CN107486553B - 铝膏及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝膏及其应用。所述铝膏包括60‑92wt%粉末材料，其余部分包含粘结剂；所述粉末材料包括70‑90wt％金属粉末和10‑30wt％活化粉末，所述金属粉末包括纯Al粉和熔点低于Al的金属粉末，所述纯Al粉于所述金属粉末内的含量≥40wt％。本发明的铝膏经热处理后，可形成孔隙率极高、连通空隙极好、粉末不脱落的毛细结构，这种毛细结构与铝制工件的表面和/或内壁结合力很高，可使铝热导管等具有很高的传热效率，同时，该铝膏原料廉价易得，制备工艺简单，适合大规模生产和应用。

Description

铝膏及其应用
技术领域
本发明特别涉及一种铝膏及其应用，属于粉末冶金技术领域。
背景技术
散热模组被用于电子电气的重要组成部分，它是将系统或芯片产生的热量均匀化并快速传递至散热端，然后通过加大散热面积(常采用鳍片的方式)自然冷却或风扇冷却的方式来带走系统的热量。散热模组效率的高低将直接影响到系统的稳定性和寿命，如系统温度每增加5度，芯片的寿命就缩短30％，因此如何提高模组的效率降低系统风险是电子电气行业发展的永恒课题。
一般而言，散热模组由两部分构成，分别是传热器件和散热器件，传热器件一般采用真空腔体利用水的相变转化来快速导热，如热导管、平板热管和导热胶等。热导管和平板热管被广泛应用于笔记本、台式机、服务器、LED和游戏机的散热模组，它的由三部分组成，分别是腔体(如铜管、铜盒)、毛细结构(烧结层、丝网或沟槽)和制冷液(水、乙醇等)，其中毛细结构是直接影响传热效率高低的关键结构。传统热导管和平板热管一般都采用纯铜材料制作，随着技术的进步，专业技术人员开始考虑采用纯铝来制作热导管，其原因有多方面，如铝具有很好的传热特性，价格只有铜的30％，铝比铜更耐腐蚀而且质量更轻，在制作大型散热器时具有较大优势。
在制作铝热导管时，一般采用不锈钢丝网作为毛细结构，但其孔隙率有限，一般只有30％左右，且空隙的连通性不好，不利于制冷液体的流动，传热效率不高。例如，CN103320639A和CN104478337A均公布了采用发泡法制造的多孔泡沫铝材料，这种多孔材料孔隙率很高，但无法实现与铝管(特别是厚度小于2mm或直径小于6mm的腔体)内壁的焊接或连接。如果采用纯铝或纯铜粉烧结工艺作为毛细结构，可保证很好的孔隙率(50％以上)和毛细力，但由于管壁为纯铝材质，铝的表面有致密的氧化膜，导致它于金属粉体很难烧结，极易脱粉失效。制备一种价格低廉，工艺简单，孔隙率高的散热模组仍是业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种铝膏及其应用，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种铝膏，包括：
包括60-92wt％的粉末材料，其余部分包含粘结剂；
其中，所述粉末材料包括70-90wt％金属粉末和10-30wt％活化粉末，所述金属粉末包括纯Al粉和熔点低于Al的金属粉末，且所述金属粉末中的纯Al粉含量在40wt％以上。
较为优选的，所述活化粉末包括但不限于CaF2、BaF2、KNO3、硼酸、硼砂中的任意一种或两种以上的组合。
较为优选的，所述铝膏包含8-40wt％粘结剂。
较为优选的，所述粘结剂包括50wt％-98wt％溶剂，0.5wt％-8wt％增稠剂和0.2wt％-30wt％流变剂。
较为优选的，所述熔点低于Al的金属粉末包括但不限于Al(85-95％)Sn(5-15％)合金粉、Zn(90-98％)Al(2-10％)合金粉、Al(余量)Zn(5-30％)Si(5-15％)合金粉、纯Sn粉、Cu(余量)P(6-10％)合金粉中的任意一种或两种以上的组合；所述合金粉中的合金元素的含量为重量百分比含量。
较为优选的，所述金属粉末的纯度大于99％，粒径为5-1000μm。
进一步的，所述溶剂包括但不限于去离子水、丙三醇、乙醚、二丙二醇单甲醚、1,2-丙二醇、乙基卡必醇中的任意一种或两种以上的组合。
进一步的，所述增稠剂包括但不限于羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、丙烯酸甲酯、瓜尔胶、槐豆胶、羟丙基纤维素中的任意一种或两种以上的组合。
进一步的，所述流变剂包括但不限于氢化蓖麻油、甘油、矿物油、植物油中的任意一种或两种以上的组合。
本发明实施例还提供了一种铝膏的制备方法，包括：
(1)依据前述任一种铝膏的组分配制原料；
(2)将增稠剂、流变剂按比例和顺序加入溶剂中，均匀混合形成粘结剂；
(3)将金属粉末和活化粉末混合并加入粘结剂中搅拌均匀，制得所述铝膏。
本发明实施例还提供了前述任一种铝膏于制备传热结构中的用途。
本发明实施例还提供了一种传热结构的制备方法，其包括：将前述任一种铝膏施加在工件上，并在350～650℃条件下进行热处理，从而形成所述传热结构。
优选的，所述热处理是在氮气气氛、还原性气氛或真空条件下进行，时间在15min以上
进一步的，所述工件可优选为铝工件，例如铝管或其它铝制工件。
本发明实施例还提供了由前述任一种方法制备的传热结构。
本发明实施例还提供了一种导热元件，其表面和/或内壁上形成有所述的传热结构。
本发明实施例还提供了一种散热模组，其包含所述的传热结构或所述的导热元件。
与现有技术相比，本发明的优点包括：该铝膏经热处理后，可形成孔隙率极高、连通空隙极好、粉末不脱落的毛细结构，这种毛细结构与铝制工件的表面和/或内壁结合力很高，可使铝热导管等具有很高的传热效率，同时，该铝膏原料廉价易得，制备工艺简单，适合大规模生产和应用。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将结合若干较佳实施例对本发明的技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
如下实施例1-4的铝膏组分及其应用效果分别如表1-表4所示。其中，如下实施例对铝膏的应用效果的测试方法包括：直接通过注射装置(如点胶机或膏体分配器)将铝膏注射于铝热导管的内壁上，再将含有此铝膏的铝热导管送入加热炉中，在350～650℃条件下进行热处理形成毛细结构。
表1实施例1中铝膏的组分及其应用效果
表2实施例2中铝膏的组分及其应用效果
表3实施例3中铝膏的组分及其应用效果
表4实施例4中铝膏的组分及其应用效果
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种铝膏，其特征在于包括60-92wt％的粉末材料，其余部分包含粘结剂；
其中，所述粉末材料包括70-90wt％金属粉末和10-30wt％活化粉末，所述金属粉末包括纯Al粉和熔点低于Al的金属粉末，所述熔点低于Al的金属粉末包括：Al(85-95％)Sn(5-15％)合金粉、Zn(90-98％)Al(2-10％)合金粉、Al(余量)Zn(5-30％)Si(5-15％)合金粉、纯Sn粉、Cu(余量)P(6-10％)合金粉中的任意一种或两种以上的组合；所述合金粉中的合金元素含量为重量百分比含量，且所述金属粉末中的纯Al粉含量在40wt％以上。
2.根据权利要求1所述的铝膏，其特征在于：所述活化粉末包括CaF2、BaF2、KNO3、硼酸、硼砂中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的铝膏，其特征在于：所述铝膏包含8-40wt％粘结剂。
4.根据权利要求1或3所述的铝膏，其特征在于：所述粘结剂包括50wt％-98wt％溶剂，0.5wt％-8wt％增稠剂和0.2wt％-30wt％流变剂。
5.根据权利要求1所述的铝膏，其特征在于：所述金属粉末的纯度大于99％，粒径为5-1000μm。
6.根据权利要求4所述的铝膏，其特征在于：所述溶剂包括去离子水、丙三醇、乙醚、二丙二醇单甲醚、1,2-丙二醇、乙基卡必醇中的任意一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求4所述的铝膏，其特征在于：所述增稠剂包括羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、丙烯酸甲酯、瓜尔胶、槐豆胶、羟丙基纤维素中的任意一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求4所述的铝膏，其特征在于：所述流变剂包括氢化蓖麻油、甘油、矿物油、植物油中的任意一种或两种以上的组合。
9.权利要求1-8中任一项所述铝膏于制备传热结构中的用途。
10.一种传热结构的制备方法，其特征在于包括：将权利要求1-8中任一项所述铝膏施加在工件上，并在350～650℃条件下进行热处理，从而形成所述传热结构。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述热处理是在氮气气氛、还原性气氛或真空条件下进行，时间在15min以上。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述工件包括铝工件。
13.由权利要求10-12中任一项所述方法制备的传热结构。
14.一种导热元件，其特征在于：所述导热元件表面和/或内壁上形成有权利要求13所述的传热结构。
15.一种散热模组，其特征在于包含权利要求11所述的传热结构或权利要求14所述的导热元件。
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