[發明專利]一種具有高導熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410848015.3
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104593841B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 黃有國;陳家榮;王紅強;李慶余;范海林;陳肇開;解雪松;孫銘雪;韋曉璐;吳永生;李玉
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: C25D5/10
• 分類號: C25D5/10;C25D5/44;C25D5/18;C25D15/00;C25D3/38
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 羅玉榮

技術領域

本發明涉及金屬鋁表面處理及高導熱復合薄膜技術領域，具體是一種具有高導熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復合材料及其制備方法。

背景技術

由于鋁及其合金具有比重小，可塑性強，加工性能優良，價格便宜，是熱的良導體被廣泛應用于空調散熱片，計算機散熱器，冷卻塔，LED模塊散熱組件等領域。然而隨著科學技術的發展各類電子產品的功能越來越強大，功能強大的電子產品伴隨著大功率的電子元件，如高功率的筆記本電腦CPU處理器，大功率筆記本電腦顯卡，高功率LED等電子產品，這些電子產品在正常工作條件下會放出大量的熱量需要及時散發出去，目前使用的散熱材料已經不能完全滿足這些大功率電子產品的要求。因此需要開發新的散熱組件或者改造現有散熱材料。在新型散熱組件未開發出來之前，提高材料自身的導熱系數就是一種行之有效的方法。在現有的改造鋁及其合金材料的方法中有往熔融狀態下鋁材中添加導熱系數優良的材料以提高鋁材的導熱系數，但熔融狀態下鋁和大部分的材料都不相互潤濕，這些材料在鋁材中不能很好的分散，從而很難應用到導熱材料中來。

目前，石墨烯是世界上已經發現導熱能力最強的材料，其導熱系數可以高達6000W/mK以上,其他導熱系數較高的金屬有銀、銅、金，出于比重大和價格昂貴的原因這些金屬材料的應用受到了限制。通過在鋁材表面電鍍銅負載石墨烯制備銅石墨烯薄膜導熱材料以提高鋁材整體的導熱系數，既可以提高鋁材散熱能力又不會大量增加材料自身的重量，是一種行之有效的解決電子產品的散熱難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具有高導熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復合材料及其制備方法。這種制備方法對設備要求不高，操作方便，工藝路線明確，薄膜厚度可控。

實現本發明目的的技術方案是：

一種具有高導熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1）鋁基材試樣在65℃的除油液中除油3分鐘，并用清水清洗干凈；

2）除油后的試樣在25℃的出光液中出光2分鐘，并用清水清洗干凈；

3）出光后的試樣在25℃的一次浸鋅液中浸鋅2分鐘，并用清水清洗干凈；

4）一次浸鋅后的試樣在25℃的二次浸鋅液中浸鋅中浸鋅2分鐘，并用清水清洗干凈；

5）二次浸鋅后的試樣在25℃的打底銅鍍液中直流電鍍5分鐘，電流密度1-4A/dm2，極距5cm，并用清水清洗干凈；

6）鍍銅后的試樣在在25℃復合鍍銅石墨烯鍍液中雙向脈沖電鍍20-40分鐘，電流密度1-4A/dm2，極距5cm，并用清水清洗干凈。

步驟1）所述的除油液：碳酸鈉20-60g/L、磷酸三鈉30-80g/L。

步驟2）所述的出光液：硝酸300-800ml/L、氫氟酸50-300ml/L。

步驟3）所述的一次浸鋅液：氫氟酸80-200ml/L、硼酸30-120g/L、氧化鋅2-10g/L；

步驟4）所述的二次浸鋅液：氫氧化鈉120-200g/L、檸檬酸三鈉10-20g/L、七水合硫酸鋅55-75g/L、六水合硫酸鎳25-50g/L、三氯化鐵1-4g/L、四水合酒石酸鈉鉀90-150g/L、硫脲8g/L。

步驟5）所述的打底銅鍍液：五水硫酸銅40-100g/L、硼酸10-12?g/L、乙二胺四乙酸二鈉15-25g/L、硫酸銨5-15g/L、OP-10?5-20mg/L。

步驟5）所述底銅的厚度為0.8-1.2μm。

步驟6）所述的脈沖電源參數：頻率1000Hz，正向800ms，反向200ms，占空比100%。

步驟6）所述的復合鍍銅石墨烯鍍液：焦磷酸銅70-120g/L,焦磷酸鉀300-400g/L,氨水1-5ml/L,檸檬酸銨10-20g/L，羧甲基纖維素0.3-0.6g/L，聚丙烯酸（3000）?0.01-0.03g/L，?5%石墨烯漿料5-20g/L。

步驟6）所述銅石墨烯復合薄膜為4-6μm。

制得的產品的測試方法，是：

1）規格為5mm×10mm×10mm復合鍍試樣在導熱測試儀中測試試樣的導熱系數，分析鋁基復合材料的導熱能力；

2)試樣在3.5%的氯化鈉溶液中測試塔菲爾曲線，分析試樣薄膜的耐腐蝕性能；

3）用銼刀把試樣表面的鍍層薄膜分成1mm×1mm的小格子，用透明膠帶粘在格子上面粘牢，然后撕下，重復幾次檢驗薄膜和鋁基材的結合力。

與現有技術相比，本發明的優點在于：