一种石墨烯合金复合导热材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种石墨烯合金复合导热材料及其制备方法，属新材料领域。其目的在于提供一种导热性能优异、制备工艺简单、加工性能好的石墨烯合金复合材料。本发明的石墨烯合金复合材料是由0.01％-5％的石墨烯、0％-10％的锌和其余量的第三组元组成，第三组元是由铟、铋、锡中的任一种或任两种及其以上组成，其制备步骤为：(1)称量准备各组分的原料，其中铟、铋、锡、锌均为纯金属粉末；(2)将所称取的各组分金属原料置于坩埚容器内，混合均匀，加热熔化成合金液；(3)将石墨烯粉末加入到合金液中，用石墨棒搅拌5-30分钟；(4)将石墨烯复合合金液浇铸成型，自然冷却，即得一种石墨烯合金复合导热材料。通过加入石墨烯改善合金的导热性能、热稳定性和机械加工性能。
【专利说明】一种石墨稀合金复合导热材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种石墨烯合金复合导热材料及其制备方法，属新材料领域。
【背景技术】
[0002] 随着微电子器件向小型化、高功率化和高速化发展，其产生的高热量必须尽快移 除，使其在安全的操作温度下工作，否则容易降低器件的性能，严重影响器件的可靠性和使 用寿命。用于微电子器件的热界面材料主要有导热膏、相变化材料和低熔点合金，其中低熔 点合金具有更好的散热效果，可以有效地将器件产生的热量传递至外部环境。以铟、铋、锡、 锌等金属组成的易熔炼合金，具有较好的导热能力，是很有潜力的热界面材料。但是低熔点 合金的机械加工性能较差，在挤压成薄带时容易发生破裂。而且低熔点合金在使用的时候 容易发生泄漏，导致导热能力下降，严重的还会导致器件短路失效。
[0003] 石墨烯材料具有优异的导热性能和力学性能，而且具有很好的化学稳定性。将其 加入低熔点合金能进一步提升其物理性能，特别是改善其机械加工性能不足、容易发生漏 液的缺点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有低熔点合金材料机械加工性能不足、容易发生泄漏的 缺点，提供一种由石墨烯和以铟、铋、锡、锌等金属组合的复合导热材料及其制备方法。为了 实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0005] 1. -种石墨烯合金复合导热材料，其成分组成及其质量百分比是由〇. 01%-5% 的石墨烯、0^-10%的锌和其余量的第三组元组成，其中所述的第三组元是由铟、铋、锡中 的任一种或任两种及其以上组成。
[0006] 2.制备1所述的石墨烯合金复合导热材料的方法，包括以下步骤：（1)称量准备各 组分原料，其中铟、铋、锡、锌均为纯金属粉末；（2)将所称取的各组分金属原料置于坩埚容 器内，加热熔化成合金液；（3)将石墨烯粉末加入到合金液中，用石墨棒搅拌5-30分钟；（4) 将石墨烯复合合金液浇铸成型，自然冷却，即得一种石墨烯合金复合导热材料。
[0007] 本发明具有如下有益之处：通过加入石墨烯可以进一步提高合金材料的导热性 能、热稳定性和机械加工性能。
【具体实施方式】
[0008] 下面通过具体实施例对本发明【具体实施方式】予以说明。
[0009] 实施例1
[0010] 按照31.6 : 19.6 : 48. 8的质量比例，准确称取铋、锡、铟金属原料，置于坩埚容 器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，再将合金液浇铸成型，自然冷却，即得1#石墨烯合 金复合导热材料。
[0011] 实施例2
[0012] 按照31.6 : 19. 6 : 48. 8的质量比例，准确称取铋、锡、铟金属原料，置于坩埚容 器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，加入0. 1 %的石墨烯粉末，搅拌混合均匀，将熔体 浇铸成型，自然冷却，即得2#石墨烯合金复合导热材料。
[0013] 实施例3
[0014] 按照31.6 : 19.6 : 48. 8的质量比例，准确称取铋、锡、铟金属原料，置于坩埚容 器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，加入0. 2 %的石墨烯粉末，搅拌混合均匀，将熔体 浇铸成型，自然冷却，即得3#石墨烯合金复合导热材料。
[0015] 实施例4
[0016] 按照36. 1 : 15.9 : 47 : 1的质量比例，准确称取铋、锡、铟、锌金属原料，置于坩 埚容器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，将合金液浇铸成型，自然冷却，即得4#石墨烯 合金复合导热材料。
[0017] 实施例5
[0018] 按照36. 1 : 15.9 : 47 : 1的质量比例，准确称取铋、锡、铟、锌金属原料，置于坩 埚容器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，加入0. 1 %的石墨烯粉末，搅拌混合均匀，将 熔体浇铸成型，自然冷却，即得5#石墨烯合金复合导热材料。
[0019] 实施例6
[0020] 按照36. 1 : 15.9 : 47 : 1的质量比例，准确称取铋、锡、铟、锌金属原料，置于坩 埚容器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，加入0. 2%的石墨烯粉末，搅拌混合均匀，将 熔体浇铸成型，自然冷却，即得6#石墨烯合金复合导热材料。
[0021] 实施例7
[0022] 按照33. I : 2. 1 : 64. 3 : 0.5的质量比例，准确称取铋、锡、铟、锌金属原料，置 于坩埚容器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，将合金液浇铸成型，自然冷却，即得7#石 墨烯合金复合导热材料。
[0023] 实施例8
[0024] 按照33. I : 2. 1 : 64. 3 : 0.5的质量比例，准确称取铋、锡、铟、锌金属原料，置于 坩埚容器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，加入0. 1 %的石墨烯粉末，搅拌混合均匀， 将熔体浇铸成型，自然冷却，即得8#石墨烯合金复合导热材料。
[0025] 实施例9
[0026] 按照33. I : 2. 1 : 64. 3 : 0.5的质量比例，准确称取铋、锡、铟、锌金属原料，置 于坩埚容器内，加热升温至300°C，熔化成合金液，加入3 %的石墨烯粉末，搅拌混合均匀， 将熔体浇铸成型，自然冷却，即得9#石墨烯合金复合导热材料。
[0027] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本发 明专利范围的限制。
[0028] 表1不同组分石墨烯合金复合导热材料性能的对比
【权利要求】
1. 一种石墨烯合金复合导热材料，其特征在于：其成分组成及其质量百分比是由 0. 01% -5%的石墨烯、0% -10%的锌和其余量的第三组元组成。
2. 根据权利要求1所述的一种石墨烯合金复合导热材料，其特征在于：所述的第三组 元是由铟、铋、锡中的任一种或任两种及其以上组成。
3. -种制备权利要求1所述的石墨烯合金复合导热材料的方法，其特征在于包括以下 步骤：（1)称量准备各组分原料，其中铟、铋、锡、锌均为纯金属粉末；（2)将所称取的各组分 金属原料置于i甘祸容器内，加热烙化成合金液；（3)将石墨烯粉末加入到合金液中，用石墨 棒搅拌5-30分钟；（4)将石墨烯复合合金液浇铸成型，自然冷却，即得一种石墨烯合金复合 导热材料。
【文档编号】C22C13/00GK104263994SQ201410583329
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】丁燕怀, 张平 申请人:湘潭大学