一種單卷芯石墨卷材的制備方法與流程

本發明涉及石墨卷材技術領域，具體地說是一種單卷芯石墨卷材以水平方式放置燒結的制備方法。

背景技術：

目前，各類型的電子終端，如筆記本電腦、平板電腦、智能手機等，這些設備的功能越來越強大，運算速度越來越快，越來越輕薄，從而使得散熱成為一個難以回避的問題，由于產品整體上來越來輕薄，因此其產生的熱量或者發熱點也越來越集中。

人工石墨膜導熱材料，因其特有的低密度和高導熱系數成為現代電子類產品解決散熱導熱技術的首先材料。但是，由于受到生產工藝的影響，人工石墨膜主要以片狀形式生產，這給后期的模切加工帶來了不便，特別是材料的實際利用率無法提高。片狀的人工石墨膜在模切前需要將石墨膜一片接一片的貼于底模上形成卷狀結構。卷狀的石墨膜通過模切機切割成成品。

傳統的石墨卷材的燒結方式，通常是先將pi原料進行分卷，形成卷狀的pi卷材。然后將pi卷材以豎向（垂直）方式放入燒結爐中進行燒結。該石墨卷材的底部與燒結爐內部燒結空間底板直接接觸，從而使得pi卷材的底面與燒結爐內部底板之間形成一定的摩擦力。在升溫燒結過程中，隨著溫度的上長虹，pi卷材受熱產生收縮現象，由外向內進行收縮。由于pi卷材底面與燒結爐的底板之間具有一定的摩擦力，而該pi卷材的上端沒有與燒結爐接觸不會產生摩擦力，即該pi卷材上部和下部的受力并不均勻，從而使得該pi卷材的上部收縮幅度更大、而下部收縮幅度較小，造成收縮不均的情況，導致燒結后的石墨卷材在水平方向上收縮不均勻，容易造成厚度不均勻的問題，生產的石墨卷材的良品率難以得到良好的保證，也進一步增加了產生成本。

如附圖1所示，為傳統的豎向放置pi卷材進行燒結的過程示意圖，將pi卷材2豎向放置在燒結爐1中，燒結后的石墨卷材3呈現現上窄下寬的結構狀態，整個卷材受力不均勻，導致收縮不一致。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種單卷芯石墨卷材的制備方法，提高了燒結產量，保證產品在燒結過程中受力均勻，收縮一致，提高石墨卷材的質量，確保其厚度一致。

為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案：

一種單卷芯石墨卷材的制備方法，包括以下步驟：

將pi薄膜按照預設尺寸進行分切收卷形成pi卷材，形成的pi卷材的中心為空心結構；

在該卷材的空心中插入卷芯，卷芯的兩端伸出pi卷材外部；

將卷芯的兩端懸掛在燒結爐中，使得pi卷材懸空放置在燒結爐中不與該燒結爐的燒結空間表面接觸；

加熱升溫進行燒結，燒結完成后冷卻取出，得到石墨卷材。

所述pi卷材呈水平狀態懸空放置在燒結爐中。

所述一次燒結過程中至少放置一個pi卷材，當在燒結爐中放置兩個或者兩個以上的pi卷材時，所有pi卷材均以水平狀態進行放置，并且相鄰兩個pi卷材之間具有間隔間隙。

所述卷芯與卷材緊密接觸。

當一次進行兩個或者兩個以上的pi卷材燒結時，各個pi卷材水平并排放置和/或上下排列分布。

所述相鄰兩個pi卷材之間的間隔距離相等或者不同。

所述燒結中分別進行碳化處理和石墨化處理，碳化處理時溫度加熱至1200～1500℃，加熱時間為6-12小時；石墨化處理時溫度加熱至2800-3000℃，加熱時間為5-12小時。

本發明通過將pi卷材以水平方式懸空放置在燒結爐中進行燒結處理，使pi卷材不與燒結爐接觸，保證pi卷材各個位置都受力均勻，在燒結過程中收縮均勻一致，得到的石墨卷材厚度均勻一致，提高燒結質量，以及提高了燒結爐的單爐體的產量，降低生產成本。

附圖說明

附圖1為現有技術的石墨卷材的制備示意圖；

附圖2為本發明的制備示意圖。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的特征、技術手段以及所達到的具體目的、功能，下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

如附圖2所示，本發明揭示了一種單卷芯石墨卷材的制備方法，包括以下步驟：

s1，將pi薄膜按照預設尺寸進行分切收卷形成pi卷材2，形成的pi卷材2的中心為空心結構。

s2，在該卷材的空心中插入卷芯3，卷芯3的兩端伸出pi卷材外部。該卷芯伸出的長度可以根據實際需要進行選擇設定，以便安裝為宜。卷芯3緊密地插狀在pi卷材2的空心處，保證卷芯3與pi卷材2充分緊實緊密的接觸。

s3，將卷芯3的兩端懸掛在燒結爐1中，使得pi卷材2懸空放置在燒結爐1中不與該燒結爐的燒結空間表面接觸。該pi卷材以水平狀態進行懸空放置，確保pi卷材不會接觸到燒結爐的燒結空間表面。在放置pi卷材時，可在燒結爐中設置相應的卡位，然后將卷芯卡裝在該卡位上即可。或者是其他方式，只要能夠保證將卷芯水平放置即可。

s4，加熱升溫進行燒結，燒結完成后冷卻取出，得到石墨卷材4。由于pi卷材是水平放置在燒結爐中，并且該pi卷材沒有接觸到外物，因此，pi卷材上的任意部分的受力都是均衡的，整體受力均勻一致。在加熱燒結過程中，由于整體受力均勻，從而該pi卷材由外至內的收縮也是均勻一致的。在燒結完成后，該pi卷材整體均勻收縮，得到厚度均勻一致的石墨卷材，提升加工質量。

另外，一次燒結過程中至少放置一個pi卷材，當在燒結爐中放置兩個或者兩個以上的pi卷材時，所有pi卷材均以水平狀態進行放置，并且相鄰兩個pi卷材之間具有間隔間隙。由于各個pi卷材之間沒有接觸，因此彼此之間不會互相影響。提高燒結爐的利用率。

當一次進行兩個或者兩個以上的pi卷材燒結時，各個pi卷材水平并排放置和/或上下排列分布。各個卷材優選以規則的方式排布。

所述相鄰兩個pi卷材之間的間隔距離相等或者不同。

此外，對于加熱升溫燒結，其中的加熱溫度等參數采用本領域技術人員所熟知的常規技術手段即可。比如，燒結中分別進行碳化處理和石墨化處理，碳化處理時溫度加熱至1200～1500℃，加熱時間為6-12小時；石墨化處理時溫度加熱至2800-3000℃，加熱時間為5-12小時。以上可以直接線性從初始溫度加熱到設定的溫度，也可以以分段形式的加熱方式進行加熱。比如，在碳化處理過程中，先從初始溫度以每分鐘10℃的方式升高到480℃，然后再以每分鐘8℃的方式加熱到830℃，接著以每分鐘5℃的方式升溫到1300℃。

同樣，石墨化處理過程中，也可以直接從初始溫度均衡的加熱到設定溫度，也可以采用分段加熱的方式進行升溫處理。先以每分鐘4℃的方式升溫到1500℃，然后以每分鐘7℃的方式加熱到2300℃，接著以每分鐘8℃的方式升溫到2900℃。另外，在每一個溫度段，還可以保持一定的時間。

本發明主要是采取以水平放置pi卷材的方式進行燒結，在燒結過程中保證該pi卷材水平放置，同時保證該pi卷材不會接觸到燒結爐的燒結空間表面，即不會接觸到外物，從而確保其整體的均勻受力，保證收到的均勻性和一致，從而得到厚度均勻一致的石墨卷材，同時提高了燒結爐的利用率。

需要說明的是，以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但是凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。