本發(fā)明涉及一種低熔點(diǎn)金屬，該低熔點(diǎn)金屬的溫度較低，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)：

低熔點(diǎn)金屬，是指熔點(diǎn)低于232℃(Sn的熔點(diǎn))的易熔金屬；通常由B i、Sn、Pb、In等金屬元素組成。低熔點(diǎn)金屬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)金屬新型材料。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于低溫控制方面需求越來(lái)越精細(xì)，例如電子設(shè)備在某些特定溫度下才能發(fā)揮更好的特性，因此需要將電子設(shè)備溫度控制在該特定溫度以下；或者通過(guò)在特定溫度上進(jìn)行金屬熔斷，將環(huán)境溫度控制在預(yù)定溫度之下。因此人們對(duì)特定熔點(diǎn)金屬，尤其是低熔點(diǎn)金屬存在長(zhǎng)期需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明者考慮到本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)需求，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，提出并制備了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一種低熔點(diǎn)金屬，其包含錫和鋅,其中所述錫和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為：錫87％～90％、鋅9.5％～13％。

根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬，還包括少量的銅元素，所述銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0.1％～3％。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種循環(huán)散熱系統(tǒng)，包括散熱器和其中儲(chǔ)存有根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的低熔點(diǎn)金屬的腔體，所述腔體鑲嵌在散熱器基板中。

根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)散熱系統(tǒng)，其中所述腔體為封閉曲線管道。

根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)散熱系統(tǒng)，還包括電磁泵，所述電磁泵安裝在散熱器和熱源之間的管道上，并僅在所述低熔點(diǎn)金屬全部變成液態(tài)之后進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)散熱系統(tǒng)，其中還含有布置在距離熱源最遠(yuǎn)處的溫度傳感器，該傳感器在檢測(cè)到低熔點(diǎn)金屬的溫度高于其熔點(diǎn)時(shí)，發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)以便啟動(dòng)所述電磁泵的運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)散熱系統(tǒng)，其中還含有布置距離熱源最遠(yuǎn)處的流動(dòng)傳感器，該傳感器在檢測(cè)到低熔點(diǎn)金屬的流動(dòng)時(shí)，發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)以便啟動(dòng)所述電磁泵的運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)散熱系統(tǒng)，其中所述腔體的截面為帶倒角的長(zhǎng)方形、圓形或橢圓形。

根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)散熱系統(tǒng)，其中所述截面的當(dāng)量直徑范圍為1mm-20mm或?yàn)?.1mm-1mm的微通道尺寸。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制備根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬的方法，包含以下步驟：在隔絕空氣條件下，將預(yù)定分量的金屬錫熔化；往熔化的錫中加入預(yù)定分量的金屬鋅，對(duì)兩者持續(xù)加熱并攪拌成熔融狀態(tài)；將熔融合金保持在330～360℃溫度范圍內(nèi)并對(duì)其持續(xù)攪拌2～3h，以確保兩種金屬充分熔合；以及在隔絕空氣的條件下，使熔融的合金自然冷卻。

根據(jù)本發(fā)明所制備的低熔點(diǎn)金屬熔點(diǎn)為198±3℃。通過(guò)將所述低熔點(diǎn)金屬封閉在循環(huán)散熱系統(tǒng)的封閉腔體中可以實(shí)現(xiàn)相變儲(chǔ)能循環(huán)散熱。通過(guò)溫度控制器或檢測(cè)低熔點(diǎn)金屬的相變情況的傳感器，監(jiān)測(cè)低熔點(diǎn)金屬的溫度或相態(tài)來(lái)判斷系統(tǒng)的散熱性能，從而調(diào)整電磁泵供電電源的開關(guān)和功率大小來(lái)控制低熔點(diǎn)金屬的工作狀態(tài)，進(jìn)而控制系統(tǒng)所應(yīng)用的環(huán)境的溫度。

附圖說(shuō)明

此處的附圖被并入說(shuō)明書中并構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，示出了符合本公開的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用于解釋本公開的原理。

圖1所示為使用根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬的一種循環(huán)散熱系統(tǒng)的實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為使用根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬的一種循環(huán)散熱系統(tǒng)的實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-熱源，2-低熔點(diǎn)金屬腔體，3-電磁泵，4-散熱器，5-溫度控制器，6-散熱風(fēng)扇。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本公開相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本公開使用的術(shù)語(yǔ)是僅僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制本開。在本公開和所附權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”是指并包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任何或所有可能組合。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本公開可能采用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述各種信息，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)將同一類型的信息彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本公開范圍的情況下，第一可以被稱為第二，類似地，第二也可以被稱為第一。取決于語(yǔ)境，如在此所使用的詞語(yǔ)“如果”可以被解釋成為“在……時(shí)”或“當(dāng)……時(shí)”或“響應(yīng)于確定”。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本公開，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本公開作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。

為了獲得熔點(diǎn)在198±3℃的低熔點(diǎn)金屬，發(fā)明人經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，采用下述方法最終獲得一種主要含有錫鋅的低熔點(diǎn)合金。具體制備過(guò)程如下：

首先，在隔絕空氣條件下，將預(yù)定分量(例如，質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍87％～90％)的金屬錫熔化；然后，往熔化的錫中加入預(yù)定分量(例如，質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍9.5％～13％)的金屬鋅，對(duì)兩者持續(xù)加熱并攪拌成熔融狀態(tài)；接著將熔融合金保持在330～360℃溫度范圍內(nèi)并對(duì)其持續(xù)攪拌2～3h，以確保兩種金屬充分熔合；以及最后，在隔絕空氣的條件下，使熔融的合金自然冷卻，從而獲得熔點(diǎn)在198±3℃附近的合金。

在上面提到了這些合金中各個(gè)金屬分量的范圍，這些分量可以在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，由此使得合金的熔點(diǎn)也在上述198±3℃的范圍內(nèi)變化。

該低熔點(diǎn)合金可以用于各種用途，尤其適用于環(huán)境溫度不適于水冷的環(huán)境溫度中。由于該合金體現(xiàn)出的較高的相變儲(chǔ)能特性，因此可以應(yīng)用于各種適合于進(jìn)行相變純儲(chǔ)能的應(yīng)用中。為此，本發(fā)明提出了一種低熔點(diǎn)金屬相變儲(chǔ)能循環(huán)散熱系統(tǒng)。

圖1所示為使用根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬的一種相變儲(chǔ)能循環(huán)散熱系統(tǒng)的實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為使用根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬的一種循環(huán)散熱系統(tǒng)的實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和2所示，根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)散熱系統(tǒng)包括：熱源1，低熔點(diǎn)金屬腔體2，電磁泵3，散熱器4，溫度控制器5，散熱風(fēng)扇6。所述低熔點(diǎn)金屬腔體2鑲嵌在散熱器4基板中，其中填充熔點(diǎn)為198±3℃的低熔點(diǎn)金屬。所述低熔點(diǎn)金屬腔體2的軌跡為任意形狀的封閉曲線，且整體密封，形成所述低熔點(diǎn)金屬在液相狀態(tài)下的流通管路。

所述低熔點(diǎn)金屬在環(huán)境溫度低于其熔點(diǎn)時(shí)，保持其固體狀態(tài)，并在環(huán)境溫度上升時(shí)，吸收環(huán)境內(nèi)的熱量，使得環(huán)境溫度保持不超過(guò)其熔點(diǎn)。在環(huán)境溫度不劇烈變化的情況下，僅僅通過(guò)容納在腔體2內(nèi)的一定量的低熔點(diǎn)金屬的相變儲(chǔ)熱能力即可以防止環(huán)境溫度的上升。

所述電磁泵3安裝在散熱器4基板上熱源1與散熱器4之間的液態(tài)金屬流通管路2，用于在被通電運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)腔體2中的液態(tài)金屬。從而在環(huán)境溫度劇烈上升時(shí)，通過(guò)液態(tài)金屬的快速熱交換特性迅速吸收熱源處產(chǎn)生的熱量，并迅速將所吸收的熱量在散熱器4處傳遞給散熱器4，以便加速環(huán)境熱量的排出，從而降低環(huán)境溫度。

為此，在該散熱系統(tǒng)中設(shè)置有溫度傳感器5或流量或粘稠度檢測(cè)器5，以便感測(cè)腔體2中金屬是否已經(jīng)完全處于液相。該傳感器5或檢測(cè)器5通常設(shè)置在流通管道2中距離熱源1最遠(yuǎn)的位置，并且在檢測(cè)到該位置處的低熔點(diǎn)金屬的溫度高于其熔點(diǎn)或者該位置處的低熔點(diǎn)金屬的粘稠度低于其可流動(dòng)粘稠度時(shí)，向電磁泵3發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，使得電磁泵進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。所述溫度傳感器5或流量或粘稠度檢測(cè)器5還根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的溫度或流量或粘稠度，調(diào)節(jié)所述電磁泵3的施加電流大小，從而控制其運(yùn)行狀態(tài)。舉例而言，溫度傳感器5通過(guò)監(jiān)測(cè)低熔點(diǎn)金屬的溫度來(lái)判斷系統(tǒng)的散熱性能，從而調(diào)整電磁泵供電電源的開關(guān)和功率大小來(lái)控制低熔點(diǎn)金屬的工作狀態(tài)，進(jìn)而控制系統(tǒng)的溫度。

由于低熔點(diǎn)金屬在流動(dòng)過(guò)程中需要通電，因此為了防止漏電，需要所述低熔點(diǎn)金屬腔體或管路2內(nèi)壁涂覆一層絕緣材料。所述低熔點(diǎn)金屬腔體或管路2本身的材質(zhì)可以為金屬。所述低熔點(diǎn)金屬腔體或管道2的截面為帶倒角的長(zhǎng)方形、圓形或橢圓形。所述截面的當(dāng)量直徑范圍為1mm-20mm的常規(guī)尺寸或?yàn)?.1mm-1mm的微通道尺寸。根據(jù)散熱系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合不同，例如在需要大功率散熱的場(chǎng)合，所述低熔點(diǎn)金屬腔體或管道2的截面的當(dāng)量直徑可為15mm、20mm。在一些微小的應(yīng)用場(chǎng)合，例如芯片散熱領(lǐng)域，該所述低熔點(diǎn)金屬腔體或管道2的截面為圓形或橢圓形，其截面的當(dāng)量直徑為0.1mm、0.5mm、1mm。

所述散熱器4從上到下依次由基板、散熱翅片和散熱風(fēng)扇6組成。所述散熱翅片布滿整個(gè)散熱器基板上。所述散熱翅片布置在所述散熱風(fēng)扇6的作用范圍內(nèi)，或者說(shuō)，散熱翅片正對(duì)著散熱風(fēng)扇6的出風(fēng)口。

通過(guò)上述結(jié)構(gòu)的散熱系統(tǒng)使用根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬作為傳熱介質(zhì)，在使用時(shí)，當(dāng)熱源發(fā)熱量較小或環(huán)境溫度較低時(shí)，發(fā)熱時(shí)間較短時(shí)，低熔點(diǎn)金屬?gòu)臒嵩刺幓颦h(huán)境中吸收的熱量不足以使其融化，溫度傳感器檢測(cè)出溫度未達(dá)到低熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)，從而不會(huì)觸發(fā)其向電磁泵發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，因此電池泵處于斷電不工作狀態(tài)，此時(shí)，滿足低功率熱源的散熱。當(dāng)熱源發(fā)熱量增大，發(fā)熱時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，低熔點(diǎn)金屬吸收足夠的熱量即發(fā)生相變，變?yōu)楣桃夯旌衔锘蛞簯B(tài)，溫度控制器檢測(cè)出溫度達(dá)到低熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)，即給電磁泵通電，電磁泵處于工作狀態(tài)，此時(shí)，滿足高功率熱源的散熱。

根據(jù)本發(fā)明所述的低熔點(diǎn)金屬，具有如下優(yōu)點(diǎn)：熔點(diǎn)為198±3℃的低熔點(diǎn)金屬作為相變儲(chǔ)熱及散熱材料使用，其相變潛熱大、導(dǎo)熱系數(shù)高，應(yīng)用在短時(shí)間工作的系統(tǒng)中，可以大大降低發(fā)熱器件的溫度沖擊，同時(shí)可使散熱系統(tǒng)的體積減小、功耗降低。

根據(jù)本發(fā)明的低熔點(diǎn)金屬在循環(huán)散熱系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)熱量較大，發(fā)熱時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，低熔點(diǎn)金屬吸熱變?yōu)橐簯B(tài)，從而通過(guò)循環(huán)流動(dòng)來(lái)散熱，系統(tǒng)散熱能力大大提高。

以上對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式的描述，僅僅為了幫助理解本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，這并不意味著本發(fā)明所有應(yīng)用只能局限在這些特定的具體實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以上所述的具體實(shí)施方式，只是多種優(yōu)選實(shí)施方式中的一些示例。任何體現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的具體實(shí)施方式，均應(yīng)在本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)ι衔母骶唧w實(shí)施方式中所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本公開的基本原理，但是，需要指出的是，上述具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本公開保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以發(fā)生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本公開的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本公開保護(hù)范圍之內(nèi)。