[发明专利]一种金属镀层石墨复合材料及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种石墨复合材料，尤其涉及一种表面镀金属层的石墨复合片材或板材及其制备方法。

背景技术

电子元件在使用过程中，由于元件内部产生的热量，散发不出去，容易造成系统内产生相对极端的温度，对器件本身造成损害，因此电子元件一般只在一定的阈温度范围内有效工作，这些电子元件工作过程中产生的过热不仅损害它们自身的性能，而且降低了整个系统的性能和可靠性。而电子产品的小型化上的进步增加了电路设计的复杂性，从而增加了单位空间电子元件的数量，因此，需要更有效的散热装置和材料将些电子元件产生的热量散发出去，保障电子元件的正常稳定的使用。

石墨是一种很好的散热材料，其导热系数高，可达100W/m·k～1000W/m·k。在相同面积下，石墨的导热系数比铜、铝高3～5倍，而重量却是铜的1/8，是铝的1/2，尤其符合电子行业的发展方向——轻薄短小高功能产品的散热要求。

目前，中国专利CN1666079A等中采用在金属如铝、铜等基板上通过胶黏连接石墨散热材料来构成电子设备中的散热设备，而在散热设备中应用传统石墨材料存在以下缺陷：第一形貌不是非常雅观；第二与金属基材连接后导热性变差，由于石墨产品表面光滑，仅仅通过将石墨片散热材料插入金属基材中难以实现与金属基材的紧密连接，通过粘接剂对石墨散热片与金属基材进行连接，其产品的导热性能必然受影响；第三本身强度比较小，若在含有石墨散热片的散热设备上加风扇等负载，在其长期工作时可能会出现石墨散热片的疏松、脱落等意外，影响整个散热设备的效能。

发明内容

本发明的目的是针对传统石墨散热材料存在上述不足，提供了一种表面为金属镀层(铜或镍或锌等金属)的石墨复合材料及其制备方法，既增加石墨复合材料强度，又增加了用于散热石墨材料作为散热片与散热器金属基材的连接方式和强度(如焊接强度等)。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，金属镀层石墨复合材料是由石墨复合材料及其外表面的金属镀层组成。所述的金属镀层可以为铜层或镍层或锌层，且产品的表面具有金属光泽。所述的石墨复合材料为具有导热系数大于150W/(m·K)的柔性石墨片材或以石墨为原料的石墨复合片材或板材。

为了实现上述目的，本发明提供了一种金属镀层石墨复合材料制备方法，该方法为化学镀方法，具体包括下列各步骤和条件：

(1)化学去油与粗化处理

首先采用碱性去油液清洗去除石墨片材表面残存的微量有机溶剂，其中所述的去油液也可用工业酒精或丙酮代替。

采用的化学粗化溶液对去油后的石墨片材氧化处理5min～10min后水洗，以增大镀层与基体材料的接触面积，增强镀层与基体材料的结合力；并提供一个亲水的、微粗糙的基体材料表面。

(2)敏化与活化处理

经敏化溶液敏化5min～8min、水洗后，进入活化溶液活化3min～10min、水洗。

其中，敏化过程主要使石墨片材表面吸附一层有还原性的金属离子；活化过程是石墨片材表面吸附的亚锡离子将活化剂中的金属离子还原成金属原子，从而为化学镀提供催化剂。

(3)化学镀金属层

活化水洗后，浸入化学镀铜或化学镀镍溶液或化学镀锌溶液中，浸渍一定时间获得铜层或镍层或锌层。

根据上述技术方案，所述的碱性去油液可包括Na₂CO₃、肥皂粉、Na₃PO₄、阴离子去污剂、非离子去垢剂。

所述的化学粗化溶液主要采用具有氧化性的酸溶液，如浓硝酸、浓硫酸、硼酸的一种或几种混合溶液。

所述的敏化溶液采用工业常用的SnCl₂的盐酸溶液，添加适量金属锡粒混合；所述的活化剂可采用银的无机酸盐，或金、钯的卤化物。

在化学镀金属镀层过程中，所述的化学镀铜溶液可采用以主盐是硫酸铜，络合剂酒石酸钾钠，还原剂甲醛的碱性水溶液。所述的化学镀铜条件为在室温下浸渍20min～60min。

所述的化学镀镍溶液可采用以主盐是镍的硫酸盐或氯化物，络合剂为柠檬酸盐，次亚磷酸盐是还原剂的碱性或酸性溶液。所述的化学镀镍条件为在40℃～50℃下浸渍20min～60min。所述的镀镍层为含磷3％～5％的镍磷合金。

所述的化学镀锌溶液可采用以主盐是锌的硫酸盐或氯化物，络合剂为柠檬酸盐，次亚磷酸盐是还原剂的酸性溶液。