CN105936988A - 一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料，该合金材料由以下重量份的原料制成：镁4‑5%、纳米铜2‑3%、锂1‑2%、硅4‑5%、石墨烯溶胶50‑60%、造孔剂1‑2%、无水乙醇0.5‑1、余量为铝。

Description

一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子封装材料技术领域，尤其涉及一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料及其制备方法。

背景技术

汽车电子是汽车电子控制装置和车载汽车电子装置的总称，汽车电子在汽车技术中占据至关重要的位置，是开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施。由于汽车内部存在极端的工作温度范围、强烈的机械振动以及污渍较多等恶劣环境因素，要确保汽车电子产品性能不受干扰，必须做好产品的封装工作，选择好的封装材料以实现行业更低的成本、更强的功能、更高的可靠性等技术发展趋势。

理想的电子封装材料要具备热膨胀系数低、高导热、气密性佳、足够的强度和刚度、便于加工成型和焊接以及轻质轻量等优点，目前常用的几类封装材料主要有塑料封装材料、陶瓷封装材料、金属封装材料以及金属基复合材料几大类，其中金属基复合电子封装材料具有强度高、导热性好等优点成为行业研究的热点，尤其是铝基金属材料，其轻质的优点在汽车领域广受青睐，提高铝基封装材料的综合性能也是研究热点。《真空热压烧结法制备金刚石/Al-Cu基复合材料》一文利用真空热压烧结的方式改善金刚石与铝的界面不良反应，同时加入Cu粉改善性能，这种方法使用的是微米级的金刚石粉体，虽然获得了高热导率的复合材料，但是合金材料的强度、塑性却在一定程度上降低，使用范围受限，纳米级无机材料在改善合金性能方面有突出的优点，但是纳米级材料在合金中的分散性却不尽如人意。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料，该合金材料由以下重量份的原料制成：镁4-5%、纳米铜2-3%、锂1-2%、硅4-5%、石墨烯溶胶50-60%、造孔剂1-2%、无水乙醇0.5-1、余量为铝。

所述的石墨烯溶胶由以下方法配制而成：将十二烷基三甲基溴化铵投入无水乙醇中，搅拌至其完全溶解后投入石墨烯，超声振荡分散5-10h，即得；其中石墨烯、无水乙醇、十二烷基三甲基溴化铵三者的重量比为1:5:0.1。

所述的造孔剂为氯化钠、碳酸钠、球形尿素中的一种。

所述的一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料的制备方法包括以下步骤：

（1）先将铝、镁、纳米铜、锂、硅、造孔剂、无水乙醇混合，以200-300转/min的转速混粉5-10min，所得混合物料经压实致密化处理获得生坯，随后将生坯放入模具中在真空条件下热压烧结成型，烧结工艺为：体系以15-20℃/min的升温速度升温至400-450℃，在温度达到350℃时加压，压力为30-50MPa，保温烧结30-50min，随后自然冷却至室温后卸压，所得产品放入水中溶出造孔剂后干燥，得泡沫铝镁合金预制件备用；

（2）将步骤（1）所得的泡沫铝镁合金预制件放入模具中，随后加入石墨烯溶胶，在-0.01--0.05MPa下渗积40-60min，处理结束后恢复常压，取出预制件，在80-100℃烘箱中干燥处理2-3h，随后将预制件再次放入模具中，在600-650℃、20-30MPa压力下再次烧结20-30min，最后降温卸压，冷却至室温后即得所述的封装合金材料。

本发明的优点是：

（1）本发明的封装材料以铝镁合金作为基材，并在其中掺混纳米铜、锂、硅等原料，获得了具有优异综合力学性能的合金材料，轻质高强，易于加工焊接，在汽车部件领域具有突出的应用优势。

（2）本发明在工艺上先将合金粉末加工成泡沫铝镁合金预制件，并将石墨烯以溶胶的形式真空渗积到合金件中，再经过二次烧结后制得成品，这种工艺流程改善了石墨烯在合金材料中容易团聚的现象，使其高度分散，达到高效的增强效果，获得具有高可塑性、高导热、轻质、低热膨胀的合金材料，在电子器件封装方面应用前景良好，为制造高性能的汽车电子系统打下了良好的基础。

具体实施方式

一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料，该合金材料由以下重量份的原料制成：镁4%、纳米铜2%、锂1%、硅4%、石墨烯溶胶50%、造孔剂1%、无水乙醇0.5、余量为铝。

其中石墨烯溶胶由以下方法配制而成：将十二烷基三甲基溴化铵投入无水乙醇中，搅拌至其完全溶解后投入石墨烯，超声振荡分散5h，即得；其中石墨烯、无水乙醇、十二烷基三甲基溴化铵三者的重量比为1:5:0.1。

其中造孔剂为球形尿素。

该合金材料的制备方法包括以下步骤：

（1）先将铝、镁、纳米铜、锂、硅、造孔剂、无水乙醇混合，以200转/min的转速混粉5min，所得混合物料经压实致密化处理获得生坯，随后将生坯放入模具中在真空条件下热压烧结成型，烧结工艺为：体系以15℃/min的升温速度升温至400℃，在温度达到350℃时加压，压力为30MPa，保温烧结30min，随后自然冷却至室温后卸压，所得产品放入水中溶出造孔剂后干燥，得泡沫铝镁合金预制件备用；

（2）将步骤（1）所得的泡沫铝镁合金预制件放入模具中，随后加入石墨烯溶胶，在-0.01MPa下渗积60min，处理结束后恢复常压，取出预制件，在80℃烘箱中干燥处理3h，随后将预制件再次放入模具中，在600℃、30MPa压力下再次烧结20min，最后降温卸压，冷却至室温后即得所述的封装合金材料。

取所制得的材料制备标准试样，根据相关标准进行性能测试，测试结果为：

密度：2.35g/cm³；抗弯强度：62MPa；导热率：265W/m.k；热膨胀系数：2.2×10^-6m/k；是否可焊接：是。

Claims (4)

1.一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料，其特征在于，该合金材料由以下重量份的原料制成：镁4-5%、纳米铜2-3%、锂1-2%、硅4-5%、石墨烯溶胶50-60%、造孔剂1-2%、无水乙醇0.5-1、余量为铝。

2.如权利要求1所述的一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料，其特征在于，所述的石墨烯溶胶由以下方法配制而成：将十二烷基三甲基溴化铵投入无水乙醇中，搅拌至其完全溶解后投入石墨烯，超声振荡分散5-10h，即得；其中石墨烯、无水乙醇、十二烷基三甲基溴化铵三者的重量比为1:5:0.1。

3.如权利要求1所述的一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料，其特征在于，所述的造孔剂为氯化钠、碳酸钠、球形尿素中的一种。

4.如权利要求1所述的一种汽车电子封装用石墨烯增强铝镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

（1）先将铝、镁、纳米铜、锂、硅、造孔剂、无水乙醇混合，以200-300转/min的转速混粉5-10min，所得混合物料经压实致密化处理获得生坯，随后将生坯放入模具中在真空条件下热压烧结成型，烧结工艺为：体系以15-20℃/min的升温速度升温至400-450℃，在温度达到350℃时加压，压力为30-50MPa，保温烧结30-50min，随后自然冷却至室温后卸压，所得产品放入水中溶出造孔剂后干燥，得泡沫铝镁合金预制件备用；

（2）将步骤（1）所得的泡沫铝镁合金预制件放入模具中，随后加入石墨烯溶胶，在-0.01--0.05MPa下渗积40-60min，处理结束后恢复常压，取出预制件，在80-100℃烘箱中干燥处理2-3h，随后将预制件再次放入模具中，在600-650℃、20-30MPa压力下再次烧结20-30min，最后降温卸压，冷却至室温后即得所述的封装合金材料。