專利名稱：一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前計(jì)算機(jī)產(chǎn)品正逐漸朝向輕薄化、小型化、高功能化和高頻化的趨勢(shì)發(fā)展，其單位面積所發(fā)出地?zé)崃?發(fā)熱密度)愈來愈高，電子散熱的問題也愈嚴(yán)重和棘手，相對(duì)地，散熱設(shè)計(jì)的困難度和所花費(fèi)的成本也越來越高。而利用散熱片來增加散熱面積是熱管理技術(shù)中最常見也是最基本的方式。雖然近代新制備及設(shè)計(jì)技術(shù)不斷提升，散熱片的應(yīng)用在有限空間的限制下，似乎有漸漸趨向極限的趨勢(shì)，未來各種不同的冷卻技術(shù)如熱管、水冷、冷凍循環(huán)以及浸入式沸騰冷卻等都可能用來解決散熱問題。盡管如此，散熱片仍是最經(jīng)濟(jì)、最可靠的散熱方式，因此如何提高散熱片的材料熱傳導(dǎo)率和增加散熱片的散熱面積，以提升其整體散熱效率，是21世紀(jì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)所面臨的重要關(guān)鍵課題。電子器件的散熱主要有三類風(fēng)冷、熱管和水冷，在這三類散熱方式中，散熱片是主要部件之一。散熱片的加工方式多種多樣，主要包括以下幾類
⑴沖壓散熱片。鋁合金和銅均可采用沖壓工藝制備散熱片，沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)在于自動(dòng)化、批量化，缺點(diǎn)在于只能制備形狀簡(jiǎn)單(低發(fā)熱密度)的散熱片；
⑵擠壓散熱片。擠壓是散熱片制造中最廣泛的加工方式，采用的材料通常是鋁合金。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于投資少、技術(shù)門檻低、易于投產(chǎn)、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量大、適用范圍廣。但是，生產(chǎn)的鰭片形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，無法獲得很大(大于20)的高寬比，并且只能生產(chǎn)鋁合金散熱片。⑶焊接散熱片。焊接作為傳統(tǒng)的金屬結(jié)合方式，在散熱片加工中被普遍采用。目前散熱片加工中采用的仍然主要是釬焊，其優(yōu)點(diǎn)在于底座與鰭片的組合多種多樣，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)非常成熟，易于大規(guī)模生產(chǎn)。但是，散熱片底座與鰭片之間存在界面熱阻，二者一旦結(jié)合度不好，嚴(yán)重影響散熱片性能；而且，控制焊著率難度較高，檢驗(yàn)不易，容易出現(xiàn)不良品，加工成本較高。⑷鑄造散熱片。鑄造技術(shù)可制造細(xì)薄、密集或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鰭片，易于一些特殊設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是在鑄造時(shí)表面流紋及氧化渣過多，降低熱傳導(dǎo)效果，冷卻時(shí)內(nèi)部微縮孔偏高，實(shí)質(zhì)熱傳導(dǎo)率降低，模具壽命較短，設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，產(chǎn)量較小，生產(chǎn)效率低，成本較高。ω機(jī)械加工散熱片。機(jī)加工工藝的最大優(yōu)勢(shì)在于散熱片底座與鰭片一體成形，不存在界面熱阻，能夠更有效利用散熱表面積，此外，切割而成的鰭片排列密集，能在單位體積內(nèi)獲得更大的散熱面積。然而，受到原材料等的影響，成品率低，機(jī)械加工的設(shè)備、人工成本高，大規(guī)模生產(chǎn)資金投入過大。(6)鍛造散熱片。將鋁合金或者銅合金加熱至較高溫度，然后在較高壓力下填入鍛造模具成形。其優(yōu)點(diǎn)在于散熱片鰭片與吸熱底座一體成形，無界面熱阻，適于加工柱狀鰭片。但是，由于在冷卻時(shí)可能出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，使鰭片存在厚薄、高度不均的情況，所需鍛造壓力高(500噸以上)，設(shè)備昂貴，模具制造成本高，磨損快，加工成本高，加工條件苛刻，時(shí)間長(zhǎng)，不易量產(chǎn)。(7)熱縮嵌套散熱片。利用熱脹冷縮原理的機(jī)械結(jié)合方式，主要用于鋁鰭片嵌銅。該工藝優(yōu)點(diǎn)是兼具鋁質(zhì)鰭片的低成本、低密度、易加工特性與銅材的高吸熱及導(dǎo)熱能力，缺點(diǎn)在于對(duì)鰭片、嵌入銅材尺寸、形狀要求嚴(yán)格，否則嚴(yán)重影響性能。⑶金屬粉末注射成形散熱片。金屬注射成形是一種凈近成形技術(shù)，一次成形，無需后續(xù)機(jī)加工。采用該技術(shù)能大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜、散熱比表面積大、尺寸精度高的散熱片。 目前，該項(xiàng)技術(shù)主要是制備銅散熱片。該技術(shù)的劣勢(shì)是不能制備大尺寸銅散熱片，且制備的銅散熱片底座相對(duì)密度在94%以下，底座的熱導(dǎo)率在320 WnT^ir1以下，不能充分發(fā)揮銅本身所具備的熱導(dǎo)性能。影響銅散熱片應(yīng)用的主要是以下三個(gè)因素①銅散熱片的原料成本高，集中應(yīng)用在電子行業(yè)的高端領(lǐng)域。②銅散熱片多是采用機(jī)械加工或焊接工藝制備，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，能耗高，成本高。③銅散熱片使用的是相對(duì)密度在99%以上的純銅。純銅的吸熱能力比鋁高，但是，銅的比熱容為ο. Sg^KgAr1,鋁的比熱容為ο. gj-Kg-1·^1,同等體積與同樣形狀的鋁散熱片比銅的散熱能力更強(qiáng)，傳統(tǒng)工藝制備的銅散熱片沒有充分發(fā)揮它所具備的吸熱能力。 ④銅的密度為8. 9g*cm-3，鋁的密度為2. 7g*cm-3，銅散熱片較高的質(zhì)量限制了它在便攜式計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服銅散熱片目前存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法。將不同粒度的銅粉分別與石蠟基多組元粘結(jié)劑混合，經(jīng)雙腔注塑機(jī)獲得銅散熱片的鰭片和底座，兩者組合成的銅散熱片生坯再經(jīng)脫脂，燒結(jié)，底座壓力加工，獲得梯度結(jié)構(gòu)的銅散熱片。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，包括如下步驟
(1)合批
鰭片采用的銅粉(按質(zhì)量百分比)+80目為0 5%、-80目 +100目為90 100% 和-100目為余量；
底座采用的銅粉(按質(zhì)量百分比):+325目為0 5%、-325目 +400目為90 100% 和-400目為余量；
兩種銅粉按上述重量比例稱取，分別在雙錐形混料機(jī)中混合6 12小時(shí)，得到均勻粉
末；
(2)混煉
將兩種粒度不同的銅粉分別與粘結(jié)劑在高速混合機(jī)中充分混合，進(jìn)行混煉，兩種銅粉與粘結(jié)劑的體積比相同，均為50 70% 50 30%，混煉的溫度為60 140°C，混煉時(shí)間為 5 15分鐘；
(3)制粒
將混煉好的坯料分別經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)、切粒機(jī)制備出注射成形喂料，制粒溫度為60 120 0C ；
(4)注射成形注射成形所需的喂料通過注塑機(jī)兩腔注射，制備出所需形狀的散熱片生坯，注射溫度都為100 180°C，射膠壓力都為30 80Mpa ；
(5)脫脂
散熱片生坯采用溶劑脫脂和熱脫脂的兩步脫脂工藝，先在正庚烷、環(huán)己烷或者三氯乙烷有機(jī)溶劑中于30 55°C下，浸泡4 12小時(shí)進(jìn)行溶劑脫脂，然后在500 750°C溫度下， 熱脫脂3 12小時(shí)；
(6)燒結(jié)
散熱片脫脂坯在氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750 1050°C，時(shí)間為1 3小時(shí)；
(7)壓力加工
對(duì)散熱片底座進(jìn)行壓力加工，壓制壓力為10 140 Mpa0一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(1)中，所述銅粉均為水霧化銅粉，粉末粒徑為3 50 μ m。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(4)中，所述粘結(jié)劑為石蠟基多組元粘結(jié)劑，成分為石蠟、高密度聚乙烯、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物和硬脂酸。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述石蠟基多組元粘結(jié)劑的成分按體積分?jǐn)?shù)為石蠟50 75%、高密度聚乙烯5 30%、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物20 30%、硬脂酸為
余里ο本發(fā)明的有益效果為
采用該法制備的散熱片的鰭片為相對(duì)密度在50 96%之間的多孔結(jié)構(gòu)材料，有利于提高散熱片的比表面積，顯著提高散熱效率。吸熱部分即底座，經(jīng)壓力加工后相對(duì)密度達(dá) 90 99%，能迅速地吸收熱源的熱量，降低熱源的溫度。梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的散熱效率比相對(duì)密度為99%的散熱片高20 50%。采用金屬粉末注射成形技術(shù)制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片，有效地克服了傳統(tǒng)工藝制備銅散熱片存在的弱點(diǎn)，擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍⑴采用金屬粉末注射成形技術(shù)能一次成形完整結(jié)構(gòu)銅散熱片，無需后續(xù)機(jī)加工，縮短了工藝流程，降低了能耗，有效降低成本，提高了效益。⑵對(duì)燒結(jié)后的散熱片底座進(jìn)行壓力加工，獲得底座相對(duì)密度為90 99%的梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片，解決了底座焊接時(shí)的熱阻問題，同樣能迅速的把熱源的熱量吸收到散熱片底座。⑶ 采用相對(duì)密度在50 96%之間的三維多孔Cu材料代替原來的相對(duì)密度為99%的Cu鰭片， 增大了散熱比表面積，提高了散熱效率。本發(fā)明制備的梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片產(chǎn)品一次成形，無需后續(xù)機(jī)加工，控制準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，其散熱效率比相對(duì)密度為99%以上的散熱片高20 50%，散熱性能優(yōu)異。下面通過附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。


圖1是圓柱狀鰭片散熱片結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是成品圓柱狀鰭片散熱片剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，圓柱狀鰭片散熱片的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 其中1為圓柱狀鰭片散熱片的底座，2為圓柱狀鰭片散熱片的鰭片。以圖1所示散熱片為例，梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片包括散熱片的鰭片2和散熱片的底座1，散熱片制備過程如下 ⑴整個(gè)散熱片采用金屬粉末注射成形技術(shù)制備。①鰭片用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為+80目為5%、-80目 +100目為90%、-100目為余量，底座用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-325目 +400目為100%，分別在雙錐形混料機(jī)中混合12小時(shí)。兩種銅粉與粘結(jié)劑體積比均為陽(yáng)％ :45%，粘結(jié)劑成分按體積分?jǐn)?shù)為石蠟為70%、高密度聚乙烯為5%、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物為20%、硬脂酸為5%，把銅粉和粘結(jié)劑在高速混合機(jī)上80°C混合10分鐘，再經(jīng)制粒溫度為100°C的擠出機(jī)及切粒機(jī)，制備出注射成形喂料。②兩種注射成形喂料通過注塑機(jī)雙腔注射制備出所需形狀的散熱片生坯，注射 (喂料)溫度為140°C，射膠壓力為50Mpa。③散熱片生坯脫出粘結(jié)劑，分兩步進(jìn)行溶劑脫脂和氫氣氣氛下熱脫脂，溶劑采用正庚烷和環(huán)己烷，脫脂溫度為40°C，時(shí)間為10小時(shí)，溶劑脫脂完以后再將注射成形生坯進(jìn)行埋粉熱脫脂，氫氣氣氛熱脫脂溫度最終溫度為700°C，時(shí)間為12小時(shí)。④散熱片脫脂坯在氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800°C，時(shí)間為1小時(shí)。⑵散熱片的底座1采用壓力加工方法制備對(duì)燒結(jié)后的散熱片進(jìn)行工裝，采用 60Mpa的壓力對(duì)散熱片底座再進(jìn)行壓制，提高散熱片底座的相對(duì)密度，增強(qiáng)底座的導(dǎo)熱能力。圖2是成品圓柱狀鰭片散熱片剖面示意圖，底座相對(duì)密度達(dá)99%以上，而其散熱片鰭片為相對(duì)密度在50 96%之間的多孔結(jié)構(gòu)材料。通過對(duì)同樣體積和同樣形狀的梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片與相對(duì)密度為99%以上的銅散熱片在同樣條件的測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行比較，梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片底座的熱阻達(dá)到后者的水平，整體散熱效率比后者高40%。實(shí)施例2
一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，圓柱狀鰭片散熱片的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片包括散熱片的鰭片2和散熱片的底座1，散熱片制備過程如下 ⑴整個(gè)散熱片采用金屬粉末注射成形技術(shù)制備。①鰭片用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為+80目為2%、-80目 +100目為95%、-100目為余量，底座用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為+325目為洲、-325目 +400目為95%、_400目為余量，分別在雙錐形混料機(jī)中混合10小時(shí)。兩種銅粉與粘結(jié)劑體積比都為60% :40%，粘結(jié)劑成分按體積分?jǐn)?shù)為石蠟為65%、高密度聚乙烯為10%、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物為20%、硬脂酸為5%， 把銅粉和粘結(jié)劑在高速混合機(jī)上85°C混合8分鐘，再經(jīng)制粒溫度為110°C的擠出機(jī)及切粒機(jī)，制備出注射成形喂料。②兩種注射成形喂料通過注塑機(jī)雙腔注射制備出所需形狀的散熱片生坯，注射時(shí)喂料溫度為145°C，射膠壓力為60Mpa。③散熱片生坯脫出粘結(jié)劑，分兩步進(jìn)行溶劑脫脂和氫氣氣氛下熱脫脂，溶劑采用正庚烷和環(huán)己烷，脫脂溫度為40°C，時(shí)間為9小時(shí)，溶劑脫脂完以后再將注射成形生坯進(jìn)行埋粉熱脫脂，氫氣氣氛熱脫脂溫度最終溫度為700°C，時(shí)間為12小時(shí)。④散熱片脫脂坯在氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850°C，時(shí)間為1. 5小時(shí)。
⑵散熱片的底座1采用壓力加工方法制備對(duì)燒結(jié)后的散熱片進(jìn)行工裝，采用 50Mpa的壓力對(duì)散熱片底座再進(jìn)行壓制，提高散熱片底座的相對(duì)密度，增強(qiáng)底座的導(dǎo)熱能力。通過對(duì)同樣體積和同樣形狀梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片與相對(duì)密度為99%以上的銅散熱片在同樣條件的測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行比較，梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片底座的熱阻與達(dá)到后者的水平， 整體散熱效率比后者高35%。實(shí)施例3
一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，圓柱狀鰭片散熱片的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片包括散熱片的鰭片2和散熱片的底座1，散熱片制備過程如下 ⑴整個(gè)散熱片采用金屬粉末注射成形技術(shù)制備。①鰭片用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-80目 +100目為100%，底座用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 +325目為5%、-325目 +400目為90%、-400目為余量，分別在雙錐形混料機(jī)中混合10小時(shí)。兩種銅粉與粘結(jié)劑體積比都為65% :35%，粘結(jié)劑成分按體積分?jǐn)?shù)為石蠟為60%、高密度聚乙烯為10%、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物為25%、硬脂酸為5%，把銅粉和粘結(jié)劑在高速混合機(jī)上90°C混合8分鐘，再經(jīng)制粒溫度為120°C的擠出機(jī)及切粒機(jī)，制備出注射成形喂料。②兩種注射成形喂料通過注塑機(jī)雙腔注射制備出所需形狀的散熱片生坯，注射時(shí)喂料溫度為150°C，射膠壓力為70Mpa。③散熱片生坯脫出粘結(jié)劑，分兩步進(jìn)行溶劑脫脂和氫氣氣氛下熱脫脂，溶劑采用三氯乙烷，脫脂溫度為40°C，時(shí)間為8小時(shí)，溶劑脫脂完以后再將注射成形生坯進(jìn)行埋粉熱脫脂，氫氣氣氛熱脫脂溫度最終溫度為700°C，時(shí)間為11小時(shí)。④散熱片脫脂坯在氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900°C，時(shí)間為2小時(shí)。⑵散熱片的底座1采用壓力加工方法制備對(duì)燒結(jié)后的散熱片進(jìn)行工裝，采用 40Mpa的壓力對(duì)散熱片底座再進(jìn)行壓制，提高散熱片底座的相對(duì)密度，增強(qiáng)底座的導(dǎo)熱能力。通過對(duì)同樣體積和同樣形狀梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片與相對(duì)密度為99%以上的銅散熱片在同樣條件的測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行比較，梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片底座的熱阻與達(dá)到后者的水平， 整體散熱效率比后者高30%。實(shí)施例4
一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，圓柱狀鰭片散熱片的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片包括散熱片的鰭片2和散熱片的底座1，散熱片制備過程如下 ⑴整個(gè)散熱片采用金屬粉末注射成形技術(shù)制備。①鰭片用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為+80目為5%、-80目 +100目為90%、-100目為余量，底座用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-325目 +400目為100%，分別在雙錐形混料機(jī)中混合6小時(shí)。兩種銅粉與粘結(jié)劑體積比都為50% :50%，粘結(jié)劑成分按體積分?jǐn)?shù)為石蠟為50%、高密度聚乙烯為15%、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物為30%、硬脂酸為5%，把銅粉和粘結(jié)劑在高速混合機(jī)上60°C混合15分鐘，再經(jīng)制粒溫度為60°C的擠出機(jī)及切粒機(jī)，制備出注射成形喂料。②兩種注射成形喂料通過注塑機(jī)雙腔注射制備出所需形狀的散熱片生坯，注射時(shí)喂料溫度為100°c，射膠壓力為80Mpa。③散熱片生坯脫出粘結(jié)劑，分兩步進(jìn)行溶劑脫脂和氫氣氣氛下熱脫脂，溶劑采用正庚烷和環(huán)己烷，脫脂溫度為30°C，時(shí)間為12小時(shí)，溶劑脫脂完以后再將注射成形生坯進(jìn)行埋粉熱脫脂，氫氣氣氛熱脫脂溫度最終溫度為500°C，時(shí)間為12小時(shí)。④散熱片脫脂坯在氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750°C，時(shí)間為3小時(shí)。⑵散熱片的底座1采用壓力加工方法制備對(duì)燒結(jié)后的散熱片進(jìn)行工裝，采用 140Mpa的壓力對(duì)散熱片底座再進(jìn)行壓制，提高散熱片底座的相對(duì)密度，增強(qiáng)底座的導(dǎo)熱能力。通過對(duì)同樣體積和同樣形狀梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片與相對(duì)密度為99%以上的銅散熱片在同樣條件的測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行比較，梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片底座的熱阻與達(dá)到后者的水平， 整體散熱效率比后者高30%。實(shí)施例5
一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，圓柱狀鰭片散熱片的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片包括散熱片的鰭片2和散熱片的底座1，散熱片制備過程如下 ⑴整個(gè)散熱片采用金屬粉末注射成形技術(shù)制備。①鰭片用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為+80目為5%、-80目 +100目為90%、-100目為余量，底座用銅粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-325目 +400目為100%，分別在雙錐形混料機(jī)中混合6小時(shí)。兩種銅粉與粘結(jié)劑體積比都為70% :30%，粘結(jié)劑成分按體積分?jǐn)?shù)為石蠟為75%、高密度聚乙烯為5%、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物為18%、硬脂酸為2%，把銅粉和粘結(jié)劑在高速混合機(jī)上140°C混合5分鐘，再經(jīng)制粒溫度為100°C的擠出機(jī)及切粒機(jī)，制備出注射成形喂料。②兩種注射成形喂料通過注塑機(jī)雙腔注射制備出所需形狀的散熱片生坯，注射時(shí)喂料溫度為180°C，射膠壓力為30Mpa。③散熱片生坯脫出粘結(jié)劑，分兩步進(jìn)行溶劑脫脂和氫氣氣氛下熱脫脂，溶劑采用三氯乙烷，脫脂溫度為55°C，時(shí)間為4小時(shí)，溶劑脫脂完以后再將注射成形生坯進(jìn)行埋粉熱脫脂，氫氣氣氛熱脫脂溫度最終溫度為700°C，時(shí)間為3小時(shí)。④散熱片脫脂坯在氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050°C，時(shí)間為1小時(shí)。⑵散熱片的底座1采用壓力加工方法制備對(duì)燒結(jié)后的散熱片進(jìn)行工裝，采用 IOMpa的壓力對(duì)散熱片底座再進(jìn)行壓制，提高散熱片底座的相對(duì)密度，增強(qiáng)底座的導(dǎo)熱能力。通過對(duì)同樣體積和同樣形狀梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片與相對(duì)密度為99%以上的銅散熱片在同樣條件的測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行比較，梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片底座的熱阻與達(dá)到后者的水平， 整體散熱效率比后者高20%。
權(quán)利要求
1.一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，包括如下步驟(1)合批鰭片采用的銅粉，按質(zhì)量百分比+80目為0 5%、-80目 +100目為90 100%和-100目為余量；底座采用的銅粉，按質(zhì)量百分比+325目為0 5%、-325目 +400目為90 100% 和-400目為余量；兩種銅粉按上述重量比例稱取，分別在雙錐形混料機(jī)中混合6 12小時(shí)，得到均勻粉末；(2)混煉將兩種粒度不同的銅粉分別與粘結(jié)劑在高速混合機(jī)中充分混合，進(jìn)行混煉，兩種銅粉與粘結(jié)劑的體積比相同，均為50 70% 50 30%，混煉的溫度為60 140°C，混煉時(shí)間為 5 15分鐘；(3)制粒將混煉好的坯料分別經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)、切粒機(jī)制備出注射成形喂料，制粒溫度為60 120 0C ；(4)注射成形注射成形所需的喂料通過注塑機(jī)兩腔注射，制備出所需形狀的散熱片生坯，注射溫度都為100 180°C，射膠壓力都為30 80Mpa ；(5)脫脂散熱片生坯采用溶劑脫脂和熱脫脂的兩步脫脂工藝，先在正庚烷、環(huán)己烷或者三氯乙烷有機(jī)溶劑中于30 55°C下，浸泡4 12小時(shí)進(jìn)行溶劑脫脂，然后在500 750°C溫度下， 熱脫脂3 12小時(shí)；(6)燒結(jié)散熱片脫脂坯在氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750 1050°C，時(shí)間為1 3小時(shí)；(7)壓力加工對(duì)散熱片底座進(jìn)行壓力加工，壓制壓力為10 140 Mpa0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，其特征在于步驟 (1)中，所述銅粉均為水霧化銅粉，粉末粒徑為3 50 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，其特征在于步驟 (4)中，所述粘結(jié)劑為石蠟基多組元粘結(jié)劑，成分為石蠟、高密度聚乙烯、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物和硬脂酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，其特征在于所述石蠟基多組元粘結(jié)劑的成分按體積分?jǐn)?shù)為石蠟50 75%、高密度聚乙烯5 30%、聚乙烯乙酸-乙酯共聚物20 30%、硬脂酸為余量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種注射成形制備梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片的方法，屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域。包括將不同粒度及粒度分布的銅粉按比例混合均勻，分別與石蠟基多組元粘結(jié)劑混合，經(jīng)雙腔注塑機(jī)注射成不同梯度結(jié)構(gòu)的銅散熱片生坯，再經(jīng)脫脂、燒結(jié)獲得完整結(jié)構(gòu)的銅散熱片，最后對(duì)銅散熱片的底座進(jìn)行壓力加工，制備出梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片。本發(fā)明制備的梯度結(jié)構(gòu)銅散熱片產(chǎn)品一次成形，無需后續(xù)機(jī)加工，控制準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，其散熱效率比相對(duì)密度為99%以上的散熱片高20～50%，散熱性能優(yōu)異。
文檔編號(hào)B22F3/115GK102554229SQ20101059791
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者崔雪飛, 羅崢, 陶海明, 魏衍廣 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院