[发明专利]一种低熔点液态金属及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种低熔点液态金属及其制备方法和应用，该种金属成分为镓铟铋铝铁镁锡合金，其导热导电性能优异，可广泛用于航天热控、先进能源、信息电子等需降低接触热阻或电阻的导热、导电及散热领域。

背景技术

低熔点合金，是指熔点低于232℃(Sn的熔点)的易熔合金；通常由Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成。低熔点合金常被广泛地用做焊料，以及电器、蒸汽、消防、火灾报警等装置中的保险丝、熔断器等热敏组件，是一类颇具发展潜力的低熔点合金新型材料。

现有的低熔点金属最低熔点为8℃，为镓铟锡锌合金，其在低于8℃的环境下将凝固成固体，使用极为不便；因此，现有最低熔点的低熔点金属使用范围仍然有限。为此，寻找一种熔点更低，使用地域和领域更广的低熔点金属合金，成为低熔点金属研究领域的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点液态金属，为镓铟铋铝铁镁锡合金，其熔点为3°C。其导热导电性能优异，可广泛用于航天热控、先进能源、信息电子等需降低接触热阻或电阻的导热、导电及散热领域。

本发明的技术方案如下：

一种低熔点液态金属，其特征在于：

所述低熔点液态金属由质量分数为镓37%，铟22%，铋18.6%，铝3%，铁2%，镁2.4%和锡15%组成合金；合金熔点为3°C。

一种制备所述的低熔点液态金属的方法，其特征在于包含以下步骤：

    （1）称量需要制备的低熔点液态金属的原材料镓、铟、铋、铝、铁、镁和锡；

（2）在隔绝空气条件下，将金属镓加热至熔化；往熔化的镓中慢慢加入金属铟，同时边加热边缓慢搅拌；待铟全部溶解于镓中，再添加金属铋，边加热边搅拌，直至铋全部溶解；再加入铝、铁、镁和锡，加热并缓慢搅拌，直至合金成熔融状态；熔融合金在300~330°C温度条件下缓慢搅拌1h，确保金属的充分熔解；

（3）在隔绝空气的条件下，使熔融的合金自然冷却，制得所述低熔点液态金属。

一种所述的低熔点液态金属可在航天热控、先进能源、信息电子等导热、导电及散热领域中应用。

本发明所述的一种低熔点液态金属具有如下优点：

（1）此种低熔点液态金属熔点为3°C，在现有的低熔点金属合金中熔点最低。

（2）此种低熔点液态金属中，铟的含量仅为22%，较常规低熔点金属少的多，降低了昂贵的铟的含量，从而降低了低熔点液态金属的成本。

（3）由于此种低熔点液态金属熔点仅为3°C，若应用于散热系统中，在低温条件下，低熔点液态金属也不会凝固失去作用。

附图说明

图1为实施例1中低熔点液态金属作为导热膏应用于散热系统中的示意图。

附图标记说明：1-散热翅片；2-低熔点液态金属；3-热源。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例进一步描述本发明。

实施例1

实施例1展示了本发明的低熔点液态金属的一种典型应用。图1为低熔点液态金属作为导热膏应用于散热系统中的示意图。

本实施例中，本发明的低熔点液态金属作为导热膏均匀涂抹在热源与散热器之间。因其热导率较高，能有效地降低热源与散热器之间的热阻。此外，本发明的低熔点液态金属熔点为3°C，在温度为3°C及以上的环境中均能使用，且效果优异。

镓铟铋铝铁镁锡合金的热导率可达到20W/(m·K)，相对传统的高端非金属导热硅脂，如信越7783，热导率提升了2倍。因此，在同样的热流密度情况下，若采用信越7783导热硅脂，接触界面温差为12oC，而本实施例中的低熔点液态金属导热膏可将接触面温差降低到5oC，温降优势明显。同时，低熔点液态金属在温度为3°C以上的环境中均能使用，使用方便。最后，传统导热硅脂主要成分为硅油，长期使用容易因挥发变干而失效，而本发明中的低熔点液态金属作为导热膏不仅不会蒸发，而且更不容易氧化失效，可长期安全，稳定使用，寿命长。

    最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。