CN112091207B - 一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112091207B
CN112091207B CN202010948939.6A CN202010948939A CN112091207B CN 112091207 B CN112091207 B CN 112091207B CN 202010948939 A CN202010948939 A CN 202010948939A CN 112091207 B CN112091207 B CN 112091207B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper powder
powder
composite
aluminum
composite porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010948939.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112091207A (zh
Inventor
张惠斌
朱胜利
朱艳杰
王宏华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Dequan New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Anhui Dequan New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Dequan New Material Technology Co ltd filed Critical Anhui Dequan New Material Technology Co ltd
Priority to CN202010948939.6A priority Critical patent/CN112091207B/zh
Publication of CN112091207A publication Critical patent/CN112091207A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112091207B publication Critical patent/CN112091207B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B22F1/0003
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14Treatment of metallic powder
    • B22F1/145Chemical treatment, e.g. passivation or decarburisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/002Making metallic powder or suspensions thereof amorphous or microcrystalline
    • B22F9/004Making metallic powder or suspensions thereof amorphous or microcrystalline by diffusion, e.g. solid state reaction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明属于导热材料领域,尤其涉及一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用。所述复合型多孔铜粉用于导热管吸液芯的制备,其具有多孔结构,孔道中含有氧化铝,氧化铝含量≤5.0wt%。所述方法包括:将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于无氧条件下进行扩散,得到复合粉料,选用溶剂选择性溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。本发明复合型多孔铜粉能够对传统的高纯铜粉进行替代,用以吸液芯的制备;制备方法简洁高效,成本低廉;以本发明复合型多孔铜粉所制得的吸液芯具有非常优异的导热传热效果,和相较于相较于传统铜粉而言更优的响应能力。

Description

一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于导热材料领域,尤其涉及一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用。
背景技术
导热管(Heat conduction tube)作为一种汽液相变的传热元件,具有导热率高,均温性好,可靠性高,不需额外能量驱动等优点,是散热技术方案中效率最高的一种,能形成大规模标准化的热设计方案。
但是,现有的导热管传热性能主要取决于热管内部的吸液芯结构,根据吸液芯种类来划分,热管可分为沟槽型热管、烧结型热管以及复合型热管。所谓烧结型热管,即采用导热铜粉或石墨烯等材料烧结形成吸液芯。而随着近年来智能设备的轻量化设计和轻薄化设计,平板电脑和手机的厚度已能降低到5mm左右,家用电视甚至能够降低到3mm左右,导致传统烧结型铜管的适用性减弱,因为传统的烧结型铜管为确保整体导热管具有良好的相变传输效果,需要确保吸液芯具备一定的厚度,但若简但地减小烧结型铜管的管径导致导热管内径狭窄又会降低导热管的气相传输效果,因此传统的烧结型铜管难以实现轻量化和轻薄化设计,越来越难以适用现有的轻量化、轻薄化设计的智能设备。
对此,不断有人对热管的吸液芯材料进行改良。如大力开发的石墨烯材质吸液芯,其具有非常优异的传热导热性。但是石墨烯通常需要通过气相沉积的方式进行制备,如任文才,高力波,马来鹏,等.石墨烯的化学气相沉积法制备[J].新型炭材料,2011(01):71-80.、李兴鳌,任明伟,任睿毅,等.铜镍合金为衬底化学气相沉积法制备石墨烯研究[J].功能材料,2012,43(023):3257-3260.等文公开的石墨烯气相沉积制备工艺,气相沉积的制备方式难度远大于常规的烧结制备工艺、成品率略低,提高了烧结制备的过程成本,同时石墨烯较之铜而言也更加昂贵,整体上虽然实现了导热管性能的提升,但也随之而来产生了提高成本和制备难度的问题。
另一方面,部分研究人员也对铜粉烧结热管进行了研究,如Weibel J A,KousalyaA S,Fisher T S,et al.Characterization and nanostructured enhancement ofboiling incipience in capillary-fed,ultra-thin sintered powder wicks[C]//IEEEIntersociety Conference on Thermal&Thermomechanical Phenomena in ElectronicSystems.IEEE,2012.所公开的技术方案中,其所制备得到的烧结铜粉吸液芯在23℃的过热度下能够承受高达437W/cm2的热流密度,但由于过热度过大,导致其实际使用效果仍较为有限,且在单纯铜材质制备的情况下,过热度较高,说明在低管径条件下响应能力较弱,难以即时产生散热效果。
发明内容
为解决传统的烧结热管难以实现轻量化、轻薄化的设计,且部分通过轻薄化设计后或存在传热性能下降、过热度上升等性能问题,或存在成本上升、难度增大等工业化问题,本发明提供了一种复合型多孔铜粉,及其制备方法和应用。
本发明的目的在于:
一、提供一种能够对传统吸液芯烧结料进行替代,且具有更优使用效果的铜粉;
二、能够简洁高效地对铜粉实现制备;
三、确保所制得的多孔铜粉用于导热管吸液芯的制备时具有非常优异的使用效果。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案。
一种复合型多孔铜粉,
所述复合型多孔铜粉具有多孔结构,孔道中含有氧化铝,氧化铝含量≤5.0wt%。
在本发明技术方案中,采用具有多孔结构的铜粉对传统的致密铜粉进行替代,首先增大了铜粉的比表面积,使得烧结后形成的吸液芯具有更大的比表面积,提高了气液相变的效率,提高了相变传热效果。另一方面,孔道中含有氧化铝能够显著增大烧结制成的吸液芯的极限传热功率,能够实现小管径烧结型热管的制备。
一种复合型多孔铜粉的制备方法,
所述方法包括:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于无氧条件下进行扩散,得到复合粉料,选用溶剂选择性溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。
在上述技术方案中,通过铜粉和铝粉的混合,首先通过扩散实现两种成分的复合,同时实现相互的掺杂,扩散后形成的复合粉料同时具有铜和铝成分,随后再进一步通过选择性溶解去除复合粉料中的铝,在该过程中,基于溶解这一过程本身的特性,会在最终形成的多孔铜粉的孔道结构中残留有少量的氧化铝,而以该形式残留的氧化铝,不但能够略微提高气液相变的效率,还能够十分显著地提高传热效率,使得制得的吸液芯极限传热功率得到显著的提升。
作为优选,
所述铜粉和铝粉按照质量比1:(0.03~0.15)的比例混合。
以该比例混合的铜粉和铝粉具有相对更优的制备效果。铝粉用量过少会导致无法形成连续的孔道结构,而铝粉的用量过多,则会导致选择性溶解铝粉时破坏复合粉料的结构,最终难以形成甚至无法形成具有多孔结构的铜粉。
作为优选,
所述铜粉选用≤200目的铜粉;
所述铝粉选用≥20目的铝粉。
选用满足上述目数要求的铜粉,综合性价比最高,能够产生良好的经济效益。
作为优选,
所述铝粉目数大于铜粉目数。
铝粉目数必须要大于铜粉,否则则会导致多孔铜粉无法形成或松散容易被破坏。
作为优选,
所述无氧条件下进行665~700℃扩散45~75min,随后破碎得到复合粉料。
上述扩散工艺能够使得铜和铝实现良好的复合,破碎后即可得到铜和铝均匀混合的复合粉料。
作为优选,
所述溶剂为稀酸溶液或强碱溶液。
所述稀酸溶液包括但不仅限于稀硫酸、稀盐酸等常见对铝有溶解性但不具备对铜溶解性的酸液,强碱溶液包括但不仅限于氢氧化钾溶液等常见对铝有溶解性但无法溶解铜的碱溶液。
一种复合型多孔铜粉的应用,
所述复合型多孔铜粉用于导热管吸液芯的制备。
本发明复合型多孔铜粉能够制备得到具有较高极限传热功率的导热管吸液芯。
本发明的有益效果是:
1)能够对传统的高纯铜粉进行替代,用以吸液芯的制备;
2)制备方法简洁高效,成本低廉;
3)以本发明复合型多孔铜粉所制得的吸液芯具有非常优异的导热传热效果,和相较于相较于传统铜粉而言更优的响应能力。
附图说明
图1为本发明实施例1所制得复合型多孔铜粉的XRD表征对比图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外,下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。因此,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的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。
如无特殊说明,本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料;如无特殊说明,本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
如无特殊说明,本发明实施例中所测得过热度是指由蒸发状态进入沸腾状态的最低温度差,且本申请中极限传热功率测定均是指120℃状态下的极限传热功率。
实施例1
一种复合型多孔铜粉,其具有多孔结构,孔道中含有氧化铝;
本实施例复合型多孔铜粉以以下方法进行制备:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。
具体制备参数如下表表1所示。
表1:实施例1具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
60目 200目 1:0.10 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的复合型多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为2.8wt%,通过BET比表面积测试法21.63m2/g。此外,对复合型多孔铜粉进行XRD表征,表征结果如图1所示。图1中,As-sintered部分是实施例1所制得的复合型多孔铜粉,而Green compact部分则是简单混合、未经高温扩散的试样表征图,通过表征可以明显看出,在扩散过程中能够实现铜和铝的互扩散,形成铝的残留并形成CuAl合金成分,CuAl合金成分中由于Al元素能够有效强化固液界面的浸润性能,使得整体铜粉的相变传热效率得到显著的上升。
实施例2
一种复合型多孔铜粉,其具有多孔结构,孔道中含有氧化铝;
本实施例复合型多孔铜粉以以下方法进行制备:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以60rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。
具体制备参数如下表表2所示。
表2:实施例2具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
60目 200目 1:0.15 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的复合型多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为4.6wt%,通过BET比表面积测试法21.95m2/g。此外,对复合型多孔铜粉进行XRD表征,表征结果显示形成了CuAl合金成分,其中Al元素的存在能够有效提升复合型多孔铜粉固液界面的浸润性能,使得整体铜粉的相变传热效率得到显著的上升。
实施例3
一种复合型多孔铜粉,其具有多孔结构,孔道中含有氧化铝;
本实施例复合型多孔铜粉以以下方法进行制备:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌25min,溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。
具体制备参数如下表表3所示。
表3:实施例3具体制备参数
对所制得的复合型多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为4.2wt%,通过BET比表面积测试法21.51m2/g。此外,对复合型多孔铜粉进行XRD表征,表征结果显示形成了CuAl合金成分,其中Al元素的存在能够有效提升复合型多孔铜粉固液界面的浸润性能,使得整体铜粉的相变传热效率得到显著的上升。
实施例4
一种复合型多孔铜粉,其具有多孔结构,孔道中含有氧化铝;
本实施例复合型多孔铜粉以以下方法进行制备:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。
具体制备参数如下表表4所示。
表4:实施例4具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
200目 600目 1:0.10 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的复合型多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为2.9wt%,通过BET比表面积测试法22.21m2/g。此外,对复合型多孔铜粉进行XRD表征,表征结果显示形成了CuAl合金成分,其中Al元素的存在能够有效提升复合型多孔铜粉固液界面的浸润性能,使得整体铜粉的相变传热效率得到显著的上升。
实施例5
一种复合型多孔铜粉,其具有多孔结构,孔道中含有氧化铝;
本实施例复合型多孔铜粉以以下方法进行制备:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。
具体制备参数如下表表5所示。
表5:实施例5具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
20目 130目 1:0.10 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的复合型多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为2.4wt%,通过BET比表面积测试法21.12m2/g。此外,对复合型多孔铜粉进行XRD表征,表征结果显示形成了CuAl合金成分,其中Al元素的存在能够有效提升复合型多孔铜粉固液界面的浸润性能,使得整体铜粉的相变传热效率得到显著的上升。
实施例6
一种复合型多孔铜粉,其具有多孔结构,孔道中含有氧化铝;
本实施例复合型多孔铜粉以以下方法进行制备:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉。
具体制备参数如下表表6所示。
表6:实施例6具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
60目 200目 1:0.05 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的复合型多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为1.2wt%,通过BET比表面积测试法20.68m2/g。此外,对复合型多孔铜粉进行XRD表征,表征结果显示形成了CuAl合金成分,其中Al元素的存在能够有效提升复合型多孔铜粉固液界面的浸润性能,使得整体铜粉的相变传热效率得到显著的上升。
对比例1
一种多孔铜粉,其制备方法如下:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到多孔铜粉。
具体制备参数如下表表7所示。
表7:对比例1具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
200目 60目 1:0.10 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为0.6wt%,通过BET比表面积测试法12.89m2/g。
对比例2
一种多孔铜粉,其制备方法如下:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到多孔铜粉。
具体制备参数如下表表8所示。
表8:对比例2具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
300目 600目 1:0.10 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量为2.9wt%,通过BET比表面积测试法21.96m2/g。
对比例3
一种多孔铜粉,其制备方法如下:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到多孔铜粉。
具体制备参数如下表表9所示。
表9:对比例3具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
60目 200目 1:0.03 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量<0.1wt%,通过BET比表面积测试法8.42m2/g。
对比例4
一种多孔铜粉,其制备方法如下:
将铜粉和铝粉按比例混合,混合后置于氮气气氛中进行扩散,随后破碎并过60目筛,得到复合粉料,将复合粉料分散于过量的溶剂(1kg复合粉料:8L溶剂)中以20rpm转速搅拌10min,溶解复合粉料中的铝,即得到多孔铜粉。
具体制备参数如下表表10所示。
表10:对比例4具体制备参数
铜粉目数 铝粉目数 m(Cu):m(Al) 扩散温度 扩散时间 溶剂
60目 200目 1:0.25 680℃ 60min 1.5mol/L KOH水溶液
对所制得的多孔铜粉进行表征测试,其中,通过原子分析法测定复合型多孔铜粉的铝元素含量5.1wt%,通过BET比表面积测试法21.05m2/g。
测试
对上述实施例1~6和对比例1~4所制得的导热铜粉进行应用试验。
依照以下常规工艺将所制得的多孔铜粉制成导热管内壁上的吸液芯:首先用工具将外径1.8mm、内径1.2mm的红铜管放到稀硫酸中进行超声清洗,洗净后将外径0.8mm的直条细棒钢棍同轴插入红铜管中,铜管底部以铜片封口,在直条细棒钢棍和红铜管之间填充多孔铜粉,填充完成后置于氮气气氛中于600℃条件下烧结60min,随后将直条细棒钢棍抽出,即得到导热管。
测试项目包括过热度测试和极限传热功率测试。
测试结果如下表表11所示。
表11:测试结果
此外,设置一个空白对照组。
空白对照组直接以60目铜粉和200目氧化铝粉以0.972:0.028的质量比物理混匀后,作为烧结料,以相同的工艺进行导热管的制备。
制备后对导热管的极限传热功率和过热度进行测试。经测试,导热管的极限传热功率测试结果约为466W·cm-2,过热度为21.3℃。
结合上述表11测试结果进行分析。
以实施例1为例进行说明,首先与空白对照组进行对比。空白对照组与实施例1中铜元素和铝元素的实际含量基本相同,并且以相同的工艺制成导热管后,可明显看出。相较于实施例1而言,空白对照组导热管的极限传热功率下降了约50W·cm-2,产生了较为明显的下降,下降幅度约10%,而过热度更是产生了明显的上升。这是由于单纯的粉料混合,不具备微观结构,烧结后形成的吸液芯对气液相变转化并不能产生促进作用。同时与对比例3进行对比,对比例3中铝含量<0.1wt%,但具备微观结构,其极限传热功率更小于空白对照组,说明极限传热功率性能优化较为明显,但过热度下降,也同样说明了微观结构对气液相变的促进作用。
实施例2和实施例3均提高了铝粉的用量,增大了多孔铜粉制备过程中的铝粉的添加量,同时提高了多孔铜粉中铝元素的含量。从测试结果可明显看出,铝粉添加量的提高对吸液芯的极限传热效率有所改善。但同时与对比例4进行比对,对比例4的铝含量更高,但是极限传热效率反而产生了下降,这是由于在后续的选择性溶解过程中,使得制备过程中铝粉的添加量与最终产物多孔铜粉中铝含量并不呈线性相关,并且添加过量的铝粉,容易使得孔道增大,导致多孔铜粉的结构坍塌,还使得溶液更容易进入孔道中对铝进行溶解。而实施例6结果表明,铝粉的添加量减少后,虽然性能均有所下降,但仍保持在一个较优的范围内。
实施例4和实施例5分别减小和增大了制备过程铜粉和铝粉的粒径,在一定范围内采用更小粒径粉料或更大粒径的粉料对最终制得的导热管吸液芯极限传热功率和过热度性能影响并不显著,但相对来说对过热度的影响要大于对极限传热功率的影响。采用更小粒径的粉料制备能够形成更低的过热度。而对比例2则表明,采用更大目数的粉料进行制备,对性能的优化微乎其微,性价比较低。
而对比例1与实施例1对比可以明显看出,采用小粒径的铜粉和大粒径的铝粉配合制备,所产生的效果产生了明显的恶化。这主要是由于后续选择性溶解过程中,铝更容易被溶解,导致铝的存留率产生下降,且导致多孔铜粉的结构塌陷,比表面积也产生了显著的下降。
实施例7
具体操作同实施例1,所不同的是,改变了扩散参数,并最终制成导热管吸液芯进行与上述相同的各项测试。
具体扩散参数及相应测试结果如下表表12所示。
表12:扩散参数和测试结果
扩散温度 扩散时间 Al含量 比表面积 极限传热功率/W·cm-2 过热度/℃
665℃ 60min 2.7wt% 21.71m2/g 512 13.6
665℃ 75min 2.8wt% 21.68m2/g 511 13.7
700℃ 60min 2.9wt% 21.73m2/g 510 13.7
700℃ 45min 2.9wt% 21.61m2/g 511 13.8
630℃ 60min 1.1wt% 13.42m2/g 472 16.3
750℃ 60min 2.3wt% 16.68m2/g 501 15.0
从上表可明显看出,在本发明所限定的温度范围内,扩散参数的改变并未显著地影响导热管吸液芯的极限传热功率及过热度性能。但是,在低温条件下,性能产生了非常显著的劣化。在630℃扩散条件下,Al含量产生了快速的下降,导致极限传热功率产生明显下跌,且由于比表面积的降低,导致过热度上升。而高于700℃达到750℃后,Al含量也并未上升,反而产生了下降。这是由于在更高温度的条件下,铝更容易对铜粉进行包覆,而非掺杂,导致选择性溶解过程中去除的铝更多,且所形成的孔道结构也较少,因此同样也导致了性能的下降。
综上,本发明复合型多孔铜粉具有非常优异的性能,在用于小管径导热管吸液芯的制备时,具有非常优异的使用效果。

Claims (2)

1.一种复合型多孔铜粉,其特征在于,
所述复合型多孔铜粉具有多孔结构,孔道中含有氧化铝,氧化铝含量≤5.0 wt%;
所述复合型多孔铜粉的制备方法包括:将铜粉和铝粉按照质量比 1:(0.03~0.15)的比例混合,混合后置于665~700 ℃、无氧条件下扩散45~75 min,破碎得到复合粉料,选用溶剂选择性溶解复合粉料中的铝,即得到复合型多孔铜粉;
所述铜粉选用≤200 目的铜粉;
所述铝粉选用≥20 目的铝粉;
所述铝粉目数大于铜粉目数;
所述复合型多孔铜粉用于导热管吸液芯的制备。
2.根据权利要求 1 所述的一种复合型多孔铜粉,其特征在于,所述溶剂为稀酸溶液或强碱溶液。
CN202010948939.6A 2020-09-10 2020-09-10 一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用 Active CN112091207B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010948939.6A CN112091207B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010948939.6A CN112091207B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112091207A CN112091207A (zh) 2020-12-18
CN112091207B true CN112091207B (zh) 2024-04-26

Family

ID=73752026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010948939.6A Active CN112091207B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112091207B (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161294A (ja) * 1997-08-06 1999-03-05 Sumitomo Light Metal Ind Ltd アルミナ分散強化銅合金およびその製造方法
JPH11286702A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd アルミナ分散強化銅粉の製造方法
JP2001079406A (ja) * 1999-09-13 2001-03-27 Nikko Rika Kk スポンジ銅系触媒
JP2003166100A (ja) * 2001-09-21 2003-06-13 Tsurumi Soda Co Ltd 銅メッキ方法に使用される銅粉及び銅粉の使用方法
CN102560172A (zh) * 2012-03-13 2012-07-11 北京科技大学 一种制备高强高导弥散强化铜的方法
CN104190918A (zh) * 2014-08-31 2014-12-10 成都易态科技有限公司 粉末烧结多孔过滤合金、其制备方法以及它的预压成型体
CN104986791A (zh) * 2015-06-19 2015-10-21 济南大学 一种纳米孔结构铜/氧化亚铜/氧化铜复合材料的制备方法
CN106521220A (zh) * 2016-10-11 2017-03-22 常州大学 一种新型石墨烯Al‑Cu中间合金的制备方法
CN106670454A (zh) * 2017-01-24 2017-05-17 昆山德泰新材料科技有限公司 一种铁铜合金粉末及其制备方法
JP2018053359A (ja) * 2016-09-22 2018-04-05 国立大学法人東北大学 多孔質スポンジ銅、多孔質スポンジ銅の製造方法、並びに多孔質スポンジ銅触媒、多孔質スポンジ銅触媒の製造方法
CN107904431A (zh) * 2017-11-22 2018-04-13 中国科学院过程工程研究所 一种石墨烯复合铝合金、制备方法、用途和包含其的发动机
CN108526459A (zh) * 2018-04-16 2018-09-14 昆明理工大学 一种铜/氧化铝原位复合蜂窝材料的制备方法
CN109128140A (zh) * 2018-09-25 2019-01-04 罗源县凤山镇企业服务中心 一种铜锡合金含油轴承的制备方法
CN109382509A (zh) * 2018-09-25 2019-02-26 罗源县凤山镇企业服务中心 一种用于含油轴承的铜锡局部合金粉末的制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161294A (ja) * 1997-08-06 1999-03-05 Sumitomo Light Metal Ind Ltd アルミナ分散強化銅合金およびその製造方法
JPH11286702A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd アルミナ分散強化銅粉の製造方法
JP2001079406A (ja) * 1999-09-13 2001-03-27 Nikko Rika Kk スポンジ銅系触媒
JP2003166100A (ja) * 2001-09-21 2003-06-13 Tsurumi Soda Co Ltd 銅メッキ方法に使用される銅粉及び銅粉の使用方法
CN102560172A (zh) * 2012-03-13 2012-07-11 北京科技大学 一种制备高强高导弥散强化铜的方法
CN104190918A (zh) * 2014-08-31 2014-12-10 成都易态科技有限公司 粉末烧结多孔过滤合金、其制备方法以及它的预压成型体
CN104986791A (zh) * 2015-06-19 2015-10-21 济南大学 一种纳米孔结构铜/氧化亚铜/氧化铜复合材料的制备方法
JP2018053359A (ja) * 2016-09-22 2018-04-05 国立大学法人東北大学 多孔質スポンジ銅、多孔質スポンジ銅の製造方法、並びに多孔質スポンジ銅触媒、多孔質スポンジ銅触媒の製造方法
CN106521220A (zh) * 2016-10-11 2017-03-22 常州大学 一种新型石墨烯Al‑Cu中间合金的制备方法
CN106670454A (zh) * 2017-01-24 2017-05-17 昆山德泰新材料科技有限公司 一种铁铜合金粉末及其制备方法
CN107904431A (zh) * 2017-11-22 2018-04-13 中国科学院过程工程研究所 一种石墨烯复合铝合金、制备方法、用途和包含其的发动机
CN108526459A (zh) * 2018-04-16 2018-09-14 昆明理工大学 一种铜/氧化铝原位复合蜂窝材料的制备方法
CN109128140A (zh) * 2018-09-25 2019-01-04 罗源县凤山镇企业服务中心 一种铜锡合金含油轴承的制备方法
CN109382509A (zh) * 2018-09-25 2019-02-26 罗源县凤山镇企业服务中心 一种用于含油轴承的铜锡局部合金粉末的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112091207A (zh) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101077529B (zh) 一种纳米铜粉及铜浆料的制备方法
US10131544B2 (en) Graphene/porous iron oxide nanorod composite and manufacturing method thereof
CN105895384A (zh) 一种石墨烯/超微四氧化三钴颗粒复合电极材料制备方法
CN103962570A (zh) 一种纳米镍粉的制备方法
CN110330943B (zh) 一种液态金属高导热复合材料的制备方法
CN106077695A (zh) 一种高铜钨铜纳米复合粉末的制备方法
CN112091208B (zh) 一种具有双峰分布特征的导热铜粉及其制备方法和应用
CN110340348B (zh) 一种纳米银粉、制备方法、银浆和应用
CN105118973A (zh) 一种空心纳米硅球的制备方法
CN107486553B (zh) 铝膏及其应用
CN100402203C (zh) 高纯亚微米铜粉的一种制备方法
CN112091207B (zh) 一种复合型多孔铜粉及其制备方法和应用
CN114525111A (zh) 一种SiO2@硝酸盐微胶囊相变储热复合材料及其制备方法
CN100415640C (zh) 超细高氮氮化钽粉末及其制备方法
CN104144597B (zh) 一种导热纤维增强的高导热石墨散热片及制备方法
CN104108739A (zh) 一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法
CN111531165A (zh) 一种超薄相变散热模组用铜膏
CN101515493B (zh) 一种MgB2/Nb/Cu多芯复合超导线材的制备方法
CN101264525A (zh) 一种铜纳米流体的制备方法
CN114214657B (zh) 钼基氮化物/碳化物电催化剂及其制备方法与应用
CN105798317B (zh) 一种多面体亚微米钨粉的制备方法
CN103752841A (zh) 一种纳米铜粉的制备方法
CN112174108B (zh) 一种连通介孔碳基复合物电极材料的制备方法
CN111524720B (zh) 一种开放3d结构的双金属复合材料及其制备方法和应用
CN110739454B (zh) 一种负极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant