本發明涉及一種低熔點金屬，該低熔點金屬金屬的溫度較低，可廣泛用于航天熱控、先進能源、信息電子等需降低接觸熱阻或電阻的導熱、導電及散熱領域。

背景技術：

低熔點金屬，是指熔點低于232℃(Sn的熔點)的易熔金屬；通常由B i、Sn、Pb、In等金屬元素組成。低熔點金屬常被廣泛地用做焊料，以及電器、蒸汽、消防、火災報警等裝置中的保險絲、熔斷器等熱敏組件，是一類頗具發展潛力的低熔點金屬新型材料。隨著技術的發展，人們對于低溫控制方面需求越來越精細，例如電子設備在某些特定溫度下才能發揮更好的特性，因此需要將電子設備溫度控制在該特定溫度以下；或者通過在特定溫度上進行金屬熔斷，將環境溫度控制在預定溫度之下。因此人們對特定熔點金屬，尤其是低熔點金屬存在長期需求。

技術實現要素：

本發明的發明者考慮到本領域現有技術的上述技術需求，經過反復試驗，提出并制備了根據本發明一個方面的一種低熔點金屬，其包含銦、錫和鋅，所述銦、錫和鋅的質量分數范圍分別為銦49％～52％、錫45％～50％、鋅1.5％～2.3％。

根據本發明的低熔點金屬，所述銦、錫和鋅的質量分數范圍分別為銦50％～51％、錫45％～50％、鋅1.5％～2.3％。

根據本發明的低熔點金屬，所述銦、錫和鋅的質量分數范圍分別為銦49％～52％、錫46％～48％、鋅1.5％～2.3％。

根據本發明的另一個方面，提供了一種循環散熱系統，其包含散熱器以及其中儲存有根據本發明所制備的低熔點金屬的腔體，所述腔體鑲嵌在散熱器基板中。

根據本發明的循環散熱系統，其中所述腔體為曲線管道。

根據本發明的循環散熱系統，其還包含有電磁泵，所述電磁泵安裝在散熱器和熱源之間的回路上，并僅在所述低熔點金屬全部變成液態之后進入運行狀態。

根據本發明的循環散熱系統，其還含有布置在距離熱源最遠處的溫度傳感器，該溫度傳感器在檢測到低熔點金屬的溫度高于其熔點時，發出啟動信號以便啟動所述電磁泵的運行。

根據本發明的循環散熱系統，其還含有布置在距離熱源最遠處的流動傳感器，該傳感器在檢測到低熔點金屬的流動時，發出啟動信號以便啟動所述電磁泵的運行。

根據本發明的循環散熱系統，其中所述腔體的截面為帶倒角的長方形、圓形或橢圓形。

根據本發明的循環散熱系統，其中所述截面的當量直徑范圍為1mm～20mm的常規尺寸或為0.1mm～1mm的微通道尺寸。

根據本發明的另一個方面，提供了制備根據本發明的低熔點金屬的方法，其包含以下步驟：在隔絕空氣條件下，將預定量的金屬錫熔化；往熔化的錫中加入金屬銦，對兩者持續加熱并攪拌成熔融狀態；再向熔融狀態的銦錫金屬中添加預定分量的金屬鋅，并加熱攪拌，直至金屬成熔融狀態；將熔融金屬保持在330～360℃的溫度范圍內并攪拌2～3h，確保所有金屬充分熔合；在隔絕空氣的條件下，使熔融金屬自然冷卻。

根據本發明所制備的低熔點金屬熔點為108±3℃。通過將所述低熔點金屬封閉在循環散熱系統的封閉腔體中可以實現相變儲能循環散熱。通過溫度控制器或檢測低熔點金屬的相變情況的傳感器，監測低熔點金屬的溫度或相態來判斷系統的散熱性能，從而調整電磁泵供電電源的開關和功率大小來控制低熔點金屬的工作狀態，進而控制系統所應用的環境的溫度。

附圖說明

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

圖1所示為使用根據本發明的低熔點金屬的一種循環散熱系統的實施例的原理結構示意圖。

圖2所示為使用根據本發明的低熔點金屬的一種循環散熱系統的實施例的側視結構示意圖。

附圖標記說明：1-熱源，2-低熔點金屬腔體，3-電磁泵，4-散熱器，5-溫度控制器，6-散熱風扇。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權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。

在本公開使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本開。在本公開和所附權利要求書中所使用的單數形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應當理解，本文中使用的術語“和/或”是指并包含一個或多個相關聯的列出項目的任何或所有可能組合。

應當理解，盡管在本公開可能采用術語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應限于這些術語。這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區分開。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。取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當……時”或“響應于確定”。

為了使本領域技術人員更好地理解本公開，下面結合附圖和具體實施方式對本公開作進一步詳細說明。

下面結合附圖及具體實施例進一步描述本發明。

為了獲得熔點在108±3℃的低熔點金屬，發明人經過反復試驗，采用下述方法最終獲得一種主要含有錫銦鋅的低熔點合金。具體制備過程如下：

首先，在隔絕空氣條件下，將預定量(例如，質量分數范圍49％～52％)的金屬錫加熱熔化。隨后，向熔化的錫中加入預定量(例如，質量分數范圍45％～50％)金屬銦，同時對兩者持續加熱并攪拌成熔融狀態。然后，向熔融狀態的銦錫金屬中添加預定分量(例如，質量分數范圍1.5％～2.3％)的金屬鋅，并加熱攪拌，直至金屬成熔融狀態。隨后，將熔融金屬保持在330～360℃的溫度范圍內并攪拌2～3h，確保所有金屬充分熔合。最后，在隔絕空氣的條件下，使熔融金屬自然冷卻，從而獲得熔點在108±3℃附近的合金。

在上面提到了這些合金中各個金屬分量的范圍，這些分量可以在一定范圍內變動，由此使得合金的熔點也在上述108±3℃的范圍內變化。

該低熔點合金可以用于各種用途，尤其適用于環境溫度不適于水冷的環境溫度中。由于該合金體現出的較高的相變儲能特性，因此可以應用于各種適合于進行相變純儲能的應用中。為此，本發明提出了一種低熔點金屬相變儲能循環散熱系統。

圖1所示為使用根據本發明的低熔點金屬的一種相變儲能循環散熱系統的實施例的原理結構示意圖。圖2所示為使用根據本發明的低熔點金屬的一種循環散熱系統的實施例的側視結構示意圖。如圖1和2所示，根據本發明的循環散熱系統包括：熱源1，低熔點金屬腔體2，電磁泵3，散熱器4，溫度控制器5，散熱風扇6。所述低熔點金屬腔體2鑲嵌在散熱器4基板中，其中填充熔點為108±3℃的低熔點金屬。所述低熔點金屬腔體2的軌跡為任意形狀的封閉曲線，且整體密封，形成所述低熔點金屬在液相狀態下的流通管路。

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

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

為此，在該散熱系統中設置有溫度傳感器5或流量或粘稠度檢測器5，以便感測腔體2中金屬是否已經完全處于液相。該傳感器5或檢測器5通常設置在流通管道2中距離熱源1最遠的位置，并且在檢測到該位置處的低熔點金屬的溫度高于其熔點或者該位置處的低熔點金屬的粘稠度低于其可流動粘稠度時，向電磁泵3發出啟動信號，使得電磁泵進入運行狀態。所述溫度傳感器5或流量或粘稠度檢測器5還根據實時檢測到的溫度或流量或粘稠度，調節所述電磁泵3的施加電流大小，從而控制其運行狀態。舉例而言，溫度傳感器5通過監測低熔點金屬的溫度來判斷系統的散熱性能，從而調整電磁泵供電電源的開關和功率大小來控制低熔點金屬的工作狀態，進而控制系統的溫度。

由于低熔點金屬在流動過程中需要通電，因此為了防止漏電，需要所述低熔點金屬腔體或管路2內壁涂覆一層絕緣材料。所述低熔點金屬腔體或管路2本身的材質可以為金屬。所述低熔點金屬腔體或管道2的截面為帶倒角的長方形、圓形或橢圓形。所述截面的當量直徑范圍為1mm-20mm的常規尺寸或為0.1mm-1mm的微通道尺寸。根據散熱系統的應用場合不同，例如在需要大功率散熱的場合，所述低熔點金屬腔體或管道2的截面的當量直徑可為15mm、20mm。在一些微小的應用場合，例如芯片散熱領域，該所述低熔點金屬腔體或管道2的截面為圓形或橢圓形，其截面的當量直徑為0.1mm、0.5mm、1mm。

所述散熱器4從上到下依次由基板、散熱翅片和散熱風扇6組成。所述散熱翅片布滿整個散熱器基板上。所述散熱翅片布置在所述散熱風扇6的作用范圍內，或者說，散熱翅片正對著散熱風扇6的出風口。

通過上述結構的散熱系統使用根據本發明的低熔點金屬作為傳熱介質，在使用時，當熱源發熱量較小或環境溫度較低時，發熱時間較短時，低熔點金屬從熱源處或環境中吸收的熱量不足以使其融化，溫度傳感器檢測出溫度未達到低熔點金屬的熔點，從而不會觸發其向電磁泵發出啟動信號，因此電池泵處于斷電不工作狀態，此時，滿足低功率熱源的散熱。當熱源發熱量增大，發熱時間延長時，低熔點金屬吸收足夠的熱量即發生相變，變為固液混合物或液態，溫度控制器檢測出溫度達到低熔點金屬的熔點，即給電磁泵通電，電磁泵處于工作狀態，此時，滿足高功率熱源的散熱。

根據本發明所述的低熔點金屬，具有如下優點：熔點為108±3℃的低熔點金屬作為相變儲熱及散熱材料使用，其相變潛熱大、導熱系數高，應用在短時間工作的系統中，可以大大降低發熱器件的溫度沖擊，同時可使散熱系統的體積減小、功耗降低。

根據本發明的低熔點金屬在循環散熱系統中應用時，當系統發熱量較大，發熱時間較長時，低熔點金屬吸熱變為液態，從而通過循環流動來散熱，系統散熱能力大大提高。

以上對本發明具體實施方式的描述，僅僅為了幫助理解本發明的發明構思，這并不意味著本發明所有應用只能局限在這些特定的具體實施方式。本領域技術人員應當理解，以上所述的具體實施方式，只是多種優選實施方式中的一些示例。任何體現本發明權利要求的具體實施方式，均應在本發明權利要求所要求保護的范圍之內。本領域技術人員能夠對上文各具體實施方式中所記載的技術方案進行修改或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。

以上結合具體實施例描述了本公開的基本原理，但是，需要指出的是，上述具體實施方式，并不構成對本公開保護范圍的限制。本領域技術人員應該明白的是，取決于設計要求和其他因素，可以發生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本公開的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本公開保護范圍之內。