一种金属性低温固-液相变材料制造技术

发明专利技术涉及一种金属性低温固

【技术实现步骤摘要】
一种金属性低温固
‑
液相变材料


[0001]本专利技术涉及热控材料
，更具体地说，涉及一种金属性低温固
‑
液相变材料。

技术介绍

[0002]相变材料是随着外界温度的变化，内部的物质状态同时发生改变，并会吸收或者释放大量潜热的物质。相变材料是一种良好的绿色环保材料，包括目前有机相变材料、无机非金属相变材料、低熔点金属(液态金属)，相变温控领域的无机非金属相变材料以及有机类相变材料均存在一定的缺陷。比如，有机类相变材料密度小、导热性能差；有机非金属材料化学热稳定性差。虽然目前利用一些弥补措施，例如填充导热纤维或者颗粒，或者优化相变控制结构，起到了一定的改善作用，但并没有从根本上解决问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述问题，提供了一种金属性低温固
‑
液相变材料，该材料具有密度大、高热导率、高体积潜热、热稳定性好以及相变温度易于控制等特点。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0005]一种金属性低温固
‑
液相变材料，由如下重量百分含量的金属组成：
[0006]铋30％～60％、铟20％～50％、锡5％～30％、锌2％～2.5％、铝0～2.5％。
[0007]优选的，相变启动温度在50℃～60℃之间时，金属性低温固
‑
液相变材料重量百分比范围如下：
[0008]铋52％、铟25％、锡18％、锌2.6％、铝2.4％。
[0009]优选的，相变启动温度在60℃～70℃之间时，金属性低温固
‑
液相变材料重量百分比范围如下：
[0010]铋31.6％、铟48.8％、锡14.6％、锌2.5％、铝2.5％。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0012]本专利技术具有制备工艺简单，所得到的金属相变材料可实现低温条件下相变储热，且该材料相变潜热大、相变温区可控、导热系数高、体积膨胀率低(固
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液相变不超过3％)、密度大、稳定性好与结构材料(铝、铜)相容性好等特点；该相变材料可广泛应用于散热系统，为周期性/冲击性热载荷热源器件提供可靠且可控的高效热管理。
附图说明
[0013]图1是实施例1的热循环实验测试；
[0014]图2是实施例1与铝板相容性实验测试；
[0015]图3是实施例1与铜板相容性实验测试。
具体实施方式
[0016]为了便于理解本专利技术，下面将结合实施例对本专利技术进行更全面的描述。
[0017]一种金属性低温固
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液相变材料，由如下重量百分含量的金属组成：
[0018]铋30％～60％、铟20％～50％、锡5％～30％、锌2％～2.5％、铝0～2.5％。
[0019]该专利技术相变材料成分的作用如下：
[0020]金属铋Bi：合金中加入一定量的金属铋，铋基作为主材料，可控制合金的相变温度区间，使之适合较低的工作温度，但是加入过量的金属铋，熔点又会升高，合金的热导率将显著降低，所以不能加入过多的金属铋。
[0021]金属铟In：合金中加入一定量的金属铟，可增加材料的密度，进而提高单位体积相变潜热值，提高导热率，并具有相变时间短，导热速度快的特点；
[0022]金属锡Sn和金属Zn：金属锡Sn和金属Zn形成的合金具有良好的热循环稳定性和较高的热导系数；
[0023]金属铝Al：加入一定量铝形成的合金可调节晶状体状态，提高导热系数，价格也适中，是良好的储能材料。
[0024]实施例1：按照以下重量百分比称取原料：
[0025]铋52％、铟25％、锡18％、锌2.6％、铝2.4％。
[0026]按照实施例1的重量百分比称取原料中的铋、铟、锡、锌、铝，将上述材料置于不锈钢容器中，利用中频感应炉对原材料加热至300摄氏度以上，维持足够长时间以保证所有金属完全熔化。然后将材料冷却至100摄氏度，用玻璃棒搅拌液态的金属材料，以促进其充分均匀的混合，关闭感应炉，让该材料自然冷却到室温，即可得到金属相变材料。
[0027]提取20g金属相变材料作为样本进行热循环测试，用加热片和制冷片交替对样品继续加热和冷却，使其反复的熔化和凝固，热循环的周期约为2分钟，每经历250次热循环，提取50mg的样本进行DSC测试，直到经历1000次热循环。如图1所示，在不同热循环后的DSC测试曲线及熔点和潜热测量值，在热循环之后的测试曲线跟没有进行热循环时并没有明显差别，测得的相变材料的熔点和潜热值也在热循环之后保持稳定。
[0028]金属相变材料的导热率的测量使用热导率分析仪TPS，测量材料的热导率。
[0029]取两份实施例1材料，分别静置在铝板和铜板上，静置时间为1年，然后对其接触表面进行能谱分析(SEM)，如图2和3所示，在铝板和铜板表面，并没有检测出任何低熔点金属元素，含量均为零。这也就说明，该金属相变材料在铝和铜之间具有很好的相容性，在长时间接触下，不会有任何的腐蚀发生，这对其实际应用是十分有利的。
[0030]实施例2～实施例10，采用如下重量百分比的原料制备，见表1，制备相变材料的方法与实施例1相同。实施例1～实施例10的主要性能参数，见表2。
[0031]表1本专利技术的实施例的配比成分(％)
[0032][0033]表2本专利技术的实施例的主要性能参数
[0034][0035][0036]从表1和表2可见，相变启动温度在50℃～60℃之间时，实施例1配比得到的金属相变材料的综合性能较好，即导热率和潜热能力较高；相变启动温度在60℃～70℃之间时，实施例2配比得到的金属相变材料的综合性能较好，即导热率和潜热能力较高。在实际应用中可以根据具体工况条件来选择合适材料配比。
[0037]以上所述，仅为本专利技术的具体的实施例，并非对本专利技术作任何形式上的限制。虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本专利技术。因此，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本专利技术技术方案保护的范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属性低温固
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液相变材料，其特征在于：由如下重量百分含量的金属组成：铋30％～60％、铟20％～50％、锡5％～30％、锌2％～2.5％、铝0～2.5％。2.根据权利要求1所述的一种金属性低温固
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液相变材料，其特征在于：相变启动温度在50℃～60℃之间时，所述金属性低温固
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液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中文，付国瑞，
申请(专利权)人：江苏恒翊电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：