CN106222490A - 一种液态金属导热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态金属导热材料，属于导热材料领域。本发明的一种液态金属导热材料，包括液态金属合金和锑，所述锑的质量份为2~8。本发明的一种液态金属导热材料具有能够在液态金属表面形成保护膜，减缓液态金属导热片被氧化速度，同时具有高的导热系数，性能远优于硅胶导热片的特点。

Description

一种液态金属导热材料
技术领域
本发明涉及一种导热材料，特别是一种液态金属导热材料。
背景技术
CUP与散热器中间会出现孔隙，需要应用导热截面材料填补中间的孔隙。目前使用的导热片主要由硅胶导热片、石墨导热片和液态金属导热片。导热片在高温中起到热传递的作用，能够在填补了孔隙的同时提高导热效率，使散热系统整体更加优秀。液态金属导热片是一种低熔点合金薄片，这种金属片在47℃以上的高温就会融化成为液体，这种液体将如同硅脂类的软性材料填充导热界面的空气间隙，从而达到如同一般导热界面材料的类似填充效果，同时金属特有的高导热能力能够将热量更快的从待散热物体向散热器中扩散。
但是现有技术中的液态金属导热片工作环境并不是真空的，而是裸露在空气环境中的，由于金属的活泼性，使得其极其容易被氧化。被氧化的导热片工作效率大大降低，因此需要经常更换，在应用上十分麻烦而且更换成本高。并且，液态金属中的大量活泼金属，例如镓、锡等在被氧化后不仅会降低体系的导热率，金属氧化物分子颗粒还有可能会形成团聚颗粒，极大的影响液态金属材料在导热界面中的充分填充，最终导致液态金属导热材料的失效。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够在液态金属表面形成保护膜，减缓液态金属导热片被氧化速度，同时具有高的导热系数，性能远优于硅胶导热片的液态金属导热材料。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种液态金属导热材料，包括液态金属合金和锑，所述锑的质量份为2~8，液态金属合金的质量份为88~155。
由于采用了上述技术方案，当液态金属达到熔点由固态变为液态时，锑能够迅速与氧气结合，在液态金属表面形成一种较好的保护膜，避免导热片的其他金属被氧化，当这种表面保护膜被机械破坏时，能够立即形成相同结构的新膜，继续起保护作用，防止内部进一步氧化。
本发明的一种液态金属导热材料，所述液态金属合金为铅铋合金、镓基合金、铟基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金。
本发明的一种液态金属导热材料，所述铟基合金为铟铋合金或铟铋基多元合金。
由于采用了上述技术方案，铋基合金的熔点较低，且具有较好的延展性，能够制备出熔点较低，厚度较薄的导热片，从而方便实际应用。
本发明的一种液态金属导热材料，所述液态金属合金为液态金属铜合金、液态金属银合金或液态金属铝合金。
由于采用了上述技术方案，采用铜、银或铝添加在合金中，能够增加导热片的导热系数，强化导热片的传热能力。
本发明的一种液态金属导热材料，所述液态金属合金为铟铋铜合金。
由于采用了上述技术方案，制备的导热片熔点较低，同时具有良好的延展性和导热系数。
本发明的一种液态金属导热材料，包括质量份为0.07~0.15的银。
本发明的一种液态金属导热材料，包括质量份为0.03~0.08的锌。
由于采用了上述技术方案，在导热材料中加入微量的Ag和/或Zn能够进一步提高导热材料的导热率。
本发明的一种液态金属导热材料，包括质量份47~58铟、12~20铋、29~36铜、2~8锑。
优选的，当铟，铋，铜，锑的质量份分别为49.7，19，34.5，3.6时导热片的性能优异，稳定性大大提升，导热系数为80W/m·K，熔点为42℃，在使用6个月后，导热片中含氧量为13%。
当铟，铋，铜，锑，银的质量份分别为49.7，17.4，32.5，3.6，0.12时导热片的导热系数为84W/ m·K，熔点为44℃，在使用6个月后，导热片中含氧量为15%。
当铟，铋，铜，锑，银，锌的质量份分别为53，13，32.5，5.4，0.09,0.05时导热片的导热系数为83W/m·K，熔点为43℃，在使用6个月后，导热片中含氧量为12%。
本发明的一种液态金属导热材料在导热片中具有良好的应用。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、能够在液态金属表面形成保护膜，减缓液态金属导热片被氧化速度，同时具有高的导热系数，性能远优于硅胶导热片的液态金属导热片。
2、在裸露在空气，高温的环境中长时间工作时，降低液态金属被氧化速率，避免金属氧化物分子颗粒形成团聚颗粒，保持导热片的使用稳定性，能够延长导热片的使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明作详细的说明。
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种液态金属导热材料，包括质量份53.2份铅，37.4份铋，64.1份铝和7.0份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铅，铋和铝，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为64W/ m·K，熔点为53℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为21%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份53.2份铅，37.4份铋和64.1份铝）的导热系数为67 W/ m·K，熔点为53℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为62%。
实施例2
一种液态金属导热材料，包括质量份62.0份镓，31.4份铟，57.7份铝和5.2份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取镓，铟和铝，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为73W/ m·K，熔点为51℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为18%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份62.0份镓，31.4份铟和57.7份铝）的导热系数为73W/ m·K，熔点为51℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为60%。
实施例3
一种液态金属导热材料，包括质量份63.8份镓，51.5份铝，0.10份银和3.2份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取镓，铝和银，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为58W/ m·K，熔点为46℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为16%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份份63.8份镓，51.5份铝和0.10份银）的导热系数为60W/ m·K，熔点为46℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为60%。
实施例4
一种液态金属导热材料，包括质量份49.7份铟，19份铋，34.5份铜和3.6份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铟，铋和铜，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为80W/ m·K，熔点为42℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为13%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份铅，铋和铝）的导热系数为82W/ m·K，熔点为41℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为58%。
实施例5
一种液态金属导热材料，包括质量份29份铟，12份铋，47份铜和2份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铟，铋和铜，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为82W/ m·K，熔点为41℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为17%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份29份铟，12份铋和47份铜）的导热系数为83W/ m·K，熔点为41℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为58%。
实施例6
一种液态金属导热材料，包括质量份36份铟，20份铋，58份铜和8份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铟，铋和铜，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为81W/ m·K，熔点为53℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为13%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量36份铟，20份铋和58份铜）的导热系数为81 W/ m·K，熔点为53℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为58%。
实施例7
一种液态金属导热材料，包括质量份49.7份铟，17.4份铋，32.5份铜，0.12份银和3.6份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铟，铋，铜和银，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为84W/ m·K，熔点为44℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为15%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份49.7份铟，17.4份铋，32.5份铜，0.12份银）的导热系数为83 W/ m·K，熔点为44℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为60%。
实施例8
一种液态金属导热材料，包括质量份53份铟，13份铋，32.5份铜，0.09份银，0.05份锌和5.4份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铟，铋，铜，银和锌，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为83W/ m·K，熔点为43℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为12%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份53份铟，13份铋，32.5份铜，0.09份银和0.05份锌）的导热系数为83 W/ m·K，熔点为42℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为57%。
实施例9
一种液态金属导热材料，包括质量份52.8份汞，37.4份铋，20.8份银和2份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取汞，铋和银，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为62W/ m·K，熔点为37℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为12%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份52.8份汞，37.4份铋和20.8份银）的导热系数为62W/ m·K，熔点为37℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为53%。
实施例10
一种液态金属导热材料，包括质量份34.2份钠，37.5份钾，54.0份铜，0.07份银和7份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取钠，钾，铜和银，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为45W/ m·K，熔点为55℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为26%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份34.2份钠，37.5份钾，54.0份铜和0.07份银）的导热系数为45 W/ m·K，熔点为55℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为68%。
实施例11
一种液态金属导热材料，包括质量份53份铟，13份铋，32.5份铜，0.07份银，0.03份锌和5.4份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铟，铋，铜，银和锌，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为79W/ m·K，熔点为43℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为12%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份53份铟，13份铋，32.5份铜，0.07份银和0.03份锌）的导热系数为79 W/ m·K，熔点为42℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为57%。
实施例12
一种液态金属导热材料，包括质量份53份铟，13份铋，32.5份铜，0.15份银，0.08份锌和5.4份锑。先取锑粉末在烧杯中，并按比例称取铟，铋，铜，银和锌，将其混合均匀后将混合物加热至650℃，并按照800rmp的速度搅拌，使其充分融化混合，制得熔融态的液态金属导热材料。将该熔融态的液态金属导热材料升温至350℃后自然冷却，制得预压制的抗氧化液态金属材料，采用压延机压延预压制的抗氧化液态金属材料，将其压制成厚度为0.43mm的薄片，再采用切割机将薄片进行适当的裁剪，裁剪为规格42mm×42mm的液态金属导热片。
该液态金属导热片的导热系数为82W/ m·K，熔点为44℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为12%。
同样规格大小的不含锑的导热片（包括质量份53份铟，13份铋，32.5份铜，0.09份银和0.05份锌）的导热系数为82 W/ m·K，熔点为44℃，在使用6个月后，内部含氧量经过EDS测试为57%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液态金属导热材料，其特征在于：包括液态金属合金和锑，所述锑的质量份为2~8，液态金属合金的质量份为88~155。
2.如权利要求1所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：所述液态金属合金为铅铋合金、镓基合金、铟基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金。
3.如权利要求2所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：所述铟基合金为铟铋合金或铟铋基多元合金。
4.如权利要求1或2或3所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：所述液态金属合金为液态金属铜合金、液态金属银合金或液态金属铝合金。
5.如权利要求4所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：所述液态金属合金为铟铋铜合金。
6.如权利要求1或2 或3或5所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：包括质量份为0.07~0.15的银。
7.如权利要求6所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：包括质量份为0.03~0.08的锌。
8.如权利要求5或7所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：包括质量份29~36铟、12~20铋、47~58铜、2~8锑。
9.如权利要求8所述的一种液态金属导热材料，其特征在于：该液态金属导热材料在导热片中的应用。
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