一种纳米多孔铜散热片的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种纳米多孔铜散热片的制备方法，属于金属材料领域。对随着计算机的功能愈发强大，对散热片散热的要求越来越高，现有合金散热片很难满足电脑散热的要求，纯铜散热片存在重量过大，加工难度大的缺点，且易超过CPU对散热片重量的限制的问题，本发明提供了一种纳米多孔铜散热片的制备方法，本发明采用硝酸铜为原料，与丁二酸，四乙基溴化铵，水合肼反应制备纳米铜粉，并将三聚氰胺制备的石墨结构氮化碳作为开孔剂，铜纤维作为增强剂与其共混，在散热片模具中加压成型，制得生坯，并高温烧结成型，再用金相砂纸对多孔铜表面磨平至光亮无划痕，抛光后，制得纳米多孔铜散热片。
【专利说明】
一种纳米多孔铜散热片的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种纳米多孔铜散热片的制备方法，属于金属材料领域。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，多孔金属材料应用范围越来越广、功能越来越强、新的品种也不断涌现。所谓多孔金属，是指一种内部含有大量三维孔洞结构的人造金属材料，多孔金属兼具功能与结构双重特性，大多继承了基体金属的原有优点，如铜的优良导电导热性能，银的良好防腐烛性能，钛的生物兼容性等。同时，由于内部存在大量孔洞结构又使得该材料具备其基体金属所不具备的诸多优点。多孔金属材料物理性能、化学性能以及机械性能优良，呈现的特点是:比重小、比强度大、大的比表面积、好的能量吸收性能、好的消音降噪性能以及优良的电磁屏蔽性能。在建筑工程、机械工程、冶金工程、石油化工、能源环保、国防军工、电化学工程等领域得到广泛应用。国内较为系统深入研究的多孔材料制备方法包括粉末冶金法、渗流法、溶体发泡法、等离子放电烧结法、固-气共晶凝固法等方法，已经可以制备得到孔隙率50%?95%，孔径仅为0.5毫米到数毫米的多种多孔金属材料。
[0003]除银以外，铜的导热性能是金属中最好的，其制成散热片散热效果较好，但纯铜散热片存在重量过大，加工难度大的缺点，且易超过CPU对散热片重量的限制。散热片也可采用铝合金挤压而成，但是随着计算机的功能愈发强大，对散热片散热的要求越来越高，现有合金散热片已很难满足电脑散热的要求。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对随着计算机的功能愈发强大，对散热片散热的要求越来越高，现有合金散热片很难满足电脑散热的要求，纯铜散热片存在重量过大，加工难度大的缺点，且易超过CPU对散热片重量的限制的问题，本发明提供了一种纳米多孔铜散热片的制备方法，本发明采用硝酸铜为原料，与丁二酸，四乙基溴化铵，水合肼反应制备纳米铜粉，并将三聚氰胺制备的石墨结构氮化碳作为开孔剂，铜纤维作为增强剂与其共混，在散热片模具中加压成型，制得生坯，并高温烧结成型，再用金相砂纸对多孔铜表面磨平至光亮无划痕，抛光后，制得纳米多孔铜散热片。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
(1)分别称取30?50g丁二酸、30?50g四乙基溴化钱、50?80g硝酸铜，加入研磨机中研磨至透明状，加入250?300mL质量分数为80%水合肼，加热至160?180°C，保温4?5h，过滤，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤3?5次，置于100?105°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米铜粉，备用；
(2)称取40?60g三聚氰胺置于箱式炉中，在氮气氛围下，以2.0?2.5°C/min加热至580?600 °C反应3?4h，冷却至室温，取出，得石墨结构氮化碳；
(3)将上述石墨结构氮化碳与上述步骤(I)制备的纳米铜粉加入行星式球磨机中，以200?300r/min球磨6?8h，将混合粉体过200目筛，将过筛后的混合粉体与2?3g直径为80?100Mi铜纤维混合，装入散热片模具中，并用压力为180?200MPa，压制时间为I?2min，成型后得生坯；
(4)将装有上述生坯的模具置于真空烧结炉中，先打开抽真空系统，将烧结炉抽真空至炉腔内工作真空度为0.03-0.05Pa，再以10°C/min升温至800°C，并保持温度40?50min后，以5°C/min升温至1000°C，通入高纯氮气，至炉内气压为0.12-0.15MPa，并保持温度50?60min，随炉冷却至室温，取出，得多孔铜材料；
(5)将上述多孔铜材料用金相砂纸对其表面磨平至光亮无划痕，并用2.5_金刚石和去离子水对去进行抛光后，浸泡在去离子水中2?3h，取出，置于105?110°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米多孔铜散热片。
[0006]本发明的应用方法是:将本发明制备的纳米多孔铜散热片作为电脑CPU散热器，比同类产品散热性能提高15?18%，散热速率快，且本发明制备的纳米多孔铜散热片质量轻便，易于加工。
[0007]本发明的有益技术效果是:
(1)本发明制备的纳米多孔铜散热片散热心梗好，散热快；
(2)本发明制备的纳米多孔铜散热片质量轻便，易于加工；
(3)本发明制备过程简单，易于操作。
【具体实施方式】
[0008]分别称取30?50g 丁二酸、30?50g四乙基溴化钱、50?80g硝酸铜，加入研磨机中研磨至透明状，加入250?300mL质量分数为80%水合肼，加热至160?180°C，保温4?5h，过滤，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤3?5次，置于100?105°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米铜粉;称取40?60g三聚氰胺置于箱式炉中，在氮气氛围下，以2.0?2.5°C/min加热至580?600°C反应3?4h，冷却至室温，取出，得石墨结构氮化碳;将上述石墨结构氮化碳与上述纳米铜粉加入行星式球磨机中，以200?300r/min球磨6?8h，将混合粉体过200目筛，将过筛后的混合粉体与2?3g直径为80?ΙΟΟμπι铜纤维混合，装入散热片模具中，并用压力为180?200MPa，压制时间为I?2min，成型后得生坯;将装有上述生坯的模具置于真空烧结炉中，先打开抽真空系统，将烧结炉抽真空至炉腔内工作真空度为0.03-0.05Pa，再以10°C/min升温至800 V，并保持温度40~50min后，以5 °C /min升温至1000 °C，通入高纯氮气，至炉内气压为0.12?0.15MPa，并保持温度50?60min，随炉冷却至室温，取出，得多孔铜材料;将上述多孔铜材料用金相砂纸对其表面磨平至光亮无划痕，并用2.5_金刚石和去离子水对去进行抛光后，浸泡在去离子水中2?3h，取出，置于105?110°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米多孔铜散热片。
[0009]实例I
分别称取30g 丁二酸、30g四乙基溴化铵、50g硝酸铜，加入研磨机中研磨至透明状，加入250mL质量分数为80%水合肼，加热至160 V，保温4h，过滤，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤3次，置于100°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米铜粉;称取40g三聚氰胺置于箱式炉中，在氮气氛围下，以2.0 °C /min加热至580 °C反应3h，冷却至室温，取出，得石墨结构氮化碳;将上述石墨结构氮化碳与上述纳米铜粉加入行星式球磨机中，以200r/min球磨6h，将混合粉体过200目筛，将过筛后的混合粉体与2g直径为80μπι铜纤维混合，装入散热片模具中，并用压力为180MPa，压制时间为lmin，成型后得生坯;将装有上述生坯的模具置于真空烧结炉中，先打开抽真空系统，将烧结炉抽真空至炉腔内工作真空度为0.03Pa，再以10°C/min升温至800°C，并保持温度40min后，以5°C/min升温至1000°C，通入高纯氮气，至炉内气压为0.12MPa，并保持温度50min，随炉冷却至室温，取出，得多孔铜材料;将上述多孔铜材料用金相砂纸对其表面磨平至光亮无划痕，并用2.5mm金刚石和去离子水对去进行抛光后，浸泡在去离子水中2h，取出，置于105°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米多孔铜散热片。
[0010]本发明的应用方法是:将本发明制备的纳米多孔铜散热片作为电脑CPU散热器，比同类产品散热性能提高15%，散热速率快，且本发明制备的纳米多孔铜散热片质量轻便，易于加工。
[0011]实例2
分别称取40g 丁二酸、40g四乙基溴化铵、70g硝酸铜，加入研磨机中研磨至透明状，加入280mL质量分数为80%水合肼，加热至170 °C，保温4.5h，过滤，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤4次，置于102°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米铜粉;称取50g三聚氰胺置于箱式炉中，在氮气氛围下，以2.2°C/min加热至590°C反应3.5h，冷却至室温，取出，得石墨结构氮化碳;将上述石墨结构氮化碳与上述纳米铜粉加入行星式球磨机中，以250r/min球磨7h，将混合粉体过200目筛，将过筛后的混合粉体与2.5g直径为90μπι铜纤维混合，装入散热片模具中，并用压力为190MPa，压制时间为1.5min，成型后得生坯;将装有上述生坯的模具置于真空烧结炉中，先打开抽真空系统，将烧结炉抽真空至炉腔内工作真空度为0.04Pa，再以10°C/min升温至800°C，并保持温度45min后，以5°C/min升温至1000°C，通入高纯氮气，至炉内气压为
0.13MPa，并保持温度55min，随炉冷却至室温，取出，得多孔铜材料;将上述多孔铜材料用金相砂纸对其表面磨平至光亮无划痕，并用2.5_金刚石和去离子水对去进行抛光后，浸泡在去离子水中2.5h，取出，置于108°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米多孔铜散热片。
[0012]本发明的应用方法是:将本发明制备的纳米多孔铜散热片作为电脑CPU散热器，比同类产品散热性能提高16%，散热速率快，且本发明制备的纳米多孔铜散热片质量轻便，易于加工。
[0013]实例3
分别称取50g 丁二酸、50g四乙基溴化铵、SOg硝酸铜，加入研磨机中研磨至透明状，加入300mL质量分数为80%水合肼，加热至180 V，保温5h，过滤，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤5次，置于105°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米铜粉;称取60g三聚氰胺置于箱式炉中，在氮气氛围下，以2.5 °C /min加热至600 °C反应4h，冷却至室温，取出，得石墨结构氮化碳;将上述石墨结构氮化碳与上述纳米铜粉加入行星式球磨机中，以300r/min球磨8h，将混合粉体过200目筛，将过筛后的混合粉体与3g直径为ΙΟΟμπι铜纤维混合，装入散热片模具中，并用压力为200MPa，压制时间为2min，成型后得生坯;将装有上述生坯的模具置于真空烧结炉中，先打开抽真空系统，将烧结炉抽真空至炉腔内工作真空度为0.05Pa，再以10°C/min升温至8000C，并保持温度50min后，以5°C/min升温至1000°C，通入高纯氮气，至炉内气压为0.15MPa，并保持温度60min，随炉冷却至室温，取出，得多孔铜材料;将上述多孔铜材料用金相砂纸对其表面磨平至光亮无划痕，并用2.5mm金刚石和去离子水对去进行抛光后，浸泡在去离子水中3h，取出，置于110°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米多孔铜散热片。
[0014]本发明的应用方法是:将本发明制备的纳米多孔铜散热片作为电脑CPU散热器，比同类产品散热性能提高18%，散热速率快，且本发明制备的纳米多孔铜散热片质量轻便，易于加工。
【主权项】
1.一种纳米多孔铜散热片的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)分别称取30?50g丁二酸、30?50g四乙基溴化钱、50?80g硝酸铜，加入研磨机中研磨至透明状，加入250?300mL质量分数为80%水合肼，加热至160?180°C，保温4?5h，过滤，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤3~5次，置于100?105°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米铜粉，备用； (2)称取40?60g三聚氰胺置于箱式炉中，在氮气氛围下，以2.0?2.5 °C/min加热至580?.600 °C反应3~4h，冷却至室温，取出，得石墨结构氮化碳； (3)将上述石墨结构氮化碳与上述步骤(I)制备的纳米铜粉加入行星式球磨机中，以.200?300r/min球磨6?8h，将混合粉体过200目筛，将过筛后的混合粉体与2?3g直径为80?100Mi铜纤维混合，装入散热片模具中，并用压力为180?200MPa，压制时间为I?2min，成型后得生坯； (4)将装有上述生坯的模具置于真空烧结炉中，先打开抽真空系统，将烧结炉抽真空至炉腔内工作真空度为0.03-0.05Pa，再以10°C/min升温至800°C，并保持温度40?50min后，以.5°C/min升温至1000°C，通入高纯氮气，至炉内气压为0.12-0.15MPa，并保持温度50?.60min，随炉冷却至室温，取出，得多孔铜材料； (5)将上述多孔铜材料用金相砂纸对其表面磨平至光亮无划痕，并用2.5_金刚石和去离子水对去进行抛光后，浸泡在去离子水中2?3h，取出，置于105?110°C干燥箱中干燥至恒重，得纳米多孔铜散热片。
【文档编号】C22C32/00GK106086510SQ201610462165
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】袁春华, 王龙
【申请人】袁春华