一種納米多孔銅散熱片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米多孔銅散熱片的制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。對(duì)隨著計(jì)算機(jī)的功能愈發(fā)強(qiáng)大，對(duì)散熱片散熱的要求越來越高，現(xiàn)有合金散熱片很難滿足電腦散熱的要求，純銅散熱片存在重量過大，加工難度大的缺點(diǎn)，且易超過CPU對(duì)散熱片重量的限制的問題，本發(fā)明提供了一種納米多孔銅散熱片的制備方法，本發(fā)明采用硝酸銅為原料，與丁二酸，四乙基溴化銨，水合肼反應(yīng)制備納米銅粉，并將三聚氰胺制備的石墨結(jié)構(gòu)氮化碳作為開孔劑，銅纖維作為增強(qiáng)劑與其共混，在散熱片模具中加壓成型，制得生坯，并高溫?zé)Y(jié)成型，再用金相砂紙對(duì)多孔銅表面磨平至光亮無(wú)劃痕，拋光后，制得納米多孔銅散熱片。
【專利說明】
一種納米多孔銅散熱片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種納米多孔銅散熱片的制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多孔金屬材料應(yīng)用范圍越來越廣、功能越來越強(qiáng)、新的品種也不斷涌現(xiàn)。所謂多孔金屬，是指一種內(nèi)部含有大量三維孔洞結(jié)構(gòu)的人造金屬材料，多孔金屬兼具功能與結(jié)構(gòu)雙重特性，大多繼承了基體金屬的原有優(yōu)點(diǎn)，如銅的優(yōu)良導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，銀的良好防腐燭性能，鈦的生物兼容性等。同時(shí)，由于內(nèi)部存在大量孔洞結(jié)構(gòu)又使得該材料具備其基體金屬所不具備的諸多優(yōu)點(diǎn)。多孔金屬材料物理性能、化學(xué)性能以及機(jī)械性能優(yōu)良，呈現(xiàn)的特點(diǎn)是:比重小、比強(qiáng)度大、大的比表面積、好的能量吸收性能、好的消音降噪性能以及優(yōu)良的電磁屏蔽性能。在建筑工程、機(jī)械工程、冶金工程、石油化工、能源環(huán)保、國(guó)防軍工、電化學(xué)工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)較為系統(tǒng)深入研究的多孔材料制備方法包括粉末冶金法、滲流法、溶體發(fā)泡法、等離子放電燒結(jié)法、固-氣共晶凝固法等方法，已經(jīng)可以制備得到孔隙率50%?95%，孔徑僅為0.5毫米到數(shù)毫米的多種多孔金屬材料。
[0003]除銀以外，銅的導(dǎo)熱性能是金屬中最好的，其制成散熱片散熱效果較好，但純銅散熱片存在重量過大，加工難度大的缺點(diǎn)，且易超過CPU對(duì)散熱片重量的限制。散熱片也可采用鋁合金擠壓而成，但是隨著計(jì)算機(jī)的功能愈發(fā)強(qiáng)大，對(duì)散熱片散熱的要求越來越高，現(xiàn)有合金散熱片已很難滿足電腦散熱的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對(duì)隨著計(jì)算機(jī)的功能愈發(fā)強(qiáng)大，對(duì)散熱片散熱的要求越來越高，現(xiàn)有合金散熱片很難滿足電腦散熱的要求，純銅散熱片存在重量過大，加工難度大的缺點(diǎn)，且易超過CPU對(duì)散熱片重量的限制的問題，本發(fā)明提供了一種納米多孔銅散熱片的制備方法，本發(fā)明采用硝酸銅為原料，與丁二酸，四乙基溴化銨，水合肼反應(yīng)制備納米銅粉，并將三聚氰胺制備的石墨結(jié)構(gòu)氮化碳作為開孔劑，銅纖維作為增強(qiáng)劑與其共混，在散熱片模具中加壓成型，制得生坯，并高溫?zé)Y(jié)成型，再用金相砂紙對(duì)多孔銅表面磨平至光亮無(wú)劃痕，拋光后，制得納米多孔銅散熱片。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
(1)分別稱取30?50g丁二酸、30?50g四乙基溴化錢、50?80g硝酸銅，加入研磨機(jī)中研磨至透明狀，加入250?300mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%水合肼，加熱至160?180°C，保溫4?5h，過濾，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌3?5次，置于100?105°C干燥箱中干燥至恒重，得納米銅粉，備用；
(2)稱取40?60g三聚氰胺置于箱式爐中，在氮?dú)夥諊?，?.0?2.5°C/min加熱至580?600 °C反應(yīng)3?4h，冷卻至室溫，取出，得石墨結(jié)構(gòu)氮化碳；
(3)將上述石墨結(jié)構(gòu)氮化碳與上述步驟(I)制備的納米銅粉加入行星式球磨機(jī)中，以200?300r/min球磨6?8h，將混合粉體過200目篩，將過篩后的混合粉體與2?3g直徑為80?100Mi銅纖維混合，裝入散熱片模具中，并用壓力為180?200MPa，壓制時(shí)間為I?2min，成型后得生坯；
(4)將裝有上述生坯的模具置于真空燒結(jié)爐中，先打開抽真空系統(tǒng)，將燒結(jié)爐抽真空至爐腔內(nèi)工作真空度為0.03-0.05Pa，再以10°C/min升溫至800°C，并保持溫度40?50min后，以5°C/min升溫至1000°C，通入高純氮?dú)猓翣t內(nèi)氣壓為0.12-0.15MPa，并保持溫度50?60min，隨爐冷卻至室溫，取出，得多孔銅材料；
(5)將上述多孔銅材料用金相砂紙對(duì)其表面磨平至光亮無(wú)劃痕，并用2.5_金剛石和去離子水對(duì)去進(jìn)行拋光后，浸泡在去離子水中2?3h，取出，置于105?110°C干燥箱中干燥至恒重，得納米多孔銅散熱片。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片作為電腦CPU散熱器，比同類產(chǎn)品散熱性能提高15?18%，散熱速率快，且本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片質(zhì)量輕便，易于加工。
[0007]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片散熱心梗好，散熱快；
(2)本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片質(zhì)量輕便，易于加工；
(3)本發(fā)明制備過程簡(jiǎn)單，易于操作。
【具體實(shí)施方式】
[0008]分別稱取30?50g 丁二酸、30?50g四乙基溴化錢、50?80g硝酸銅，加入研磨機(jī)中研磨至透明狀，加入250?300mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%水合肼，加熱至160?180°C，保溫4?5h，過濾，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌3?5次，置于100?105°C干燥箱中干燥至恒重，得納米銅粉;稱取40?60g三聚氰胺置于箱式爐中，在氮?dú)夥諊?，?.0?2.5°C/min加熱至580?600°C反應(yīng)3?4h，冷卻至室溫，取出，得石墨結(jié)構(gòu)氮化碳;將上述石墨結(jié)構(gòu)氮化碳與上述納米銅粉加入行星式球磨機(jī)中，以200?300r/min球磨6?8h，將混合粉體過200目篩，將過篩后的混合粉體與2?3g直徑為80?ΙΟΟμπι銅纖維混合，裝入散熱片模具中，并用壓力為180?200MPa，壓制時(shí)間為I?2min，成型后得生坯;將裝有上述生坯的模具置于真空燒結(jié)爐中，先打開抽真空系統(tǒng)，將燒結(jié)爐抽真空至爐腔內(nèi)工作真空度為0.03-0.05Pa，再以10°C/min升溫至800 V，并保持溫度40~50min后，以5 °C /min升溫至1000 °C，通入高純氮?dú)?，至爐內(nèi)氣壓為0.12?0.15MPa，并保持溫度50?60min，隨爐冷卻至室溫，取出，得多孔銅材料;將上述多孔銅材料用金相砂紙對(duì)其表面磨平至光亮無(wú)劃痕，并用2.5_金剛石和去離子水對(duì)去進(jìn)行拋光后，浸泡在去離子水中2?3h，取出，置于105?110°C干燥箱中干燥至恒重，得納米多孔銅散熱片。
[0009]實(shí)例I
分別稱取30g 丁二酸、30g四乙基溴化銨、50g硝酸銅，加入研磨機(jī)中研磨至透明狀，加入250mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%水合肼，加熱至160 V，保溫4h，過濾，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌3次，置于100°C干燥箱中干燥至恒重，得納米銅粉;稱取40g三聚氰胺置于箱式爐中，在氮?dú)夥諊?，?.0 °C /min加熱至580 °C反應(yīng)3h，冷卻至室溫，取出，得石墨結(jié)構(gòu)氮化碳;將上述石墨結(jié)構(gòu)氮化碳與上述納米銅粉加入行星式球磨機(jī)中，以200r/min球磨6h，將混合粉體過200目篩，將過篩后的混合粉體與2g直徑為80μπι銅纖維混合，裝入散熱片模具中，并用壓力為180MPa，壓制時(shí)間為lmin，成型后得生坯;將裝有上述生坯的模具置于真空燒結(jié)爐中，先打開抽真空系統(tǒng)，將燒結(jié)爐抽真空至爐腔內(nèi)工作真空度為0.03Pa，再以10°C/min升溫至800°C，并保持溫度40min后，以5°C/min升溫至1000°C，通入高純氮?dú)?，至爐內(nèi)氣壓為0.12MPa，并保持溫度50min，隨爐冷卻至室溫，取出，得多孔銅材料;將上述多孔銅材料用金相砂紙對(duì)其表面磨平至光亮無(wú)劃痕，并用2.5mm金剛石和去離子水對(duì)去進(jìn)行拋光后，浸泡在去離子水中2h，取出，置于105°C干燥箱中干燥至恒重，得納米多孔銅散熱片。
[0010]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片作為電腦CPU散熱器，比同類產(chǎn)品散熱性能提高15%，散熱速率快，且本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片質(zhì)量輕便，易于加工。
[0011]實(shí)例2
分別稱取40g 丁二酸、40g四乙基溴化銨、70g硝酸銅，加入研磨機(jī)中研磨至透明狀，加入280mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%水合肼，加熱至170 °C，保溫4.5h，過濾，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌4次，置于102°C干燥箱中干燥至恒重，得納米銅粉;稱取50g三聚氰胺置于箱式爐中，在氮?dú)夥諊?，?.2°C/min加熱至590°C反應(yīng)3.5h，冷卻至室溫，取出，得石墨結(jié)構(gòu)氮化碳;將上述石墨結(jié)構(gòu)氮化碳與上述納米銅粉加入行星式球磨機(jī)中，以250r/min球磨7h，將混合粉體過200目篩，將過篩后的混合粉體與2.5g直徑為90μπι銅纖維混合，裝入散熱片模具中，并用壓力為190MPa，壓制時(shí)間為1.5min，成型后得生坯;將裝有上述生坯的模具置于真空燒結(jié)爐中，先打開抽真空系統(tǒng)，將燒結(jié)爐抽真空至爐腔內(nèi)工作真空度為0.04Pa，再以10°C/min升溫至800°C，并保持溫度45min后，以5°C/min升溫至1000°C，通入高純氮?dú)猓翣t內(nèi)氣壓為
0.13MPa，并保持溫度55min，隨爐冷卻至室溫，取出，得多孔銅材料;將上述多孔銅材料用金相砂紙對(duì)其表面磨平至光亮無(wú)劃痕，并用2.5_金剛石和去離子水對(duì)去進(jìn)行拋光后，浸泡在去離子水中2.5h，取出，置于108°C干燥箱中干燥至恒重，得納米多孔銅散熱片。
[0012]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片作為電腦CPU散熱器，比同類產(chǎn)品散熱性能提高16%，散熱速率快，且本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片質(zhì)量輕便，易于加工。
[0013]實(shí)例3
分別稱取50g 丁二酸、50g四乙基溴化銨、SOg硝酸銅，加入研磨機(jī)中研磨至透明狀，加入300mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%水合肼，加熱至180 V，保溫5h，過濾，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌5次，置于105°C干燥箱中干燥至恒重，得納米銅粉;稱取60g三聚氰胺置于箱式爐中，在氮?dú)夥諊?，?.5 °C /min加熱至600 °C反應(yīng)4h，冷卻至室溫，取出，得石墨結(jié)構(gòu)氮化碳;將上述石墨結(jié)構(gòu)氮化碳與上述納米銅粉加入行星式球磨機(jī)中，以300r/min球磨8h，將混合粉體過200目篩，將過篩后的混合粉體與3g直徑為ΙΟΟμπι銅纖維混合，裝入散熱片模具中，并用壓力為200MPa，壓制時(shí)間為2min，成型后得生坯;將裝有上述生坯的模具置于真空燒結(jié)爐中，先打開抽真空系統(tǒng)，將燒結(jié)爐抽真空至爐腔內(nèi)工作真空度為0.05Pa，再以10°C/min升溫至8000C，并保持溫度50min后，以5°C/min升溫至1000°C，通入高純氮?dú)?，至爐內(nèi)氣壓為0.15MPa，并保持溫度60min，隨爐冷卻至室溫，取出，得多孔銅材料;將上述多孔銅材料用金相砂紙對(duì)其表面磨平至光亮無(wú)劃痕，并用2.5mm金剛石和去離子水對(duì)去進(jìn)行拋光后，浸泡在去離子水中3h，取出，置于110°C干燥箱中干燥至恒重，得納米多孔銅散熱片。
[0014]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片作為電腦CPU散熱器，比同類產(chǎn)品散熱性能提高18%，散熱速率快，且本發(fā)明制備的納米多孔銅散熱片質(zhì)量輕便，易于加工。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米多孔銅散熱片的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)分別稱取30?50g丁二酸、30?50g四乙基溴化錢、50?80g硝酸銅，加入研磨機(jī)中研磨至透明狀，加入250?300mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%水合肼，加熱至160?180°C，保溫4?5h，過濾，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌3~5次，置于100?105°C干燥箱中干燥至恒重，得納米銅粉，備用； (2)稱取40?60g三聚氰胺置于箱式爐中，在氮?dú)夥諊?，?.0?2.5 °C/min加熱至580?.600 °C反應(yīng)3~4h，冷卻至室溫，取出，得石墨結(jié)構(gòu)氮化碳； (3)將上述石墨結(jié)構(gòu)氮化碳與上述步驟(I)制備的納米銅粉加入行星式球磨機(jī)中，以.200?300r/min球磨6?8h，將混合粉體過200目篩，將過篩后的混合粉體與2?3g直徑為80?100Mi銅纖維混合，裝入散熱片模具中，并用壓力為180?200MPa，壓制時(shí)間為I?2min，成型后得生坯； (4)將裝有上述生坯的模具置于真空燒結(jié)爐中，先打開抽真空系統(tǒng)，將燒結(jié)爐抽真空至爐腔內(nèi)工作真空度為0.03-0.05Pa，再以10°C/min升溫至800°C，并保持溫度40?50min后，以.5°C/min升溫至1000°C，通入高純氮?dú)?，至爐內(nèi)氣壓為0.12-0.15MPa，并保持溫度50?.60min，隨爐冷卻至室溫，取出，得多孔銅材料； (5)將上述多孔銅材料用金相砂紙對(duì)其表面磨平至光亮無(wú)劃痕，并用2.5_金剛石和去離子水對(duì)去進(jìn)行拋光后，浸泡在去離子水中2?3h，取出，置于105?110°C干燥箱中干燥至恒重，得納米多孔銅散熱片。
【文檔編號(hào)】C22C32/00GK106086510SQ201610462165
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】袁春華, 王龍
【申請(qǐng)人】袁春華