技术特征：
1.三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，包括如下制备方法：（1）高定向多孔石墨骨架的制备：采用选择性激光烧结成形技术sls烧结天然鳞片石墨粉末、热固性酚醛树脂粉末、中间相碳微球粉末、高纯硅粉、高纯钛粉的混合物，制备得到高定向多孔石墨骨架；（2）整体镀覆界面改性镀层：将步骤（1）中的高定向多孔石墨骨架浸渍酚醛树脂溶液及碳化处理后再经石墨化得到致密化高定向多孔石墨骨架，再将致密化高定向多孔石墨骨架经镀层原料整体镀覆后得到整体镀覆界面改性镀层；（3）三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉：将步骤（2）中的整体镀覆界面改性镀层与铝合金混合后，真空下煅烧得到三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉。2.根据权利要求1所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，天然鳞片石墨质量占比40%~60%，热固性酚醛树脂粉末质量占比20%~30%，中间相碳微球粉末质量占比10%~30%，高纯硅粉质量占比3%~20%，高纯钛粉质量占比3%~10%；石墨为天然鳞片石墨，粒径为10μm~1000μm，热固性酚醛树脂粉末，粉末粒径为10μm~500μm；中间相碳微球粉末粒径50μm~100μm；高纯硅粉纯度99.5%，粒径50μm~100μm，高纯钛粉纯度99.9%，粒径50μm~100μm。3.根据权利要求1所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述制备得到的高定向多孔石墨骨架的比表面积为0.5~1.2mm2/mm3。4.根据权利要求1所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的碳化过程中，抽真空度至-1~-0.2mpa，惰性气氛保护下，第一阶段：20~200℃，升温速度为50-80℃/h；第二阶段：200~600℃，升温速度为 60-80℃/h；第三阶段：以 120-150℃/h 升温速度升至 800-900℃，保温 60-80min；所述的浸渍酚醛树脂溶液及碳化处理重复2-4次。5.根据权利要求1所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的石墨化过程中，抽真空度至-1~-0.2mpa，惰性气氛保护下，第一阶段：20~200℃，升温速度为 1-5℃/min；第二阶段：200~1800℃，升温速度为 3-10℃/min；第三阶段：以 2-5℃/min升温速度升至 2500-2600℃，保温50
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100min。6.根据权利要求1所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的镀层原料包括硅粉、三氧化二铬粉末、铬粉、镍粉、铜粉中的任意一种或几种；或以包括cr、ni、或cu的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐中的任意一种或几种经镀附过程中形成的镀层材料。7.根据权利要求6所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，整体镀覆选自熔融渗法、盐浴镀、电镀，实现镀层厚度为1μm ~10μm。8.根据权利要求7所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的熔融渗法为将致密化高定向多孔石墨骨架在镀层原料中包埋后，氮气氛围保护下，在高温炉中升温至1500-1800℃，保温10-60min得到镀层厚度为1~10μm的整体镀覆界面改性镀层；所述的盐浴镀方法为将致密化高定向多孔石墨骨架用盐浴镀层原料包埋，放入高温炉
中，在氮气氛围保护下升温至1000-1100℃，保温5~9小时，得到镀层厚度为1~10μm的整体镀覆界面改性镀层；进一步优选为所述盐浴镀层原料为盐浴镀铬粉末，盐浴镀铬粉末中三氧化二铬粉末质量占比10%~15%，铝粉质量占比3%~10%、四硼酸钠粉末质量占比75%~85%；所述的电镀法为将致密化高定向多孔石墨骨架置于电镀液中，以致密化高定向多孔石墨骨架为阴极，以磷铜板为阳极，在5
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电流密度下电镀50-60min，水洗后，再经质量分数为1-5%的苯骈三氮唑乙醇混合溶液钝化，得到镀层厚度为1~10μm的整体镀覆界面改性镀层；所述的电镀液为硫酸、硫酸铜、醋酸按摩尔比为10~14：30~50：1~2经混合后形成的混合物。9.根据权利要求7所述的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的铝合金为4系、5系、6系、7系铝合金中的一种；真空下煅烧的条件为：在-2~-1mpa真空度环境下升温至720-750℃保温30-40min；如何通入氮气作为保护气体并加压至1.5-3.0mpa，保压15-25min。10.根据权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉，其特征在于，该复合热沉由高定向多孔石墨骨架、整体镀覆界面改性镀层和铝合金基体三部分组成，其中高定向多孔石墨骨架体积占比30~70%，整体镀覆界面改性镀层相体积占比3%~7%，其余为铝合金。
技术总结
本发明涉及一种三相双界面互穿网络铝合金/石墨复合热沉的制备方法，所述热沉由高定向多孔石墨骨架、整体镀覆界面改性镀层和铝合金基体三部分组成，所述高定向多孔石墨骨架体积占比30~70%，界面改性镀层相体积占比3%~7%，其余全是铝合金。本发明实现了对天然鳞片石墨高定向排列的控制，天然鳞片石墨片层之间紧密结合形成连续网络，在表面整体镀覆界面改性镀层抑制有害界面产物生成，镀层为均匀的、可独立存在的连续体，与铝合金复合后得到三相双界面，三维互穿网络结构的构建减少界面面积，整体镀覆界面改性镀层相来降低界面热阻，提高复合热沉整体导热性能。所制备的复合热沉材料在沿石墨晶体基平面方向上热导率高达200~500W/m
技术研发人员：吴海华 张华龙 龚亮 钟强 魏恒 戢运鑫 王敏
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/3/21