CN114777541A - 一种孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种孔隙率可调的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，包括以下步骤：1）将铝粉或者铝合金粉在有机溶剂中分散均匀并且形成具有自流平或者振动流平的粘稠状浆体，所述有机溶剂中含有造孔剂；2）将步骤1）得到的粘稠状浆体成型；3）将步骤2）得到的成型的粘稠状浆体在防氧化气氛的条件下进行热处理；热处理的温度为400‑660℃。在本发明中，通过将铝粉或者铝合金粉形成粘稠状浆体，这样容易成型；并且本发明烧结出来的孔隙率可调的多孔铝质材料具有成本较低，质地较轻的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法及应用。
背景技术
电子元器件的散热是电子行业永恒的课题，其直接影响电子产品的稳定性。一般的散热模组是将大功率电子元器件或芯片产生的热量均匀化并且快速的传递到散热端进行冷却，散热端一般设置有鳍片等增加散热面积。散热模组的散热效率直接影响电子元器件的稳定性和寿命，例如温度每增加5摄氏度，芯片的寿命就缩短30%。
目前用得较多的散热模组有热管和均温板，但是其一般采用金属铜制作而成，这是因为金属铜比较容易烧结成多孔材料，但是铜的价格较高，在制作大型散热器件的时候没有优势。金属铝具有质量轻，并且价格较便宜的优点；其导热系数跟铜差不多，但是金属铝由于表面具有一层氧化膜，在粉末烧结的时候非常困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法及应用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将铝粉或者铝合金粉在有机溶剂中分散均匀并且形成粘稠状浆体；铝粉或者铝合金粉的粒径为微米级。
2）将步骤1）得到的粘稠状浆体成型；
3）将步骤2）得到的成型的粘稠状浆体在防氧化气氛的条件下进行热处理；热处理的温度为400-660℃。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述有机溶剂包括分散液，所述分散液包括酒精，乙二醇、甘油、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯、甲醇一种或多种。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述分散液中加入有粘结剂；所述粘结剂的重量占粘稠状浆体总重量的5%以下。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述热处理为将烧结炉温度升高到400-500摄氏度，保温1-2h后升温到580-660摄氏度，保温1min-10min，然后将温度降至400-450摄氏度，保温1-12h；最后将温度降至室温。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述铝合金粉中铁含量低于3000ppm，硅含量小于100ppm。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述有机溶剂中加入有水合抑制剂。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述水合抑制剂为碳原子数大于4的糖或碳原子数大于4的糖醇。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述水合抑制剂为直链淀粉、木糖醇、核糖和麦芽糖醇中的至少一种。
上述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，优选的，所述造孔剂包括樟脑粉或者淀粉。造孔剂的粒径大小与铝粉或者铝合金粉同为微米级。
一种导热元件，包括上述制备方法制备出来的孔隙率可调的多孔铝质材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，通过将铝粉或者铝合金粉形成粘稠状浆体，这样容易成型；并且本发明烧结出来的孔隙率可调的多孔铝质材料具有成本较低，质地较轻的优点。
附图说明
图1为实施例1孔隙率可调的多孔铝质材料的图片。
图2为图1的电镜扫描示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例1
一种孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将铝合金粉在有机溶剂中分散均匀并且形成粘稠状浆体；有机溶剂中加入有作为造孔剂的淀粉，淀粉的粒径大小与铝粉或者铝合金粉同为微米级，铝合金粉的粒径为100μm左右。
2）将步骤1）得到的粘稠状浆体成型，浆料的厚度为1mm，长度为5cm，宽度为3cm；在成型的时候，将粘稠状浆体涂覆在腔体的内表面，静置10-30分钟或者振动5分钟使得粘稠状浆体表面流平。
3）将步骤2）得到的成型的粘稠状浆体在防氧化气氛的条件下进行热处理；热处理的温度为650℃。热处理为将烧结炉温度升高到400-500摄氏度之间，保温1-2h后升温到580-660摄氏度之间，保温1min-10min，然后将温度降至400-450摄氏度，保温1-12h；最后将温度降至室温。制备出来的多孔铝质材料如图1和图2所示。
在本实施例中，粘稠状浆体具有一定的流动性，这样在进行步骤2）的粘稠状浆体成型的时候，能够利用这个流动性使得成型后的粘稠状浆体表面平整。粘稠状浆体具有自动流平或者振动流平的特点。本实施例中，铝粉或者铝合金粉在有机溶剂中能够自流平或者振动流平，这样成型后的粘稠状铝粉或者铝合金粉浆体的均匀性就非常高，在烧结完成后形成的空隙结构也比较均匀。在本实施例中，可以通过调整铝粉或者铝合金粉在有机溶剂中的固含量量从而在一定程度上调整烧结出来的铝质材料的空隙率。
有机溶剂包括分散液、粘结剂；粘结剂的重量占粘稠状浆体总重量的5%以下；粘接剂为PVDF或者PVA。本实施例中，在步骤2）中进行固化的时候，将粘稠状浆体在50-80℃的温度下处理2-5分钟使得粘稠状浆体固化成型。在本实施例中，分散液包括酒精和乙二醇重量比为1:1的混合物。溶剂的重量占粘稠状浆体总重量的30%以下。
在本实施例中，有机溶剂中加入有水合抑制剂。水合抑制剂为碳原子数大于4的木糖醇。在其他实施例中，还可以是直链淀粉、核糖和麦芽糖醇中的至少一种。在本实施例中，加入水合抑制剂是因为在形成粘稠状浆体的过程中，以及粘稠状浆体在储存的时候不可避免的会吸收空气中的水分，同时有机溶剂中也会有少量的水分；这些少量的水分在粘稠状浆体中会在铝粉或者铝合金粉的表面形成水合膜，这些水合膜的存在会增加烧结的难度，使得铝粉或者铝合金粉在烧结的时候容易出现烧结不成型或者过烧的现象。在本实施例中，水合抑制剂为颗粒状的时候，水合抑制剂的粒径大小与铝粉或者铝合金粉同为微米级。同时，具有颗粒状结构的水合抑制剂还能够起到调节多孔铝质材料的孔隙率的作用。
在本实施例中，铝合金粉中硅含量为80ppm左右，在实际运用中铝合金粉中硅含量应小于100ppm。在铝粉中加入少量的硅能够确保铝粉良好的烧结性，但是硅含量不能够过高，过高的硅含量在烧结的时候会使得铝粉出现过烧的现象。同时硅的加入能够提高烧结出来的孔隙率可调的多孔铝质材料的抗弯强度，从而使得孔隙率可调的多孔铝质材料具有良好的机械性能。表一为硅含量与烧结出来的孔隙率可调的多孔铝质材料弯折次数的关系。
| 铝合金粉中硅含量（ppm） | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| 弯折次数 | 9 | 10 | 22 | 30 | 34 |
弯折次数的计数方法为，弯曲90°为1次，回到原位置为2次，向反方向弯曲90°为3次，回到原位置为4次，……。
本实施例制备出来的孔隙率可调的多孔铝质材料作为均温板中的毛细结构使用。
实施例2
在本实施例中，有机溶剂中没有粘接剂，有机溶剂直接为有机分散液可以为酒精，乙二醇、甘油、N-甲基吡咯烷酮、树脂、二甲苯、甲醇一种或多种；因为没有粘接剂故粘稠状浆体成型的难度稍高，粘稠状浆体的成型靠有机溶剂自身的粘度。本实施例的其他部分与实施例1相同。
Claims (10)
1.一种孔隙率可调的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将铝粉或者铝合金粉在有机溶剂中分散均匀并且形成具有自流平或者振动流平的粘稠状浆体；
2）将步骤1）得到的粘稠状浆体成型；
3）将步骤2）得到的成型的粘稠状浆体在防氧化气氛的条件下进行热处理；热处理的温度为400-660℃。
2.根据权利要求1所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂中加入有水合抑制剂。
3.根据权利要求2所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述水合抑制剂为碳原子数大于4的糖或碳原子数大于4的糖醇。
4.根据权利要求3所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述水合抑制剂为直链淀粉、木糖醇、核糖和麦芽糖醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括分散液，所述分散液包括酒精，乙二醇、甘油、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯、甲醇一种或多种。
6.根据权利要求5所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述分散液中加入有粘结剂。
7.根据权利要求1所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述热处理为将烧结炉温度升高到400-500摄氏度，保温1-2h后升温到580-660摄氏度，保温1min-10min，然后将温度降至400-450摄氏度，保温1-12h；最后将温度降至室温。
8.根据权利要求1所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂中加有造孔剂，造孔剂包括樟脑粉或者淀粉。
9.根据权利要求1所述的孔隙率可调的多孔铝质材料的制备方法，其特征在于，所述铝合金粉中硅含量小于100ppm。
10.一种导热元件，其特征在于：包括权利要求1-权利要求9任一项制备方法制备出来的孔隙率可调的多孔铝质材料。
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