專利名稱：一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種散熱涂層的制備方法，特別是一種與基體結合性能好的高紅外輻射散熱涂層的制備方法，屬于特種涂層制備及應用技術領域。
背景技術：
隨著科技的不斷發(fā)展，電子設備、計算機與家用電器的大量涌現(xiàn)和廣泛普及，電子器件的高度集成化、大容量化越來越嚴重的影響到了電路的安全使用。特別是隨著工作時間的延長，由于器件發(fā)熱而導致溫度升高，溫度上升容易引起電子器件工作溫度升高、精密控制電子器件精度下降或者不穩(wěn)定，進而也影響著整個儀器的精確控制能力。還由于電子器件的精密要求，大部分期間封閉在密封的殼體環(huán)境中，散熱空間有限，無法采用外加通風、水冷等輔助散熱手段，因此需要研究封閉熱源系統(tǒng)的自排熱降溫方法，以保證產品可靠穩(wěn)定的工作。殼體內部的熱量通常以紅外輻射的形式傳輸?shù)綒んw上，為確保吸收的熱能有效的排散到周圍環(huán)境中，殼體外表面可以噴涂具有較高的紅外發(fā)射率的散熱涂層材料，將基體內部熱量以紅外輻射形式散失到周圍環(huán)境，有效降低殼體內部的溫度。高紅外發(fā)射率散熱涂層可以有效降低電子儀器中的溫度，提高電子設備的可靠性，廣泛地應用于電子測量儀器、計算機機房設備、測控系統(tǒng)、飛機、精密武器等多個領域，特別是能夠滿足精密軍事裝備的微型化、可靠性對熱量排輸?shù)囊蟆?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法。該方法主要解決了現(xiàn)有的電子器件由于散熱不好，而導致產品使用壽命短和因溫度升高所帶來的安全隱患的技術難題。為實現(xiàn)上述 目的，本發(fā)明采用下述技術方案:一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其散熱涂層主要成分為Mn-Cr-T1-Cu體系多元氧化物，將該體系氧化物粉料通過等離子體噴涂的方法在基體表面制備高紅外發(fā)射率涂層。該涂層粉料成分為以下氧化物的一種或多種，其所占摩爾比例如下:Mn025-47% ；Cr2O3 37-70% ；CuO 5-12% ；Ti02ll-25%o 將所選原料的純度要求為分析純，粒度要求均勻且為亞微米級，這樣可以獲得質量穩(wěn)定、性能優(yōu)良的粉料。所有原料的純度至少為99%以上。根據(jù)上述的高紅外輻射散熱涂層，本發(fā)明的工藝包括以下步驟:a.按組分配比稱取原料，用乙醇為溶劑，球磨1-4小時，然后烘干，放入氧化鋁坩堝中，在1000-1150°C下預燒1-24小時，以減少比表面。再次球磨烘干后，在1200_1350°C下煅燒0.5-6小時，緩慢降至室溫制備粉料。b.將制備好的粉料加入PVA等有機粘結劑、分散劑及適量去離子水后制漿，采用噴霧造粒的方法制成呈球形、流動性好、粒度約40-60 μ m的粉末。c.表面處理直接影響膜基結合性能，以及使用性能和可靠性。在噴涂前必須對基材進行表面處理，首先采用機械拋光法將基底表面打磨，再進行噴砂，使表面清潔并有適當?shù)拇植诙?，增大膜層與基板之間的實際結合面積，提高膜層與基板之間的結合力。d.等離子體噴涂中間過渡層，以增加涂層的結合強度，該過渡層采用粒徑40-60 μ m的鎳包鋁N1-Al粉體，噴涂在殼體基板上。e.采用等離子噴涂高紅外輻射Mn-Cr-T1-Cu系氧化物涂層，嚴格控制噴涂功率、噴涂距離和噴涂角、噴槍與工件的相對運動速度等影響涂層性能的參數(shù)。同時噴涂的厚度必須均勻，并且厚度為20-150 μ m，太厚會影響產品的重量，太薄則會影響輻射效果。根據(jù)上述的高紅外輻射散熱涂層，本專利的基體材料可以是不銹鋼、鐵、銅、鋁等金屬，也可以是陶瓷、玻璃等材料。本發(fā)明所制備的高紅外輻射散熱涂層材料，具有高的紅外輻射率和良好的散熱性能，與基體結合強度高且有高的硬度?？梢杂行Ы档碗娮觾x器中的溫度，提高電子設備的可靠性，適用于電子測量儀器、計算機機房設備、測控系統(tǒng)、飛機、精密武器等多個領域。該涂層材料結構緊湊、質量輕、粘結性能高，耐沖擊和震動能力強，且該工藝實用，適合于工業(yè)化生產。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱 讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1-5中基體材料為鋁合金，在其上面制備100 μ m厚的高發(fā)射率紅外輻射散熱涂層。其中高紅外輻射散熱涂層粉料的成分列入表1，所選原料的純度要求為分析純，粒度要求均勻且為亞微米級，所有原料的純度至少為99%以上。按組分配比稱取原 料，用乙醇為溶劑，球磨4小時，然后烘干，放入氧化鋁坩堝中，在1050°C下預燒24小時。再次球磨烘干后，在1300°C下煅燒6小時，緩慢降至室溫。將制備好的粉料加入PVA等有機粘結劑、分散劑及適量去離子水后制漿，采用噴霧造粒的方法制成呈球形、流動性好、粒度約40-60 μ m的粉末。對基材進行表面處理，首先采用機械拋光法將基底表面打磨，再進行噴砂，隨后噴涂鎳包鋁N1-Al粉體中間過渡層，以增加涂層的結合強度。最后采用等離子噴涂高紅外輻射Mn-Cr-T1-Cu系氧化物涂層，噴涂電流為550A、電壓為60V，送粉率為30g.mirT1。最后通過噴涂時間控制涂層的厚度，檢測涂層的紅外發(fā)射率為0.91。表I高紅外輻射散熱涂層粉料的成分
權利要求
1.一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其散熱涂層主要成分為Mn-Cr-T1-Cu體系多元氧化物，將該體系氧化物粉料通過等離子體噴涂的方法在基體表面制備高紅外發(fā)射率涂層，該涂層粉料成分為以下氧化物的一種或多種，其所占摩爾比例如下:Mn025-47%、Cr20337-70%, CuO 5-12%, TiO211_25%，將所選原料的純度要求為分析純，粒度要求均勻且為亞微米級，所有原料的純度至少為99%以上。
2.如權利要求1所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其方法包括以下工藝步驟: a.按組分配比稱取原料，用乙醇為溶劑，球磨1-4小時，然后烘干，放入氧化鋁坩堝中，在1000-1150°C下預燒1-24小時，以減少比表面，再次球磨烘干后，在1200_1350°C下煅燒0.5-6小時，緩慢降至室溫制備粉料； b.將制備好的粉料加入PVA、有機粘結劑、分散劑及適量去離子水后制漿，采用噴霧造粒的方法制成呈球形、流動性好、粒度約40-60 μ m的粉末； c.，在噴涂前必須對基體進行表面處理，首先采用機械拋光法將基底表面打磨，再進行噴砂，使表面清潔并有適當?shù)拇植诙?，增大膜層與基板之間的實際結合面積，提高膜層與基板之間的結合力； d.等離子體噴涂中間過渡層，以增加涂層的結合強度，該過渡層采用粒徑40-60μ m的鎳包鋁N1-Al粉體，噴涂在殼體基板上； e.采用等離子噴涂高紅外輻 射Mn-Cr-T1-Cu系氧化物涂層，嚴格控制噴涂功率、噴涂距離和噴涂角、噴槍與工件的相對運動速度等影響涂層性能的參數(shù)，同時噴涂的厚度必須均勻，并且厚度為20-150 μ m。
3.如權利要求2所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其中涉及的基體材料采用不銹鋼、鐵、銅、鋁和陶瓷、玻璃材料。
4.如權利要求1或2所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其具體步驟:(I)基體材料采用鋁合金，在其上面制備100 μ m厚的高發(fā)射率紅外輻射散熱涂層，其中高紅外輻射散熱涂層成分所選原料的純度要求為分析純，粒度要求均勻且為亞微米級，按組分配比稱取原料；(2)用乙醇為溶劑，球磨4小時，然后烘干，放入氧化鋁坩堝中，在1050°C下預燒24小時，再次球磨烘干后，在1300°C下煅燒6小時，緩慢降至室溫；(3)將制備好的粉料加入PVA、有機粘結劑、分散劑及適量去離子水后制衆(zhòng)，采用噴霧造粒的方法制成呈球形、流動性好、粒度約40-60 μ m的粉末；(4)對基材進行表面處理，首先采用機械拋光法將基底表面打磨，再進行噴砂，隨后噴涂鎳包鋁N1-Al粉體中間過渡層，以增加涂層的結合強度，最后采用等離子噴涂高紅外輻射Mn-Cr-T1-Cu系氧化物涂層，噴涂電流為550A、電壓為60V，送粉率為30g.rniiT1 ; (5)最后通過噴涂時間控制涂層的厚度，檢測涂層的紅外發(fā)射率為0.91。
5.如權利要求4所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其所述的高紅外輻射散熱涂層成分所占摩爾比例，氧化物Mn0215、Cr20354、Ti026、Cu025。
6.如權利要求4所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其所述的高紅外輻射散熱涂層成分所占摩爾比例，氧化物Mn023 3、Cr20346、Ti028、Cu013。
7.如權利要求4所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其所述的高紅外輻射散熱涂層成分所占摩爾比例，氧化物Mn0240、Cr20342、Ti026、Cu012。
8.如權利要求4所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其所述的高紅外輻射散熱涂層成分所占摩爾比例，氧化物Mn025、Cr20370、Ti0212、Cu013。
9.如權利要求4所述的一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，其所述的高紅外輻射散熱涂層成分所占摩爾比例，氧化物Mn0 247、Cr20337、Ti025、CuOlI。
全文摘要
一種高紅外輻射散熱涂層的制備方法，主要解決了現(xiàn)有的電子器件由于散熱不好，而導致產品使用壽命短和因溫度升高所帶來的安全隱患的技術難題。上述散熱涂層主要成分為Mn-Cr-Ti-Cu體系多元氧化物，將該體系氧化物粉料通過等離子體噴涂的方法在基體表面制備高紅外發(fā)射率涂層。該涂層粉料成分為以下氧化物的一種或多種，MnO25-47％；Cr2O337-70％；CuO 5-12％；TiO211-25％。本發(fā)明所制備的高紅外輻射散熱涂層材料，具有高的紅外輻射率和良好的散熱性能，與基體結合強度高?？梢杂行Ы档碗娮觾x器中的溫度，提高電子設備的可靠性，適用于電子測量儀器、計算機機房設備、測控系統(tǒng)、飛機、精密武器等多個領域。該涂層材料結構緊湊、質量輕、粘結性能高，耐沖擊和震動能力強，且該工藝實用，適合于工業(yè)化生產。
文檔編號C23C4/12GK103173712SQ20111043399
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者楊殿來, 韓紹娟, 許壯志, 薛健, 張明, 時卓 申請人:沈陽鑫勁粉體工程有限責任公司