LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉及其制备方法与流程

本发明涉及一种纳米陶瓷干粉，更具体地说LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉，尤其涉及一种LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉及其制备方法。

背景技术：

随着LED照明应用市场的普及，LED散热的问题已成为LED照明应用的主要问题。LED散热问题在于芯片功率密度高，热集中性高，而且LED输入的电能的75-85％转变为热能。这些热能的热量未能及时排出，将会造成LED光衰，严重影响LED发光光效、寿命和可靠性。如何有效高速的将LED芯片在工作时产生的热能转换成另一种形式的能量散去是LED照明产品在应用必须解决的关键问题。

在研究、生产中发现：常温远红外辐射陶瓷的热光转换率高，是一种热、光转换功能很高的新材料。当常温远红外辐射纳米陶瓷粉在吸收由LED在发光过程中产生的热能时，可转换成远红外线，再将热能以远红外线热辐射形式快速排出。由于远红外波长的光是不可见光，光速为30万km/s，相当于电磁波辐射，这种方式为热转换光辐射散热，不需要介质，速度为光速，相比于其它热传递方式4-10倍以上。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉及其制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉，由以下组分的重量份数制成：纳米陶瓷粉：3-6份、静电喷涂干粉94-97份。

优选地，所述纳米陶瓷粉由以下重量份的原料制成：SiO₂ 50-70份、Al₂O₃ 10-20份、Fe₂O₃ 1-8份、MgO 1-5份、FeO 1-6份、CaO 15-25份。

优选地，所述静电喷涂干粉由以下重量份的原料制成：环氧树脂20-25份、钛白粉2-3份、滑石粉5-7份、白炭黑1-2份、锌粉50-60份、聚酰胺蜡0.5-1份、二甲苯2-3份、正丁醇1-3份、异丙醇1-3份、聚酰胺固化剂1-5份。

优选地，所述纳米陶瓷粉的制备方法，方法步骤如下：步骤一：将粉体按重量份称取，溶于去离子水中配成液体，边搅拌边加入氢氧化钠溶液，直至沉淀完全；步骤二：调节溶液pH值8-11；步骤三：将溶液转移水热釜中，置于电热鼓风烘箱中，在设定温度下保温12-96小时，步骤四：用离子水和无水乙醇洗涤、过滤，置于真空干燥箱中至恒定重量。

堇青石红外辐射陶瓷，堇青石是一种热膨胀系数小，介电常数低、电阻率高、化学稳定性好的矿物材料。通过堇青石与不同过渡金属离子的固溶来提高堇青石体系材料的远红外辐射特性，采用在堇青石体系中加入氧化锌(ZnO)采用固相法合成具有良好远红外辐射特性的纳米陶瓷分体，经测试中8～14nm波段的辐射率达到0.90以上。

远红外线散热纳米陶瓷涂层加工到产品表面所采取的工艺是静电喷涂方式。静电喷涂的原理是通过专用设备产生高压静电，使喷头与工件间形成一个电场，带电液滴受电场作用附着在工件的表面。静电喷涂设备有多种，其中挂车涂料使用静电喷枪的方式。静电喷枪的枪嘴附近有一个电极针，与枪体内或外部静电发生器相连，作为阴极；被喷涂工件及流水线接地，作为阳极。当静电发生器工作时，电极针带电，与被涂工件之间形成电场，涂料经喷嘴喷出雾化成小液滴，电极针使漆雾中的每个液滴带上负电，在电场力及初始动能的作用下涂料飞向被涂工件，自动吸附在被涂工件表面。由于电场的作用，使涂料的溅落大为降低，有效地防止了涂料的逃逸，提高了利用效率。为实现静电喷涂效果明显，涂料液滴必须能够承载一定的电荷，才能保证电场力的有效实现。一般控制涂料电阻的体积电阻率在20～200MΩ·cm，过大“静电”效果不明显，而太小则有安全隐患。

附图说明

图1是陶瓷基板铝外壳未喷涂瓷本发明制备纳米陶瓷粉各部位测试温度实物图；

图2是陶瓷基板铝外壳喷涂瓷本发明制备纳米陶瓷粉各部位测试温度实物图；

图3是陶瓷基板铝外壳喷涂瓷本发明制备纳米陶瓷粉的检测报告；

附图中：JP-外壳基板喷瓷点、J--外壳基板未喷瓷点、C-瓷基板点、G-光源点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

实施例1

LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉，由以下组分的重量份数制成：纳米陶瓷粉：3份、静电喷涂干粉94份。

所述纳米陶瓷粉由以下重量份的原料制成：SiO₂ 50份、Al₂O₃ 10份、Fe₂O₃ 1份、MgO 1份、FeO 1份、CaO 15份。

所述静电喷涂干粉由以下重量份的原料制成：环氧树脂20份、钛白粉2份、滑石粉5份、白炭黑1份、锌粉50份、聚酰胺蜡0.5份、二甲苯2份、正丁醇1份、异丙醇1份、聚酰胺固化剂1份。

所述纳米陶瓷粉的制备方法，方法步骤如下：步骤一：将粉体按重量份称取，溶于去 离子水中配成液体，边搅拌边加入氢氧化钠溶液，直至沉淀完全；步骤二：调节溶液pH值8；步骤三：将溶液转移水热釜中，置于电热鼓风烘箱中，在设定温度下保温12小时，步骤四：用离子水和无水乙醇洗涤、过滤，置于真空干燥箱中至恒定重量。

实施例2

LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉，由以下组分的重量份数制成：纳米陶瓷粉：6份、静电喷涂干粉97份。

所述纳米陶瓷粉由以下重量份的原料制成：SiO₂ 70份、Al₂O₃ 20份、Fe₂O₃ 8份、MgO 5份、FeO 6份、CaO 25份。

所述静电喷涂干粉由以下重量份的原料制成：环氧树脂25份、钛白粉3份、滑石粉7份、白炭黑2份、锌粉60份、聚酰胺蜡1份、二甲苯3份、正丁醇3份、异丙醇3份、聚酰胺固化剂5份。

所述纳米陶瓷粉的制备方法，方法步骤如下：步骤一：将粉体按重量份称取，溶于去离子水中配成液体，边搅拌边加入氢氧化钠溶液，直至沉淀完全；步骤二：调节溶液pH值11；步骤三：将溶液转移水热釜中，置于电热鼓风烘箱中，在设定温度下保温96小时，步骤四：用离子水和无水乙醇洗涤、过滤，置于真空干燥箱中至恒定重量。

实施例3

LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉，由以下组分的重量份数制成：纳米陶瓷粉：4份、静电喷涂干粉95份。

所述纳米陶瓷粉由以下重量份的原料制成：SiO₂ 61份、Al₂O₃ 15份、Fe₂O₃ 5份、MgO 3份、FeO 5份、CaO 16份

所述静电喷涂干粉由以下重量份的原料制成：环氧树脂21份、钛白粉2.5份、滑石粉6份、白炭黑1.5份、锌粉52份、聚酰胺蜡0.6份、二甲苯2.5份、正丁醇1.5份、异丙醇2份、聚酰胺固化剂2份。

所述纳米陶瓷粉的制备方法，方法步骤如下：步骤一：将粉体按重量份称取，溶于去离子水中配成液体，边搅拌边加入氢氧化钠溶液，直至沉淀完全；步骤二：调节溶液pH值9；步骤三：将溶液转移水热釜中，置于电热鼓风烘箱中，在设定温度下保温48小时，步骤四：用离子水和无水乙醇洗涤、过滤，置于真空干燥箱中至恒定重量。

实施例4

LED外壳用散热静电喷涂的纳米陶瓷干粉，由以下组分的重量份数制成：纳米陶瓷粉：5份、静电喷涂干粉96份。

所述纳米陶瓷粉由以下重量份的原料制成：SiO₂ 62份、Al₂O₃ 18份、Fe₂O₃ 7份、MgO 4.5份、FeO 5.5份、CaO 21份。

所述静电喷涂干粉由以下重量份的原料制成：环氧树脂24份、钛白粉2.6份、滑石粉6.5份、白炭黑1.8份、锌粉58份、聚酰胺蜡0.9份、二甲苯2.8份、正丁醇2.5份、异丙醇1.6份、聚酰胺固化剂1.4份。

所述纳米陶瓷粉的制备方法，方法步骤如下：步骤一：将粉体按重量份称取，溶于去离子水中配成液体，边搅拌边加入氢氧化钠溶液，直至沉淀完全；步骤二：调节溶液pH值10；步骤三：将溶液转移水热釜中，置于电热鼓风烘箱中，在设定温度下保温72小时，步骤四：用离子水和无水乙醇洗涤、过滤，置于真空干燥箱中至恒定重量。

采用本发明实施例1制备的纳米陶瓷干粉静电喷涂于陶瓷基板，通过对比试验，验证远红外陶瓷釉在路灯外壳上的作用。

(一)试验材料：

1.未喷红外陶瓷釉四头铝路灯外壳一盏。

2.已喷远红外陶瓷三头铝路灯外壳一盏。

3. 50W陶瓷COB光源4片，配套电源4只。

(二)测试点共设四组位置，测试基点：

1.JP外壳基板已喷瓷点。

2.J外壳基板未喷瓷点。

3.C瓷基板点。

4.G瓷光源点。

(三)试验过程：

用上述四组配套光源和电源分别安装在已喷远红外铝路灯外壳和未喷远红外铝路灯外壳上，分别测试上述的路灯外壳基点，得出一组数据表明远红外陶瓷釉喷涂在铝路灯外壳上，有着非常明显的优越散热特性。

附图1为4头50*4外壳，陶瓷基板，光源温度测试，铝外壳未喷瓷；外壳50W单位面积414c㎡；附图2为3头50*3外壳，陶瓷基板，光源温度测试，铝外壳喷瓷。外壳50W单位面积360c㎡。

从附图中体现的数据表明：

1.喷涂与不喷涂外壳温度差距明显：喷涂远红外陶瓷釉路灯基板平均温度为70.65℃，未喷外壳平均温度为83.98℃数据，温差在13℃左右。

2.喷涂路灯温度比未喷涂喷路灯整体温度下降：喷涂外壳平均值74℃，未喷涂 83.98℃，温差10℃.喷涂光源(见G数据)平均值105℃，未喷平均值118℃，温差13℃.

3.喷涂远红外陶瓷釉与未喷远红外陶瓷釉在同等单位散热面积下或小于单位散热面积下，但散热效果明显优越未喷远红外陶瓷釉灯体，同一组50W功率的光电源，在平均360C㎡单位面下，(已喷陶瓷釉)比在平均414c㎡单位面积的灯体温度更低。