CN106238725B - 一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉及其制备方法 - Google Patents

一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉及其制备方法，涉及热导铜粉技术领域。本发明的高毛细速率低松装密度的热导铜粉，制备原料包括氧化铜粉和电解铜粉，所述氧化铜粉和所述电解铜粉的质量比为(2:8)～(8:2)；通过调节氧化铜粉和电解铜粉的配比将氧化铜粉和电解铜粉混合后进行还原烧结，制得的烧结铜经破筛分得到热导铜粉颗粒，是由氧化铜粉和电解铜粉经还原烧结后相互连接、团化后的颗粒，本发明制备的热导铜粉毛细速率高、松装密度低，且热导铜粉的毛细速率和松装密度可以根据氧化铜粉和电解铜粉混合的质量比进行调节，从而满足不同产品和客户的需求。

Description

一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及热导铜粉技术领域，尤其涉及一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉及其制备方法。
背景技术
对一般烧结式热管来说，其内部毛细芯体是由热导铜粉烧结而成的，而高性能毛细芯体应具备以下几个基本特征：高毛细速率、高孔隙率(低流动阻力)、高可靠性、良好的导热性能。其中，毛细芯体的毛细速率和孔隙率起着决定性的作用，毛细速率越高，有效毛细孔径越小，毛细抽力越大；孔隙率越高，管内流体在芯体内的流动阻力越小，流动性越好，渗透性越好。但过小的毛细孔径会引起渗透率剧烈下降，导致工质在芯内流动阻力增加，反过来又会降低蒸发器的输出压头，毛细芯的毛细速率和孔隙率对孔隙尺寸的要求是相互矛盾的，而芯体的孔隙率一般又与热导铜粉的松装密度成反比。
专利CN201410015567.6中提出毛细芯体的蒸发段由铜粉直接烧结而成，冷凝段和绝热段由纯氧化铜粉还原烧结而成，该方案在管内不同部位装填不同粉末，工艺繁琐；而且在冷凝段和绝热段部位用纯氧化铜粉还原烧结后的毛细芯体其孔隙率虽然较高，但毛细速率较低，而且直接用氧化铜烧结后的毛细芯体不容易粘附在热管内壁上；毛细芯体各段分别采用纯铜粉或氧化铜粉烧结而成，各段的毛细速率和孔隙率也不容易控制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉，其毛细速率高、松装密度低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉，制备原料包括氧化铜粉和电解铜粉，所述氧化铜粉和所述电解铜粉的质量比为(2:8)～(8:2)；电解铜粉为树枝状簇状结构，氧化铜粉经还原烧结后其内部氧原子被还原出去，孔隙率较高，现将电解铜粉和氧化铜粉混合后进行还原烧结，制得的烧结铜经破筛分得到热导铜粉颗粒，其是由氧化铜粉和电解铜粉经还原烧结后相互连接、团化后的颗粒，由于氧化铜在还原性气氛中进行烧结，其同时会发生氧化还原反应，该反应为放热反应，可大大降低系统烧结能，故必须含有一定量的氧化铜，而电解铜粉所独特的树枝状结构，在烧结后，可形成大量的不规则的毛细空隙，对热导铜粉的毛细速率具有很高的提升，通过调节氧化铜粉和电解铜粉的配比，使制备得到的热导铜粉具有较高的毛细速率和较低的松装密度，所述氧化铜粉和所述电解铜粉的质量比为(2:8)～(8:2)较合适，例如，氧化铜粉与电解铜粉的质量比为2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2。
其中，所述电解铜粉的粒径小于0.075mm。
其中，所述热导铜粉由不同粒径的热导铜粉颗粒组成，所述热导铜粉颗粒的粒径为106～250μm。
其中，所述热导铜粉颗粒包括氧化铜粉和电解铜粉经还原烧结后相互连接、团化的烧结铜颗粒。
其中，所述烧结铜颗粒的孔隙率为57～80％。
本发明的目的之二在于提供一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉的制备方法，工艺简单，成本低廉，对环境无污染，包括以下步骤：
1)将氧化铜粉和电解铜粉按照(2:8)～(8:2)的质量比均匀混合，制得混合铜粉；
2)将步骤1)制得的混合铜粉放入还原烧结炉内，还原烧结制得烧结铜；
3)将由步骤2)制得的烧结铜破碎并筛分后得到热导铜粉。
步骤2)中，所述还原烧结炉内的气氛为还原性气氛，所述还原烧结的温度750～900℃，所述还原烧结的时间为40min以上。
其中，所述还原性气氛为氨分解气氛，氨分解气氛的工艺简单，制备方便，其中氢气与氮气的体积比为3:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的高毛细速率低松装密度的热导铜粉，制备原料包括氧化铜粉和电解铜粉，所述氧化铜粉和所述电解铜粉的质量比为(2:8)～(8:2)；由于氧化铜在还原性气氛中进行烧结，其同时会发生氧化还原反应，该反应为放热反应，可大大降低系统烧结能，故必须含有一定量的氧化铜，而电解铜粉所独特的树枝状结构，在烧结后，可形成大量的不规则的毛细空隙，对热导铜粉的毛细速率具有很高的提升，通过调节氧化铜粉和电解铜粉的配比，使制备得到的热导铜粉具有较高的毛细速率和较低的松装密度。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
1)将氧化铜粉和电解铜粉按照2:8的质量比均匀混合，制得混合铜粉，电解铜粉粒径小于0.075mm；
2)将步骤1)制得的混合铜粉放入还原烧结炉内，还原烧结炉内的气氛为还原性气氛，设置还原烧结温度750℃、还原烧结时间60min，制得烧结铜，其孔隙率为60％，还原性气氛采用氨分解气氛，其中的氢气、氮气的体积比为3:1；
3)将步骤2)制得的烧结铜破碎并筛分后得到粒径分布在106-250μm热导铜粉。
测试制备得到的热导铜粉的毛细速率为14s/100mm，松装密度为1.6g/cm3。
其中，松装密度的测试方法依据GBT 1479.1-2011金属粉末松装密度的测定中的漏斗法测试方法。毛细速率的测试方法为：将铜粉填入直径为8mm、壁厚为0.3mm的无氧铜管中进行松装烧结，烧结温度为950℃±10℃，烧结气氛为氨分解气氛，烧结时间为30min。烧结后，冷却取出，取100mm长含油铜粉的烧结铜管，将一头放入水中5mm，利用秒表进行计时，当另一端表面有水渍出现时，停止计时。测试三次，误差不大于2s，取平均值，此值为铜管的毛细速率。
实施例2
1)将氧化铜粉和电解铜粉按照4:6的质量比均匀混合，制得混合铜粉，电解铜粉粒径小于0.075mm；
2)将步骤1)制得的混合铜粉放入还原烧结炉内，还原烧结炉内的气氛为还原性气氛，设置还原烧结温度800℃、还原烧结时间50min，制得烧结铜，其孔隙率为78％，还原性气氛采用氨分解气氛，其中的氢气、氮气的体积比为3:1；
3)将步骤2)制得的烧结铜破碎并筛分后得到粒径分布在106-250μm热导铜粉。
测试制备得到的热导铜粉的毛细速率13s/100mm，松装密度为1.6g/cm3。
实施例3
1)将氧化铜粉和电解铜粉按照4:6的质量比均匀混合，制得混合铜粉，电解铜粉粒径小于0.075mm；
2)将步骤1)制得的混合铜粉放入还原烧结炉内，还原烧结炉内的气氛为还原性气氛，设置还原烧结温度850℃、还原烧结时间40min，制得烧结铜，其孔隙率为70％，还原性气氛采用氨分解气氛，其中的氢气、氮气的体积比为3:1；
3)将步骤2)制得的烧结铜破碎并筛分后得到粒径分布在106-250μm热导铜粉。
测试制备得到的热导铜粉的毛细速率15s/100mm、松装密度1.7g/cm3。
实施例4
1)将氧化铜粉和电解铜粉按照8:2的质量比均匀混合，制得混合铜粉，电解铜粉粒径小于0.075mm；
2)将步骤1)制得的混合铜粉放入还原烧结炉内，还原烧结炉内的气氛为还原性气氛，设置还原烧结温度900℃、还原烧结时间40min以上，制得烧结铜，其孔隙率为75％，还原性气氛采用氨分解气氛，其中的氢气、氮气的体积比为3:1；
3)将步骤2)制得的烧结铜破碎并筛分后得到粒径分布在106-250μm热导铜粉。
测试制备得到的热导铜粉的毛细速率15s/100mm、松装密度1.7g/cm3。
本发明制备的热导铜粉在保证其低松装密度的同时又能保证用该热导铜粉烧结后的热管毛细芯体具有较高的毛细速率；且热导铜粉的毛细速率和松装密度可以根据氧化铜粉和电解铜粉混合的质量比进行调节，从而满足不同产品和客户的需求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种高毛细速率低松装密度的热导铜粉，其特征在于，制备原料包括氧化铜粉和电解铜粉，所述氧化铜粉和所述电解铜粉的质量比为（2:8）～（8:2）；
热导铜粉颗粒包括氧化铜粉和电解铜粉经还原烧结后相互连接、团化的烧结铜颗粒；
所述热导铜粉的制备方法包括以下步骤：
1）将氧化铜粉和电解铜粉按照（2:8）～（8:2）的质量比均匀混合，制得混合铜粉；
2）将步骤1）制得的混合铜粉放入还原烧结炉内，还原烧结制得烧结铜；
3）将由步骤2）制得的烧结铜破碎并筛分后得到热导铜粉。
2.根据权利要求1所述的热导铜粉，其特征在于，所述电解铜粉的粒径小于0.075mm。
3.根据权利要求1所述的热导铜粉，其特征在于，所述热导铜粉由不同粒径的热导铜粉颗粒组成，所述热导铜粉颗粒的粒径为106～250μm。
4.根据权利要求1所述的热导铜粉，其特征在于，所述烧结铜颗粒的孔隙率为57～80%。
5.一种如权利要求1所述的热导铜粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将氧化铜粉和电解铜粉按照（2:8）～（8:2）的质量比均匀混合，制得混合铜粉；
2）将步骤1）制得的混合铜粉放入还原烧结炉内，还原烧结制得烧结铜；
3）将由步骤2）制得的烧结铜破碎并筛分后得到热导铜粉。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述还原烧结炉内的气氛为还原性气氛，所述还原烧结的温度750～900℃，所述还原烧结的时间为40min以上。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述还原性气氛为氨分解气氛。
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