专利名称：一种包覆石墨的铝散热器及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED灯领域，尤其涉及一种适用于LED大功率照明灯具的包覆石墨的铝散热器及其制作工艺。
背景技术：
现在LED大功率照明灯具的散热材料，一般多使用铝散热器或铜散热器，作灯具的散热传导。此铝散热器或铜散热器实际上算是均温板，把热量均温掉。铜的导热系数是铝的约1. 8倍(AL导热系数200W/m*K，Cu导热系数380W/m*K)，密度则约是3倍(AL密度2. 7g/cm3, Cu密度8. 9g/cm3)，换句话说，同样体积、面积的散热片，铜的重量是铝的3倍。铜用作LED照明灯具的散热器，虽然热传导高，但是成本高，少有散热器采用铜材料，大部分的散热器采用铝材料。现有的铝散热器因为生产工艺的限制生产出的成品散热器实际的热传导系数比200W/m*K更低，从而导致LED照明灯具的寿命不能大幅提高(LED发光芯片的理论寿命100000小时)，而且光衰很厉害。所以寻求散热更快成本更低的散热材料或更好的制作工艺是LED照明灯具散热的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供了一种散热快、重量轻、成本低的包覆石墨的铝散热器及其制作工艺。为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现一种包覆石墨的铝散热器，所述包覆石墨的铝散热器是由WT70%的石墨粉、WT5%的铜粉、WT5%的铝粉、WT14%的硅烷偶联剂、WT6%的钛酸酯偶联剂在高温条件下烧结得到石墨组合物，将石墨组合物通过模压生产设备制成高导热石墨块，将石墨块按需要切成规格尺寸的石墨片，此石墨片作为导热基材包覆在铝散热基板内，即制成包覆石墨的铝散热器。进一步的，所述高温，其范围是在1000°C -1200°C。一种包覆石墨的铝散热器的制作工艺，该制作工艺主要包括以下步骤I)、酸处理将含碳量在99%以上的磨细石墨粉(粒径< O. 9mm)放入由硫酸与双氧水混合而成的酸处理液中(酸处理液的硫酸与双氧水的重量比为3 7)，在100±5°C的高温环境下浸泡120分钟；2)、水洗将经过酸处理的石墨粉水洗到PH = 5-6. 5 ；3)、高温膨化将经过水洗后的石墨粉放入石墨膨化炉中，在800-1000°C的条件下高温膨化4小时，再缓慢冷却至室温；4)、混料将高温所得的石墨粉取70 %，添加5 %的铜粉、5 %的铝粉、14%的硅烷偶联剂、6%的钛酸酯偶联剂，机械混合15-20分钟，再热混捏15-20分钟(温度80±5°C )，制作成糊料；5)、破碎将所得糊料冷却、破碎，将破碎的石墨化合物放入石墨膨化炉中，在1000-1200°C的条件下高温膨化I小时，再缓慢冷却至室温；
6)、模压:将再膨化后的石墨化合物装入模具压成一定尺寸的石墨块；7)、切片:将所得的石墨切成需要尺寸的石墨片；8)、包覆制作:将需要尺寸的石墨片放置于铝压铸模具模腔内通过压铸将石墨片包覆压铸在铝压铸品中；或者将需要尺寸的石墨片放置于已成型好的铝型材内；9)、后加工:将以上工艺完成品车削加工成包覆石墨的铝散热器。本发明的优点是:石墨与铝、铜相比，散热更快、重量轻、方便与其它散热器贴合组装。同时，石墨具有各向异性的传热特性(与铜铝的各向同性的传热特性不同)，能够定向传热，向其它组分(散热器)传热效果更好。石墨的主要成分是碳材料，方便易得，成本低廉。抗腐蚀，耐酸碱，抗氧化，抗老化能力强，其废弃物也不会污染环境，同铝整体制作散热器时加工也比较方便。把大功率LED光源产生的热量更快、更完全地往石墨上传导，再通过石墨的纵向两维高导热性把热量往铝散热器上传导，从而降低LED发光芯片的结温，提高LED的光效、延长LED灯具的寿命。本发明主要是使用高导热性的石墨片作散热基材，外面包覆的铝散热器作散热均温板，把石墨传导出来的热量均匀散发。包覆石墨的铝散热器整体热导性比单纯的铝散热器高(可达380-420W/m*K)，与单纯的铜散热器热导性能相当，而价格更便宜，在作为户外灯具的散热器时重量更轻更安全。
以下结合附图对本发明作详细说明。
图1为本发明包覆石墨的铝散热器示意图；图2为本发明一种包覆石墨的铝散热器的制作工艺流程图。
具体实施例方式如图1、图2所示，一种包覆石墨的铝散热器，所述包覆石墨的铝散热器是由WT70 %的石墨粉、WT5 %的铜粉、WT5 %的铝粉、WT14 %的硅烷偶联剂、WT6 %的钛酸酯偶联剂在1000°C -1200°C高温条件下烧结得到石墨组合物，将石墨组合物通过模压生产设备制成闻导热石墨块，将石墨块按需要切成规格尺寸的石墨片，此石墨片作为导热基材包覆在招散热基板内，即制成包覆石墨的铝散热器。本发明一种包覆石墨的铝散热器的制作工艺，该工艺主要包括以下步骤:I)、酸处理:将含碳量在99%以上的磨细石墨粉(粒径彡0.9mm)放入由硫酸与双氧水混合而成的酸处理液中(酸处理液的硫酸与双氧水的重量比为3: 7)，在100±5°C的高温环境下浸泡120分钟；2)、水洗:将经过酸处理的石墨粉水洗到PH = 5-6.5 ；3)、高温膨化:将经过水洗后的石墨粉放入石墨膨化炉中，在800-1000°C的条件下高温膨化4小时，再缓慢冷却至室温；4)、混料:将高温所得的石墨粉取70 %，添加5 %的铜粉、5 %的铝粉、14 %的硅烷偶联剂、6%的钛酸酯偶联剂，机械混合15-20分钟，再热混捏15-20分钟(温度:80±5°C )，制作成糊料；5)、破碎:将所得糊料冷却、破碎，将破碎的石墨化合物放入石墨膨化炉中，在IOOO0C -1200°c温度条件下高温膨化I小时，再缓慢冷却至室温；6)、模压将再膨化后的石墨化合物装入模具压成一定尺寸的石墨块；7)、切片将所得的石墨切成需要尺寸的石墨片；8)、包覆制作将需要尺寸的石墨片放置于铝压铸模具模腔内通过压铸将石墨片包覆压铸在铝压铸品中；或者将需要尺寸的石墨片放置于已成型好的铝型材内；9)、后加工将以上工艺完成品车削加工成包覆石墨的铝散热器。就导热性能而言，散热的材质无疑是最重要的因素，统计发现高纯石墨是最好的导热材料。这种材料有着平面内两维热传导性，可以能够制作出高达800W/mK，而在厚度方向的第三维传导性在6-10W/mK的范围内。传统散热材料，例如铝和铜，向所有方向传热效率相同，但由于高接触阻力，他们不能有效地进行组分之间传热。另外石墨材料的重量通常比同样尺寸的铝要轻30%，比铜要轻80% (其密度为2. 3-2. 6g/cm3).但高纯石墨的机械加工性能不稳定，易碎，本发明是选取铝的优良加工性能同高纯石墨的高导热性能有机结合，实现LED照明灯具的良好散热，提高灯具的使用寿命，降低LED发光芯片的光衰。以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种包覆石墨的铝散热器，其特征在于:所述包覆石墨的铝散热器是由WT70%的石墨粉、WT5%的铜粉、WT5%的铝粉、WT14%的硅烷偶联剂、WT6%的钛酸酯偶联剂在高温条件下烧结得到石墨组合物，将石墨组合物通过模压生产设备制成高导热石墨块，将石墨块按需要切成规格尺寸的石墨片(I)，此石墨片(I)作为导热基材包覆在铝散热基板(2)内，SP制成包覆石墨的招散热器。
2.按照权利要求1所述的一种包覆石墨的铝散热器，其特征在于:所述高温，其范围是在 IOOO0C -1200。。。
3.一种包覆石墨的铝散热器的制作工艺，其特征在于以下步骤: 1)、酸处理:将含碳量在99%以上的磨细石墨粉(粒径<0.9mm)放入由硫酸与双氧水混合而成的酸处理液中，在100±5°C的高温环境下浸泡120分钟； 2)、水洗:将经过酸处理的石墨粉水洗到PH= 5-6.5 ； 3)、高温膨化:将经过水洗后的石墨粉放入石墨膨化炉中，在800-1000°C的条件下高温膨化4小时，再缓慢冷却至室温； 4)、混料:将闻温所得的石墨粉取70%,添加5 %的铜粉、5 %的招粉、14 %的娃烧偶联剂、6%的钛酸酯偶联剂，机械混合15-20分钟，再热混捏15-20分钟(温度:80±5°C )，制作成糊料； 5)、破碎:将所得糊料冷却、破碎，将破碎的石墨化合物放入石墨膨化炉中，高温膨化I小时，再缓慢冷却至室温； 6)、模压:将再膨化后的石墨化合物装入模具压成一定尺寸的石墨块； 7)、切片:将所得的石墨切成需要尺寸的石墨片； 8)、包覆制作:将需要尺寸的石墨片放置于铝压铸模具模腔内通过压铸将石墨片包覆压铸在铝压铸品中；或者将需要尺寸的石墨片放置于已成型好的铝型材内； 9)、后加工:将以上工艺完成品车削加工成包覆石墨的铝散热器。
4.按照权利要求3所述的一种包覆石墨的铝散热器的制作工艺，其特征在于步骤I)，所述酸处理液的硫酸与双氧水的重量比为3: 7。
5.按照权利要求3所述的一种包覆石墨的铝散热器的制作工艺，其特征在于步骤5)，所述高温，其范围是在1000°c -1200°c。
全文摘要
本发明公开了一种包覆石墨的铝散热器及其制作工艺，所述包覆石墨的铝散热器是由WT70％的石墨粉、WT5％的铜粉、WT5％的铝粉、WT14％的硅烷偶联剂、WT6％的钛酸酯偶联剂在高温条件下烧结得到石墨组合物，将石墨组合物通过模压生产设备制成高导热石墨块，将石墨块按需要切成规格尺寸的石墨片，此石墨片作为导热基材包覆在铝散热基板内，即制成包覆石墨的铝散热器。石墨与铝、铜相比，散热更快、重量轻、方便与其它散热器贴合组装。同时，石墨具有各向异性的传热特性，能够定向传热，向其它组分传热效果更好，且成本低。
文档编号F21V29/00GK103075719SQ20131004344
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者杨诗毅, 刘荣 申请人:山西山地新源科技有限公司