專利名稱：一種包覆石墨的鋁散熱器及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED燈領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于LED大功率照明燈具的包覆石墨的鋁散熱器及其制作工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在LED大功率照明燈具的散熱材料，一般多使用鋁散熱器或銅散熱器，作燈具的散熱傳導。此鋁散熱器或銅散熱器實際上算是均溫板，把熱量均溫掉。銅的導熱系數(shù)是鋁的約1. 8倍(AL導熱系數(shù)200W/m*K，Cu導熱系數(shù)380W/m*K)，密度則約是3倍(AL密度2. 7g/cm3, Cu密度8. 9g/cm3)，換句話說，同樣體積、面積的散熱片，銅的重量是鋁的3倍。銅用作LED照明燈具的散熱器，雖然熱傳導高，但是成本高，少有散熱器采用銅材料，大部分的散熱器采用鋁材料?，F(xiàn)有的鋁散熱器因為生產(chǎn)工藝的限制生產(chǎn)出的成品散熱器實際的熱傳導系數(shù)比200W/m*K更低，從而導致LED照明燈具的壽命不能大幅提高(LED發(fā)光芯片的理論壽命100000小時)，而且光衰很厲害。所以尋求散熱更快成本更低的散熱材料或更好的制作工藝是LED照明燈具散熱的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供了一種散熱快、重量輕、成本低的包覆石墨的鋁散熱器及其制作工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下方案來實現(xiàn)一種包覆石墨的鋁散熱器，所述包覆石墨的鋁散熱器是由WT70%的石墨粉、WT5%的銅粉、WT5%的鋁粉、WT14%的硅烷偶聯(lián)劑、WT6%的鈦酸酯偶聯(lián)劑在高溫條件下燒結(jié)得到石墨組合物，將石墨組合物通過模壓生產(chǎn)設(shè)備制成高導熱石墨塊，將石墨塊按需要切成規(guī)格尺寸的石墨片，此石墨片作為導熱基材包覆在鋁散熱基板內(nèi)，即制成包覆石墨的鋁散熱器。進一步的，所述高溫，其范圍是在1000°C -1200°C。一種包覆石墨的鋁散熱器的制作工藝，該制作工藝主要包括以下步驟I)、酸處理將含碳量在99%以上的磨細石墨粉(粒徑< O. 9mm)放入由硫酸與雙氧水混合而成的酸處理液中(酸處理液的硫酸與雙氧水的重量比為3 7)，在100±5°C的高溫環(huán)境下浸泡120分鐘；2)、水洗將經(jīng)過酸處理的石墨粉水洗到PH = 5-6. 5 ；3)、高溫膨化將經(jīng)過水洗后的石墨粉放入石墨膨化爐中，在800-1000°C的條件下高溫膨化4小時，再緩慢冷卻至室溫；4)、混料將高溫所得的石墨粉取70 %，添加5 %的銅粉、5 %的鋁粉、14%的硅烷偶聯(lián)劑、6%的鈦酸酯偶聯(lián)劑，機械混合15-20分鐘，再熱混捏15-20分鐘(溫度80±5°C )，制作成糊料；5)、破碎將所得糊料冷卻、破碎，將破碎的石墨化合物放入石墨膨化爐中，在1000-1200°C的條件下高溫膨化I小時，再緩慢冷卻至室溫；
6)、模壓:將再膨化后的石墨化合物裝入模具壓成一定尺寸的石墨塊；7)、切片:將所得的石墨切成需要尺寸的石墨片；8)、包覆制作:將需要尺寸的石墨片放置于鋁壓鑄模具模腔內(nèi)通過壓鑄將石墨片包覆壓鑄在鋁壓鑄品中；或者將需要尺寸的石墨片放置于已成型好的鋁型材內(nèi)；9)、后加工:將以上工藝完成品車削加工成包覆石墨的鋁散熱器。本發(fā)明的優(yōu)點是:石墨與鋁、銅相比，散熱更快、重量輕、方便與其它散熱器貼合組裝。同時，石墨具有各向異性的傳熱特性(與銅鋁的各向同性的傳熱特性不同)，能夠定向傳熱，向其它組分(散熱器)傳熱效果更好。石墨的主要成分是碳材料，方便易得，成本低廉?？垢g，耐酸堿，抗氧化，抗老化能力強，其廢棄物也不會污染環(huán)境，同鋁整體制作散熱器時加工也比較方便。把大功率LED光源產(chǎn)生的熱量更快、更完全地往石墨上傳導，再通過石墨的縱向兩維高導熱性把熱量往鋁散熱器上傳導，從而降低LED發(fā)光芯片的結(jié)溫，提高LED的光效、延長LED燈具的壽命。本發(fā)明主要是使用高導熱性的石墨片作散熱基材，外面包覆的鋁散熱器作散熱均溫板，把石墨傳導出來的熱量均勻散發(fā)。包覆石墨的鋁散熱器整體熱導性比單純的鋁散熱器高(可達380-420W/m*K)，與單純的銅散熱器熱導性能相當，而價格更便宜，在作為戶外燈具的散熱器時重量更輕更安全。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。

圖1為本發(fā)明包覆石墨的鋁散熱器示意圖；圖2為本發(fā)明一種包覆石墨的鋁散熱器的制作工藝流程圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，一種包覆石墨的鋁散熱器，所述包覆石墨的鋁散熱器是由WT70 %的石墨粉、WT5 %的銅粉、WT5 %的鋁粉、WT14 %的硅烷偶聯(lián)劑、WT6 %的鈦酸酯偶聯(lián)劑在1000°C -1200°C高溫條件下燒結(jié)得到石墨組合物，將石墨組合物通過模壓生產(chǎn)設(shè)備制成聞導熱石墨塊，將石墨塊按需要切成規(guī)格尺寸的石墨片，此石墨片作為導熱基材包覆在招散熱基板內(nèi)，即制成包覆石墨的鋁散熱器。本發(fā)明一種包覆石墨的鋁散熱器的制作工藝，該工藝主要包括以下步驟:I)、酸處理:將含碳量在99%以上的磨細石墨粉(粒徑彡0.9mm)放入由硫酸與雙氧水混合而成的酸處理液中(酸處理液的硫酸與雙氧水的重量比為3: 7)，在100±5°C的高溫環(huán)境下浸泡120分鐘；2)、水洗:將經(jīng)過酸處理的石墨粉水洗到PH = 5-6.5 ；3)、高溫膨化:將經(jīng)過水洗后的石墨粉放入石墨膨化爐中，在800-1000°C的條件下高溫膨化4小時，再緩慢冷卻至室溫；4)、混料:將高溫所得的石墨粉取70 %，添加5 %的銅粉、5 %的鋁粉、14 %的硅烷偶聯(lián)劑、6%的鈦酸酯偶聯(lián)劑，機械混合15-20分鐘，再熱混捏15-20分鐘(溫度:80±5°C )，制作成糊料；5)、破碎:將所得糊料冷卻、破碎，將破碎的石墨化合物放入石墨膨化爐中，在IOOO0C -1200°c溫度條件下高溫膨化I小時，再緩慢冷卻至室溫；6)、模壓將再膨化后的石墨化合物裝入模具壓成一定尺寸的石墨塊；7)、切片將所得的石墨切成需要尺寸的石墨片；8)、包覆制作將需要尺寸的石墨片放置于鋁壓鑄模具模腔內(nèi)通過壓鑄將石墨片包覆壓鑄在鋁壓鑄品中；或者將需要尺寸的石墨片放置于已成型好的鋁型材內(nèi)；9)、后加工將以上工藝完成品車削加工成包覆石墨的鋁散熱器。就導熱性能而言，散熱的材質(zhì)無疑是最重要的因素，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)高純石墨是最好的導熱材料。這種材料有著平面內(nèi)兩維熱傳導性，可以能夠制作出高達800W/mK，而在厚度方向的第三維傳導性在6-10W/mK的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)散熱材料，例如鋁和銅，向所有方向傳熱效率相同，但由于高接觸阻力，他們不能有效地進行組分之間傳熱。另外石墨材料的重量通常比同樣尺寸的鋁要輕30%，比銅要輕80% (其密度為2. 3-2. 6g/cm3).但高純石墨的機械加工性能不穩(wěn)定，易碎，本發(fā)明是選取鋁的優(yōu)良加工性能同高純石墨的高導熱性能有機結(jié)合，實現(xiàn)LED照明燈具的良好散熱，提高燈具的使用壽命，降低LED發(fā)光芯片的光衰。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包覆石墨的鋁散熱器，其特征在于:所述包覆石墨的鋁散熱器是由WT70%的石墨粉、WT5%的銅粉、WT5%的鋁粉、WT14%的硅烷偶聯(lián)劑、WT6%的鈦酸酯偶聯(lián)劑在高溫條件下燒結(jié)得到石墨組合物，將石墨組合物通過模壓生產(chǎn)設(shè)備制成高導熱石墨塊，將石墨塊按需要切成規(guī)格尺寸的石墨片(I)，此石墨片(I)作為導熱基材包覆在鋁散熱基板(2)內(nèi)，SP制成包覆石墨的招散熱器。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種包覆石墨的鋁散熱器，其特征在于:所述高溫，其范圍是在 IOOO0C -1200。。。
3.一種包覆石墨的鋁散熱器的制作工藝，其特征在于以下步驟: 1)、酸處理:將含碳量在99%以上的磨細石墨粉(粒徑<0.9mm)放入由硫酸與雙氧水混合而成的酸處理液中，在100±5°C的高溫環(huán)境下浸泡120分鐘； 2)、水洗:將經(jīng)過酸處理的石墨粉水洗到PH= 5-6.5 ； 3)、高溫膨化:將經(jīng)過水洗后的石墨粉放入石墨膨化爐中，在800-1000°C的條件下高溫膨化4小時，再緩慢冷卻至室溫； 4)、混料:將聞溫所得的石墨粉取70%,添加5 %的銅粉、5 %的招粉、14 %的娃燒偶聯(lián)劑、6%的鈦酸酯偶聯(lián)劑，機械混合15-20分鐘，再熱混捏15-20分鐘(溫度:80±5°C )，制作成糊料； 5)、破碎:將所得糊料冷卻、破碎，將破碎的石墨化合物放入石墨膨化爐中，高溫膨化I小時，再緩慢冷卻至室溫； 6)、模壓:將再膨化后的石墨化合物裝入模具壓成一定尺寸的石墨塊； 7)、切片:將所得的石墨切成需要尺寸的石墨片； 8)、包覆制作:將需要尺寸的石墨片放置于鋁壓鑄模具模腔內(nèi)通過壓鑄將石墨片包覆壓鑄在鋁壓鑄品中；或者將需要尺寸的石墨片放置于已成型好的鋁型材內(nèi)； 9)、后加工:將以上工藝完成品車削加工成包覆石墨的鋁散熱器。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種包覆石墨的鋁散熱器的制作工藝，其特征在于步驟I)，所述酸處理液的硫酸與雙氧水的重量比為3: 7。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種包覆石墨的鋁散熱器的制作工藝，其特征在于步驟5)，所述高溫，其范圍是在1000°c -1200°c。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包覆石墨的鋁散熱器及其制作工藝，所述包覆石墨的鋁散熱器是由WT70％的石墨粉、WT5％的銅粉、WT5％的鋁粉、WT14％的硅烷偶聯(lián)劑、WT6％的鈦酸酯偶聯(lián)劑在高溫條件下燒結(jié)得到石墨組合物，將石墨組合物通過模壓生產(chǎn)設(shè)備制成高導熱石墨塊，將石墨塊按需要切成規(guī)格尺寸的石墨片，此石墨片作為導熱基材包覆在鋁散熱基板內(nèi)，即制成包覆石墨的鋁散熱器。石墨與鋁、銅相比，散熱更快、重量輕、方便與其它散熱器貼合組裝。同時，石墨具有各向異性的傳熱特性，能夠定向傳熱，向其它組分傳熱效果更好，且成本低。
文檔編號F21V29/00GK103075719SQ20131004344
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者楊詩毅, 劉榮 申請人:山西山地新源科技有限公司