一种垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料及其制备方法与流程

文档序号:12098705阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料,其特征在于,由石墨鳞片增强体与基体铜混合而成,石墨在基体中高度定向排列,90%以上的石墨其片状平面的法向量与压制压力方向的夹角小于15°;复合材料呈各向异性。

2.根据权利要求1所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料,其特征在于,石墨鳞片的体积分数为20~80%,石墨鳞片石墨化程度在95%以上,平均直径为50~1000μm、长径比为10~100。

3.根据权利要求1所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料,其特征在于,基体铜为纯铜、或铜与铜质量0.2~5%的Cr、Ni、Zr、B中的一种或两种以上成分的混合物。

4.权利要求1至3任一项所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:

(1)采用化学镀铜工艺在石墨鳞片表面镀覆金属铜层,包括除油、粗化、敏化、活化、化学镀,所述的化学镀,采用镀铜液,镀铜工艺条件:镀液pH为12.0~13、镀覆温度40~50℃、施镀时间5~30分钟;

(2)使用行星式球磨机对铜粉进行球磨片状化,所选铜粉尺寸在20~150μm之间,根据使用石墨鳞片大小进行调整,球磨机转速为100~400转/分钟,球磨时间1~9小时,最终得到与石墨鳞片形状相近的片状铜粉;

(3)预成形坯的制备;选择石墨鳞片及与其形状相近的片状铜粉,然后与成形剂在60~80℃下充分混合均匀,得到混合喂料;将混合喂料放入单向模具中进行压制,压制压力为2~15MPa,压制过程中对模具进行加热,并反复压制,以进一步提高鳞片定向水平,随后,对压制坯进行热脱脂,得到预成形坯;脱脂工艺为:氩气气氛下以5~10℃/min的升温速率升至400~500℃,其中在200~250℃、300~350℃、450~500℃分别保温15~25min、25~35min、5~15min;

(4)最后将预成形坯依次层叠,置于石墨模具内,采用真空热压法或放电等离子体法对预成形坯进行单向加压并烧结致密,得到垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料。

5.根据权利要求4所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料的制备方法,其特征在于,所述的镀铜液的组成为:五水硫酸铜8~18g/L、甲醛4~8g/L、酒石酸钾钠8~18g/L、EDTA15~25g/L、氢氧化钠12~16g/L、二联吡啶0.01~0.04g/L、亚铁氰化钾0.01~0.02g/L。

6.根据权利要求4所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料的制备方法,其特征在于,铜粉球磨片状化过程采用纯铜粉,或铜粉与铜粉质量0.2~5%的Cr、Ni、Zr、B中的一种或两种以上成分的混合物。

7.根据权利要求4所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料的制备方法,其特征在于,成形剂由石蜡、聚乙烯、硬脂酸、聚乙二醇和正庚烷溶液组成;石蜡、聚乙烯、硬脂酸、聚乙二醇质量比为12~18:2~5:1~2:1~2。

8.根据权利要求4所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,石墨鳞片、片状铜粉及成形剂的体积比为50~80:0~50:50。

9.根据权利要求4所述的垂直定向散热用的石墨鳞片/铜复合材料的制备方法,其特征在于,预成形坯高度控制在0.5~3毫米,通过控制混合喂料的加入量实现。

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