上并施加30～50N的壓力，使膠帶和石墨層緊密接觸，最后緩慢撕下透明膠帶，收集粘附石墨顆粒的膠帶；將上述粘附石墨顆粒的膠帶放入石英管式爐中，以1000～1200℃的高溫煅燒20～30min后收集黑色粉末，按質(zhì)量比為1:2將黑色粉末和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%雙氧水混合后，用超聲振蕩儀超聲處理20～30min后過濾，將濾渣裝入透明塑料袋，密封袋口后放在陽光下暴曬6～8h后，得自制散熱粉料；接著將等質(zhì)量的備用鎂鋁尖晶石晶須、上述自制散熱粉料和阿拉伯膠混合后加入到三者總質(zhì)量3～5倍的蒸餾水中，攪拌均勻得到混合物，將混合物轉(zhuǎn)入陶瓷罐中，按接種量為8%向混合物中接入枯草芽孢桿菌，在30～40℃下保溫發(fā)酵7～9天，將發(fā)酵液放入臥式離心機(jī)中，以5000～7000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15～20min，分離得到下層沉淀，干燥后即得改性散熱增強(qiáng)填料；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取50～60份雙酚A型環(huán)氧樹脂、10～20份上述得到的改性散熱增強(qiáng)填料、10～20份丙酮和5～10份雙氰胺依次裝入膠體磨中，以1200～1400r/min轉(zhuǎn)速研磨3～5h后，過200目篩網(wǎng)除雜，出料后即得高散熱性機(jī)械涂料，使用時(shí)將涂料均勻的涂刷在機(jī)器的機(jī)殼表面，待其自然固化后即可得到高散熱性機(jī)械涂層。

實(shí)例1

首先按重量份數(shù)計(jì)，稱取60份鋁粉、20份鎂粉、25份硼酸、3份黃糊精和4份硬脂酸依次倒入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入氧化鋯球磨珠，以800r/min轉(zhuǎn)速球磨14h，得到混合粉末；將混合粉末在650MPa壓力下壓制成邊長為2cm的立方塊，用電子燒結(jié)爐以900℃的溫度保溫?zé)Y(jié)3h，將燒結(jié)后的立方塊放入沼氣液中浸泡12h后取出，立即用液氮噴淋冷凍15min，將冷凍后的立方塊放入高速球磨機(jī)中，以1200r/min轉(zhuǎn)速球磨24h后過300目篩，得到鎂鋁尖晶石晶須，備用；再用石墨棒在瓷磚表面反復(fù)圖畫15min，在瓷磚表面形成致密的石墨層，再用透明膠帶粘性面粘附在瓷磚的石墨層上并施加50N的壓力，使膠帶和石墨層緊密接觸，最后緩慢撕下透明膠帶，收集粘附石墨顆粒的膠帶；將上述粘附石墨顆粒的膠帶放入石英管式爐中，以1200℃的高溫煅燒30min后收集黑色粉末，按質(zhì)量比為1:2將黑色粉末和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%雙氧水混合后，用超聲振蕩儀超聲處理30min后過濾，將濾渣裝入透明塑料袋，密封袋口后放在陽光下暴曬8h后，得自制散熱粉料；接著將等質(zhì)量的備用鎂鋁尖晶石晶須、上述自制散熱粉料和阿拉伯膠混合后加入到三者總質(zhì)量5倍的蒸餾水中，攪拌均勻得到混合物，將混合物轉(zhuǎn)入陶瓷罐中，按接種量為8%向混合物中接入枯草芽孢桿菌，在40℃下保溫發(fā)酵9天，將發(fā)酵液放入臥式離心機(jī)中，以7000r/min轉(zhuǎn)速離心處理20min，分離得到下層沉淀，干燥后即得改性散熱增強(qiáng)填料；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取60份雙酚A型環(huán)氧樹脂、20份上述得到的改性散熱增強(qiáng)填料、20份丙酮和10份雙氰胺依次裝入膠體磨中，以1400r/min轉(zhuǎn)速研磨5h后，過200目篩網(wǎng)除雜，出料后即得高散熱性機(jī)械涂料，使用時(shí)將涂料均勻的涂刷在機(jī)器的機(jī)殼表面，待其自然固化后即可得到高散熱性機(jī)械涂層。

本發(fā)明制備的高散熱性機(jī)械涂層導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到20.5W/（m·K），耐沖擊性達(dá)到87kg·cm，附著力0級，硬度達(dá)到5H，降溫溫差為15℃，耐熱性達(dá)到672℃。

實(shí)例2

首先按重量份數(shù)計(jì)，稱取50份鋁粉、15份鎂粉、20份硼酸、1份黃糊精和2份硬脂酸依次倒入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入氧化鋯球磨珠，以700r/min轉(zhuǎn)速球磨10h，得到混合粉末；將混合粉末在600MPa壓力下壓制成邊長為1cm的立方塊，用電子燒結(jié)爐以800℃的溫度保溫?zé)Y(jié)1h，將燒結(jié)后的立方塊放入沼氣液中浸泡10h后取出，立即用液氮噴淋冷凍10min，將冷凍后的立方塊放入高速球磨機(jī)中，以1000r/min轉(zhuǎn)速球磨20h后過300目篩，得到鎂鋁尖晶石晶須，備用；再用石墨棒在瓷磚表面反復(fù)圖畫10min，在瓷磚表面形成致密的石墨層，再用透明膠帶粘性面粘附在瓷磚的石墨層上并施加30N的壓力，使膠帶和石墨層緊密接觸，最后緩慢撕下透明膠帶，收集粘附石墨顆粒的膠帶；將上述粘附石墨顆粒的膠帶放入石英管式爐中，以1000℃的高溫煅燒20min后收集黑色粉末，按質(zhì)量比為1:2將黑色粉末和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%雙氧水混合后，用超聲振蕩儀超聲處理20min后過濾，將濾渣裝入透明塑料袋，密封袋口后放在陽光下暴曬6h后，得自制散熱粉料；接著將等質(zhì)量的備用鎂鋁尖晶石晶須、上述自制散熱粉料和阿拉伯膠混合后加入到三者總質(zhì)量3倍的蒸餾水中，攪拌均勻得到混合物，將混合物轉(zhuǎn)入陶瓷罐中，按接種量為8%向混合物中接入枯草芽孢桿菌，在30℃下保溫發(fā)酵7天，將發(fā)酵液放入臥式離心機(jī)中，以5000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15min，分離得到下層沉淀，干燥后即得改性散熱增強(qiáng)填料；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取50份雙酚A型環(huán)氧樹脂、10份上述得到的改性散熱增強(qiáng)填料、10份丙酮和5份雙氰胺依次裝入膠體磨中，以1200r/min轉(zhuǎn)速研磨3h后，過200目篩網(wǎng)除雜，出料后即得高散熱性機(jī)械涂料，使用時(shí)將涂料均勻的涂刷在機(jī)器的機(jī)殼表面，待其自然固化后即可得到高散熱性機(jī)械涂層。

本發(fā)明制備的高散熱性機(jī)械涂層導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到16.2W/（m·K），耐沖擊性達(dá)到88 kg·cm，附著力0級，硬度達(dá)到6H，降溫溫差為17℃，耐熱性達(dá)到600℃。

實(shí)例3

首先按重量份數(shù)計(jì)，稱取55份鋁粉、17份鎂粉、22份硼酸、2份黃糊精和3份硬脂酸依次倒入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入氧化鋯球磨珠，以750r/min轉(zhuǎn)速球磨12h，得到混合粉末；將混合粉末在620MPa壓力下壓制成邊長為1cm的立方塊，用電子燒結(jié)爐以850℃的溫度保溫?zé)Y(jié)2h，將燒結(jié)后的立方塊放入沼氣液中浸泡11h后取出，立即用液氮噴淋冷凍12min，將冷凍后的立方塊放入高速球磨機(jī)中，以1100r/min轉(zhuǎn)速球磨22h后過300目篩，得到鎂鋁尖晶石晶須，備用；再用石墨棒在瓷磚表面反復(fù)圖畫12min，在瓷磚表面形成致密的石墨層，再用透明膠帶粘性面粘附在瓷磚的石墨層上并施加40N的壓力，使膠帶和石墨層緊密接觸，最后緩慢撕下透明膠帶，收集粘附石墨顆粒的膠帶；將上述粘附石墨顆粒的膠帶放入石英管式爐中，以1100℃的高溫煅燒25min后收集黑色粉末，按質(zhì)量比為1:2將黑色粉末和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%雙氧水混合后，用超聲振蕩儀超聲處理25min后過濾，將濾渣裝入透明塑料袋，密封袋口后放在陽光下暴曬7h后，得自制散熱粉料；接著將等質(zhì)量的備用鎂鋁尖晶石晶須、上述自制散熱粉料和阿拉伯膠混合后加入到三者總質(zhì)量4倍的蒸餾水中，攪拌均勻得到混合物，將混合物轉(zhuǎn)入陶瓷罐中，按接種量為8%向混合物中接入枯草芽孢桿菌，在35℃下保溫發(fā)酵8天，將發(fā)酵液放入臥式離心機(jī)中，以6000r/min轉(zhuǎn)速離心處理17min，分離得到下層沉淀，干燥后即得改性散熱增強(qiáng)填料；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取55份雙酚A型環(huán)氧樹脂、15份上述得到的改性散熱增強(qiáng)填料、15份丙酮和7份雙氰胺依次裝入膠體磨中，以1300r/min轉(zhuǎn)速研磨4h后，過200目篩網(wǎng)除雜，出料后即得高散熱性機(jī)械涂料，使用時(shí)將涂料均勻的涂刷在機(jī)器的機(jī)殼表面，待其自然固化后即可得到高散熱性機(jī)械涂層。

本發(fā)明制備的高散熱性機(jī)械涂層導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到20.5W/（m·K），耐沖擊性達(dá)到89 kg·cm，附著力0級，硬度達(dá)到5H，降溫溫差為19℃，耐熱性達(dá)到558℃。