[发明专利]一种镓基液态合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种镓基合金材料，具体地说，涉及一种镓基液态合金材料及其制备方法。 

背景技术

随着科技的迅速发展和人们生活水平的日益提高, 各种电子元器件的散热问题也日趋明显。当前高性能计算机集成化的提高,以及高端电子产品的使用者数量迅速争长,散热的效率已成为制约高科技产品应用与提高的关键瓶颈。液态金属是在工作温度下呈现流态的新型合金介质,由于具有高的传热系数(～80W/m?K)而处于散热金字塔的顶端。当传统的水冷和风冷散热技术趋于极限时,液态金属散热技术可以作为一种革命性的手段来解决更高功率密度器件的散热问题。相关的散热产品, 不仅可以用于计算机芯片、航空电子设备和功率电子等设备, 对于近年来迅速发展的微、纳电子机械系统都存广泛的应用。 

作为散热器内用的液态金属, 可以通过电磁泵驱动在闭合管道中流动。回路的散热管可以用具有高导热能力的铝,铜及其合金构成, 液态金属在电磁泵的驱动下以极高速度将热量从芯片等发热体周围快速带走。计算机等需要散热的芯片一般工作在0℃以上。现有的镓基合金的熔点如表1所示, 其中多种镓基合金的熔点高于环境温度。当电子设备在较低温度下工作时, 散热器中的液态金属可能处于凝结状态, 整个液态金属散热器的散热能力会大大降低。因此，设计熔点更低的镓基合金是保证液态金属在更低的温度下进行有效散热的关键。 

                                表1 

                            

发明内容

     本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种熔点低的镓基液态合金材料及其制备方法。 

     为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

 一种镓基液态合金材料，由如下组分及质量百分比组成: 镓: 70-85%, 铟: 10-15%, 锡: 1-12%, 铋: 2-6%, 锌: 1-6%。

所述原料纯度为: 镓>99%, 铟>99%, 锡>99%, 铋>99%, 锌>99%。 

上述镓基液态合金材料的制备方法，包括如下步骤：按照配比将金属镓放于密闭烧瓶中, 并置于水浴锅中加热到50℃，在恒温状态下, 烧瓶内镓处于液体状态；然后将铟、锡、铋和锌放入到承装液态金属镓的玻璃器皿中；在氩气保护下, 用玻璃棒搅拌直到铟、锡、铋和锌完全相溶为液体, 并且混合均匀，在50℃下保温10分钟即制得镓基合金。 

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 

镓基液态金属在液态金属散热器管道内通过电磁泵进行驱动来高效散热, 因此液态金属的熔点等物理化学特性在很大程度上影响到液态金属散热器的低温散热性能和该技术的应用领域。液态金属在封闭的管道内流动时, 在管道的温度最底端必须保持液态状态,否者就会凝固造成管道堵塞, 严重的影响散热器的散热效果。考虑到实际使用时, 液态金属凝固需要一定过冷度。此外, 动力学的因素也使得液态金属在0℃附近凝固变的非常缓慢。本发明设计的镓基液态合金材料, 熔点低到1℃左右。实际使用时, 散热器管道冷端的温度可以低到零下2℃左右。

具体实施方式

 实施例1 

一种镓基合金材料，配方如下（质量百分比）: 镓 70%, 铟 15%, 锡10%, 铋2%, 锌3%。按照配比将金属镓放于密闭烧瓶中, 并置于水浴锅中加热到50℃，在恒温状态下, 烧瓶内镓处于液体状态；然后将铟、锡、铋和锌放入到承装液态金属镓的玻璃器皿中；在氩气保护下, 用玻璃棒搅拌直到铟、锡、铋和锌完全相溶为液体, 并且混合均匀，在50℃下保温10分钟即制得镓基合金，所得镓基合金材料, 熔点在1℃左右。

实施例2 

一种镓基合金材料，配方如下（质量百分比）: 镓85%, 铟 10%, 锡2%, 铋2%, 锌1%。按照配比将金属镓放于密闭烧瓶中, 并置于水浴锅中加热到50℃，在恒温状态下, 烧瓶内镓处于液体状态；然后将铟、锡、铋和锌放入到承装液态金属镓的玻璃器皿中；在氩气保护下, 用玻璃棒搅拌直到铟、锡、铋和锌完全相溶为液体, 并且混合均匀，在50℃下保温10分钟即制得镓基合金，所得镓基合金材料, 熔点在1℃左右。

实施例3 

一种镓基合金材料，配方如下（质量百分比）: 镓80%, 铟 10%, 锡5%, 铋3%, 锌2%。按照配比将金属镓放于密闭烧瓶中, 并置于水浴锅中加热到50℃，在恒温状态下, 烧瓶内镓处于液体状态；然后将铟、锡、铋和锌放入到承装液态金属镓的玻璃器皿中；在氩气保护下, 用玻璃棒搅拌直到铟、锡、铋和锌完全相溶为液体, 并且混合均匀，在50℃下保温10分钟即制得镓基合金，所得镓基合金材料, 熔点在1℃左右。