专利摘要

本发明公开了一种LED灯用复合散热陶瓷涂层及其制备方法，涂层从内至外依序包括基底层、第一过渡层、第二过渡层和面层，所述基底层的组分为NiAl合金粉末；所述第一过渡层包括以下重量份的组分：30%NiAl合金粉末、70%ZrNBSiC合金粉末；所述第二过渡层包括以下重量份的组分：70%NiAl合金粉末、30%ZrNBSiC合金粉末；所述面层的组分为ZrNBSiC合金粉末。本发明不仅制作过程工序相对简单易于操作、成本低，而且能够制得高硬度、耐摩擦、抗腐蚀、不粘、不易脱落的冶金性结合涂层，不与酸碱反应化学安定性佳、高的热传导能力的特点。

权利要求

1.一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，从内至外依序包括基底层、第一过渡层、第二过渡层和面层，其特征在于：

所述基底层的组分为NiAl合金粉末；

所述第一过渡层包括以下重量份的组分：30%NiAl合金粉末、70%ZrNBSiC合金粉末；

所述第二过渡层包括以下重量份的组分：70%NiAl合金粉末、30%ZrNBSiC合金粉末；

所述面层的组分为ZrNBSiC合金粉末；

其中，所述第一过渡层、第二过渡层和面层中的ZrNBSiC合金粉末均由以下组分组成：Si3N4、金刚石、BN和ZrC；

所述涂层的制备方法包括以下步骤：

步骤1）：对LED灯基板表面进行预处理，清理掉灰尘、油垢和锈蚀；

步骤2）：采用感应加热线圈预热LED灯基板表面至400℃，并维持LED灯基板表面的温度保持在200℃～400℃，采用等离子喷涂粉末方式在LED灯基板表面上预置基底层，再经激光熔覆，得到基底层；

采用步骤2）同样的方法依序制备得到第一过渡层、第二过渡层和面层；

步骤3）：将LED灯基板自然冷却至室温，然后再用感应加热线圈加热LED灯基板表面至400-600℃，并维持6h，接着以速率5-10℃/分下降至室温，最终得到所述复合散热陶瓷涂层。

2.根据权利要求1所述的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，其特征在于：所述基底层、第一过渡层和第二过渡层中的NiAl合金粉末包括以下重量份的组分：70-80%的Al，余量为Ni。

3.根据权利要求1所述的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，其特征在于：所述第一过渡层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si3N4：金刚石：BN：ZrC=5：10：10：5。

4.根据权利要求1所述的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，其特征在于：所述第二过渡层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si3N4：金刚石：BN：ZrC=10：30：20：10。

5.根据权利要求1所述的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，其特征在于：所述面层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si3N4：金刚石：BN：ZrC=15：50：20：15。

6.根据权利要求1所述的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，其特征在于：所述基底层的厚度为0.2-0.7µm，第一过渡层与第二过渡层的厚度均为0.7-1.1mm，面层的厚度为1-3mm。

7.根据权利要求1所述的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，其特征在于：步骤2)中等离子喷涂的工艺参数如下：工作电压40-80V，喷枪角度45-90度，电流为500-800A，喷枪枪口与LED灯基板表面之间距离为10-50cm，喷枪移动速度50-70cm/s，氩气流量为20-70l/min，氦气流量为20-60l/min，合金粉末流量为15-35g/min。

8.根据权利要求1所述的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，其特征在于：步骤2)中激光熔覆的工艺参数如下：功率800-3500W，氩气流量1200-2400ml/min，扫描速度2-8mm/s，预热温度为25-400℃，离焦量10-30mm。

说明书

技术领域

本发明涉及LED领域，尤其涉及一种LED灯用复合散热陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

现有的LED灯散热的制备方法、LED灯散热涂层在高温的作用下，容易脱落，导热性能差、热效率低，无形之中增加成本。LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳，所以LED灯的抗震性能好。目前的LED灯的灯罩结构单一，具有一定的散热效果，但是其散热效果差，一旦热量过高，无法及时的散发出去，影响LED灯的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异机械强度及散热性能的LED灯用复合散热陶瓷涂层及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，从内至外依序包括基底层、第一过渡层、第二过渡层和面层，

所述基底层的组分为NiAl合金粉末；

所述第一过渡层包括以下重量份的组分：30％NiAl合金粉末、70％ZrNBSiC合金粉末；

所述第二过渡层包括以下重量份的组分：70％NiAl合金粉末、30％ZrNBSiC合金粉末；

所述面层的组分为ZrNBSiC合金粉末；

其中，所述第一过渡层、第二过渡层和面层中的ZrNBSiC合金粉末均由以下组分组成：Si4N3、金刚石、NB和ZrC。

所述基底层、第一过渡层和第二过渡层中的NiAl合金粉末包括以下重量份的组分：70-80％的Al，余量为Ni。

所述第一过渡层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si4N3：金刚石：NB：ZrC＝5：10：10：5。

所述第二过渡层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si4N3：金刚石：NB：ZrC＝10：30：20：10。

所述面层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si4N3：金刚石：NB：ZrC＝15：50：20：15。

所述基底层的厚度为0.2-0.7μm，第一过渡层与第二过渡层的厚度均为0.7-1.1mm，面层的厚度为1-3mm。

本发明涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)：对LED灯基板表面进行预处理，清理掉灰尘、油垢和锈蚀；

步骤2)：采用感应加热线圈预热LED灯基板表面至400℃，并维持LED灯基板表面的温度保持在200℃～400℃，采用等离子喷涂粉末方式在LED灯基板表面上预置基底层，再经激光熔覆，得到基底层；

采用步骤2)同样的方法依序制备得到第一过渡层、第二过渡层和面层；

步骤3)：将容器体自然冷却至室温，然后再用感应加热线圈加热LED灯基板表面至400-600℃，并维持6h，接着以速率5-10℃/分下降至室温，最终得到所述复合散热陶瓷涂层。

步骤1)中等离子喷涂的工艺参数如下：工作电压40-80V，喷枪角度45-90度，电流为500-800A，喷枪枪口与容器体内表面之间距离为10-50cm，喷枪移动速度50-70cm/s，氩气流量为20-70l/min，氦气流量为20-60l/min，合金粉末流量为15-35g/min。

步骤1)中激光熔覆的工艺参数如下：功率800-3500W，氩气流量1200-2400ml/min，扫描速度2-8mm/s，预热温度为25-400℃，离焦量10-30mm。

基底层采用镍铝合金熔点低且润湿性佳的耐高温粘结剂材料，易于基体结合，附着性优，而且各层涂料采用渐进式混合，结合性能佳，不易脱落，达到了缓和热应力的目的，避免裂纹产生。

金刚石具有高硬度和化学稳定性等特性；

碳化锆具有非常好的热传导和电传导性，其中导电能力和金属相当，碳化锆适用于发射器外壳涂层、核燃料颗粒涂层、热光电辐射器涂层以及超高温材料等许多领域；

氮化硅具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化，而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。

氮化硼具有耐高温、不黏结、抗腐蚀、硬度高、耐磨性好、高温绝缘性好、散热导热很好等特性。

本发明不仅制作过程工序相对简单易于操作、成本低，而且能够制得高硬度、耐摩擦、抗腐蚀、不粘、不易脱落的冶金性结合涂层，不与酸碱反应化学安定性佳、高热传导能力的特点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种LED灯用复合散热陶瓷涂层，从内至外依序包括基底层1、第一过渡层2、第二过渡层3和面层4，

所述基底层的组分为NiAl合金粉末；

所述第一过渡层包括以下重量份的组分：30％NiAl合金粉末、70％ZrNBSiC合金粉末；

所述第二过渡层包括以下重量份的组分：70％NiAl合金粉末、30％ZrNBSiC合金粉末；

所述面层的组分为ZrNBSiC合金粉末；

其中，所述第一过渡层、第二过渡层和面层中的ZrNBSiC合金粉末均由以下组分组成：Si4N3、金刚石、NB和ZrC。

所述基底层、第一过渡层和第二过渡层中的NiAl合金粉末包括以下重量份的组分：70-80％的Al，余量为Ni。

所述第一过渡层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si4N3：金刚石：NB：ZrC＝5：10：10：5。

所述第二过渡层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si4N3：金刚石：NB：ZrC＝10：30：20：10。

所述面层中ZrNBSiC合金粉末的各组分质量比为：Si4N3：金刚石：NB：ZrC＝15：50：20：15。

所述基底层的厚度为0.2-0.7μm，第一过渡层与第二过渡层的厚度均为0.7-1.1mm，面层的厚度为1-3mm。

实施例1：本发明涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)：对LED灯基板表面进行预处理，清理掉灰尘、油垢和锈蚀；

步骤2)：采用感应加热线圈预热LED灯基板表面至400℃，并维持LED灯基板表面的温度保持在200℃～400℃，采用等离子喷涂粉末方式在LED灯基板表面上预置基底层，再经激光熔覆，得到基底层；

采用步骤2)同样的方法依序制备得到第一过渡层、第二过渡层和面层；

步骤3)：将容器体自然冷却至室温，然后再用感应加热线圈加热LED灯基板表面至400℃，并维持6h，接着以速率5℃/分下降至室温，最终得到所述复合散热陶瓷涂层。

步骤1)中等离子喷涂的工艺参数如下：工作电压40V，喷枪角度45度，电流为500A，喷枪枪口与容器体内表面之间距离为10cm，喷枪移动速度50cm/s，氩气流量为20l/min，氦气流量为20l/min，合金粉末流量为15g/min。

步骤1)中激光熔覆的工艺参数如下：功率800W，氩气流量1200ml/min，扫描速度2mm/s，预热温度为25℃，离焦量10mm。

实施例2：本发明涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)：对LED灯基板表面进行预处理，清理掉灰尘、油垢和锈蚀；

步骤2)：采用感应加热线圈预热LED灯基板表面至400℃，并维持LED灯基板表面的温度保持在200℃～400℃，采用等离子喷涂粉末方式在LED灯基板表面上预置基底层，再经激光熔覆，得到基底层；

采用步骤2)同样的方法依序制备得到第一过渡层、第二过渡层和面层；

步骤3)：将容器体自然冷却至室温，然后再用感应加热线圈加热LED灯基板表面至600℃，并维持6h，接着以速率10℃/分下降至室温，最终得到所述复合散热陶瓷涂层。

步骤1)中等离子喷涂的工艺参数如下：工作电压60V，喷枪角度90度，电流为800A，喷枪枪口与容器体内表面之间距离为50cm，喷枪移动速度70cm/s，氩气流量为70l/min，氦气流量为60l/min，合金粉末流量为35g/min。

步骤1)中激光熔覆的工艺参数如下：功率3500W，氩气流量2400ml/min，扫描速度8mm/s，预热温度为400℃，离焦量30mm。

实施例3：本发明涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)：对LED灯基板表面进行预处理，清理掉灰尘、油垢和锈蚀；

步骤2)：采用感应加热线圈预热LED灯基板表面至400℃，并维持LED灯基板表面的温度保持在300℃，采用等离子喷涂粉末方式在LED灯基板表面上预置基底层，再经激光熔覆，得到基底层；

采用步骤2)同样的方法依序制备得到第一过渡层、第二过渡层和面层；

步骤3)：将容器体自然冷却至室温，然后再用感应加热线圈加热LED灯基板表面至500℃，并维持6h，接着以速率8℃/分下降至室温，最终得到所述复合散热陶瓷涂层。

步骤1)中等离子喷涂的工艺参数如下：工作电压80V，喷枪角度70度，电流为700A，喷枪枪口与容器体内表面之间距离为30cm，喷枪移动速度60cm/s，氩气流量为50l/min，氦气流量为40l/min，合金粉末流量为25g/min。

步骤1)中激光熔覆的工艺参数如下：功率2100W，氩气流量1800ml/min，扫描速度5mm/s，预热温度为210℃，离焦量20mm。

为了验证本发明制备方法制得的一种LED灯用复合散热陶瓷涂层的性能，对上述各实施例中具有本发明涂层的LED灯用复合散热陶瓷基板进行测试，且以现有常见的LED灯用散热基板(树脂基板，环氧玻璃布(FR4)及金属核印刷电路板(MCPCB))为对比，测试结果如下表：

综上，通过采用感应加热线圈加热LED灯基板表面，采用本发明等离子喷涂粉末方式在LED灯基板表面上预置基底层，制备的复合散热陶瓷涂层材料作为涂料，再经激光熔覆，并利用激光熔覆工艺结合具体参数，使得本发明LED灯用复合散热陶瓷涂层能够使得涂层很好的涂层结合力，另外，涂层稳定性良好、耐高温、耐磨损、尤为重要的是，具有很强的热传导能力，热量能够迅速从导热材料传导到金属外壳或扩散板上，即确保LED灯散热基板整体能够及时散热，从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命长。

一种LED灯用复合散热陶瓷涂层及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。