專利名稱：一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅鋁復(fù)合型材的成型方法，具體是指一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝及其裝置。
背景技術(shù)：
目前，市售銅鋁復(fù)合散熱器種類繁多，所采用的銅鋁復(fù)合技術(shù)也各有不同。常用的有釬焊、螺絲鎖合、熱脹冷縮結(jié)合、機(jī)械式壓合等方式(徐高磊，張迎暉，林木法，鄧江文，銅鋁復(fù)合材料的研究與應(yīng)用，《有色金屬加工》1671-6795(2008)04-0006-04)。近幾年來，散熱器生產(chǎn)商在原有鋁合金散熱器的基礎(chǔ)上作了技術(shù)改進(jìn)，在散熱翅片反面加上5 6mm厚的紫銅板，或者在鋁制散熱翅中加入紫銅散熱管，以利于提高散熱效果。目前高速CPU芯片就采用了上述設(shè)計的散熱器進(jìn)行散熱，但由于鋁-銅的物理性質(zhì)差異較大，形成致密可靠連接的難度較大，因此如何將二者有效地連接在一起成了此項技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。常用的復(fù)合技術(shù)仍以焊接為主，就是先在鋁表面鍍鎳，再與銅板實(shí)行軟釬焊， 即形成鋁-鎳-銅體系。這一工藝方法基本上能達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)要求，但由于需要增加電鍍工藝，因此生產(chǎn)成本較高，而且由于鎳的熱傳導(dǎo)性較差，阻礙了散熱器散熱效果的進(jìn)一步提高，沒有最大限度的發(fā)揮(銅-鋁)散熱器設(shè)計的技術(shù)優(yōu)勢(高巖，銅-鋁散熱器專用焊膏的制備與性能研究，《江西理工大學(xué)碩士學(xué)位論文》，2009-JX16-6. 0206)?？v上所述，銅鋁復(fù)合技術(shù)有多種，但是與擠壓法在型材擠壓一次成型(如銅鋁復(fù)合散熱器)工藝相關(guān)的技術(shù)沒有任何報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有銅鋁復(fù)合技術(shù)中存在的不足之處，提供一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝。本發(fā)明的另一個目的在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一次擠壓成型工藝，對傳統(tǒng)的鋁型材擠壓設(shè)備及工模具進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝專用的裝置。本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝，包括鋁或鋁合金擠壓，其特征在于當(dāng)傳統(tǒng)鋁或鋁合金擠壓的擠壓速度至少達(dá)到lOm/min時，進(jìn)入銅鋁復(fù)合一次擠壓成型， 其步驟及其工藝條件包括(1)預(yù)熱經(jīng)常規(guī)處理的銅板，其預(yù)熱溫度為400-420°C ；(2)鋁或鋁合金錠在擠壓模腔中與銅板壓合，其擠壓工藝條件如下擠壓溫度420-500°C；擠壓筒擠壓力彡7. 5麗；復(fù)合成型所需單位壓力450-1000MPa ；擠壓速度10-80m/min。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一次擠壓成型工藝，對傳統(tǒng)的鋁型材擠壓設(shè)備及工模具進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)
3計一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝的裝置，包括擠壓機(jī)，其特征在于(1)在傳統(tǒng)擠壓機(jī)一側(cè)增設(shè)送銅板機(jī)構(gòu)和銅板預(yù)熱保溫裝置；(2)擠壓模下半部與模套分別開設(shè)有中心線重合的槽，兩槽構(gòu)成送料槽，擠壓模下半部所開的槽槽深為銅板厚度加0. 05-0. 1mm，模套所開的槽槽深為銅板厚度加 0. 1-0. 3mm ；(3)對準(zhǔn)保溫箱銅板出料口的滾輪機(jī)構(gòu)對稱軸線與銅卷的中心線、送料槽的中心線均在同一直線上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明是銅帶與鋁錠或鋁合金在擠壓力的作用下一次擠壓成型，工藝簡單、可靠，大大縮短了生產(chǎn)周期，可獲得界面過渡層厚度小于45um，而剪切強(qiáng)度至少50MPa的良好復(fù)合界面的散熱器用銅鋁復(fù)合型材產(chǎn)品。該銅鋁復(fù)合型材能充分發(fā)揮銅鋁材料各自的性能優(yōu)勢，大大增強(qiáng)散熱效率，同時，可節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)貴重有色金屬，有效降低成本。2、本發(fā)明利用傳統(tǒng)擠壓機(jī)，在傳統(tǒng)擠壓機(jī)一側(cè)增設(shè)銅板送銅板機(jī)構(gòu)和銅板預(yù)熱保溫裝置，并對模具、模套結(jié)構(gòu)作針對性的改進(jìn)，可確保銅板最大程度與鋁材快速一次擠壓成型，而且型材品質(zhì)優(yōu)良，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。3、本發(fā)明擠壓模和模套的送料槽設(shè)計有效地保證了銅板最大程度與鋁材壓合，所得產(chǎn)品銅鋁復(fù)合的過渡層組織細(xì)密，散熱效率高，使用周期加長。4、本發(fā)明通用性強(qiáng)，操作簡易，有望以較高的性價比進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，工業(yè)化生產(chǎn)前景好。


圖1是本發(fā)明送銅板機(jī)構(gòu)的俯視圖。圖2是本發(fā)明擠壓模主視圖。圖3是本發(fā)明擠壓模左視圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例制備的銅鋁復(fù)合型材散熱器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中1.模套，2.導(dǎo)流模，3.擠壓模，4.模墊，5.滾輪機(jī)構(gòu)，6.預(yù)熱保溫裝置， 7.銅卷，8.銅板。圖2、圖3中9.擠壓模下半部，10.擠壓模上半部，11.槽。圖4中12.肋板，13.散熱片。
具體實(shí)施例方式通過如下實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。本實(shí)施例一次擠壓成型工藝擠壓成型的散熱器用銅鋁復(fù)合型材產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，散熱片13采用6063鋁合金，總長度為52. 5mm,分布間距是5. 5mm,厚度為 Imm ；主要起固定散熱器作用的肋板12厚度為3mm ；散熱片片數(shù)N = 8 ；總高度是30mm，鋁合金散熱器底部鑲嵌0. 2mm厚度的銅板8。制備上述散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝專用的裝置是對傳統(tǒng)的鋁型材擠壓設(shè)備及工模具進(jìn)行改進(jìn)，在傳統(tǒng)擠壓機(jī)的一側(cè)增設(shè)送銅板機(jī)構(gòu)和銅板預(yù)熱保溫裝置。所述送銅板機(jī)構(gòu)如圖1所示，從左往右依次裝配有模墊4、擠壓模3和導(dǎo)流模2的模套構(gòu)件作為一個整體，安裝在擠壓機(jī)中的鋁錠出料口處；在距離模套11至1. 5米處加設(shè)一個滾輪機(jī)構(gòu)5，其入料端對準(zhǔn)保溫箱銅板出料口，出料端對準(zhǔn)模套1和擠壓模3的罅縫。擠壓模下半部9與模套1所開設(shè)槽的中心線完全重合，兩槽構(gòu)成送料槽。滾輪機(jī)構(gòu)對稱軸線與銅卷的中心線、送料槽的中心線均在同一直線上。銅卷7安裝在預(yù)熱保溫裝置6中，銅卷7 上的銅板8穿過滾輪被穩(wěn)固夾持，再垂直穿過送料槽與模腔中的鋁錠壓合。所述擠壓模如圖2、3所示，為了確保銅板能夠順利進(jìn)入到模腔內(nèi)，同時鋁錠不至于從所開的送料槽擠出，在擠壓模下半部9的模面上開設(shè)槽11，槽深可在銅板厚度加 0. 05-0. Imm范圍內(nèi)選擇，模套1所開的槽槽深可在銅板厚度加0. 1-0. 3mm范圍內(nèi)選擇；本實(shí)施例擠壓模下半部模面開出寬度X深度為52. 5mm X0. ^mm的槽11，槽11 一直貫通至模腔；模套所開的槽槽寬度X深度為52. 5mmX0. 3mm，貫通內(nèi)外。所述預(yù)熱保溫裝置6是一個常規(guī)加熱、保溫、溫控系統(tǒng)，安裝在距離模套12. 5至 3米處，置于其中的銅卷7在預(yù)熱保溫裝置6內(nèi)部進(jìn)行預(yù)熱保溫處理，其溫度穩(wěn)定維持在 400-420 "C。一次擠壓成型步驟及其工藝條件包括(1)首先利用傳統(tǒng)方法對銅板進(jìn)行預(yù)處理依次經(jīng)堿溶液脫脂處理、清水沖洗、鋼絲輪除銹和打毛，然后把經(jīng)常規(guī)處理的銅板安裝在預(yù)熱保溫裝置6中的銅卷7，預(yù)熱銅板， 使其溫度恒定在400 420°C范圍內(nèi)，準(zhǔn)備引入滾輪機(jī)構(gòu)5的入料端。滾輪機(jī)構(gòu)5采用多輥夾持的方式，可通過控制兩排滾輪間距，控制夾持力度，從而實(shí)現(xiàn)對銅板定位以及控制送料速度。(2)鋁或鋁合金錠在擠壓模腔中與銅板壓合，其工藝過程分為鋁合金擠壓和銅鋁復(fù)合擠壓，鋁合金擠壓為傳統(tǒng)擠壓，其參數(shù)如表1所示。當(dāng)鋁合金擠壓的擠壓速度達(dá)到IOm/ min并穩(wěn)定運(yùn)行時，進(jìn)入銅鋁復(fù)合擠壓階段，其銅鋁復(fù)合擠壓工藝條件如下擠壓溫度480士 2 °C ；擠壓筒擠壓力10 士 0. 1麗；復(fù)合成型所需單位壓力800士5MPa ；擠壓速度10士 0. lm/min。表1鋁錠擠壓過程工藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝，包括鋁或鋁合金擠壓，其特征在于 當(dāng)傳統(tǒng)鋁或鋁合金擠壓的擠壓速度至少達(dá)到lOm/min時，進(jìn)入銅鋁復(fù)合一次擠壓成型，其步驟及其工藝條件包括(1)預(yù)熱經(jīng)常規(guī)處理的銅板，其預(yù)熱溫度為400-420°C；(2)鋁或鋁合金錠在擠壓模腔中與銅板壓合，其擠壓工藝條件如下 擠壓溫度420-500°C ；擠壓筒擠壓力彡7. 5MN； 復(fù)合成型所需單位壓力450-1000MPa ； 擠壓速度10-80m/min。
2.一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型工藝的裝置，包括擠壓機(jī)，其特征在于(1)在傳統(tǒng)擠壓機(jī)一側(cè)增設(shè)送銅板機(jī)構(gòu)和銅板預(yù)熱保溫裝置；(2)擠壓模下半部與模套分別開設(shè)有中心線重合的槽，兩槽構(gòu)成送料槽，擠壓模下半部所開的槽槽深為銅板厚度加0. 05-0. 1mm，模套所開的槽槽深為銅板厚度加0. 1-0. 3mm ；(3)對準(zhǔn)保溫箱銅板出料口的滾輪機(jī)構(gòu)對稱軸線與銅卷的中心線、送料槽的中心線均在同一直線上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種散熱器用銅鋁復(fù)合型材一次擠壓成型及其裝置，該成型工藝過程分為鋁合金擠壓和銅鋁復(fù)合擠壓，先進(jìn)行鋁合金擠壓，當(dāng)傳統(tǒng)鋁或鋁合金擠壓的擠壓速度至少達(dá)到10m/min時，再進(jìn)入銅鋁復(fù)合一次擠壓成型。實(shí)施復(fù)合擠壓成型裝置是在傳統(tǒng)擠壓機(jī)一側(cè)增設(shè)銅板送銅板機(jī)構(gòu)和銅板預(yù)熱保溫裝置；在擠壓模下半部與模套分別開設(shè)有中心線重合的槽，兩槽構(gòu)成送料槽；滾輪機(jī)構(gòu)對稱軸線與銅卷和送料槽的中心線均在同一直線上。本發(fā)明擠壓成型工藝簡單、可靠，大大縮短了生產(chǎn)周期，所得產(chǎn)品銅鋁復(fù)合的過渡層組織細(xì)密，散熱效率高，并且可節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)貴重有色金屬，有效降低成本。本發(fā)明通用性強(qiáng)，操作簡易，性價比高，工業(yè)化生產(chǎn)前景好。
文檔編號B21C29/00GK102172660SQ201110008269
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者丁司懿, 周照耀, 潘健怡 申請人:華南理工大學(xué)