一种耐腐蚀散热片的制备方法与流程

文档序号:15763716发布日期:2018-10-26 19:40阅读:135来源:国知局

本发明涉及一种耐腐蚀散热片的制备方法,属于散热板制备领域。



背景技术:

随着科技的发展和人们生活水平的提高,电子产品已成为大众出行的随身物品。近几年,各厂商为了迎合消费者的需求,将小型化和轻量化作为电子产品发展的趋势。即电子元件的体积趋于微小化,单位面积上的密集度愈来愈高;这意味着单位面积产热量增加,而散热性能直接影响电子产品的稳定性和使用寿命。众所周知,导热最快的材料是石墨烯,其次是金刚石,但二者的成本昂贵,不适于广泛应用。就现有技术而言,传统的散热板均基于板材自身的导热性能进行散热,常用的散热板主要有两种,即铜和铝合金。其中,铜的导热性较好,但价格高、自重大,且易氧化耐腐蚀性较差;铝合金的硬度尚可,且价格低、重量轻,耐腐蚀性良好但其导热速率较慢,散热性能欠佳。因此,如何在控制成本的前提下,提高散热板的耐腐蚀及散热性能,是现阶段该领域函待解决的难题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀散热片及其制备方法,通过该方法制备的材料具有优异的耐腐蚀和散热效果。

一种耐腐蚀散热片的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

步骤1、选用mg-zn-ca-sm-be合金为基体,依次用600,800,1000和1200#砂纸对表面抛光,然后用丙酮、酒精分别超声清洗l5min;

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;

步骤3、以电解槽的不锈钢板为阴极,以mg-zn-ca-sm-be合金为阳极,用上述步骤制备的微弧氧化电解液,然后以脉冲电源为电源,在电解槽两端外加300v的电压,并在电压为300v,温度低于50℃及搅拌的条件下,氧化反应5min,得到高热导致密的含al2o3微弧氧化层;

步骤4、氧化石墨烯分散到水溶液中,超声20min,得到浓度为0.1mg/ml的氧化石墨烯分散液;

步骤5、将上述步骤制备的氧化石墨烯分散液以1000r/min的转速旋涂于微弧氧化层上,然后放入到浓度为0.1mol/l的维生素c溶液中,室温还原2h,制得微弧氧化/石墨烯复合涂层耐腐蚀散热片。

所述的mg-zn-ca-sm-be合金制备方法如下:

步骤1、按成分配比称取40份mg、5份zn、1份ca、0.4份sm和0.1份be,在co2+sf6混合气体保护下,将高纯镁锭置于石墨-黏土坩锅内加热至700℃,待高纯镁锭熔化后依次加入mg-ca中间合金,mg-be中间合金和mg-sm中间合金,升温至750℃;

步骤2、待原材料完全熔化后加入纯锌锭,10分钟后,除去熔液表面的废渣,并搅拌均匀,然后降温至733℃保温静置30分钟;

步骤3、将保温静置的合金溶体降温至710℃,在sf6和co2混合气体保护下,浇铸到预热至405℃的模具中,制得mg-zn-ca-sm-be合金,其中所述的sf6和co2体积比为1:130。

有益效果:本发明制备的微弧氧化/石墨烯复合涂层耐腐蚀散热片,采用十二烷基苯磺酸钠作为阴离子表面活性剂对nano-al2o3颗粒进行处理,以提高nano-al2o3在电解液中的分散

性,且处理过的nano-al2o3颗粒表面带阴离子,在电场作用下,粒子向阳极迁移,电泳沉积在金属表面,明显提高nano-al2o3粒子在微弧氧化涂层中的掺杂量,涂层中nano-al2o3的加入可提高微弧氧化涂层的致密度,强化涂层的抗腐蚀性能和散热性能;镁合金作为散热板基体微观组织均匀,晶界上第二相分布均匀,腐蚀过程中合金不易发生局部腐蚀,经过腐蚀测试后合金表面的腐蚀坑少且浅,腐蚀方式为均匀腐蚀,够较好的保存服役合金的宏观结构,使合金的整体性得到了保留,最大程度的保留合金的整体性,耐蚀性得到了大幅提升,解决了散热板耐腐蚀性差的问题,提高了材料的稳定性。

具体实施方式

实施例1

1、一种耐腐蚀散热片的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

步骤1、选用mg-zn-ca-sm-be合金为基体,依次用600,800,1000和1200#砂纸对表面抛光,然后用丙酮、酒精分别超声清洗l5min;

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;

步骤3、以电解槽的不锈钢板为阴极,以mg-zn-ca-sm-be合金为阳极,用上述步骤制备的微弧氧化电解液,然后以脉冲电源为电源,在电解槽两端外加300v的电压,并在电压为300v,温度低于50℃及搅拌的条件下,氧化反应5min,得到高热导致密的含al2o3微弧氧化层;

步骤4、氧化石墨烯分散到水溶液中,超声20min,得到浓度为0.1mg/ml的氧化石墨烯分散液;

步骤5、将上述步骤制备的氧化石墨烯分散液以1000r/min的转速旋涂于微弧氧化层上,然后放入到浓度为0.1mol/l的维生素c溶液中,室温还原2h,制得微弧氧化/石墨烯复合涂层耐腐蚀散热片。

所述的mg-zn-ca-sm-be合金制备方法如下:

步骤1、按成分配比称取40份mg、5份zn、1份ca、0.4份sm和0.1份be,在co2+sf6混合气体保护下,将高纯镁锭置于石墨-黏土坩锅内加热至700℃,待高纯镁锭熔化后依次加入mg-ca中间合金,mg-be中间合金和mg-sm中间合金,升温至750℃;

步骤2、待原材料完全熔化后加入纯锌锭,10分钟后,除去熔液表面的废渣,并搅拌均匀,然后降温至733℃保温静置30分钟;

步骤3、将保温静置的合金溶体降温至710℃,在sf6和co2混合气体保护下,浇铸到预热至405℃的模具中,制得mg-zn-ca-sm-be合金,其中所述的sf6和co2体积比为1:130。

实施例2

步骤2、以naalo2:1g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例3

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例4

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:2g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例5

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:2g/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例6

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:2g/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例7

步骤2、以naalo2:3g/l,naoh:1g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例8

步骤2、以naalo2:4g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例9

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:3g/l,nano-al2o3:lg/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:5g/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

实施例10

步骤2、以naalo2:2g/l,naoh:1g/l,nano-al2o3:3g/l和十二烷基苯磺酸钠sdbs:lg/l的比

例混合,机械搅拌均匀,制得nano-al2o3改性的微弧氧化电解液;其余制备和实施例1相同。

对照例1

与实施例1不同点在于:耐腐蚀散热片制备的步骤1中,以6061铝合金为基体,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例2

与实施例1不同点在于:耐腐蚀散热片制备的步骤1中,以az31b镁合金为基体,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例3

与实施例1不同点在于:耐腐蚀散热片制备的步骤2中,不再加入十二烷基苯磺酸钠sdbs,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例4

与实施例1不同点在于:耐腐蚀散热片制备的步骤2中,不再加入nano-al2o3,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例5

与实施例1不同点在于:耐腐蚀散热片制备的步骤5中,不再加入氧化石墨烯涂层,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例6

与实施例1不同点在于:耐腐蚀散热片制备的步骤5中,不再使用维生素c进行还原,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例7

与实施例1不同点在于:mg-zn-ca-sm-be合金制备的步骤1中,mg、zn、ca质量比为20:5:1,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例8

与实施例1不同点在于:mg-zn-ca-sm-be合金制备的步骤1中,mg、zn、ca质量比为40:1:1,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例9

与实施例1不同点在于:mg-zn-ca-sm-be合金制备的步骤1中,不再加入sm,其余步骤与实施例1完全相同。

对照例10

与实施例1不同点在于:mg-zn-ca-sm-be合金制备的步骤1中,不再加入be,其余步骤与实施例1完全相同。

选取制备得到的耐腐蚀散热板材料分别进行性能检测,采用模拟腐蚀液对散热板材进行失重腐蚀,腐蚀试验参考astm-g31金属的实验室浸泡腐蚀标准。浸泡时间为24h,72h,120h,192h,201h,504h,浸泡期间每隔24h更换一次腐蚀液。浸泡完成后取出试样

置于铬酸硝酸银溶液(200g/lcro3+l0g/lagno3)中清洗,计算试样失重腐蚀前后的质量损失,得出合金的失重腐蚀速率;导热系数(热导率)采用gb/t5598-2015测定方法;

测试结果

材料在标准测试条件下,腐蚀深度越低,导热率越高,说明散热效果越好,反之,效果越差;实验结果可以看出,实施例1到实施例10,分别改变耐腐蚀散热材料中各个原料组成的配比,对材料的散热性能均有不同程度的影响,naalo2、naoh、nano-al2o3、十二烷基苯磺酸钠质量配比为2:3:1:1,其他配料用量固定时,散热效果最好,达到惊人的413w/(mk);对照例1至对照例2用普通的镁铝合金取代mg-zn-ca-sm-be合金,导热率明显降低,说明mg-zn-ca-sm-be合金基体的散热性很好;对照例3至对照例4不再加入十二烷基苯磺酸钠和纳米氧化铝,导热效果明显变差,说明十二烷基苯磺酸钠和氧化铝对材料的改性很重要;对照例5至对照例6去除氧化石墨烯的二次涂层效果依然不好,说明氧化石墨烯的涂层对散热影响很大;对照例7至例8改变mg、zn、ca质量比,散热效果明显降低,说明合金原料的配比对基体散热改性影响很大;对照例9至对照例10不再加入sm和be,使得材料的合金相导热系数降低,散热效果明显变差;因此使用本发明制备的耐腐蚀散热板具有良好的散热效果。

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