CN109439291B - 一种石墨板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例示出了一种石墨板及其制造方法，包括：石墨板包括：陶瓷层、上石墨导热层以及下石墨导热层，下石墨导热层的顶部设置有下铝箔层容置腔，上石墨导热层与下石墨导热层之间设置有左铝箔层容置腔和右铝箔层容置腔，下铝箔层容置腔、左铝箔层容置腔以及右铝箔层容置腔的内部均设置有铝箔层，上石墨导热层的顶部和下石墨导热层的底部均设置有陶瓷层。下石墨导热层设置有凹槽，上石墨导热层和下石墨导热层之间形成三个容置腔，左铝箔层容置腔、右铝箔层容置腔以及下铝箔层容置腔均设置铝箔层，同时在上石墨导热层顶面和下石墨导热层的底面设置陶瓷层，形成一种复合材料的石墨板，不仅能够提高石墨板材的强度还能够提高石墨板材的导热性能。
Description
技术领域
本发明涉及石墨板材技术领域，特别涉及一种石墨板及其制造方法。
背景技术
碳纤维具极高的强度，同时在其轴线方向具有极高的导热系数，但是其很难作为平面散热材料。石墨纸通常为膨胀石墨压制而成，由于其内部为不规则的石墨微晶排列，导热性能较低，通常不超过400W/m•K。另一种新型的石墨纸是一种由聚酰亚胺高温热处理而来，聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide，简称PI。其内部为层面规则排列的石墨微晶，具有极高的导热性能，但是其厚度往往不超过200μm，并且强度较低；石墨块为石墨颗粒经过等静压及焙烧等工艺制备，内部结构同样为不规则排列的石墨微晶，导热性能通常不超过500W/m•K。
发明内容
本发明提供一种石墨板及其制造方法，以解决现有技术中的石墨板材强度低、导热性差的问题。
本发明实施例第一方面公开了一种石墨板，所述石墨板包括：陶瓷层、上石墨导热层以及下石墨导热层，所述上石墨导热层呈T型，所述下石墨导热层的顶部设置有下铝箔层容置腔，所述上石墨导热层与所述下石墨导热层之间设置有左铝箔层容置腔和右铝箔层容置腔，所述左铝箔层容置腔和所述右铝箔层容置腔设置于所述上石墨导热层的两侧，所述下铝箔层容置腔、所述左铝箔层容置腔以及所述右铝箔层容置腔的内部均设置有铝箔层，所述上石墨导热层的顶部和所述下石墨导热层的底部均设置有所述陶瓷层。
可选的，所述左铝箔层容置腔和所述右铝箔层容置腔对称设置于所述上石墨导热层的两侧。
可选的，所述上石墨导热层的底部形状与所述下铝箔层容置腔的形状相匹配。
可选的，所述下铝箔层容置腔的横截面积沿从所述上石墨导热层到所述下石墨导热层的方向逐渐增大。
应用第一方面提供的一种石墨板，所述石墨板包括：陶瓷层、上石墨导热层以及下石墨导热层，所述上石墨导热层呈T型，所述下石墨导热层的顶部设置有下铝箔层容置腔，所述上石墨导热层与所述下石墨导热层之间设置有左铝箔层容置腔和右铝箔层容置腔，所述左铝箔层容置腔和所述右铝箔层容置腔设置于所述上石墨导热层的两侧，所述下铝箔层容置腔、所述左铝箔层容置腔以及所述右铝箔层容置腔的内部均设置有铝箔层，所述上石墨导热层的顶部和所述下石墨导热层的底部均设置有所述陶瓷层。上石墨导热层呈T型，下石墨导热层设置有凹槽，这样上石墨导热层和下石墨导热层之间形成了三个容置腔，分别是左铝箔层容置腔、右铝箔层容置腔以及下铝箔层容置腔，在左铝箔层容置腔、右铝箔层容置腔以及下铝箔层容置腔均设置铝箔层，同时在上石墨导热层顶面和下石墨导热层的底面设置陶瓷层，形成一种复合材料的石墨板，不仅能够提高石墨板材的强度还能够提高石墨板材的导热性能。
根据本公开的第二方面，提供一种石墨板的制造方法，用于制造上述的石墨板，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将下石墨导热层的顶面涂覆粘结剂，在下石墨导热层的顶面放置铝箔层；
将下铝箔层容置腔的内腔面涂覆粘结剂，在下铝箔层容置腔内放置铝箔层；
将上石墨导热层的底面涂覆粘结剂，将上石墨导热层与下石墨导热层的顶面放置的铝箔层、下铝箔层容置腔内放置的铝箔层相粘结；
将上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均涂覆粘结剂，在上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均粘结陶瓷层；
将所述粘结后的石墨板热压固化。
可选的，所述热压固化为：首先升温至粘接剂软化温度Tr，然后保温4h，再升温至2.2Tr，保温3h，并施加压力60MPa，保压6h，最后降温得到所述石墨板材。
可选的，所述热压固化后还包括低温热处理，处理温度为1600℃，升温速率为4℃/min，保温4h后得到所述石墨板材。
第二方面示出的一种石墨板的制造方法，包括：将下石墨导热层的顶面涂覆粘结剂，在下石墨导热层的顶面放置铝箔层；将下铝箔层容置腔的内腔面涂覆粘结剂，在下铝箔层容置腔内放置铝箔层；将上石墨导热层的底面涂覆粘结剂，将上石墨导热层与下石墨导热层的顶面放置的铝箔层、下铝箔层容置腔内放置的铝箔层相粘结；将上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均涂覆粘结剂，在上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均粘结陶瓷层；将所述粘结后的石墨板热压固化。第二方面示出的石墨板的制造方法制备上述石墨板，能够使得石墨导热层与铝箔层、陶瓷层紧密结合，制造出的石墨板材强度更高，导热性能也更好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的石墨板的剖视示意图；
图2为本发明优选的实施例提供的石墨板的剖视示意图；
图3为本发明实施例提供的石墨板制造方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，为本发明实施例提供的一种石墨板，所述石墨板包括：陶瓷层1、上石墨导热层2以及下石墨导热层3，所述上石墨导热层2呈T型，所述下石墨导热层3的顶部设置有下铝箔层容置腔31，所述上石墨导热层2与所述下石墨导热层3之间设置有左铝箔层容置腔21和右铝箔层容置腔22，所述左铝箔层容置腔21和所述右铝箔层容置腔22设置于所述上石墨导热层2的两侧，所述下铝箔层容置腔31、所述左铝箔层容置腔21以及所述右铝箔层容置腔22的内部均设置有铝箔层4，所述上石墨导热层2的顶部和所述下石墨导热层3的底部均设置有所述陶瓷层1。
应用第一方面提供的一种石墨板，所述石墨板包括：陶瓷层1、上石墨导热层2以及下石墨导热层3，所述上石墨导热层2呈T型，所述下石墨导热层3的顶部设置有下铝箔层容置腔31，所述上石墨导热层2与所述下石墨导热层3之间设置有左铝箔层容置腔21和右铝箔层容置腔22，所述左铝箔层容置腔21和所述右铝箔层容置腔22设置于所述上石墨导热层2的两侧，所述下铝箔层容置腔31、所述左铝箔层容置腔21以及所述右铝箔层容置腔22的内部均设置有铝箔层4，所述上石墨导热层2的顶部和所述下石墨导热层3的底部均设置有所述陶瓷层1。上石墨导热层2呈T型，下石墨导热层3设置有凹槽，这样上石墨导热层2和下石墨导热层3之间形成了三个容置腔，分别是左铝箔层容置腔21、右铝箔层容置腔22以及下铝箔层容置腔31，在左铝箔层容置腔21、右铝箔层容置腔22以及下铝箔层容置腔31均设置铝箔层，同时在上石墨导热层2顶面和下石墨导热层3的底面设置陶瓷层1，形成一种复合材料的石墨板，不仅能够提高石墨板材的强度还能够提高石墨板材的导热性能。
实施例二为本发明优选的实施例提供的一种石墨板，所述石墨板包括：陶瓷层1、上石墨导热层2以及下石墨导热层3，所述上石墨导热层2呈T型，所述下石墨导热层3的顶部设置有下铝箔层容置腔31，所述上石墨导热层2与所述下石墨导热层3之间设置有左铝箔层容置腔21和右铝箔层容置腔22，所述左铝箔层容置腔21和所述右铝箔层容置腔22设置于所述上石墨导热层2的两侧，所述下铝箔层容置腔31、所述左铝箔层容置腔21以及所述右铝箔层容置腔22的内部均设置有铝箔层4，所述上石墨导热层2的顶部和所述下石墨导热层3的底部均设置有所述陶瓷层1。
其中，所述左铝箔层容置腔21和所述右铝箔层容置腔22对称设置于所述上石墨导热层2的两侧。对称结构能够使得整个石墨板导热均匀。
实施例三为本发明优选的实施例提供的一种石墨板，所述石墨板包括：陶瓷层1、上石墨导热层2以及下石墨导热层3，所述上石墨导热层2呈T型，所述下石墨导热层3的顶部设置有下铝箔层容置腔31，所述上石墨导热层2与所述下石墨导热层3之间设置有左铝箔层容置腔21和右铝箔层容置腔22，所述左铝箔层容置腔21和所述右铝箔层容置腔22设置于所述上石墨导热层2的两侧，所述下铝箔层容置腔31、所述左铝箔层容置腔21以及所述右铝箔层容置腔22的内部均设置有铝箔层4，所述上石墨导热层2的顶部和所述下石墨导热层3的底部均设置有所述陶瓷层1。
其中，所述上石墨导热层2的底部形状与所述下铝箔层容置腔31的形状相匹配。这样可以将左铝箔层容置腔21和右铝箔层容置腔22中的铝箔层4与下铝箔层容置腔31中的铝箔层4隔离开，防止左铝箔层容置腔21和右铝箔层容置腔22中的铝箔层4与下铝箔层容置腔31中的铝箔层4相接触，造成铝箔层4的导热过多过快，造成铝箔层4过热，使得整个石墨板局部温度过高，有可能损坏其他器件。
实施例四为本发明优选的实施例提供的一种石墨板，参阅图2，陶瓷层1、上石墨导热层2以及下石墨导热层3，所述上石墨导热层2呈T型，所述下石墨导热层3的顶部设置有下铝箔层容置腔31，所述上石墨导热层2与所述下石墨导热层3之间设置有左铝箔层容置腔21和右铝箔层容置腔22，所述左铝箔层容置腔21和所述右铝箔层容置腔22设置于所述上石墨导热层2的两侧，所述下铝箔层容置腔31、所述左铝箔层容置腔21以及所述右铝箔层容置腔22的内部均设置有铝箔层4，所述上石墨导热层2的顶部和所述下石墨导热层3的底部均设置有所述陶瓷层1。
其中，所述下铝箔层容置腔31的横截面积沿从所述上石墨导热层2到所述下石墨导热层3的方向逐渐增大。这样设置的结构一方面能够在铝箔层4与下铝箔层容置腔31安装时起到导向的作用，另一方面使得铝箔层4与下铝箔层容置腔31粘结更加紧密。
第二方面示出的提供一种石墨板的制造方法，,参阅图3，用于制造上述的石墨板，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将下石墨导热层的顶面涂覆粘结剂，在下石墨导热层的顶面放置铝箔层；
将下铝箔层容置腔的内腔面涂覆粘结剂，在下铝箔层容置腔内放置铝箔层；
将上石墨导热层的底面涂覆粘结剂，将上石墨导热层与下石墨导热层的顶面放置的铝箔层、下铝箔层容置腔内放置的铝箔层相粘结；
将上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均涂覆粘结剂，在上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均粘结陶瓷层；
将所述粘结后的石墨板热压固化。
粘结剂可以为沥青、树脂及添加物的混合物，沥青为中间相沥青、煤沥青，优选中间相沥青。优选沥青的粒径为10-200μm。树脂可以为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、沥青树脂中的一种。沥青可以先经过预氧化，预氧化温度为100-300℃，保温1-8h，降温后研磨至10- 200μm。
第二方面示出的石墨板的制造方法制备上述石墨板，能够使得石墨导热层与铝箔层、陶瓷层紧密结合，制造出的石墨板材强度更高，导热性能也更好。
作为优选的实施例，所述热压固化为：首先升温至粘接剂软化温度Tr，然后保温4h，再升温至2.2Tr，保温3h，并施加压力60MPa，保压6h，最后降温得到所述石墨板材。经过试验得到的该热压固化的各个参数能够保证石墨导热层与铝箔层和陶瓷层紧密的结合。
作为优选的实施例，所述热压固化后还包括低温热处理，处理温度为1600℃，升温速率为4℃/min，保温4h后得到所述石墨板材。低温处理后石墨导热层与铝箔层和陶瓷层结合的更加紧密。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确流程，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种石墨板，其特征在于，所述石墨板包括：陶瓷层（1）、上石墨导热层（2）以及下石墨导热层（3），所述上石墨导热层（2）呈T型，所述下石墨导热层（3）的顶部设置有下铝箔层容置腔（31），所述上石墨导热层（2）与所述下石墨导热层（3）之间设置有左铝箔层容置腔（21）和右铝箔层容置腔（22），所述左铝箔层容置腔（21）和所述右铝箔层容置腔（22）设置于所述上石墨导热层（2）的两侧，所述下铝箔层容置腔（31）、所述左铝箔层容置腔（21）以及所述右铝箔层容置腔（22）的内部均设置有铝箔层（4），所述上石墨导热层（2）的顶部和所述下石墨导热层（3）的底部均设置有所述陶瓷层（1）。
2.根据权利要求1所述的一种石墨板，其特征在于，所述左铝箔层容置腔（21）和所述右铝箔层容置腔（22）对称设置于所述上石墨导热层（2）的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种石墨板，其特征在于，所述上石墨导热层（2）的底部形状与所述下铝箔层容置腔（31）的形状相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种石墨板，其特征在于，所述下铝箔层容置腔（31）的横截面积沿从所述上石墨导热层（2）到所述下石墨导热层（3）的方向逐渐增大。
5.一种石墨板的制造方法，用于制造权利要求1至4任意一项权利要求所述的石墨板，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将下石墨导热层的顶面涂覆粘结剂，在下石墨导热层的顶面放置铝箔层；
将下铝箔层容置腔的内腔面涂覆粘结剂，在下铝箔层容置腔内放置铝箔层；
将上石墨导热层的底面涂覆粘结剂，将上石墨导热层与下石墨导热层的顶面放置的铝箔层、下铝箔层容置腔内放置的铝箔层相粘结；
将上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均涂覆粘结剂，在上石墨导热层的顶面和下石墨导热层的底面均粘结陶瓷层；
将所述粘结后的石墨板热压固化。
6.根据权利要求5所述的一种石墨板的制造方法，其特征在于，所述热压固化为：首先升温至粘接剂软化温度Tr，然后保温4h，再升温至2.2Tr，保温3h，并施加压力60MPa，保压6h，最后降温得到所述石墨板材。
7.根据权利要求6所述的一种石墨板的制造方法，其特征在于，所述热压固化后还包括低温热处理，处理温度为1600℃，升温速率为4℃/min，保温4h后得到所述石墨板材。
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