輻射散熱材料及熱輻射陶瓷的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輻射散熱材料及其熱輻射陶瓷材料的制備方法，其中輻射散熱材料的制備方法包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備三個步驟，而熱輻射陶瓷材料的制備方法包括：石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料和復(fù)合粉料的燒結(jié)四個步驟。將石墨復(fù)合到陶瓷材料中，并加入熱固性干粉末，能制成輻射散熱涂料，以及熱輻射陶瓷材料，該材料可以大幅增加散熱裝置表面與外界的接觸面積，顯著提升散熱效果，在相當(dāng)款的波長范圍內(nèi)具有對熱能的高輻射率，可以顯示提高包括熱傳導(dǎo)、對流、輻射散熱的綜合性能。
【專利說明】輻射散熱材料及熱輻射陶瓷的制備方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化鋁/石墨復(fù)合材料及其制備方法，屬于新型復(fù)合材料領(lǐng)域?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]迄今為止，關(guān)于將碳元素復(fù)合于結(jié)構(gòu)材料中的研究已經(jīng)經(jīng)歷了多年的各種嘗試，算是材料學(xué)科中比較受關(guān)注的領(lǐng)域，電子產(chǎn)品領(lǐng)域同樣也在不斷追求更多新性能、優(yōu)質(zhì)效果的材料來提升產(chǎn)品的品質(zhì)，在新型的固體光源方面一直存在的散熱問題也需要一種新型材料來實現(xiàn)良好散熱效果，一種新型的高導(dǎo)熱陶瓷材料收到了人們的重視，采用性能優(yōu)異的高導(dǎo)熱陶瓷采用性能優(yōu)異的高導(dǎo)熱陶瓷作為各種產(chǎn)品工作部件的工作介面，可快速將工作部件產(chǎn)生的熱量傳遞出去，從而保證了工作部件的使用性能。目前，導(dǎo)熱性能優(yōu)良的陶瓷材料集中為氧化鈹（BeO)、氮化鋁（AlN)、及碳化硅（SiC)三種材料。這三種陶瓷材料導(dǎo)熱系數(shù)很高，但氧化鈹劇毒，氮化鋁價格高昂，碳化硅為電的良導(dǎo)體，因此，三者的應(yīng)用受限制。為提高普通陶瓷材料的傳熱能力，將一種導(dǎo)熱性能優(yōu)良的材料，如石墨，添加到陶瓷材料之中，明顯提高陶瓷材料的導(dǎo)熱能力，以利于其推廣應(yīng)用。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明為解決上述問題而提供了一種導(dǎo)熱性能優(yōu)良的熱輻射陶瓷材料，將導(dǎo)熱率較高的石墨糅合到氧化鋁陶瓷材料中，利用輻射熱能的方式進(jìn)行散熱，提高了導(dǎo)熱系數(shù)、加強(qiáng)其散熱能力。
[0004]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：一種熱輻射陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備、復(fù)合材料燒結(jié)四個步驟，其中每個步驟的具體方式如下：
[0005](I)、石墨粉的制備：將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的O. I~1%。的分散劑混合之后,加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量的1 -3倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為10~20小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用；
[0006](2)氧化鋁陶瓷料的制備：將氧化鋁粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸鋇粉按質(zhì)量比100 :10~20 :10~20 :1~5稱量球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量的
O.5-1. 8%的聚乙烯醇；
[0007](3)復(fù)合粉料的制備：將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干待用；
[0008](4)復(fù)合材料的燒結(jié)：將上述所制得的復(fù)合粉料經(jīng)壓制成型后，置于保護(hù)惰性氣氛環(huán)境下以1400~1700°C高溫?zé)Y(jié)2~3小時，即可得到熱輻射陶瓷材料。
[0009]所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
[0010]一種輻射散熱涂料的制備方法，其特征在于，包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備三個步驟，每個步驟的具體內(nèi)容如下：[0011](I)、石墨粉的制備：將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的O. I~2%。的分散劑混合之后,加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量1-5倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為10~20小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用；
[0012](2)氧化鋁陶瓷料的制備：將氧化鋁粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸鋇粉按質(zhì)量比100 :10~25 :8~26 :1~10稱量，球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量的
O.3-2. 2%的聚乙烯醇；
[0013](3)復(fù)合粉料的制備：將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉術(shù)以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干待用；
[0014]所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
[0015]一種將該輻射散熱涂料涂布產(chǎn)品的方法，其特征在于，該方法包括涂料調(diào)配、產(chǎn)品表面打磨、噴涂、其中每個步驟的具體內(nèi)容如下：
[0016](I)、涂料調(diào)配：將氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，攪拌均勻；
[0017](2)、產(chǎn)品表面打磨處理：將產(chǎn)品表面噴砂或者拋丸處理，清潔后表面達(dá)到Sa2. 5級，表面粗糙度40-45μπι;
[0018](3)、噴涂：噴涂方式采用空氣輔助噴涂或無氣噴涂方式，噴涂中第一道涂層厚度控制在50 μ m內(nèi)，在室溫25°C環(huán)境下干燥30min后，進(jìn)行第二道噴涂，第二道噴涂涂層厚度控制在50~100 μ m徂圍內(nèi)，嗔涂之后室溫下放直24小時。
[0019]本發(fā)明的有益效果是：將石墨復(fù)合到陶瓷材料中，并加入熱固性干粉末，能制成輻射散熱涂料，以及熱輻射陶瓷材料，該材料可以大幅增加散熱裝置表面與外界的接觸面積，顯著提升散熱效果，在相當(dāng)款的波長范圍內(nèi)具有對熱能的高輻射率，可以顯示提高包括熱傳導(dǎo)、對流、輻射散熱的綜合性能。
【【具體實施方式】】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021 ] 本發(fā)明介紹了一種熱輻射陶瓷材料的制備方法，該方法包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備、復(fù)合材料燒結(jié)四個步驟，其中每個步驟的具體方式如下：
[0022](I)、石墨粉的制備：將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的O. I~1%。的分散劑混合之后,加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量的1-3倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為10~20小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用；
[0023](2)氧化鋁陶瓷料的制備：將氧化鋁粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸鋇粉按質(zhì)量比100 :10~20 :10~20 :1~5稱量球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量的
O.5-1. 8%的聚乙烯醇；
[0024](3)復(fù)合粉料的制備：將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干待用；
[0025](4)復(fù)合材料的燒結(jié)：將上述所制得的復(fù)合粉料經(jīng)壓制成型后，置于保護(hù)惰性氣氛環(huán)境下以1400~1700°C高溫?zé)Y(jié)2~3小時，即可得到熱輻射陶瓷材料。
[0026]所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
[0027]同時也公開了一種輻射散熱涂料的制備方法，該方法包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備三個步驟，每個步驟的具體內(nèi)容如下：
[0028](I)、石墨粉的制備：將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的O. I~2%。的分散劑混合之后,加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量1-5倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為10~20小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用；
[0029](2)氧化鋁陶瓷料的制備：將氧化鋁粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸鋇粉按質(zhì)量比100 :10~25 :8~26 :1~10稱量，球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量的
O.3-2. 2%的聚乙烯醇；
[0030](3)復(fù)合粉料的制備：將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉術(shù)以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干待用；[0031 ] 所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
[0032]在將上述輻射散熱材料應(yīng)用到燈具、燈光罩等產(chǎn)品上時，具有良好的輻射散熱效果。則該將輻射散熱涂料涂布產(chǎn)品的方法，其中包括涂料調(diào)配、產(chǎn)品表面打磨、噴涂、其中每個步驟的具體內(nèi)容如下：
[0033](I)、涂料調(diào)配：將氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100 ：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，攪拌均勻；
[0034](2)、產(chǎn)品表面打磨處理：將產(chǎn)品表面噴砂或者拋丸處理，清潔后表面達(dá)到Sa2. 5級，表面粗糙度40-45μπι;
[0035](3)、噴涂：噴涂方式采用空氣輔助噴涂或無氣噴涂方式，噴涂中第一道涂層厚度控制在50 μ m內(nèi)，在室溫25°C環(huán)境下干燥30min后，進(jìn)行第二道噴涂，第二道噴涂涂層厚度控制在50~100 μ m徂圍內(nèi)，嗔涂之后室溫下放直24小時。
[0036]實施例I :
[0037]首先是制備一種輻射散熱涂料，需要進(jìn)行包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備等步驟，具體步驟如下：
[0038](I)、石墨粉的制備：將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的1%。的分散劑混合之后，把混合物加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量3倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為15小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用；
[0039](2)氧化鋁陶瓷料的制備：將質(zhì)量為100份的氧化鋁粉、11份的滑石粉、15份的硅灰石粉和5份的碳酸鋇粉進(jìn)行稱量，球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量
O.8%的聚乙烯醇；
[0040](3)復(fù)合粉料的制備：將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100 ：9的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以1:9的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干，得到輻射散熱涂料。
[0041]如果需要利用該輻射散熱涂料制備輻射陶瓷材料，可以在該復(fù)合粉料基礎(chǔ)上加入質(zhì)量為復(fù)合粉料質(zhì)量50 %的熱固性干粉末，進(jìn)行混合。再將該復(fù)合粉料經(jīng)壓制成型后，置于保護(hù)惰性氣氛環(huán)境下以1400~1700°C高溫?zé)Y(jié)2~3小時，即可得到熱輻射陶瓷材料。
[0042]所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
[0043]實施例2:
[0044]首先是制備一種輻射散熱涂料，需要進(jìn)行包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備等步驟，具體步驟如下:
[0045](I)、石墨粉的制備:將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的0.5%。的分散劑混合之后，把混合物加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量2倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為18小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用；
[0046](2)氧化鋁陶瓷料的制備:將質(zhì)量為100份的氧化鋁粉、18份的滑石粉、12份的硅灰石粉和2份的碳酸鋇粉進(jìn)行稱量，球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量
1.2%的聚乙烯醇；
[0047](3)復(fù)合粉料的制備:將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100:14的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以1:15的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干，得到輻射散熱涂料。
[0048]如果需要利用該輻射散熱涂料制備輻射陶瓷材料，可以在該復(fù)合粉料基礎(chǔ)上加入質(zhì)量為復(fù)合粉料質(zhì)量35 %的熱固性干粉末，進(jìn)行混合。再將該復(fù)合粉料經(jīng)壓制成型后，置于保護(hù)惰性氣氛環(huán)境下以1400~1700°C高溫?zé)Y(jié)2~3小時，即可得到熱輻射陶瓷材料。
[0049]所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
[0050]實施例3:
[0051]一種將該輻射散熱涂料涂布產(chǎn)品的方法，其特征在于，該方法包括涂料調(diào)配、產(chǎn)品表面打磨、噴涂、其中每個步驟的具體內(nèi)容如下:
[0052](I)、涂料調(diào)配:將氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100:5~100:15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉術(shù)以1:9~1:19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，攪拌均勻；
[0053](2)、產(chǎn)品表面打磨處理:將產(chǎn)品表面噴砂或者拋丸處理，清潔后表面達(dá)到Sa2.5級，表面粗糙度40-45μπι;
[0054](3)、噴涂:噴涂方式采用空氣輔助噴涂或無氣噴涂方式，噴涂中第一道涂層厚度控制在50 μ m內(nèi)，在室溫25°C環(huán)境下干燥30min后，進(jìn)行第二道噴涂，第二道噴涂涂層厚度控制在50~100 μ m范圍內(nèi)，噴涂之后室溫下放置24小時?；蛘咴?80°C的烤箱烘烤20分鐘即可使用，方便大規(guī)模生產(chǎn)需要。
[0055]以上所述，僅是本發(fā)明較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許變更或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)是指對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱輻射陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備、復(fù)合材料燒結(jié)四個步驟，其中每個步驟的具體方式如下： (1)、石墨粉的制備：將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的O.I~1%。的分散劑混合之后，加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量的1-3倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為10~20小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用； (2)氧化鋁陶瓷料的制備：將氧化鋁粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸鋇粉按質(zhì)量比100：10~20 ：10~20 :1~5稱量球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量的O.5-1. 8%的聚乙烯醇； (3)復(fù)合粉料的制備：將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干待用； (4)復(fù)合材料的燒結(jié)：將上述所制得的復(fù)合粉料經(jīng)壓制成型后，置于保護(hù)惰性氣氛環(huán)境下以1400~1700°C高溫?zé)Y(jié)2~3小時，即可得到熱輻射陶瓷復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱輻射陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
3.一種輻射散熱涂料的制備方法，其特征在于，包括石墨粉的制備、氧化鋁陶瓷料的制備、復(fù)合粉料的制備三個步驟，其中每個步驟的具體方式如下 (1)、石墨粉的制備：將500目的石墨和質(zhì)量為石墨質(zhì)量的O.I~2%。的分散劑混合之后，加入質(zhì)量為石墨質(zhì)量 1-5倍的水中，進(jìn)行球磨；球磨時間為10~20小時，球磨結(jié)束后將石墨粉料烘干待用； (2)氧化鋁陶瓷料的制備：將氧化鋁粉、滑石粉、硅灰石粉、碳酸鋇粉按質(zhì)量比100：10~25 :8~26 ：1~10稱量，球磨混合待用，同時還混合加入質(zhì)量為氧化鋁粉質(zhì)量的O.3-2. 2%的聚乙烯醇； (3)復(fù)合粉料的制備：將所述氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，進(jìn)行球磨，球磨結(jié)束后將復(fù)合粉料烘干，得到輻射散熱涂料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述輻射散熱涂料的制備方法，其特征在于，所述分散劑為十二胺基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基苯磺酸鈉。
5.一種將該輻射散熱涂料涂布產(chǎn)品的方法，其特征在于，該方法包括涂料調(diào)配、產(chǎn)品表面打磨、噴涂、其中每個步驟的具體內(nèi)容如下： (1)、涂料調(diào)配：將氧化鋁陶瓷料和石墨粉以100：5~100 ：15的質(zhì)量比混合后，進(jìn)行球磨，球磨時間為10~20小時；再將氧化鋁陶瓷料和石墨粉混合物與熱固性干粉末以I :9~I :19的質(zhì)量比進(jìn)行混合，攪拌均勻； (2)、產(chǎn)品表面打磨處理：將產(chǎn)品表面噴砂或者拋丸處理，清潔后表面達(dá)到Sa2.5級，表面粗糙度40-45 μ m ； (3)、噴涂：噴涂方式采用空氣輔助噴涂或無氣噴涂方式，噴涂中第一道涂層厚度控制在50 μ m內(nèi)，在室溫25°C環(huán)境下干燥30min后，進(jìn)行第二道噴涂，第二道噴涂涂層厚度控制在50~100 μ m范圍內(nèi)，噴涂之后室溫下放置24小時。
【文檔編號】C04B35/622GK103482964SQ201310451944
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】余建平 申請人:余建平