一種低熔點(diǎn)金屬及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低熔點(diǎn)金屬及其制備方法和應(yīng)用，該種金屬成分為鎵銦鉍銅鐵銀錫合金，其導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)異，可廣泛用于航天熱控、先進(jìn)能源、信息電子等需降低接觸熱阻或電阻的導(dǎo)熱、導(dǎo)電及散熱領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]低熔點(diǎn)合金，是指熔點(diǎn)低于232°C (Sn的熔點(diǎn))的易熔合金；通常由B1、Sn、Pb、In等低熔點(diǎn)金屬元素組成。低熔點(diǎn)合金常被廣泛地用做焊料，以及電器、蒸汽、消防、火災(zāi)報(bào)警等裝置中的保險(xiǎn)絲、熔斷器等熱敏組件，是一類頗具發(fā)展?jié)摿Φ牡腿埸c(diǎn)合金新型材料。
[0003]現(xiàn)有的低熔點(diǎn)金屬最低熔點(diǎn)為8°C，為鎵銦錫鋅合金，其在低于8°C的環(huán)境下將凝固成固體，使用極為不便；此外，合金的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能也很有限，因此，現(xiàn)有最低熔點(diǎn)的低熔點(diǎn)金屬的使用范圍仍然有限。為此，尋找一種熔點(diǎn)更低，使用地域和領(lǐng)域更廣的低熔點(diǎn)金屬合金，成為低熔點(diǎn)金屬研宄領(lǐng)域的重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種低熔點(diǎn)金屬，為鎵、銦、秘、銅、鐵、銀和錫組成合金，其熔點(diǎn)為-3° C。其導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)異，可廣泛用于航天熱控、先進(jìn)能源、信息電子等需降低接觸熱阻或電阻的導(dǎo)熱、導(dǎo)電及散熱領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種低熔點(diǎn)金屬，其特征在于，所述低熔點(diǎn)金屬由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鎵36.7%、銦23.8%、鉍13.6%、銅3.4%、鐵2.4%、銀4.0%和錫16.1%金屬組成合金；合金熔點(diǎn)為55。C。
[0006]一種低熔點(diǎn)金屬的制備方法，其特征在于，所述制備方法包含以下步驟:
(1)稱取低熔點(diǎn)金屬的原材料鎵、銦、鉍、銅、鐵、銀和錫；
(2)在真空或惰性氣體環(huán)境下，將金屬鎵加熱至熔化；往熔化的鎵中少量多次地加入金屬銦、鉍、銅、鐵、銀和錫，其中，金屬加入的順序不限，同時(shí)邊加熱邊快速攪拌；待金屬全部混合成熔融狀態(tài)時(shí)，在50~60°C下保溫2-3小時(shí)，使低熔點(diǎn)金屬的顯微組織轉(zhuǎn)變完全；
(3)在真空或惰性氣體的環(huán)境下，使熔融的合金自然冷卻，制得所述低熔點(diǎn)金屬。
[0007]所述低熔點(diǎn)金屬可在航天熱控、先進(jìn)能源、信息電子等導(dǎo)熱、導(dǎo)電及散熱領(lǐng)域中應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬可代替現(xiàn)在普遍的水冷散熱來循環(huán)散熱，具有熱導(dǎo)率高、散熱效果顯著的特點(diǎn)。此外，本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬可作為不同粘度、不同熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱膏或者不同電導(dǎo)率導(dǎo)電膏的基本成分。
[0009]本發(fā)明所述的一種低恪點(diǎn)金屬具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)此種低熔點(diǎn)金屬合金中加入的導(dǎo)電能力較高的銅金屬和銀金屬，導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力高于現(xiàn)有的低恪點(diǎn)金屬合金。
[0010](2)此種低熔點(diǎn)金屬中，銦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為23.8%，銀的為4.0%較常規(guī)低熔點(diǎn)金屬少的多，降低了昂貴的銦的含量，從而降低了低熔點(diǎn)金屬的成本。
[0011](3)由于此種低熔點(diǎn)金屬熔點(diǎn)僅為-3° C，若應(yīng)用于散熱系統(tǒng)中，在低溫條件下，低熔點(diǎn)金屬也不會(huì)凝固失去作用。
【附圖說明】
[0012]圖1為實(shí)施例中低熔點(diǎn)金屬應(yīng)用于循環(huán)散熱系統(tǒng)中的示意圖。
[0013]附圖標(biāo)記說明:1-電磁泵，2-低恪點(diǎn)金屬管道，3-低恪點(diǎn)金屬，4-散熱翅片，5-冷板，6-熱源。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[0015]實(shí)施例1
實(shí)施例1展示了本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬的一種典型應(yīng)用。圖1為實(shí)施例1中低熔點(diǎn)金屬應(yīng)用于循環(huán)散熱系統(tǒng)中的示意圖。其中為電磁泵，2為低熔點(diǎn)金屬管道，3為低熔點(diǎn)金屬，4為散熱翅片，5為冷板，6為熱源。
[0016]本實(shí)施例中，本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬在低熔點(diǎn)金屬管道中循環(huán)，將熱量從熱源6處帶到遠(yuǎn)端散熱翅片4進(jìn)行散熱。因其熱導(dǎo)率較高，可使散熱器的散熱速度較快。此外，本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬熔點(diǎn)為-3° C，在環(huán)境溫度為-3° C及以上的環(huán)境中均能使用，且效果優(yōu)升。
[0017]低熔點(diǎn)金屬鎵銦鉍銅鐵銀錫合金的熱導(dǎo)率可達(dá)到30W/(m.K)，與傳統(tǒng)的水冷、相變工質(zhì)熱管散熱相比，本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬降溫速率更快，壽命更長(zhǎng)，且無需電磁泵帶動(dòng)循環(huán)，噪聲小，散熱效率高。
[0018]實(shí)施例2
實(shí)施例2展示了本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬制成導(dǎo)熱膏在散熱系統(tǒng)中的一種典型應(yīng)用。如圖1所示，本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬可制成導(dǎo)熱膏均勻涂抹在熱源6與冷板5之間。因其熱導(dǎo)率較高，能有效地降低熱源6與散熱器冷板5之間的接觸熱阻。此外，本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬熔點(diǎn)為-3° C，在溫度為-3° C及以上的環(huán)境中均能使用，且效果優(yōu)異。
[0019]本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為鎵36.7%、銦23.8%、鉍13.6%、銅3.4%、鐵2.4%、銀4.0%和錫16.1%。往低熔點(diǎn)金屬中添加占總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氧化鎵，并在真空或惰性氣體條件下勻速攪拌均勻，即可制成熱導(dǎo)率和粘度均適宜的低熔點(diǎn)金屬導(dǎo)熱膏。
[0020]鎵銦鉍銅鐵銀錫合金的熱導(dǎo)率可達(dá)到30W/ (m.K)，相對(duì)傳統(tǒng)的高端非金屬導(dǎo)熱硅月旨，如信越7783，熱導(dǎo)率提升了 3倍。因此，在同樣的熱流密度情況下，若采用信越7783導(dǎo)熱硅脂，接觸界面溫差為12° C，而本實(shí)施例中的低熔點(diǎn)金屬導(dǎo)熱膏可將接觸面溫差降低到4°C，溫降優(yōu)勢(shì)明顯。同時(shí)，低熔點(diǎn)金屬在溫度為-3° C以上的環(huán)境中均能使用，使用方便。最后，傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂主要成分為硅油，長(zhǎng)期使用容易因揮發(fā)變干而失效，而本發(fā)明中的低熔點(diǎn)金屬作為導(dǎo)熱膏不僅不會(huì)蒸發(fā)，而且更不容易氧化失效，可長(zhǎng)期安全，穩(wěn)定使用，壽命長(zhǎng)。
[0021]最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低熔點(diǎn)金屬，其特征在于，所述低熔點(diǎn)金屬由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鎵36.7%、銦23.8%、鉍13.6%、銅3.4%、鐵2.4%、銀4.0%和錫16.1%金屬組成合金；合金熔點(diǎn)為_3° C。2.一種低熔點(diǎn)金屬的制備方法，其特征在于，所述制備方法包含以下步驟: (1)稱量低熔點(diǎn)金屬的原材料鎵、銦、鉍、銅、鐵、銀和錫； (2)在真空或惰性氣體環(huán)境下，將金屬鎵加熱至熔化；往熔化的鎵中少量多次地加入金屬銦、鉍、銅、鐵、銀和錫，其中，金屬加入的順序不限，同時(shí)邊加熱邊快速攪拌；待金屬全部混合成熔融狀態(tài)時(shí)，在50~60°C下保溫2-3小時(shí)，使低熔點(diǎn)金屬的顯微組織轉(zhuǎn)變完全； (3)在真空或惰性氣體的環(huán)境下，使熔融的合金自然冷卻，制得所述低熔點(diǎn)金屬。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低熔點(diǎn)金屬及其制備方法和應(yīng)用，其目的在于提供一種導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能優(yōu)異、成本低、用途廣泛的低熔點(diǎn)金屬。本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬由鎵、銦、鉍、銅、鐵、銀和錫金屬組成合金，熔點(diǎn)為-3°C；可廣泛用于航天熱控、先進(jìn)能源、信息電子等需降低接觸熱阻或電阻的導(dǎo)熱、導(dǎo)電及散熱領(lǐng)域。
【IPC分類】C22C30/04, C22C1/02
【公開號(hào)】CN104911441
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510396268
【發(fā)明人】郭瑞
【申請(qǐng)人】北京依米康科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月8日