辐射散热材料及热辐射陶瓷的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种辐射散热材料及其热辐射陶瓷材料的制备方法，其中辐射散热材料的制备方法包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备三个步骤，而热辐射陶瓷材料的制备方法包括：石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料和复合粉料的烧结四个步骤。将石墨复合到陶瓷材料中，并加入热固性干粉末，能制成辐射散热涂料，以及热辐射陶瓷材料，该材料可以大幅增加散热装置表面与外界的接触面积，显著提升散热效果，在相当款的波长范围内具有对热能的高辐射率，可以显示提高包括热传导、对流、辐射散热的综合性能。
【专利说明】辐射散热材料及热辐射陶瓷的制备方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及一种氧化铝/石墨复合材料及其制备方法，属于新型复合材料领域。【【背景技术】】
[0002]迄今为止，关于将碳元素复合于结构材料中的研究已经经历了多年的各种尝试，算是材料学科中比较受关注的领域，电子产品领域同样也在不断追求更多新性能、优质效果的材料来提升产品的品质，在新型的固体光源方面一直存在的散热问题也需要一种新型材料来实现良好散热效果，一种新型的高导热陶瓷材料收到了人们的重视，采用性能优异的高导热陶瓷采用性能优异的高导热陶瓷作为各种产品工作部件的工作介面，可快速将工作部件产生的热量传递出去，从而保证了工作部件的使用性能。目前，导热性能优良的陶瓷材料集中为氧化铍（BeO)、氮化铝（AlN)、及碳化硅（SiC)三种材料。这三种陶瓷材料导热系数很高，但氧化铍剧毒，氮化铝价格高昂，碳化硅为电的良导体，因此，三者的应用受限制。为提高普通陶瓷材料的传热能力，将一种导热性能优良的材料，如石墨，添加到陶瓷材料之中，明显提高陶瓷材料的导热能力，以利于其推广应用。
【
【发明内容】
】
[0003]本发明为解决上述问题而提供了一种导热性能优良的热辐射陶瓷材料，将导热率较高的石墨糅合到氧化铝陶瓷材料中，利用辐射热能的方式进行散热，提高了导热系数、加强其散热能力。
[0004]本发明解决上述问题的技术方案是：一种热辐射陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备、复合材料烧结四个步骤，其中每个步骤的具体方式如下：
[0005](I)、石墨粉的制备：将500目的石墨和质量为石墨质量的O. I~1%。的分散剂混合之后,加入质量为石墨质量的1 -3倍的水中，进行球磨；球磨时间为10~20小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用；
[0006](2)氧化铝陶瓷料的制备：将氧化铝粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钡粉按质量比100 :10~20 :10~20 :1~5称量球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量的
O.5-1. 8%的聚乙烯醇；
[0007](3)复合粉料的制备：将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以I :9~I :19的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干待用；
[0008](4)复合材料的烧结：将上述所制得的复合粉料经压制成型后，置于保护惰性气氛环境下以1400~1700°C高温烧结2~3小时，即可得到热辐射陶瓷材料。
[0009]所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
[0010]一种辐射散热涂料的制备方法，其特征在于，包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备三个步骤，每个步骤的具体内容如下：[0011](I)、石墨粉的制备：将500目的石墨和质量为石墨质量的O. I~2%。的分散剂混合之后,加入质量为石墨质量1-5倍的水中，进行球磨；球磨时间为10~20小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用；
[0012](2)氧化铝陶瓷料的制备：将氧化铝粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钡粉按质量比100 :10~25 :8~26 :1~10称量，球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量的
O.3-2. 2%的聚乙烯醇；
[0013](3)复合粉料的制备：将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉术以I :9~I :19的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干待用；
[0014]所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
[0015]一种将该辐射散热涂料涂布产品的方法，其特征在于，该方法包括涂料调配、产品表面打磨、喷涂、其中每个步骤的具体内容如下：
[0016](I)、涂料调配：将氧化铝陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以I :9~I :19的质量比进行混合，搅拌均匀；
[0017](2)、产品表面打磨处理：将产品表面喷砂或者抛丸处理，清洁后表面达到Sa2. 5级，表面粗糙度40-45μπι;
[0018](3)、喷涂：喷涂方式采用空气辅助喷涂或无气喷涂方式，喷涂中第一道涂层厚度控制在50 μ m内，在室温25°C环境下干燥30min后，进行第二道喷涂，第二道喷涂涂层厚度控制在50~100 μ m徂围内，嗔涂之后室温下放直24小时。
[0019]本发明的有益效果是：将石墨复合到陶瓷材料中，并加入热固性干粉末，能制成辐射散热涂料，以及热辐射陶瓷材料，该材料可以大幅增加散热装置表面与外界的接触面积，显著提升散热效果，在相当款的波长范围内具有对热能的高辐射率，可以显示提高包括热传导、对流、辐射散热的综合性能。
【【具体实施方式】】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021 ] 本发明介绍了一种热辐射陶瓷材料的制备方法，该方法包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备、复合材料烧结四个步骤，其中每个步骤的具体方式如下：
[0022](I)、石墨粉的制备：将500目的石墨和质量为石墨质量的O. I~1%。的分散剂混合之后,加入质量为石墨质量的1-3倍的水中，进行球磨；球磨时间为10~20小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用；
[0023](2)氧化铝陶瓷料的制备：将氧化铝粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钡粉按质量比100 :10~20 :10~20 :1~5称量球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量的
O.5-1. 8%的聚乙烯醇；
[0024](3)复合粉料的制备：将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以I :9~I :19的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干待用；
[0025](4)复合材料的烧结：将上述所制得的复合粉料经压制成型后，置于保护惰性气氛环境下以1400~1700°C高温烧结2~3小时，即可得到热辐射陶瓷材料。
[0026]所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
[0027]同时也公开了一种辐射散热涂料的制备方法，该方法包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备三个步骤，每个步骤的具体内容如下：
[0028](I)、石墨粉的制备：将500目的石墨和质量为石墨质量的O. I~2%。的分散剂混合之后,加入质量为石墨质量1-5倍的水中，进行球磨；球磨时间为10~20小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用；
[0029](2)氧化铝陶瓷料的制备：将氧化铝粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钡粉按质量比100 :10~25 :8~26 :1~10称量，球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量的
O.3-2. 2%的聚乙烯醇；
[0030](3)复合粉料的制备：将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉术以I :9~I :19的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干待用；[0031 ] 所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
[0032]在将上述辐射散热材料应用到灯具、灯光罩等产品上时，具有良好的辐射散热效果。则该将辐射散热涂料涂布产品的方法，其中包括涂料调配、产品表面打磨、喷涂、其中每个步骤的具体内容如下：
[0033](I)、涂料调配：将氧化铝陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以I :9~I :19的质量比进行混合，搅拌均匀；
[0034](2)、产品表面打磨处理：将产品表面喷砂或者抛丸处理，清洁后表面达到Sa2. 5级，表面粗糙度40-45μπι;
[0035](3)、喷涂：喷涂方式采用空气辅助喷涂或无气喷涂方式，喷涂中第一道涂层厚度控制在50 μ m内，在室温25°C环境下干燥30min后，进行第二道喷涂，第二道喷涂涂层厚度控制在50~100 μ m徂围内，嗔涂之后室温下放直24小时。
[0036]实施例I :
[0037]首先是制备一种辐射散热涂料，需要进行包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备等步骤，具体步骤如下：
[0038](I)、石墨粉的制备：将500目的石墨和质量为石墨质量的1%。的分散剂混合之后，把混合物加入质量为石墨质量3倍的水中，进行球磨；球磨时间为15小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用；
[0039](2)氧化铝陶瓷料的制备：将质量为100份的氧化铝粉、11份的滑石粉、15份的硅灰石粉和5份的碳酸钡粉进行称量，球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量
O.8%的聚乙烯醇；
[0040](3)复合粉料的制备：将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100 ：9的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以1:9的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干，得到辐射散热涂料。
[0041]如果需要利用该辐射散热涂料制备辐射陶瓷材料，可以在该复合粉料基础上加入质量为复合粉料质量50 %的热固性干粉末，进行混合。再将该复合粉料经压制成型后，置于保护惰性气氛环境下以1400~1700°C高温烧结2~3小时，即可得到热辐射陶瓷材料。
[0042]所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
[0043]实施例2:
[0044]首先是制备一种辐射散热涂料，需要进行包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备等步骤，具体步骤如下:
[0045](I)、石墨粉的制备:将500目的石墨和质量为石墨质量的0.5%。的分散剂混合之后，把混合物加入质量为石墨质量2倍的水中，进行球磨；球磨时间为18小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用；
[0046](2)氧化铝陶瓷料的制备:将质量为100份的氧化铝粉、18份的滑石粉、12份的硅灰石粉和2份的碳酸钡粉进行称量，球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量
1.2%的聚乙烯醇；
[0047](3)复合粉料的制备:将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100:14的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以1:15的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干，得到辐射散热涂料。
[0048]如果需要利用该辐射散热涂料制备辐射陶瓷材料，可以在该复合粉料基础上加入质量为复合粉料质量35 %的热固性干粉末，进行混合。再将该复合粉料经压制成型后，置于保护惰性气氛环境下以1400~1700°C高温烧结2~3小时，即可得到热辐射陶瓷材料。
[0049]所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
[0050]实施例3:
[0051]一种将该辐射散热涂料涂布产品的方法，其特征在于，该方法包括涂料调配、产品表面打磨、喷涂、其中每个步骤的具体内容如下:
[0052](I)、涂料调配:将氧化铝陶瓷料和石墨粉以100:5~100:15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉术以1:9~1:19的质量比进行混合，搅拌均匀；
[0053](2)、产品表面打磨处理:将产品表面喷砂或者抛丸处理，清洁后表面达到Sa2.5级，表面粗糙度40-45μπι;
[0054](3)、喷涂:喷涂方式采用空气辅助喷涂或无气喷涂方式，喷涂中第一道涂层厚度控制在50 μ m内，在室温25°C环境下干燥30min后，进行第二道喷涂，第二道喷涂涂层厚度控制在50~100 μ m范围内，喷涂之后室温下放置24小时。或者在180°C的烤箱烘烤20分钟即可使用，方便大规模生产需要。
[0055]以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种热辐射陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备、复合材料烧结四个步骤，其中每个步骤的具体方式如下： (1)、石墨粉的制备：将500目的石墨和质量为石墨质量的O.I~1%。的分散剂混合之后，加入质量为石墨质量的1-3倍的水中，进行球磨；球磨时间为10~20小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用； (2)氧化铝陶瓷料的制备：将氧化铝粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钡粉按质量比100：10~20 ：10~20 :1~5称量球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量的O.5-1. 8%的聚乙烯醇； (3)复合粉料的制备：将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以I :9~I :19的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干待用； (4)复合材料的烧结：将上述所制得的复合粉料经压制成型后，置于保护惰性气氛环境下以1400~1700°C高温烧结2~3小时，即可得到热辐射陶瓷复合材料。
2.根据权利要求1所述热辐射陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
3.一种辐射散热涂料的制备方法，其特征在于，包括石墨粉的制备、氧化铝陶瓷料的制备、复合粉料的制备三个步骤，其中每个步骤的具体方式如下 (1)、石墨粉的制备：将500目的石墨和质量为石墨质量的O.I~2%。的分散剂混合之后，加入质量为石墨质量 1-5倍的水中，进行球磨；球磨时间为10~20小时，球磨结束后将石墨粉料烘干待用； (2)氧化铝陶瓷料的制备：将氧化铝粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钡粉按质量比100：10~25 :8~26 ：1~10称量，球磨混合待用，同时还混合加入质量为氧化铝粉质量的O.3-2. 2%的聚乙烯醇； (3)复合粉料的制备：将所述氧化铝陶瓷料和石墨粉以100：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以I :9~I :19的质量比进行混合，进行球磨，球磨结束后将复合粉料烘干，得到辐射散热涂料。
4.根据权利要求3所述辐射散热涂料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为十二胺基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸钠。
5.一种将该辐射散热涂料涂布产品的方法，其特征在于，该方法包括涂料调配、产品表面打磨、喷涂、其中每个步骤的具体内容如下： (1)、涂料调配：将氧化铝陶瓷料和石墨粉以100：5~100 ：15的质量比混合后，进行球磨，球磨时间为10~20小时；再将氧化铝陶瓷料和石墨粉混合物与热固性干粉末以I :9~I :19的质量比进行混合，搅拌均匀； (2)、产品表面打磨处理：将产品表面喷砂或者抛丸处理，清洁后表面达到Sa2.5级，表面粗糙度40-45 μ m ； (3)、喷涂：喷涂方式采用空气辅助喷涂或无气喷涂方式，喷涂中第一道涂层厚度控制在50 μ m内，在室温25°C环境下干燥30min后，进行第二道喷涂，第二道喷涂涂层厚度控制在50~100 μ m范围内，喷涂之后室温下放置24小时。
【文档编号】C04B35/622GK103482964SQ201310451944
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】余建平 申请人:余建平