一種金屬合金導熱材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種金屬合金導熱材料及其制備方法，其由按質量份數計的以下組分制備而成Pb：19?37份；In15?42份；Sn15?28份；Bi38?54份；Zn0.6?1.2份；Al0.2?0.8份；Ga0.01?0.6份。該制備方法依次包括以下工藝步驟：1)混合：選取Pb、In、Sn、Bi、Zn、Al和Ga的粉末，按所述的配方比例混合均勻；2)將粉末放入真空加熱爐中，將加熱爐抽真空到0.5?1.5Torr的氣壓；然后將加熱爐升溫到650?700攝氏度；之后保持650?700攝氏度1個小時；3)冷卻：最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得金屬合金導熱材料。本發明的導熱材料具有熔點低、導熱效率好和成本低的特點。
【專利說明】
-種金屬合金導熱材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種合金材料及其制備方法，具體設及一種金屬合金導熱材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，微電子技術迅速發展使得電子忍片總功率密度大幅增大，熱流密度也隨之 增加。散熱好壞會嚴重影響到系統穩定性W及硬件壽命。基于風冷，水冷和熱管的傳統散熱 技術已經無法滿足高性能忍片急速發展的需要。較為新穎的散熱技術，例如微通道，熱電制 冷和相變等，在一定程度上提高了散熱效率。但是隨著高功率密度器件大規模應用，運些散 熱技術也日漸趨近極限。忍片技術對高性能散熱方法提出了前所未有的迫切需求，使得超 高熱流密度忍片散熱一直是國際上異常活躍的研究領域。忍片在很多情況下都是通過導熱 硅膠連接忍片表面和散熱器模組進行熱量散發。制作再精良散熱器和忍片等發熱體接觸難 免都有空隙，而縫隙之間的空氣是熱的不良導體。導熱硅膠的作用在于利用其流動性來填 充熱源與散熱器表面之間縫隙，使它們能更充分接觸來達到加速傳熱的目的。但是，由于娃 膠在空氣中長期放置容易老化，且其極低的熱導率是整個系統的散熱瓶頸。
[0003] CN 103509987 A公開了一種低烙點金屬合金導熱材料及其制備方法，其由按質量 份數計的 W 下組分制備而成；In50-56.5 % 份;Sn 11.0-16.5 % 份;Bi31 -37 % 份;ZnO-0.5 % 份。所述的低烙點金屬合金導熱材料的烙點為57-63攝氏度。但是該導熱材料的導熱性能還 有待進一步提局。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明的第一個目的是在于提供一種金屬合金導熱材料， 該導熱材料具有烙點低、導熱效率好和成本低的特點。
[0005] 本發明的第二個目的是為了提供一種金屬合金導熱材料的制備方法。
[0006] 實現本發明的第一個目的可W通過采取如下技術方案達到：
[0007] -種金屬合金導熱材料，其由按質量份數計的W下組分制備而成：
[000引
[0009] 優選的，所述的金屬合金導熱材料的烙點為55-64攝氏度，如56攝氏度、57攝氏度、 58攝氏度、59攝氏度、60攝氏度、61攝氏度、62攝氏度或63攝氏度等。
[0010] 優佛的.航冰的備屋會備身執材M由按席冨俗掀A的W下姐A曲I么而成；
[0011]
[0012] ：
[0013]
[0014]
[0015] ；
[0016]
[0017]優選的，所述的金屬合金導熱材料由按質量份數計的W下組分制備而成：
[001 引
[0019] 拿而成：
[0020]
[0021]
[0022] 實現本發明的第二個目的可W通過采取如下技術方案達到：
[0023] -種金屬合金導熱材料的制備方法，其依次包括W下工藝步驟：
[0024] 1)混合:選取配方量的化、Sn、Bi、Zn、Al和Ga的粉末，混合均勻；
[0025] 2)真空加熱爐加熱:將混合均勻后的粉末盛入相蝸中，再放入真空加熱爐中，將加 熱爐抽真空到0.5-1.5Torr的氣壓;然后將加熱爐升溫到650-700攝氏度;之后保持650-700 攝氏度1個小時；
[0026] 3)冷卻:最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得金屬合金導熱材料。
[0027] 步驟2)中的氣壓可為0.5Torr、0.6Torr、0 . STorr、1. OTorr、1.2Torr、1.4Torr或 I. 5Torr等，所述加熱爐升溫的溫度可為650攝氏度、660攝氏度、670攝氏度、690攝氏度或 700攝氏度等。
[0028] 優選的，在步驟2)中，加熱爐升溫到650-700攝氏度耗時0.5-1個小時，如0.5小時、 0.6小時、0.8小時、0.9小時或1.0小時等。
[0029] 本發明的有益效果在于：
[0030] 1、本發明所述的合金的烙點為55-64攝氏度。因此，此合金在常溫下為固態。為方 便使用，可W社制成片狀。如將此合金粘附與計算機處理器和散熱風扇之間，在通常工作溫 度(〉70攝氏度)下合金將融化為液態，因此我們稱其為液態合金。
[0031] 2、本發明所述的合金在液態情況下具有較高的熱導率。經過測量，在溫度為80攝 氏度時，其導熱率為102-115W/mK。與常見的導熱硅膠的導熱率l-5W/mK相比，性能有了數十 倍的提高。
[0032] 3、本發明的配方是
【申請人】通過長期對材料相圖分析和制備的摸索才最終得到，采 用該配方的合金材料的相關導熱和熱穩定性能非常優異，通過控制冷卻溫度可W制備成液 態，膏狀和片狀，工作溫度可W降低到55°C左右。本產品不僅可W用于高性能服務器，臺式 機，筆記本，工控機和通訊基站的忍片熱管理，而且在先進能源領域(工業余熱利用，太陽能 發電，聚焦光電池冷卻，燃料電池等），航空熱控領域，電池冷卻，光電器件領域(如投影儀， 功率電子設備等），L邸照明領域，微納電子機械系統，生物忍片W及電動汽車等諸多關鍵領 域扮演著不可或缺的角色。考慮到方興未艾的云計算技術對高端散熱的需求，本產品還可 W拓展出更多的廣闊應用領域。
【具體實施方式】
[0033 ]下面，結合【具體實施方式】，對本發明做進一步描述：
[0034] 下述組分按質量份數計。
[0035] 實施例1:
[0036] -種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W下組分制備而成:Pb (鉛）19份;Sn(錫）15份;Bi (祕)54份;Zn(鋒)0.6份;Al (侶)0.8份;Ga(嫁)0.01份。該合金材 料的烙點為62攝氏度。
[0037] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為102W/mK。
[0038] -種金屬合金導熱材料的制備方法，其依次包括W下工藝步驟：
[0039] 1)混合:選取配方量的Pb、Sn、Bi、Zn、Al和Ga的粉末，混合均勻；
[0040] 2)真空加熱爐加熱:將混合均勻后的粉末盛入相蝸中，再放入真空加熱爐中，將加 熱爐抽真空到0.5-1.5Torr的氣壓;然后將加熱爐升溫到650-700攝氏度，耗時0.5-1個小 時;之后保持650-700攝氏度1個小時；
[0041 ] 3)冷卻:最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，冷卻時間為2.5小時，即得金屬 合金導熱材料。
[0042] 實施例2:
[0043] 本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成:Pb(鉛）37份；Sn(錫）28份;Bi(祕）38份;Zn(鋒）1.2份;Al(侶）0.2份;Ga (嫁)0.6份。該合金材料的烙點為60攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0044] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為102W/mK。
[0045] 實施例3:
[0046] 本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成：Pb(鉛）35份；Sn(錫）27份；Bi(祕）40份；Zn(鋒）1.1份;Al(侶）0.3份;Ga (嫁)0.5份。該合金材料的烙點為61攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0047] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為105W/mK。
[004引實施例4:
[0049] 本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成:Pb(鉛份；Sn(錫）17份;Bi (祕）52份;Zn(鋒）0.7份;Al (侶）0.7份;Ga (嫁)0.02份。該合金材料的烙點為58攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0050] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為108W/mK。
[0化1] 實施例5:
[0052]本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成：Pb(鉛）24份；Sn(錫）18份；Bi(祕）48份；Zn(鋒）0.7份;Al(侶）0.7份;Ga (嫁)0.05份。該合金材料的烙點為55攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0化3] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為llOW/mK。
[0054] 實施例6
[0055] 本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成：Pb(鉛）33份；Sn(錫）24份；Bi(祕）43份；Zn(鋒）1.0份;Al(侶）0.4份;Ga (嫁)0.4份。該合金材料的烙點為59攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0056] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為107W/mK。
[0化7]實施例7
[0058] 本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成:Pb(鉛）27份；Sn(錫）20份;Bi(祕）45份;Zn(鋒）0.8份;Al(侶）0.5份;Ga (嫁)0.1份。該合金材料的烙點為56攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0059] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為115W/mK。
[0060] 實施例8
[0061 ]本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成:Pb(鉛）29份；Sn(錫）21份;Bi(祕）46份;Zn(鋒）0.9份;Al(侶）0.6份;Ga (嫁)0.15份。該合金材料的烙點為55攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0062] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為llOW/mK。
[0063] 實施例9
[0064] 本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成:Pb(鉛）26份；Sn(錫）19份;Bi(祕）47份;Zn(鋒）0.8份;Al(侶）0.6份;Ga (嫁)0.1份。該合金材料的烙點為64攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0065] 經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為112W/mK。
[0066] 實施例10
[0067] 本實施例的特點是:一種金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量份數計的W 下組分制備而成:Pb(鉛）30份；Sn(錫份;Bi(祕）47份;Zn(鋒）1.0份;Al(侶）0.4份;Ga (嫁)0.2份。該合金材料的烙點為59攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[006引經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為llOW/mK。
[0069] 溫度測試:1、采用表1所述的測試系統進行溫度測試。
[0070] 表1測試系統配置表
[0071]
[0072] 在臺式機的CPU的表面涂覆現有技術中的硅膠，進行溫度測試。在臺式機的CPU的 表面設置本發明所述實施例1-10中的金屬合金導熱材料，進行溫度測試，測試結果見表2。
[0073] 夫2 CPU娜I試媼底對比夫
[0074]
[0075]
[0076] 從表1可W看出，采用本發明實施例的合金導熱材料，運行IntelBurn Test時CPU 的峰值溫度減低了 17°CW上。
[0077] 3、在臺式機的顯卡的表面涂覆現有技術中的硅膠，進行溫度測試。在臺式機的顯 卡的表面設置本發明所述實施例中的金屬合金導熱材料，進行溫度測試，測試結果見表3。 [007引表3顯卡測試溫度對比表
[0079]
[0080]
[0081] 從表3可W看出，采用本發明實施例的合金導熱材料，運行化rMark時顯卡的溫度 減低了 18°CW上。
[0082] 對于本領域的技術人員來說，可根據W上描述的技術方案W及構思，做出其它各 種相應的改變W及變形，而所有的運些改變W及變形都應該屬于本發明權利要求的保護范 圍之內。
[0083]
【申請人】聲明，W上所述僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局 限于此，所屬技術領域的技術人員應該明了，任何屬于本技術領域的技術人員在本發明掲 露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
【主權項】
1. 一種金屬合金導熱材料，其特征在于，所述材料按質量份數由以下組分制備而成： Pb 19-37 份 Sn 15-28 汾 Β? 3:8-54，份 Zn 0.6-1.2 份 A1 0.2-0.8 份 Ga 0·01-0.6 份。2. 根據權利要求1所述的金屬合金導熱材料，其特征在于:所述的金屬合金導熱材料的 熔點為55-64攝氏度。3. 根據權利要求1或2所述的金屬合金導熱材料，其特征在于：由按質量份數計的以下 組分制備而成： Pb 22-35 份 Sn 17-27 份 Βι 40-52 份 Zn .0:,.7-1.1 份 A1 0.3-0.7 份 Ga ()02-0.5 份。4. 根據權利要求1-3之一所述的金屬合金導熱材料，其特征在于：由按質量份數計的以 下組分制備而成： Pb 24-33 份 Sn 18-24 份 Bi 43-48 份 .Zn 0.7-1.0 份 A1 0.4-Q.7 份 Ga 0.05-0.4 份。5. 根據權利要求1-4之一所述的金屬合金導熱材料，其特征在于：由按質量份數計的以 下組分制備而成： Pb 26-30 份 Sn 19-22 份 Βι 44-47 份 Zn 0.8-1.0 份 A1 0.4-0.6 份 Ga 0.1-0.2 份。6. 根據權利要求1-5之一所述的金屬合金導熱材料，其特征在于：由按質量份數計的以 下組分制備而成： Pb 27 份 Sn 20 份 Bi 45 扮 Zn 0.8 份 A1 0.5 份 Ga 0.1 份。7. 根據權利要求1-6之一所述的金屬合金導熱材料，其特征在于：由按質量份數計的以 下組分制備而成： Pb 29 份 Sn 21 份 Βι 46 份 Zn 0.9 份 A1 0.6 份 Ga 0.1:5 份。8. 根據權利要求1-7之一所述的金屬合金導熱材料的制備方法，其特征在于，依次包括 以下工藝步驟： 1) 混合:選取配方量的Pb、Sn、Bi、Zn、A1和Ga的粉末，混合均勻； 2) 真空加熱爐加熱:將混合均勻后的粉末盛入坩堝中，再放入真空加熱爐中，將加熱爐 抽真空到0.5-1.5Torr的氣壓;然后將加熱爐升溫到650-700攝氏度;之后保持650-700攝氏 度1個小時； 3)冷卻:最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得金屬合金導熱材料。9.根據權利要求8所述的金屬合金導熱材料的制備方法，其特征在于:在步驟2)中，加 熱爐升溫到650-700攝氏度耗時0.5-1個小時。
【文檔編號】C22C30/04GK105925870SQ201610296282
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】徐德生
【申請人】無錫市嘉邦電力管道廠