[发明专利]一种高导热长石墨纤维/Cu导热带及其制备方法

说明书

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。

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/cm³，是理想的散热材料，但是存在的问题是难加工，并且没有柔性，无法作为导热带使用。而现在在一些航空航天器件单位面积功耗增加，散热面积小而发热量大，且空间有限，器件内部热量无法通过对流换热方式进行热交换，因此需要将内部热量导出，这种材料需要有高的导热率、轻质以及尽量好的柔韧性。现有的铜导线热导率最高为400W/mK，并且比重较大，不满足航空航天材料轻质的要求。因此急需一种新型的高导热的柔性导热带替代铜带。

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。