CN101966587A - 一种制备高性能热导管铜粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备高性能热导管铜粉的方法，其步骤是：(1)、称取优质高纯电解铜板，装入熔炼炉内；(2)、加热至1150～1250℃，熔融后加入质量2-3％的氧化铜粉；(3)、漏包预热至200～400℃，雾化过程中，在坩埚中撒入少许无定形碳粉；(4)、将预热好的漏包放入雾化器中雾化，漏包孔径为6～12mm，熔体温度控制在1150～1250℃，雾化介质为水，雾化压力为5-15MPa；(5)、将雾化后的粉末干燥，之后放入干燥还原炉内进行干燥还原，温度控制在400～600℃之间，保护气氛为干燥的氨分解气体，还原后的粉末进行抗氧化性处理；(6)、破碎、筛分分级后进行合批，制取的纯铜粉。本方法粉末收得率高、劳动强度低、生产成本低、无环境污染、适合工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种粒度较粗、分布范围窄，松装密度低铜粉的生产方法，具体说是一种利用水雾化法制备高性能热导管用铜粉的方法。
背景技术
铜是人类发现最早的金属之一，具有很好的延展性、导电性和导热性。铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域的电线电缆、工业阀门、仪器仪表、滑动轴承、集成电路和热交换器等。纯铜的导热系数为4.01，导热性能仅次于金属银。用纯铜做成的各种散热器得到了广泛的应用，特别在集成电路散热领域，表现更为突出。集成电路的集成程度不断提高，现在已经实现了从微米级到纳米级的集成电路发展；运算速度也得到了飞跃的发展；同时集成电路集成程度和运算速度的提高给电子元器件的散热带来了新的课题，传统风扇式的散热已经难以满足其散热的要求。
热导管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室发明的一种称为“热导管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。采用热导管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。
热导管关键的散热冷却通道是由纯铜粉通过松装烧结组成的联通的毛细管，在毛细管力的作用下促使冷却介质在热端和冷端往返循环，带走热量，实现散热之目的。由此，对热导管用纯铜粉的性能提出了特殊的要求。其一，纯铜粉松比低，小于2.9gcm3；其二，要求具有很好的流动性能，不至于影响粉末在铜管内的填充性，流动性小于40s/50g；其三，杂质含量低，铜粉热导率好，铜含量大于99.5％；其四，粒度跨度小，分布合适，粒度在80～150目。目前国内外采用电解法生产，优点是杂质含量低，纯度高，粒度可以很好的控制；缺点是粉末流动性差，控制工艺复杂，生产周期长，存在污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高，降低生产成本，减少污染的制备高性能热导管铜粉的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的制备高性能热导管铜粉的方法，采用以下步骤：
(1)、称取优质高纯电解铜板，装入熔炼炉内；
(2)、加热至1150～1250℃，熔融后加入质量2-3％的氧化铜粉；
(3)、漏包预热至200～400℃，雾化过程中，在坩埚中撒入少许无定形碳粉；
(4)、将预热好的漏包放入雾化器中雾化，漏包孔径为6～12mm，熔体温度控制在1150～1250℃，雾化介质为水，雾化压力为5-15Mpa；
(5)、将雾化后的粉末干燥，之后放入干燥还原炉内进行干燥还原，温度控制在400～600℃之间，保护气氛为干燥的氨分解气体，还原后的粉末进行抗氧化性处理；
(6)、破碎、筛分分级后进行合批，制取的纯铜粉。
上述步骤(4)中雾化采用环孔喷嘴，环孔喷嘴孔径在1.5～2.0mm之间，喷射顶角20-40度之间。
上述步骤(5)中雾化后的粉末经离心干燥。
采用上述技术方案的制备高性能热导管铜粉的方法，为了获得低松比的铜粉，在熔炼时加入适量氧化铜粉，可以降低金属熔体的黏度，改善其流动性能；将雾化后未干燥的粉末松比控制在2.9g/cm3，所得产品的松比低于2.9g/cm3。为了获得低松比铜粉，本发明干燥还原温度控制在400～600℃较好，可以进一步降低产品的松比。经高压雾化、干燥还原、震动破碎、筛分合批，可以方便经济地、环保地生产流动性好、纯度高、粒度分布合理的高性能热导管用铜粉。本发明采用水雾化技术所得铜粉的松比低，粒度分布窄，后处理工序简单，工艺容易控制，大大节约了生产成本。
综上所述，本发明是一种生产效率高，降低生产成本，减少污染的制备高性能热导管铜粉的方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
(1)、称取优质高纯电解铜板100Kg，装入熔炼炉内；
(2)、开启中频感应加热炉，加热至1150℃，熔融后加入质量3％的氧化铜粉；
(3)、漏包预热至200℃，雾化过程中，在坩埚中撒入少许无定形碳粉，开启雾化系统之高压水泵；
(4)、将预热好的漏包放入雾化器中雾化，漏包孔径为6mm，采用环孔喷嘴，喷嘴孔径在2.0mm，喷射顶角20度，熔体温度控制在1150℃，雾化介质为水，雾化压力为5Mpa；
(5)、将雾化后的粉末经离心干燥，之后放入干燥还原炉内进行干燥还原，温度控制在400℃；保护气氛为干燥的氨分解气体，还原后的粉末进行抗氧化性处理；
(6)、破碎、筛分分级后进行合批，制取的纯铜粉，Cu≥99.5％，松比为2.72g/cm3，流速为38.8s/50g，粒度分布为60-150目，氢损为0.22％，颗粒形状为不规则状。
实施例2：
(1)、称取优质高纯电解铜板200Kg，装入熔炼炉内；
(2)、开启中频感应加热炉，加热至1250℃，熔融后加入质量2％的氧化铜粉；
(3)、漏包预热至400℃，雾化过程中，在坩埚中撒入少许无定形碳粉，开启雾化系统之高压水泵；
(4)、将预热好的漏包放入雾化器中雾化，漏包孔径为12mm，采用环孔喷嘴，喷嘴孔径在1.5mm，喷射顶角40度，熔体温度控制在1250℃，雾化介质为水，雾化压力为15Mpa；
(5)、将雾化后的粉末经离心干燥，之后放入干燥还原炉内进行干燥还原，温度控制在600℃；保护气氛为干燥的氨分解气体，还原后的粉末进行抗氧化性处理；
(6)、破碎、筛分分级后进行合批，制取的纯铜粉，Cu≥99.7％，松比为2.85g/cm3，流速为37.2s/50g，粒度分布为60-150目，氢损为0.23％，颗粒形状为不规则状。
实施例3：
(1)、称取优质高纯电解铜板200Kg，装入熔炼炉内；
(2)、开启中频感应加热炉，加热至1200℃，熔融后加入质量2.5％的氧化铜粉；
(3)、漏包预热至300℃，雾化过程中，在坩埚中撒入少许无定形碳粉，开启雾化系统之高压水泵；
(4)、将预热好的漏包放入雾化器中雾化，漏包孔径为8mm，采用环孔喷嘴，喷嘴孔径在1.8mm，喷射顶角30度，熔体温度控制在1200℃，雾化介质为水，雾化压力为10Mpa；
(5)、将雾化后的粉末经离心干燥，之后放入干燥还原炉内进行干燥还原，温度控制在500℃之间；保护气氛为干燥的氨分解气体，还原后的粉末进行抗氧化性处理；
(6)、破碎、筛分分级后进行合批，制取的纯铜粉，Cu≥99.7％，松比为2.78g/cm3，流速为38.2s/50g，粒度分布为60-150目，氢损为0.25％，颗粒形状为不规则状。
Claims (3)
1.一种制备高性能热导管铜粉的方法，其特征在于：其步骤是：
(1)、称取优质高纯电解铜板，装入熔炼炉内；
(2)、加热至1150～1250℃，熔融后加入质量2-3％的氧化铜粉；
(3)、漏包预热至200～400℃，雾化过程中，在坩埚中撒入少许无定形碳粉；
(4)、将预热好的漏包放入雾化器中雾化，漏包孔径为6～12mm，熔体温度控制在1150～1250℃，雾化介质为水，雾化压力为5-15Mpa；
(5)、将雾化后的粉末干燥，之后放入干燥还原炉内进行干燥还原，温度控制在400～600℃之间，保护气氛为干燥的氨分解气体，还原后的粉末进行抗氧化性处理；
(6)、破碎、筛分分级后进行合批，制取的纯铜粉。
2.根据权利要求1所述的制备高性能热导管铜粉的方法，其特征在于：上述步骤(4)中雾化采用环孔喷嘴，环孔喷嘴孔径在1.5～2.0mm之间，喷射顶角20-40度之间。
3.根据权利要求1或2所述的制备高性能热导管铜粉的方法，其特征在于：上述步骤(5)中雾化后的粉末经离心干燥。
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