[發明專利]一種用于鋁合金散熱器表面的高效散熱涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202110681475.1
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113308160A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 李永;許林利;李江濤;黃維揚;邱明惠
• 申請（專利權）人: 江蘇恒翊電子科技有限公司
• 主分類號: C09D133/04
• 分類號: C09D133/04;C09D7/61;C09D163/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明提供一種用于鋁合金散熱器表面的高效散熱涂層及其制備方法，所述涂層包括如下原料：輻射冷卻納米復合材料；所述的輻射冷卻納米復合材料由石墨烯和h?BN組成，由所述的輻射冷卻納米復合材料獲得輻射冷卻功能。該輻射冷卻涂層具有兼具高紅外發射率和熱導率的雙功能涂層，大幅度強化輻射冷卻并實現對“輻射、對流、傳導”三種傳熱方式技術集成，克服目前純石墨烯涂料存在的石墨烯易團聚和輻射冷卻效能不高等問題。所制得的輻射冷卻涂層具有分散均勻、力學性能和散熱冷卻性能優異等特點。能夠滿足高功率的功率模塊在航天航空、軌道交通、智能電網、新能源等領域的散熱冷卻要求。

技術領域

本發明涉及涂料技術領域，特別涉及一種用于鋁合金散熱器表面的高效散熱涂層及其制備方法。

背景技術

高功率鋁合金散熱器，廣泛運用于軌道交通、智能電網、新能源等領域。隨著電力電子模塊功率密度不斷增大，對其熱管理的要求也日益苛刻。以高鐵用功率模塊為例，要求在其功率密度達100～150W/cm2時，不增加散熱器體積和能耗的前提下,大幅度提升散熱器換熱效率。根據穩態熱流理論分析，要顯著強化翅片與外部空間之間的被動輻射熱交換，其關鍵在于降低從鋁合金散熱器到環境熱傳輸過程中的總熱阻，包括傳導熱阻和輻射熱阻。

現有的散熱涂料一般采用純石墨烯粉體為輻射冷卻填料，由于石墨烯是在全波段具有接近理論黑體(ε＝1)紅外發射率的材料，例如專利CN108003725A采用石墨烯漿料作為輻射冷卻填料，與環氧、丙烯酸樹脂復合制備輻射冷卻涂料，但這種單純采用作為填料的方式石墨烯易團聚，而使得輻射冷卻效能快速衰減。此外，現有輻射冷卻涂料還存在因石墨烯的團聚造成涂層熱導率降低，使其服役時熱阻增大，影響輻射冷卻效能。

考慮到克服目前現有工藝的制備程序復雜、制備周期長、分散不均勻以及難以規模化制備的系列問題，同時提高散熱器冷卻效率。需要設計、構筑兼具高紅外發射率和熱導率的雙功能涂層，大幅度強化輻射冷卻并實現對“輻射、對流、傳導”三種傳熱方式技術集成，從而滿足高功率電力電子模塊熱管理的需求。

發明內容

為了解決背景技術提出的技術問題，本發明提供一種用于鋁合金散熱器表面的高效散熱涂層及其制備方法，該輻射冷卻涂層具有兼具高紅外發射率和熱導率的雙功能涂層，大幅度強化輻射冷卻并實現對“輻射、對流、傳導”三種傳熱方式技術集成，克服目前純石墨烯涂料存在的石墨烯易團聚和輻射冷卻效能不高等問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種用于鋁合金散熱器表面的高效散熱涂層，所述涂層包括如下原料：輻射冷卻納米復合材料；所述的輻射冷卻納米復合材料由石墨烯和h-BN組成，由所述的輻射冷卻納米復合材料獲得輻射冷卻功能。

進一步地，所述輻射冷卻納米復合材料由下述重量份數的原料在真空或惰性氣體保護狀態下以300～600rpm的速度進行機械球磨12～48h得到：

石墨類材料 100份；

h-BN 20～150份。

進一步地，所述的石墨類材料為高定向石墨類材料，選自鱗片石墨、高純石墨塊、高定向熱解石墨、膨脹石墨中的一種。

進一步地，所述的h-BN為納米片狀、棒狀、球狀中的一種，其尺寸為100nm～1μm。

進一步地，所述的涂層的制備方法為：

將原料石墨類材料和h-BN放置于密封罐中，密封罐內保持真空或惰性氣體狀態，進行球磨12～48h，球磨物料和球重量比為1：20，球磨速度為300～600rpm，球直徑為4～8mm，密封罐的容積為0.1～2L。

進一步地，所述涂層的原料還包括：有機樹脂、固化劑、抗沉劑、溶劑；與輻射冷卻納米復合材料按如下份數組成輻射冷卻涂層的原料：