CN107344853A - 一种高导热碳膜的低温制作方法 - Google Patents

一种高导热碳膜的低温制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高导热碳膜的低温制作方法，属于碳膜制作方法技术领域，包括步骤A、选择厚度为10μm‑100μm之间铜箔，将其清洗干净，作为基底材料；B、采用印刷法，将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面，印刷厚度在100μm‑500μm范围，形成初材；C、将步骤B中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化，碳化温度1000℃‑1500℃，碳化时间0.5‑1小时；D、将步骤C中碳化后的初材自然降温，放入石墨化炉，在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热，加热温度2000℃‑2600℃，加热时间2‑8小时，使之充分石墨化，形成石墨膜，降温后，取出。采用该方法即可以减低能耗，同时提高石墨膜的韧性。

Description

一种高导热碳膜的低温制作方法
技术领域
本发明涉及碳膜的制作方法技术领域，特别是一种高导热碳膜的低温制作方法。
背景技术
目前制作高导热石墨膜的方法是将PI膜加热到1100-1400摄氏度温度进行碳化，碳化后，再加热到3000-3500摄氏度石墨化，经压膜，贴膜后形成高导热石墨膜，其导热系数远远高于铜、银、金等纯金属。但这种方法的原材料为PI膜，因此，材料成本很高，同时，必须进行压模、贴膜才能成型，进一步提高的制作成本。另外，经过此种传统方法制作的石墨膜存在横向、纵向导热系数不均的问题，并且，石墨化的温度非常高，能耗居高不下。
发明内容
本发明的目的是提供一种高导热碳膜的低温制作方法，采用纳米碳粉浆料印刷在铜箔基体上，在氮气或氩气保护下加热碳化及石墨化转变，制备成高导热石墨膜材料，大大降低石墨化温度，从而减低制作成本。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种高导热碳膜的低温制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、选择厚度为10μm-100μm之间铜箔，将其清洗干净，作为基底材料；
B、采用印刷法，将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面，印刷厚度在100μm-500μm范围，形成初材；
C、将步骤B中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化，碳化温度1000℃-1500℃，碳化时间0.5-1小时；
D、将步骤C中碳化后的初材自然降温，放入石墨化炉，在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热，加热温度2000℃-2600℃，加热时间2-8小时，使之充分石墨化，形成石墨膜，降温后，取出；
E、将D步骤中得到的石墨膜进行压模，贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地，所述碳浆印刷厚度与基体厚度比一般为1.5：1-2.5：1。
进一步地，步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地， 步骤D中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地，所述碳浆材料混入铁纳米粉做催化剂，起进一步的催化作用。
采用本发明所述的方法具有以下优点：
1、众所周知，能耗随着温度的上升成指数增加，本发明用铜箔作为基体支撑材料的同时也作为催化材料，采用用纳米碳粉浆料印刷在基体上，在氮气或氩气保护下加热碳化及石墨化转变，制备成高导热石墨膜材料，将石墨化的温度从3000℃将至2500℃左右，从而将能耗大幅减少，制作成本降低。
2、铜箔的熔点低于石墨化所需的温度，在1300℃-1500℃的时候，铜箔融化，均匀进入碳浆，使得碳化后的石墨膜具备良好的韧性，可以卷曲储存。
实施例
实施例1：一种高导热碳膜的低温制作方法，包括以下步骤：
A、选择厚度为10μm铜箔，将其清洗干净，作为基底材料；
B、采用印刷法，将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面，印刷厚度为100μm，形成初材；
C、将步骤B中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化，碳化温度1000℃，碳化时间0.5小时；
D、将步骤C中碳化后的初材自然降温，放入石墨化炉，在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热，加热温度2000℃℃，加热时间2小时，使之充分石墨化，形成石墨膜，降温后，取出；
E、将D步骤中得到的石墨膜进行压模，贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地，步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地， 步骤D中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地，所述碳浆材料混入铁纳米粉做催化剂，起进一步的催化作用。
实施例2：一种高导热碳膜的低温制作方法，包括以下步骤：
A、选择厚度为100μm的铜箔，将其清洗干净，作为基底材料；
B、采用印刷法，将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面，印刷厚度在500μm，形成初材；
C、将步骤B中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化，碳化温度1500℃，碳化时间1小时；
D、将步骤C中碳化后的初材自然降温，放入石墨化炉，在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热，加热温度2600℃，加热时间8小时，使之充分石墨化，形成石墨膜，降温后，取出；
E、将D步骤中得到的石墨膜进行压模，贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地，步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地， 步骤D中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地，所述碳浆材料混入铁纳米粉做催化剂，起进一步的催化作用。
实施例3：一种高导热碳膜的低温制作方法，包括以下步骤：
A、选择厚度为80μm的铜箔，将其清洗干净，作为基底材料；
B、采用印刷法，将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面，印刷厚度在120μm，形成初材；
C、将步骤B中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化，碳化温度2000℃，碳化时间0.6小时；
D、将步骤C中碳化后的初材自然降温，放入石墨化炉，在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热，加热温度2500℃，加热时间6小时，使之充分石墨化，形成石墨膜，降温后，取出；
E、将D步骤中得到的石墨膜进行压模，贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地，步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地， 步骤D中所述的惰性气体为氮气或氩气。
实施例4：一种高导热碳膜的低温制作方法，包括以下步骤：
A、选择厚度为50μm的铜箔，将其清洗干净，作为基底材料；
B、采用印刷法，将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面，印刷厚度在125μm，形成初材；
C、将步骤B中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化，碳化温度2000℃，碳化时间0.8小时；
D、将步骤C中碳化后的初材自然降温，放入石墨化炉，在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热，加热温度2200℃，加热时间7小时，使之充分石墨化，形成石墨膜，降温后，取出；
E、将D步骤中得到的石墨膜进行压模，贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地，步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地， 步骤D中所述的惰性气体为氮气或氩气。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在本发明的精神和原则内可以有各种更改和变化，这些等同的变型或替换等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高导热碳膜的低温制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、选择厚度为10μm-100μm之间铜箔，将其清洗干净，作为基底材料；
B、采用印刷法，将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面，印刷厚度在100μm-500μm范围，形成初材；
C、将步骤B中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化，碳化温度1000℃-1500℃，碳化时间0.5-1小时；
D、将步骤C中碳化后的初材自然降温，放入石墨化炉，在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热，加热温度2000℃-2600℃，加热时间2-8小时，使之充分石墨化，形成石墨膜，降温后，取出；
E、将D步骤中得到的石墨膜进行压模，贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
2.根据权利要求1所述的一种高导热碳膜的低温制作方法，其特征在于:所述碳浆印刷厚度与基体厚度比一般为1.5：1-2.5：1。
3.根据权利要求1所述的一种高导热碳膜的低温制作方法，其特征在于:步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。
4.根据权利要求1所述的一种高导热碳膜的低温制作方法，其特征在于: 步骤D中所述的惰性气体为氮气或氩气。
5.根据权利要求1所述的一种高导热碳膜的低温制作方法，其特征在于: 所述碳浆材料混入铁纳米粉做催化剂，起进一步的催化作用。
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东北工学院 姚广春: "《冶金炭素材料性能及生产工艺》", 31 May 1992, 冶金工业出版社 *

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