一种高导热长石墨纤维/Cu导热带及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高导热长石墨纤维/Cu导热带及其制备方法，属于热管理材料技术领域。该导热带由高导热长石墨纤维和铜合金复合构成，高导热长石墨纤维编织成预制体，铜合金充填在预制体内。将高导热长石墨纤维编织成预制体；真空熔炼铜合金；将编织好的长石墨纤维预制体置于真空环境下熔融的铜合金中，浸渗完全；待熔渗完全后将石墨纤维拉离金属液面，冷却后得到长石墨纤维/Cu复合材料；将所述复合材料带表面打磨、抛光，得到高导热长石墨纤维/Cu导热带。本发明制备导热带热导率高，密度低，且柔韧性好，适于航空航天部件散热量大但空间狭小的部位，可将热量快速导出。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热长石墨纤维/Cu导热带及其制备方法，属于热管理材料技术领域。

背景技术

随着功率器件的发展，高效散热材料需求越来越急切，第三代热管理材料主要包括了金刚石增强金属基复合材料，此类材料的热导率高大于550W/mK，密度低于5.0g/cm

发明内容

针对以上存在的材料问题，本发明提供一种高导热长石墨纤维/Cu导热带，适用于航空航天部件的散热，该导热带不仅具有良好的导热性能，并且可以降低重量，使得航空航天部件更好地将热量导出，解决狭小空间的散热难问题，保证部件的稳定工作。

一种高导热长石墨纤维/Cu导热带，由高导热长石墨纤维和铜合金复合构成，所述的高导热长石墨纤维编织成预制体，所述的铜合金充填在预制体内。

其中，所述高导热长石墨纤维的体积含量为20％-60％，铜合金的体积含量为40％-80％。采用熔渗方式将铜合金充填在高导热长石墨纤维编织的预制体中。

其中，所述高导热长石墨纤维的直径为10-20μm。

其中，所述高导热长石墨纤维的热导率在600-1000W/mK。

其中，所述的高导热长石墨纤维编织成的预制体可为带、布、三维(立体)形状等，编织方式不限。预制体的尺寸大小可以根据需要确定。

其中，所述铜合金可为Cu-Cr合金、Cu-Ti合金、Cu-B合金等。

上述高导热长石墨纤维/Cu导热带的制备方法，采用熔渗工艺将高导热长石墨纤维和铜合金复合，包括如下步骤：

(1)将高导热长石墨纤维编织成具有一定宽度和厚度的预制体；

(2)真空熔炼铜合金；

(3)将上述编织好的长石墨纤维预制体置于真空环境下熔融的铜合金中，浸渗完全；

(4)待熔渗完全后将石墨纤维拉离金属液面，冷却后得到长石墨纤维/Cu复合材料；

(5)将上述复合材料带表面打磨、抛光，得到高导热长石墨纤维/Cu导热带。

步骤3)中，所述熔融铜合金的温度为1100-1300℃，浸渗完全的时间可选10-50min。

本发明的有益效果是，导热带中高导热长石墨纤维起到传输热的作用，同时铜合金可以增加导热带的柔韧性，不仅提高了导热性能，同时还降低了导热带的重量，比铜的导热率高，且重量减轻三分之一以上。

本发明的高导热长石墨纤维/Cu导热带由高导热长石墨纤维和铜合金复合而成。首先将一定直径的高导热长石墨纤维编织成需要的厚度和宽度，然后放置于真空环境下的熔融铜合金中，熔渗完全后拉离金属液面，待冷却后表面打磨、抛光，制备得到高导热长石墨纤维/Cu导热带。本发明制备导热带热导率高，密度低，且柔韧性好，适于航空航天部件散热量大但空间狭小的部位，可将热量快速导出。

附图说明

图1为高导热长石墨纤维/Cu导热带制备方法流程图。

图2为实施例1制备高导热长石墨纤维/Cu导热带剖面结构示意图。

主要附图标记说明：

1 高导热石墨纤维 2 铜合金

具体实施方式

如图1所示，高导热长石墨纤维/Cu导热带制备时，首先，将高导热长石墨纤维编织成所需要的宽度和厚度的预制体，真空熔炼铜合金；然后，采用熔渗工艺，将编织好的长石墨纤维预制体置于真空环境下熔融的铜合金中，熔融铜合金的温度为1100-1300℃，浸渗完全，浸渗时间为10-50min；再在熔渗完全后将石墨纤维拉离金属液面，冷却后得到长石墨纤维/Cu复合材料；最后，将上述复合材料带表面打磨、抛光，得到高导热长石墨纤维/Cu导热带。

如图2所示，本发明的高导热长石墨纤维/Cu导热带，由高导热石墨纤维1和铜合金2复合而成，采用熔渗工艺将铜合金2充填在高导热石墨纤维1编织成的预制体内的孔隙中。石墨纤维的体积含量在20％-60％，铜合金2体积含量在40％-80％。高导热石墨纤维1的直径在10-20μm，高导热石墨纤维1的热导率在600-1000W/mK。铜合金2为Cu-Cr合金、Cu-Ti合金、Cu-B合金等。

实施例1：

采用直径15μm、热导率650W/mK的长石墨纤维编织成体积分数20％的预制体(二维布)，放入1100℃熔融的Cu-2wt％B合金中，熔渗15分钟，将石墨纤维预制体拉离金属液面，冷却后得到长石墨纤维/Cu复合材料；将复合材料进行表面打磨、抛光，制备得到的高导热长石墨纤维/Cu导热带，石墨纤维的体积含量为20％，铜合金的体积含量为80％，导热带的密度为7.5g/cm

实施例2：

采用直径10μm、热导率700W/mK的长石墨纤维编织成体积分数30％的厚度1mm的纤维布，放入1150℃熔融的Cu-5wt％Cr合金中，熔渗10分钟，将石墨纤维预制体拉离金属液面，冷却后得到长石墨纤维/Cu复合材料；将复合材料进行表面打磨、抛光，制备得到的高导热长石墨纤维/Cu导热带，石墨纤维的体积含量为30％，铜合金的体积含量为70％，导热带的密度为6.8g/cm

实施例3：

采用直径18μm、热导率800W/mK的长石墨纤维编织成体积分数50％的直径20mm、厚度30mm的立体预制体，放入1300℃熔融的Cu-1.5wt％Ti合金中，熔渗50分钟，将石墨纤维预制体拉离金属液面，冷却后得到长石墨纤维/Cu复合材料；将复合材料进行表面打磨、抛光，制备得到的高导热长石墨纤维/Cu导热带，石墨纤维的体积含量为50％，铜合金的体积含量为50％，导热带的密度为5.4g/cm

实施例4：

采用直径20μm、热导率700W/mK的长石墨纤维编织成体积分数40％的宽为2mm、长为30mm的带状预制体，放入1200℃熔融的Cu-3wt％Cr合金中，熔渗20分钟，将石墨纤维预制体拉离金属液面，冷却后得到长石墨纤维/Cu复合材料；将复合材料进行表面打磨、抛光，制备得到的高导热长石墨纤维/Cu导热带，石墨纤维的体积含量为40％，铜合金的体积含量为60％，导热带的密度为6.1g/cm

本发明实施例中制备的导热带热导率高，密度低，且柔韧性好，适用于散热量大但空间狭小的部位，可将热量快速导出。