專利名稱：由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)件的制作方法，特別涉及一種由多孔金屬材料與金屬材料形成的結(jié)構(gòu)件的制作方法。
背景技術(shù)：
在傳熱和散熱領(lǐng)域，多孔金屬銅材料作為熱管或均熱板填充材料，能有效的提高產(chǎn)品的散熱性能，具有很高的應(yīng)用前景，在實(shí)際應(yīng)用中要求多孔金屬材料與本體的金屬材料實(shí)現(xiàn)可靠而緊密的連接以形成結(jié)構(gòu)件。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可實(shí)現(xiàn)多孔金屬材料與金屬材料可靠而緊密的連接以形成結(jié)構(gòu)件的制作方法。本發(fā)明通過以下方案實(shí)現(xiàn):
一種由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，包括以下步驟:
I)將多孔金屬材料置于金屬材料之間(即呈“漢堡包”狀態(tài)，兩塊金屬材料之間夾多孔金屬材料)，或置于金屬材料之上，采用工具固定，向其施加一定壓力；固定用工具一般就是普通的夾具，目的是夾住多孔金屬材料與金屬材料的連接件
II)將經(jīng)第I步后形成的半成品置于熱處理裝置中，將熱處理裝置抽真空至裝置內(nèi)氣壓< 1.0Pa，之后再向其中充入保護(hù)氣體，保持裝置內(nèi)的保護(hù)氣體壓力彡1.2X IO5Pa,在900 1200°C之間保溫一定時(shí)間；冷卻后，去除固定用的工具，得到多孔金屬材料與金屬材料完全連接而成的結(jié)構(gòu)件。
所述第I步中向材料施加的壓力為所采用的多孔金屬材料抗壓強(qiáng)度的10%_50%。
所述第II步中充入的保護(hù)氣體選用氮?dú)饣驓錃?，并建議使用純度>99.999%的高純度氣體。
在所述第I步前，對多孔金屬材料和金屬材料作預(yù)處理，以去油去氧化物、去雜。
所述的多孔金屬材料預(yù)處理方法為，先將多孔金屬材料置于堿金屬氫氧化物(如NaOH, Κ0Η)的稀溶液中浸泡一定時(shí)間，然后在強(qiáng)酸(如鹽酸、硫酸)的稀溶液中浸泡一定時(shí)間，之后經(jīng)水洗一有機(jī)試劑清洗(如丙酮、無水乙醇)一烘干，最后打磨去雜。
由于散熱領(lǐng)域多使用銅材，因此上述方案中的多孔金屬材料優(yōu)選多孔銅材料，金屬材料優(yōu)選金屬銅或銅合金。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1.結(jié)構(gòu)件的連接面是多孔金屬材料與本體金屬材料之間的直接結(jié)合，界面過渡區(qū)的成分與基體一致，不存在其他雜質(zhì)，保證了產(chǎn)品的導(dǎo)熱和導(dǎo)電能力；由于高溫下的保溫?cái)U(kuò)散，過渡區(qū)與基體之間的組織結(jié)構(gòu)均勻，結(jié)合強(qiáng)度好。
2.將連接件的半成品整體放入熱處理裝置中，受熱均勻，殘余應(yīng)力小。
3.工序操作簡單， 連接可靠；無需采用任何粘結(jié)劑等實(shí)現(xiàn)了兩種材料的完全連接。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
由多孔金屬銅材料與本體金屬銅材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，步驟為:
1.選用規(guī)格為90PPi，體密度0.25g/cm3的泡沫銅，本體金屬材料為T2紫銅，首先對泡沫銅及紫銅進(jìn)行預(yù)處理，方法為先除油和除氧化膜處理，然后對泡沫銅及紫銅進(jìn)行打磨，清除雜質(zhì)并烘干。除油和除氧化膜處理的方法是:將泡沫銅和紫銅置于10%體積分?jǐn)?shù)的NaOH溶液中浸泡5分鐘，再置于10%體積分?jǐn)?shù)的HCl溶液中浸泡5分鐘，然后凈水洗凈，晾干后用丙酮或無水乙醇清洗，最后放入50°C保溫的烘箱中烘干。
2.將經(jīng)過上述預(yù)處理的泡沫銅放置于兩塊經(jīng)上述預(yù)處理的紫銅塊體之間，再用夾具固定，形成上紫銅——中間泡沫銅——下紫銅的呈“漢堡包”狀的連接件，對上述連接件施加0.5MPa的壓力。為防止夾具和紫銅材料連接，在夾具和紫銅之間用石墨片隔開。
3.將上述連接件放入真空爐中，抽真空至爐內(nèi)氣壓< 1.0Pa，之后向爐內(nèi)充入純度> 99.999%的氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù) 氣體，保持保護(hù)氣體壓力> 1.2X IO5Pa,在溫度為960°C，保溫60分鐘。
4.將上述連接件隨爐冷卻12小時(shí)，至100°C打開真空爐取出連接件，放置于空氣中冷卻至室溫，去掉夾具即可得到連接良好泡沫銅與紫銅的結(jié)構(gòu)件。
實(shí)施例2
由多孔金屬銅材料與本體金屬銅材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，步驟基本與實(shí)施例1相同，不同之處如下:
1.選用規(guī)格為40PPi，體密度0.50g/cm3的泡沫銅；
2.將泡沫銅材料放于紫銅塊體上面，用夾具固定，形成上泡沫銅——下紫銅的連接件，并對連接件施加1.5MPa左右的壓力。
3.在真空爐內(nèi)充入氫氣作為保護(hù)氣體，熱處理溫度為980°C，保溫120分鐘。
實(shí)施例3
由多孔金屬銅材料與本體金屬合金銅材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，步驟基本與實(shí)施例I相同，不同之處如下:
1.選用規(guī)格為IIOPPi，體密度0.20g/cm3的泡沫銅，基材為H92黃銅(銅合金)。
2.真空爐內(nèi)充入純度為彡99.999%的氫氣作為保護(hù)氣體，熱處理溫度為920°C，保溫20分鐘。
權(quán)利要求
1.一種由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，其特征在于:包括以下步驟， I )將多孔金屬材料置于金屬材料之間，或置于金屬材料之上，采用工具固定，向其施加一定壓力； II)將經(jīng)第I步后形成的半成品置于熱處理裝置中，將熱處理裝置抽真空至裝置內(nèi)氣壓< 1.0Pa，之后再向其中充入保護(hù)氣體，保持裝置內(nèi)的保護(hù)氣體壓力彡1.2X105Pa，在900 1000°C之間保溫一定時(shí)間；冷卻后，去除固定用的工具，得到多孔金屬材料與金屬材料完全連接而成的結(jié)構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1所述的由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，其特征在于:所述第I步中向材 料施加的壓力為所采用的多孔金屬材料抗壓強(qiáng)度的10%-50%。
3.如權(quán)利要求1所述的由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，其特征在于:所述第II步中充入的保護(hù)氣體選用氮?dú)饣驓錃狻?br> 4.如權(quán)利要求1所述的多孔金屬材料與金屬材料的連接方法，其特征在于:在所述第I步前，對多孔金屬材料和金屬材料作預(yù)處理。
5.如權(quán)利要求4所述的由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，其特征在于:所述的多孔金屬材料預(yù)處理方法為，先將多孔金屬材料置于堿金屬氫氧化物的稀溶液中浸泡一定時(shí)間，然后在強(qiáng)酸的稀溶液中浸泡一定時(shí)間，之后經(jīng)水洗一有機(jī)試劑清洗——烘干，最后打磨去雜質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1 5之一所述的由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，其特征在于:多孔金屬材料優(yōu)選多孔銅材料，金屬材料優(yōu)選金屬銅或銅合金。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種由多孔金屬材料與金屬材料形成結(jié)構(gòu)件的制作方法，將多孔金屬材料置于金屬材料之間或置于金屬材料之上，固定；再將形成的半成品置于真空熱處理裝置中，向其中充入保護(hù)氣體，在900～1200℃之間保溫一定時(shí)間；冷卻后，去除固定用的工具，得到多孔金屬材料與金屬材料完全連接而成的結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明制作的結(jié)構(gòu)件的連接面是多孔金屬材料與本體金屬材料之間的直接結(jié)合，界面過渡區(qū)的成分與基體一致，保證了產(chǎn)品的導(dǎo)熱和導(dǎo)電能力，過渡區(qū)與基體之間的組織結(jié)構(gòu)均勻，結(jié)合強(qiáng)度好。
文檔編號C22C1/08GK103143834SQ20131009051
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者張洪濤, 蔣素斌, 唐文進(jìn), 洪志剛, 石建珍 申請人:先進(jìn)儲(chǔ)能材料國家工程研究中心有限責(zé)任公司