CA2581075C - Materiau composite utilise pour la fabrication d'ailettes d'echangeurs thermiques a haute conductivite thermique - Google Patents
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Abstract
Matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne (10) en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques (20), le graphite expansé recomprimé ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3. Chaque couche externe métallique (20) a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale de la structure multicouche. Les couches externes métalliques (20) sont avantageusement munies de picots (21 ) régulièrement répartis et orientés vers la couche interne (10) en graphite expansé recomprimé, la densité desdits picots (21 ) étant supérieure à 25 par dm2 et leur hauteur étant supérieure à 15% de l'épaisseur finale de la couche interne (10) en graphite expansé recomprimé. Lesdits picots peuvent résulter d'une perforation de la couche externe métallique (20), la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
Description
MATERIAU COMPOSITE UTILISE POUR LA FABRICATION D'AILETTES
D'ECHANGEURS THERMIQUES A HAUTE CONDUCTIVITE THERMIQUE
DOMAINE TECHNIQUE
---L-=invention--conc-er-ne -la-fabrication-des--échangeur-s---thermiques--qui--permettent de dissiper la chaleur provenant d'une source de chaleur. Elle concerne plus particulièrement la fabrication d'éléments de forme plane dissipant efficacement la chaleur par conduction dans leur plan, par exemple les 1o ailettes de refroidissement des radiateurs pour composants électroniques.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un des principaux problèmes rencontrés pour le développement de composants électroniques est l'augmentation des pertes thermiques due à
l'accroissement continu des fréquences de travail et/ou à l'augmentation des puissances- lorsqu'il s'agit de générateurs- de puissance. Ces pertes peuvent engendrer des élévations de température importantes des composants, qui peuvent provoquer la dégradation, voire la destruction des dits composants.
Pour combattre ce phénomène il est devenu indispensable d'ajouter aux composants des dispositifs de dissipation de chaleur, les radiateurs, dont le rôle est d'absorber la chaleur émise par le composant et de la dissiper, via une grande surface d'échange, dans leur environnement, le plus souvent l'air ambiant.
Pour des raisons pratiques et économiques, un grand nombre de ces radiateurs sont du type échangeur thermique à ailettes, le plus souvent réalisés avec des métaux bons conducteurs de la chaleur comme l'aluminium ou le cuivre. Ces radiateurs dissipent la chaleur émise par les composants dans l'air qui les 3o entoure. Ils comprennent une base ou un support dont une face est destinée à
être mise en contact avec une source de chaleur, par exemple un composant
D'ECHANGEURS THERMIQUES A HAUTE CONDUCTIVITE THERMIQUE
DOMAINE TECHNIQUE
---L-=invention--conc-er-ne -la-fabrication-des--échangeur-s---thermiques--qui--permettent de dissiper la chaleur provenant d'une source de chaleur. Elle concerne plus particulièrement la fabrication d'éléments de forme plane dissipant efficacement la chaleur par conduction dans leur plan, par exemple les 1o ailettes de refroidissement des radiateurs pour composants électroniques.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un des principaux problèmes rencontrés pour le développement de composants électroniques est l'augmentation des pertes thermiques due à
l'accroissement continu des fréquences de travail et/ou à l'augmentation des puissances- lorsqu'il s'agit de générateurs- de puissance. Ces pertes peuvent engendrer des élévations de température importantes des composants, qui peuvent provoquer la dégradation, voire la destruction des dits composants.
Pour combattre ce phénomène il est devenu indispensable d'ajouter aux composants des dispositifs de dissipation de chaleur, les radiateurs, dont le rôle est d'absorber la chaleur émise par le composant et de la dissiper, via une grande surface d'échange, dans leur environnement, le plus souvent l'air ambiant.
Pour des raisons pratiques et économiques, un grand nombre de ces radiateurs sont du type échangeur thermique à ailettes, le plus souvent réalisés avec des métaux bons conducteurs de la chaleur comme l'aluminium ou le cuivre. Ces radiateurs dissipent la chaleur émise par les composants dans l'air qui les 3o entoure. Ils comprennent une base ou un support dont une face est destinée à
être mise en contact avec une source de chaleur, par exemple un composant
-2-électronique, et des ailettes reliées à ladite base et disposées de telle sorte qu"elles présentent une surface d'échange importante avec le milieu environnant. Leurs performances dépendent en premier lieu de la surface d'échange entre l'air ambiant et les ailettes et de leur aptitude à transférer un flux de chaleur aussi grand que possible entre la base et l'ailette, jusqu'à
son extrémité. _L'a lette doit_en_ conséquen_ c-e_présenter--_une_-b-onne__conductivité
thermique au moins dans la direction de sa grande dimension, ou mieux, dans toutes les directions du plan de l'ailette. Une modélisation du fonctionnement thermique des ailettes, montre qu'à géométrie identique, l'efficacité d'une io ailette est proportionnelle à la racine carrée de la conductivité thermique du matériau constitutif de l'ailette, mesurée dans le plan de l'ailette. Ainsi à
géométrie égale, une ailette en cuivre (conductivité thermique de l'ordre de 380 Wm-1K-') peut avoir une efficacité environ 37% supérieure à celle d'une ailette en aluminium (conductivité thermique de l'ordre de 200 Wm-IK-1).
L'aluminium reste cependant le matériau de choix en raison de son prix moins élevé que celui du cuivre, de sa légèreté et de la facilité de sa mise en oeuvre (contrairement.. aux profilés, en alliages de cuivre, le profilés- en aluminium-extrudés à chaud peuvent présenter toutes les formes possibles, en particulier des sections à contours concaves). Le cuivre est employé dans les applications les plus exigeantes en terme de quantité d'énergie à dissiper.
Pour pallier les limitations propres à chacun de ces deux matériaux, de nombreuses autres solutions de matériaux d'ailettes ont été suggérées, testées, voire même commercialisées, poursuivant toutes les mêmes objectifs :
- une conductivité thermique élevée dans le plan des ailettes (recherche de performance);
- une faible densité (recherche de légèreté);
- un faible coût.
Parmi ces tentatives et développements on peut citer :
son extrémité. _L'a lette doit_en_ conséquen_ c-e_présenter--_une_-b-onne__conductivité
thermique au moins dans la direction de sa grande dimension, ou mieux, dans toutes les directions du plan de l'ailette. Une modélisation du fonctionnement thermique des ailettes, montre qu'à géométrie identique, l'efficacité d'une io ailette est proportionnelle à la racine carrée de la conductivité thermique du matériau constitutif de l'ailette, mesurée dans le plan de l'ailette. Ainsi à
géométrie égale, une ailette en cuivre (conductivité thermique de l'ordre de 380 Wm-1K-') peut avoir une efficacité environ 37% supérieure à celle d'une ailette en aluminium (conductivité thermique de l'ordre de 200 Wm-IK-1).
L'aluminium reste cependant le matériau de choix en raison de son prix moins élevé que celui du cuivre, de sa légèreté et de la facilité de sa mise en oeuvre (contrairement.. aux profilés, en alliages de cuivre, le profilés- en aluminium-extrudés à chaud peuvent présenter toutes les formes possibles, en particulier des sections à contours concaves). Le cuivre est employé dans les applications les plus exigeantes en terme de quantité d'énergie à dissiper.
Pour pallier les limitations propres à chacun de ces deux matériaux, de nombreuses autres solutions de matériaux d'ailettes ont été suggérées, testées, voire même commercialisées, poursuivant toutes les mêmes objectifs :
- une conductivité thermique élevée dans le plan des ailettes (recherche de performance);
- une faible densité (recherche de légèreté);
- un faible coût.
Parmi ces tentatives et développements on peut citer :
-3-- l'étude d'un échangeur à ailettes à base de graphite anisotrope, à forte conductivité thermique dans un plan, présentée par Martin R. Vogel en 1994 à
la 10ème conférence IEEE SEMI-THERM (" Thermal Performance of Air-Cooled Hybrid Heat Sinks for a Low Velocity Environment ", SEMI-THERM X., Proceedings s of 1994 IEEE/CPMT 1Oth, pp. 17-22) 1a demande_ de___brevet 2004/_0000391_, --qui-décrit _les._ principes ..poursuivis pour l'élaboration et l'utilisation de feuilles en graphite expansé recomprimé
de haute densité (d > 1,7 g/cm3) (le terme "densité" est utilisé dans la présente demande dans son acception courante au sein de la profession, c'est-à-dire 1o qu'il a le sens anglo-saxon d'une masse volumique). Ces feuilles sont renforcées par une matrice de résine thermodurcissable, et empilées de telle sorte que l'on obtient une structure multicouche de faible densité (1,9 g/cm3 maxi) avec une conductivité thermique dans le plan des ailettes comparable à celle du cuivre pur (400 Wm-1K-l). Le graphite expansé recomprimé présente ainsi des 15 propriétés thermiques particulièrement bien adaptées aux parties planes d'échangeurs thermiques telles que des ailettes. La structure dense et rigide de ces ailettes-, est en partie. composée- d'un. matériau thermoplastique (de préférence une résine époxy durcie par traitement à chaud), introduit pour assurer une liaison entre les couches de graphite expansé recomprimé
20 empilées les unes sur les autres et pour conférer à l'ensemble des propriétés mécaniques bien plus élevées que celles de feuilles de graphite expansé
recomprimé sans additifs. Cette solution particulièrement intéressante introduit cependant plusieurs limitations :
a) la température de fonctionnement doit être limitée: les résines 25 thermoplastiques les plus courantes se dégradent rapidement si elles sont exposées de façon prolongée à des températures supérieures à 120 C. Pour des services à des températures supérieures, il faut faire appel à des résines complexes qui restent des produits chers.
b) la température atteinte en cours de fabrication doit également être limitée:
30 on ne peut donc pas recourir, pour réaliser la liaison des ailettes sur leur support, à un procédé qui ferait appel à de hautes températures, comme
la 10ème conférence IEEE SEMI-THERM (" Thermal Performance of Air-Cooled Hybrid Heat Sinks for a Low Velocity Environment ", SEMI-THERM X., Proceedings s of 1994 IEEE/CPMT 1Oth, pp. 17-22) 1a demande_ de___brevet 2004/_0000391_, --qui-décrit _les._ principes ..poursuivis pour l'élaboration et l'utilisation de feuilles en graphite expansé recomprimé
de haute densité (d > 1,7 g/cm3) (le terme "densité" est utilisé dans la présente demande dans son acception courante au sein de la profession, c'est-à-dire 1o qu'il a le sens anglo-saxon d'une masse volumique). Ces feuilles sont renforcées par une matrice de résine thermodurcissable, et empilées de telle sorte que l'on obtient une structure multicouche de faible densité (1,9 g/cm3 maxi) avec une conductivité thermique dans le plan des ailettes comparable à celle du cuivre pur (400 Wm-1K-l). Le graphite expansé recomprimé présente ainsi des 15 propriétés thermiques particulièrement bien adaptées aux parties planes d'échangeurs thermiques telles que des ailettes. La structure dense et rigide de ces ailettes-, est en partie. composée- d'un. matériau thermoplastique (de préférence une résine époxy durcie par traitement à chaud), introduit pour assurer une liaison entre les couches de graphite expansé recomprimé
20 empilées les unes sur les autres et pour conférer à l'ensemble des propriétés mécaniques bien plus élevées que celles de feuilles de graphite expansé
recomprimé sans additifs. Cette solution particulièrement intéressante introduit cependant plusieurs limitations :
a) la température de fonctionnement doit être limitée: les résines 25 thermoplastiques les plus courantes se dégradent rapidement si elles sont exposées de façon prolongée à des températures supérieures à 120 C. Pour des services à des températures supérieures, il faut faire appel à des résines complexes qui restent des produits chers.
b) la température atteinte en cours de fabrication doit également être limitée:
30 on ne peut donc pas recourir, pour réaliser la liaison des ailettes sur leur support, à un procédé qui ferait appel à de hautes températures, comme
4 PCT/FR2005/002311 un brasage par exemple. Ce genre de procédé conduirait à la destruction du matériau constitutif des ailettes, par dégradation de la résine de renfort.
c) la conductivité thermique globale, donc la performance de refroidissement de l'ailette, est limitée: le volume occupé par la résine représente une s portion non nulle du volume total (au moins quelques pourcents). Les conductivités thermiques des résines thermodurcissables --sont- nettement -plus faibles, au moins dans un rapport 50, que celle des cristaux de graphite qui composent le graphite expansé recomprimé. Ainsi le volume occupé par la résine ne contribue pratiquement pas à la conductivité de l'ensemble.
1o d) l'ailette réalisée avec une telle structure multicouche est peu déformable et assez fragile: les résines thermodurcissables, introduites en faibles quantités pour ne pas dégrader trop les performances thermiques sont également des matériaux fragiles. La combinaison d'un faible taux de résine et de la fragilité
inhérentes de ces résines, conduit à un produit peu déformable et fragile 15 e) enfin, d'un point de vue économique, les procédés de fabrication restent relativement coûteux en raison de la nécessité d'une opération de pressage à. chaud réalisée pour- obtenir. une. densification satisfaisante- du graphite expansé recomprimé et simultanément une réticulation de la résine qui rend le produit rigide. Ce procédé exige des presses de grande puissance qui 20 vont travailler avec des cycles lents et produire par batch des quantités limitées de pièces.
PROBLEME POSE
25 La demanderesse a cherché à réaliser des ailettes d'échangeur thermique peu coûteuses, légères, peu fragiles, utilisables dans un large domaine de température - compatible avec les conditions de fonctionnement du produit à
refroidir -, susceptibles d'être montées sur le support du radiateur par brasage ou serrage en force et enfin offrant une performance de refroidissement au 30 moins aussi bonne que la structure multicouche en graphite expansé
recomprimé imprégnée de résine décrite plus haut.
4a L'invention a pour objet un matériau multicouche à base de graphite expansé
renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, le graphite expansé
recomprimé
ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3, dans lequel chaque couche externe métallique a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale de la structure multicouche.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes 1o métalliques, dans lequel on colamine une feuille en graphite expansé
recomprimé de densité inférieure à 1, 2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques, puis on comprime la structure composite ainsi colaminée, la réduction de l'épaisseur totale étant définie de telle sorte que la couche interne en graphite expansé
recomprimé
atteigne une densité supérieure à 1,6 g/cm3.
L'invention a également pour objet un produit plat constitué en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, le graphite expansé
recomprimé
ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3, et dans lequel chaque couche externe métallique a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale du produit.
L'invention a également pour objet une ailette de refroidisseur réalisée par découpe du produit plat tel que défini ici-haut et ici-bas.
L'invention a également pour objet une ailette de refroidisseur, constituée en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, recouvrant les faces et au moins deux tranches de l'ailette.
L'invention a également pour objet un procédé pour fabriquer l'ailette telle que définie ici-haut et ici-bas déduit du procédé selon tel que défini ici-haut et ici-bas et dans lequel les feuilles métalliques sont initialement coupées suivant des dimensions plus larges que la feuille en graphite expansé recomprimé qu'elles vont recouvrir, dans lequel on colamine la feuille en graphite expansé recomprimé de densité
4b inférieure à 1,2 g/cm3, intercalée entre les feuilles métalliques, un bord de chacune des feuilles débordant de chacune des tranches opposées de la feuille de graphite et dans lequel on replie les bords sur les tranches de façon à les recouvrir puis dans lequel on réalise la compression finale.
L'invention a également pour objet un refroidisseur à ailettes étant muni des ailettes telles que définies ici-haut et ici-bas.
c) la conductivité thermique globale, donc la performance de refroidissement de l'ailette, est limitée: le volume occupé par la résine représente une s portion non nulle du volume total (au moins quelques pourcents). Les conductivités thermiques des résines thermodurcissables --sont- nettement -plus faibles, au moins dans un rapport 50, que celle des cristaux de graphite qui composent le graphite expansé recomprimé. Ainsi le volume occupé par la résine ne contribue pratiquement pas à la conductivité de l'ensemble.
1o d) l'ailette réalisée avec une telle structure multicouche est peu déformable et assez fragile: les résines thermodurcissables, introduites en faibles quantités pour ne pas dégrader trop les performances thermiques sont également des matériaux fragiles. La combinaison d'un faible taux de résine et de la fragilité
inhérentes de ces résines, conduit à un produit peu déformable et fragile 15 e) enfin, d'un point de vue économique, les procédés de fabrication restent relativement coûteux en raison de la nécessité d'une opération de pressage à. chaud réalisée pour- obtenir. une. densification satisfaisante- du graphite expansé recomprimé et simultanément une réticulation de la résine qui rend le produit rigide. Ce procédé exige des presses de grande puissance qui 20 vont travailler avec des cycles lents et produire par batch des quantités limitées de pièces.
PROBLEME POSE
25 La demanderesse a cherché à réaliser des ailettes d'échangeur thermique peu coûteuses, légères, peu fragiles, utilisables dans un large domaine de température - compatible avec les conditions de fonctionnement du produit à
refroidir -, susceptibles d'être montées sur le support du radiateur par brasage ou serrage en force et enfin offrant une performance de refroidissement au 30 moins aussi bonne que la structure multicouche en graphite expansé
recomprimé imprégnée de résine décrite plus haut.
4a L'invention a pour objet un matériau multicouche à base de graphite expansé
renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, le graphite expansé
recomprimé
ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3, dans lequel chaque couche externe métallique a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale de la structure multicouche.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes 1o métalliques, dans lequel on colamine une feuille en graphite expansé
recomprimé de densité inférieure à 1, 2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques, puis on comprime la structure composite ainsi colaminée, la réduction de l'épaisseur totale étant définie de telle sorte que la couche interne en graphite expansé
recomprimé
atteigne une densité supérieure à 1,6 g/cm3.
L'invention a également pour objet un produit plat constitué en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, le graphite expansé
recomprimé
ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3, et dans lequel chaque couche externe métallique a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale du produit.
L'invention a également pour objet une ailette de refroidisseur réalisée par découpe du produit plat tel que défini ici-haut et ici-bas.
L'invention a également pour objet une ailette de refroidisseur, constituée en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, recouvrant les faces et au moins deux tranches de l'ailette.
L'invention a également pour objet un procédé pour fabriquer l'ailette telle que définie ici-haut et ici-bas déduit du procédé selon tel que défini ici-haut et ici-bas et dans lequel les feuilles métalliques sont initialement coupées suivant des dimensions plus larges que la feuille en graphite expansé recomprimé qu'elles vont recouvrir, dans lequel on colamine la feuille en graphite expansé recomprimé de densité
4b inférieure à 1,2 g/cm3, intercalée entre les feuilles métalliques, un bord de chacune des feuilles débordant de chacune des tranches opposées de la feuille de graphite et dans lequel on replie les bords sur les tranches de façon à les recouvrir puis dans lequel on réalise la compression finale.
L'invention a également pour objet un refroidisseur à ailettes étant muni des ailettes telles que définies ici-haut et ici-bas.
-5-OBJET DE L'INVENTION
Un premier objet selon l'invention est un matériau multicouche à base de s graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux-couches externes .métalliq.ues qui présentent une épaisseur faible par rapport à la structure multicouche.
Typiquement l'épaisseur de chacune de ces couches métalliques est inférieure au dixième de l'épaisseur totale de ladite structure multicouche. En effet, selon wo l'invention, l'essentiel de l'évacuation de chaleur est assuré par le graphite expansé recomprimé, qui est protégé mécaniquement par les couches externes métalliques. Celles-ci peuvent être en n'importe quel métal ou alliage métallique, soit des métaux très bons conducteurs de la chaleur tels que le cuivre ou l'aluminium ou leurs alliages respectifs, soit des métaux présentant de 15 très bonnes caractéristiques mécaniques et pouvant de ce fait se présenter sous de forme de peaux de très faible épaisseur, la faible épaisseur compensant leur moindre, conductivité thermique..
On connaît l'intérêt du graphite expansé recomprimé. Il s'agit de particules de 20 graphite expansé qui sont mélangées puis comprimées en absence de liant carboné pour obtenir des structures solides dont les densités sont typiquement comprises entre environ 80 kg/m3 et 2300 kg/m3. Il existe plusieurs moyens pour obtenir des particules de graphite expansé. Ils sont par exemple décrits dans US
3 404 061 (broyage, attaque des espaces entre plans réticulaires hexagonaux 25 par agent oxydant ou halogéné, imprégnation d'eau, mise à une température supérieure à 100 C). Ensuite, ces particules sont réunies puis soumises à
compression. Lorsque la compression permet d'atteindre une densité comprise entre environ 400 kg/m3 et environ 1300 kg/m3, le graphite expansé
recomprimé présente des caractéristiques élastiques intéressantes et prend le 3o nom usuel de "graphite souple". Dans le cadre de l'invention, le graphite
Un premier objet selon l'invention est un matériau multicouche à base de s graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux-couches externes .métalliq.ues qui présentent une épaisseur faible par rapport à la structure multicouche.
Typiquement l'épaisseur de chacune de ces couches métalliques est inférieure au dixième de l'épaisseur totale de ladite structure multicouche. En effet, selon wo l'invention, l'essentiel de l'évacuation de chaleur est assuré par le graphite expansé recomprimé, qui est protégé mécaniquement par les couches externes métalliques. Celles-ci peuvent être en n'importe quel métal ou alliage métallique, soit des métaux très bons conducteurs de la chaleur tels que le cuivre ou l'aluminium ou leurs alliages respectifs, soit des métaux présentant de 15 très bonnes caractéristiques mécaniques et pouvant de ce fait se présenter sous de forme de peaux de très faible épaisseur, la faible épaisseur compensant leur moindre, conductivité thermique..
On connaît l'intérêt du graphite expansé recomprimé. Il s'agit de particules de 20 graphite expansé qui sont mélangées puis comprimées en absence de liant carboné pour obtenir des structures solides dont les densités sont typiquement comprises entre environ 80 kg/m3 et 2300 kg/m3. Il existe plusieurs moyens pour obtenir des particules de graphite expansé. Ils sont par exemple décrits dans US
3 404 061 (broyage, attaque des espaces entre plans réticulaires hexagonaux 25 par agent oxydant ou halogéné, imprégnation d'eau, mise à une température supérieure à 100 C). Ensuite, ces particules sont réunies puis soumises à
compression. Lorsque la compression permet d'atteindre une densité comprise entre environ 400 kg/m3 et environ 1300 kg/m3, le graphite expansé
recomprimé présente des caractéristiques élastiques intéressantes et prend le 3o nom usuel de "graphite souple". Dans le cadre de l'invention, le graphite
-6-expansé recomprimé de la couche interne est comprimé jusqu'à une densité
supérieure à celle du graphite souple classique.
On a remarqué en effet que plus la compression exercée sur les particules de graphite expansé est importante,, plus la structure obtenue est dense, plus elle __a__ tendance_._.. à-.__pr_ése.nter____cer_taines._...._propri_étés ____physiques ___ anisotropes,-notamment les conductivités électrique et thermique. Fortement comprimé, un tel matériau perd ses propriétés isolantes et acquiert même de bonnes propriétés conductrices de la chaleur dans le plan perpendiculaire à la io direction de compression. Ainsi, un graphite expansé recomprimé présentant une densité supérieure à 1,7 g/cm3 présente dans le plan perpendiculaire à la compression un coefficient de conductivité thermique voisin de 400 Wm-1K-1, supérieur à celui du cuivre pur. De préférence, pour obtenir de bonnes propriétés conductrices de la chaleur dans son plan, le matériau multicouche 1s selon l'invention comprend au moins une couche en graphite expansé
recomprimé de densité supérieure à 1,6 g/cm3, de préférence encore supérieure à 1,7 g/cm3._ Typiquement, pour une structure de 1,5 mm d'épaisseur, les couches 20 métalliques externes ont une épaisseur inférieure à 150 pm, soit le dixième de l'épaisseur totale de la structure. Des couches externes en acier peuvent avoir une épaisseur nettement plus faible, typiquement 20 pm. Bien évidemment, les couches externes peuvent être constituées d'un même métal ou alliage ou, au contraire, être chacune en un métal différent.
Les couches métalliques externes confèrent à l'ensemble de la structure une bonne tenue mécanique et une certaine déformabilité. De plus, elles protègent la couche de graphite expansé recomprimé contre l'abrasion ou les chocs mécaniques. La couche interne en graphite expansé recomprimé
confère à l'ensemble de la structure une très bonne conductivité thermique dans le plan des couches et une faible densité moyenne.
supérieure à celle du graphite souple classique.
On a remarqué en effet que plus la compression exercée sur les particules de graphite expansé est importante,, plus la structure obtenue est dense, plus elle __a__ tendance_._.. à-.__pr_ése.nter____cer_taines._...._propri_étés ____physiques ___ anisotropes,-notamment les conductivités électrique et thermique. Fortement comprimé, un tel matériau perd ses propriétés isolantes et acquiert même de bonnes propriétés conductrices de la chaleur dans le plan perpendiculaire à la io direction de compression. Ainsi, un graphite expansé recomprimé présentant une densité supérieure à 1,7 g/cm3 présente dans le plan perpendiculaire à la compression un coefficient de conductivité thermique voisin de 400 Wm-1K-1, supérieur à celui du cuivre pur. De préférence, pour obtenir de bonnes propriétés conductrices de la chaleur dans son plan, le matériau multicouche 1s selon l'invention comprend au moins une couche en graphite expansé
recomprimé de densité supérieure à 1,6 g/cm3, de préférence encore supérieure à 1,7 g/cm3._ Typiquement, pour une structure de 1,5 mm d'épaisseur, les couches 20 métalliques externes ont une épaisseur inférieure à 150 pm, soit le dixième de l'épaisseur totale de la structure. Des couches externes en acier peuvent avoir une épaisseur nettement plus faible, typiquement 20 pm. Bien évidemment, les couches externes peuvent être constituées d'un même métal ou alliage ou, au contraire, être chacune en un métal différent.
Les couches métalliques externes confèrent à l'ensemble de la structure une bonne tenue mécanique et une certaine déformabilité. De plus, elles protègent la couche de graphite expansé recomprimé contre l'abrasion ou les chocs mécaniques. La couche interne en graphite expansé recomprimé
confère à l'ensemble de la structure une très bonne conductivité thermique dans le plan des couches et une faible densité moyenne.
-7-La structure selon l'invention comprend une structure interne protégée par les couches externes métalliques. Ladite structure interne peut ne comprendre que ladite couche en graphite expansé recomprimé ou être elle-même s multicouche, comme dans US 2004/0000391. Lorsqu'une une couche métalliaue externe est adjacente à une couche en __graph_ite_. expansé
recomprimé, la liaison entre ladite couche métallique externe et ladite couche en graphite expansé recomprimé qui lui est adjacente est assurée par un adhésif ou, de préférence, par ancrage mécanique, ce dernier permettant un io meilleur transfert thermique entre les couches et n'exposant pas la structure finale à une limitation de température d'emploi.
De préférence, lorsque la structure interne est elle-même multicouche, elle comporte deux couches externes en graphite expansé recomprimé, de façon 15 à ce que chaque couche externe métallique soit adjacente et ancrée mécaniquement auxdites couches externes en graphite expansé recomprimé
de la structure interne multicouche.....
Selon une modalité préférée de l'invention, les couches métalliques sont 20 adjacentes à une couche interne unique en graphite expansé recomprimé.
Elles sont situées de part et d'autre de cette couche unique et liées avec ladite couche interne par ancrage mécanique. De la sorte, que la structure interne soit mono-couche ou multi-couche, chaque couche métallique externe est adjacente à une couche en graphite expansé recomprimé, la liaison entre 25 ladite couche métallique externe et ladite couche en graphite expansé
recomprimé qui lui est adjacente étant assurée par ancrage mécanique.
L'ancrage mécanique est assuré par le fait que chaque couche métallique est munie de reliefs, ou picots, régulièrement répartis et orientés vers la couche de graphite. Dans le domaine géométrique qui nous intéresse, la densité de ces 3o picots doit typiquement être supérieure à 25 par dm2 et leur hauteur doit
recomprimé, la liaison entre ladite couche métallique externe et ladite couche en graphite expansé recomprimé qui lui est adjacente est assurée par un adhésif ou, de préférence, par ancrage mécanique, ce dernier permettant un io meilleur transfert thermique entre les couches et n'exposant pas la structure finale à une limitation de température d'emploi.
De préférence, lorsque la structure interne est elle-même multicouche, elle comporte deux couches externes en graphite expansé recomprimé, de façon 15 à ce que chaque couche externe métallique soit adjacente et ancrée mécaniquement auxdites couches externes en graphite expansé recomprimé
de la structure interne multicouche.....
Selon une modalité préférée de l'invention, les couches métalliques sont 20 adjacentes à une couche interne unique en graphite expansé recomprimé.
Elles sont situées de part et d'autre de cette couche unique et liées avec ladite couche interne par ancrage mécanique. De la sorte, que la structure interne soit mono-couche ou multi-couche, chaque couche métallique externe est adjacente à une couche en graphite expansé recomprimé, la liaison entre 25 ladite couche métallique externe et ladite couche en graphite expansé
recomprimé qui lui est adjacente étant assurée par ancrage mécanique.
L'ancrage mécanique est assuré par le fait que chaque couche métallique est munie de reliefs, ou picots, régulièrement répartis et orientés vers la couche de graphite. Dans le domaine géométrique qui nous intéresse, la densité de ces 3o picots doit typiquement être supérieure à 25 par dm2 et leur hauteur doit
-8-représenter plus de 15% de l'épaisseur finale de la couche de graphite expansé
recomprimé.
Pour obtenir ces picots, on peut par exemple perforer la feuille métallique:
s chaque perforation est réalisée du même côté de ladite feuille métallique de telle sorte aue la paroi au voisinage de l'orifice perforé est--- déform--e----,e-t présente la forme d'une excroissance en relief par rapport à la dite feuille métallique avec une hauteur suffisante pour réaliser ledit ancrage mécanique.
Le picot peut résulter du poinçonnement partiel de la couche métallique, la io partie partiellement poinçonnée étant ensuite pliée suivant la partie non poinçonnée faisant office de charnière. Le picot peut également résulter d'une perforation complète de la feuille, la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
On peut quantifier ces caractéristiques par une densité de perforations (nombre de_.perforations/dm2), par une taille de perforation (mm2), par une, hauteur des picots métalliques débouchants résultant de la perforation, directement proportionnelle à la taille des perforations, par le pourcentage de la surface totale occupée par les perforations. Dans le domaine géométrique qui nous intéresse, la perforation des couches métalliques doit être réalisée de telle sorte que l'on obtienne typiquement au moins 25 perforations par dm2, la surface de ces perforations représentant au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique, avec des picots de hauteur au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé
recomprimé. De préférence, chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2.
Un tel réseau de picots assure non seulement un bon ancrage mécanique 3o entre la couche métallique et la couche en graphite expansé mais permet également de réaliser en grande cadence ladite structure, la compression des
recomprimé.
Pour obtenir ces picots, on peut par exemple perforer la feuille métallique:
s chaque perforation est réalisée du même côté de ladite feuille métallique de telle sorte aue la paroi au voisinage de l'orifice perforé est--- déform--e----,e-t présente la forme d'une excroissance en relief par rapport à la dite feuille métallique avec une hauteur suffisante pour réaliser ledit ancrage mécanique.
Le picot peut résulter du poinçonnement partiel de la couche métallique, la io partie partiellement poinçonnée étant ensuite pliée suivant la partie non poinçonnée faisant office de charnière. Le picot peut également résulter d'une perforation complète de la feuille, la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
On peut quantifier ces caractéristiques par une densité de perforations (nombre de_.perforations/dm2), par une taille de perforation (mm2), par une, hauteur des picots métalliques débouchants résultant de la perforation, directement proportionnelle à la taille des perforations, par le pourcentage de la surface totale occupée par les perforations. Dans le domaine géométrique qui nous intéresse, la perforation des couches métalliques doit être réalisée de telle sorte que l'on obtienne typiquement au moins 25 perforations par dm2, la surface de ces perforations représentant au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique, avec des picots de hauteur au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé
recomprimé. De préférence, chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2.
Un tel réseau de picots assure non seulement un bon ancrage mécanique 3o entre la couche métallique et la couche en graphite expansé mais permet également de réaliser en grande cadence ladite structure, la compression des
-9-particules de graphite - jusqu'à l'obtention d'une densité supérieure ou égale à
1,6 g/cm3 - pouvant être réalisée après mise en place de la couche de graphite expansé entre les deux parois métalliques, sans avoir recours à un moule.
Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques caractérisé en ce qu'on colamine une feuille en io graphite expansé recomprimé de densité inférieure à 1,2 g/cm3, typiquement une feuille de graphite souple de densité comprise entre 0,8 et 1, 2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques, puis en ce qu'on comprime, par exemple par compression ou par laminage, la structure composite ainsi colaminée, la réduction des épaisseurs étant définie de telle sorte que ladite 1s couche interne en graphite expansé recomprimé atteigne une densité
supérieure à 1,6 g/cm3, de préférence supérieure à 1,7 g/cm3.
Les feuilles métalliques utilisées peuvent être réalisées en tout type de métal.
Elles sont de préférence très fines, d'épaisseur typiquement inférieure à 150 pm.
20 Le métal constituant ces couches externes est de préférence l'aluminium (ou un alliage d'aluminium) ou le cuivre (ou un alliage de cuivre), en raison de leur bonne conductivité thermique. Dans ce cas, les feuilles peuvent avoir une épaisseur comprise entre 50 et 100 microns, ce qui laisse le maximum de volume à l'âme en graphite expansé recomprimé qui est le matériau de plus 25 grande conductivité thermique dans l'ensemble. Des feuilles d'acier peuvent aussi convenir, leur faible conductivité thermique étant partiellement compensée par une haute résistance mécanique qui permet de travailler avec de faibles épaisseur, 20 microns par exemple. Bien évidemment, les couches externes peuvent être constituées d'un même métal ou alliage ou, au 30 contraire, être chacune en un métal différent.
1,6 g/cm3 - pouvant être réalisée après mise en place de la couche de graphite expansé entre les deux parois métalliques, sans avoir recours à un moule.
Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques caractérisé en ce qu'on colamine une feuille en io graphite expansé recomprimé de densité inférieure à 1,2 g/cm3, typiquement une feuille de graphite souple de densité comprise entre 0,8 et 1, 2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques, puis en ce qu'on comprime, par exemple par compression ou par laminage, la structure composite ainsi colaminée, la réduction des épaisseurs étant définie de telle sorte que ladite 1s couche interne en graphite expansé recomprimé atteigne une densité
supérieure à 1,6 g/cm3, de préférence supérieure à 1,7 g/cm3.
Les feuilles métalliques utilisées peuvent être réalisées en tout type de métal.
Elles sont de préférence très fines, d'épaisseur typiquement inférieure à 150 pm.
20 Le métal constituant ces couches externes est de préférence l'aluminium (ou un alliage d'aluminium) ou le cuivre (ou un alliage de cuivre), en raison de leur bonne conductivité thermique. Dans ce cas, les feuilles peuvent avoir une épaisseur comprise entre 50 et 100 microns, ce qui laisse le maximum de volume à l'âme en graphite expansé recomprimé qui est le matériau de plus 25 grande conductivité thermique dans l'ensemble. Des feuilles d'acier peuvent aussi convenir, leur faible conductivité thermique étant partiellement compensée par une haute résistance mécanique qui permet de travailler avec de faibles épaisseur, 20 microns par exemple. Bien évidemment, les couches externes peuvent être constituées d'un même métal ou alliage ou, au 30 contraire, être chacune en un métal différent.
-10-La feuille de graphite expansé recomprimé utilisée peut être une feuille en graphite souple obtenue suivant l'art antérieur connu, par exemple le procédé
décrit dans US 3 404 061. Typiquement, on utilise des feuilles d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm d'épaisseur, avec des densités inférieures à
1,2 g/cm3, typiquement comprises entre 0,8 g/cm3 et 1,2 g/cm3.
On place la feuille de graphite souple entre deux feuilles métalliques. Par une opération de colaminage, on lie ladite feuille de graphite souple aux dites feuilles métalliques. Au cours du colaminage, il n'y a pas à proprement parler io de déformation plastique des feuilles mais mise en contact sur toute leur surface commune. La liaison peut être réalisée en introduisant des couches adhésives intercalaires - typiquement à base de résine phénolique, époxy, polyimide, acrylique ou polyurétane - ou encore, de préférence, en utilisant des feuilles métalliques munies de picots, lesdits picots étant orientés vers la couche en graphite souple.
Avantageusement, les, feuilles -métalliques sont- préalablement perforées de.
telle sorte que chaque perforation soit associée à un picot qui s'ancre dans la feuille de graphite souple lorsque l'ensemble passe dans l'entrefer du laminoir.
Une fois les trois feuilles colaminées, on obtient un produit composite métal/graphite souple/métal avec une âme en graphite souple ancrée dans les feuilles perforées. A ce stade, la feuille de graphite souple n'a toujours pas été comprimée fortement, et sa densité est toujours dans la fourchette 0,8 g/cm3 - 1,2 g/cm3, valeurs pour lesquelles la conductivité thermique dans le plan est encore limitée (de l'ordre de 100 à 140 Wm-1K-1).
Les produits après colaminage sont ensuite comprimés pour densifier la feuille de graphite souple. La réduction de l'épaisseur totale du produit colaminé est définie de telle sorte que la couche interne en graphite expansé recomprimé
3o atteigne une densité supérieure à 1,6 g/cm3, valeur à partir de laquelle on
décrit dans US 3 404 061. Typiquement, on utilise des feuilles d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm d'épaisseur, avec des densités inférieures à
1,2 g/cm3, typiquement comprises entre 0,8 g/cm3 et 1,2 g/cm3.
On place la feuille de graphite souple entre deux feuilles métalliques. Par une opération de colaminage, on lie ladite feuille de graphite souple aux dites feuilles métalliques. Au cours du colaminage, il n'y a pas à proprement parler io de déformation plastique des feuilles mais mise en contact sur toute leur surface commune. La liaison peut être réalisée en introduisant des couches adhésives intercalaires - typiquement à base de résine phénolique, époxy, polyimide, acrylique ou polyurétane - ou encore, de préférence, en utilisant des feuilles métalliques munies de picots, lesdits picots étant orientés vers la couche en graphite souple.
Avantageusement, les, feuilles -métalliques sont- préalablement perforées de.
telle sorte que chaque perforation soit associée à un picot qui s'ancre dans la feuille de graphite souple lorsque l'ensemble passe dans l'entrefer du laminoir.
Une fois les trois feuilles colaminées, on obtient un produit composite métal/graphite souple/métal avec une âme en graphite souple ancrée dans les feuilles perforées. A ce stade, la feuille de graphite souple n'a toujours pas été comprimée fortement, et sa densité est toujours dans la fourchette 0,8 g/cm3 - 1,2 g/cm3, valeurs pour lesquelles la conductivité thermique dans le plan est encore limitée (de l'ordre de 100 à 140 Wm-1K-1).
Les produits après colaminage sont ensuite comprimés pour densifier la feuille de graphite souple. La réduction de l'épaisseur totale du produit colaminé est définie de telle sorte que la couche interne en graphite expansé recomprimé
3o atteigne une densité supérieure à 1,6 g/cm3, valeur à partir de laquelle on
-11-peut obtenir une conductivité thermique comparable ou supérieure à celle du cuivre. De préférence, la densité visée sera supérieure à 1,7 g/cm3.
La demanderesse a observé que la présence de picots facilitait l'opération de compression finale. Elle a en effet établi que certaines géométries de picots conduisaient à_un-.--ancrage ..de-la -feuille_de_graphite--.souple--dans--les-feuilles-métalliques suffisant pour permettre d'obtenir le produit final soit en faisant passer la structure colaminée entre des laminoirs, soit en la comprimant entre deux plaques planes, sans avoir recours à un moule. Si on essaie de comprimer io un empilement de deux feuilles métalliques lisses encadrant une feuille de graphite souple, la feuille de graphite souple commence par se comprimer, puis à partir d'une densité proche de 1,5 g/cm3, elle se met à fluer perpendiculairement à la direction de compression, de telle sorte qu'il est impossible de faire croître la densité. L'épaisseur de la feuille de graphite souple continue à décroître mais sa surface augmente. Un moule de forme est alors nécessaire pour confiner le graphite souple et forcer sa densification.
L'ancrage sur les picots, qui- élimine ce problème de fluage, amène une grande économie dans les procédés de fabrication, en permettant un travail en continu dans un train de laminoirs, ou un pressage sans avoir recours à des moules de forme.
Ainsi, grâce à la présence de picots, on peut recourir à un procédé continu tel que le laminage capable de conduire à des densités de graphite expansé
recomprimé élevées, typiquement 1,75 g/cm3, et ceci représente est un atout économique très important.
Pour obtenir ces picots, on peut par exemple perforer la feuille métallique:
chaque perforation est réalisée du même côté de ladite feuille métallique de telle sorte que la paroi au voisinage de l'orifice perforé est déformée et présente la forme d'une excroissance en relief par rapport à la dite feuille métallique avec une hauteur suffisante pour réaliser ledit ancrage mécanique.
La demanderesse a observé que la présence de picots facilitait l'opération de compression finale. Elle a en effet établi que certaines géométries de picots conduisaient à_un-.--ancrage ..de-la -feuille_de_graphite--.souple--dans--les-feuilles-métalliques suffisant pour permettre d'obtenir le produit final soit en faisant passer la structure colaminée entre des laminoirs, soit en la comprimant entre deux plaques planes, sans avoir recours à un moule. Si on essaie de comprimer io un empilement de deux feuilles métalliques lisses encadrant une feuille de graphite souple, la feuille de graphite souple commence par se comprimer, puis à partir d'une densité proche de 1,5 g/cm3, elle se met à fluer perpendiculairement à la direction de compression, de telle sorte qu'il est impossible de faire croître la densité. L'épaisseur de la feuille de graphite souple continue à décroître mais sa surface augmente. Un moule de forme est alors nécessaire pour confiner le graphite souple et forcer sa densification.
L'ancrage sur les picots, qui- élimine ce problème de fluage, amène une grande économie dans les procédés de fabrication, en permettant un travail en continu dans un train de laminoirs, ou un pressage sans avoir recours à des moules de forme.
Ainsi, grâce à la présence de picots, on peut recourir à un procédé continu tel que le laminage capable de conduire à des densités de graphite expansé
recomprimé élevées, typiquement 1,75 g/cm3, et ceci représente est un atout économique très important.
Pour obtenir ces picots, on peut par exemple perforer la feuille métallique:
chaque perforation est réalisée du même côté de ladite feuille métallique de telle sorte que la paroi au voisinage de l'orifice perforé est déformée et présente la forme d'une excroissance en relief par rapport à la dite feuille métallique avec une hauteur suffisante pour réaliser ledit ancrage mécanique.
-12-Le picot peut résulter du poinçonnement partiel de la couche métallique, la partie partiellement poinçonnée étant ensuite pliée suivant la partie non poinçonnée faisant office de charnière. Le picot peut également résulter d'une perforation complète de la feuille, la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique. Cette dernière forme de picot estpréférée car les_creux_etvides__ créés par l'ancrage des picots dans la couche de graphite souple lors du colaminage sont plus facilement et rapidement remplis par fluage au cours de la compression finale.
La demanderesse a établi d'une part que les perforations devaient être nombreuses, régulièrement distribuées sur les feuilles métalliques et d'une taille suffisante pour que le graphite souple flue et occupe le vide laissé par la perforation, d'autre part que la taille des picots métalliques associés aux perforations devait être suffisante pour permette un ancrage efficace du graphite souple sur le feuillard, et ceci en fonction de l'épaisseur finale de l'ailette. Il a été observé que plus on.visait une épaisseur importante pour l'âme en graphite expansé recomprimé, plus la surface de la perforation devait s'accroître pour limiter le fluage en compression du graphite souple. Ainsi, la surface de ces perforations doit représenter au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique et la hauteur des picots doit être au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé recomprimé. De préférence, chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2. Lorsque la surface totale de ces perforations représente une proportion importante de la surface totale de la couche métallique, typiquement 50 %, et en particulier lorsque la densification de la couche de graphite est réalisée par laminage, il convient d'augmenter l'épaisseur des couches métalliques externes pour améliorer la tenue mécanique de l'ensemble.
La demanderesse a établi d'une part que les perforations devaient être nombreuses, régulièrement distribuées sur les feuilles métalliques et d'une taille suffisante pour que le graphite souple flue et occupe le vide laissé par la perforation, d'autre part que la taille des picots métalliques associés aux perforations devait être suffisante pour permette un ancrage efficace du graphite souple sur le feuillard, et ceci en fonction de l'épaisseur finale de l'ailette. Il a été observé que plus on.visait une épaisseur importante pour l'âme en graphite expansé recomprimé, plus la surface de la perforation devait s'accroître pour limiter le fluage en compression du graphite souple. Ainsi, la surface de ces perforations doit représenter au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique et la hauteur des picots doit être au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé recomprimé. De préférence, chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2. Lorsque la surface totale de ces perforations représente une proportion importante de la surface totale de la couche métallique, typiquement 50 %, et en particulier lorsque la densification de la couche de graphite est réalisée par laminage, il convient d'augmenter l'épaisseur des couches métalliques externes pour améliorer la tenue mécanique de l'ensemble.
-13-Un autre objet selon l'invention est un produit plat, tel qu'une plaque ou une bande, caractérisé en ce qu'il est constitué en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques. De préférence, le graphite expansé
s recomprimé a une densité supérieure à 1,6 g/cm3, ou mieux encore supérieure à 1,7 g/cm3. Les couches métalliques__ peuvent être en tout__.type _de_métal.
Typiquement, ce produit présente une épaisseur globale comprise entre 1 et mm, avec des feuilles métalliques externes de préférence très fines, d'épaisseur typiquement inférieure à 150 pm, par exemple comprise entre 50 et 100 microns pour une feuille en aluminium (ou alliage d'aluminium) ou en cuivre (ou alliage de cuivre). Des feuilles d'acier peuvent aussi convenir, leur faible conductivité thermique étant partiellement compensée par une haute résistance mécanique qui permet de travailler avec une faible épaisseur, 20 microns par exemple.
De préférence les couches externes métalliques sont munies de picots régulièrement, répartis et- orientés vers la- couche de. graphite expansé-recomprimé. Les picots peuvent être associés à des perforations. Il s'agit par exemple de plaques de grandes dimensions, typiquement 1 m*1 m dans lesquelles on peut découper des ailettes de refroidissement suivant les formes voulues. Il peut s'agir également de bandes étroites continues découpées pour faire des ailettes de longueur désirée.
Un autre objet selon l'invention est un élément de dispositif dissipateur de chaleur, tel qu'une ailette de radiateur, réalisé avec la structure selon l'invention. Il peut être découpé dans une plaque telle que celle décrite ci-dessus ou encore être réalisé de telle sorte que l'ensemble de l'ailette, tranches comprises, est recouvert d'une couche métallique.
Il est en effet possible de masquer les tranches perpendiculaires au plan du matériau, qui peuvent s'avérer des point fragiles. La solution préférée pour
s recomprimé a une densité supérieure à 1,6 g/cm3, ou mieux encore supérieure à 1,7 g/cm3. Les couches métalliques__ peuvent être en tout__.type _de_métal.
Typiquement, ce produit présente une épaisseur globale comprise entre 1 et mm, avec des feuilles métalliques externes de préférence très fines, d'épaisseur typiquement inférieure à 150 pm, par exemple comprise entre 50 et 100 microns pour une feuille en aluminium (ou alliage d'aluminium) ou en cuivre (ou alliage de cuivre). Des feuilles d'acier peuvent aussi convenir, leur faible conductivité thermique étant partiellement compensée par une haute résistance mécanique qui permet de travailler avec une faible épaisseur, 20 microns par exemple.
De préférence les couches externes métalliques sont munies de picots régulièrement, répartis et- orientés vers la- couche de. graphite expansé-recomprimé. Les picots peuvent être associés à des perforations. Il s'agit par exemple de plaques de grandes dimensions, typiquement 1 m*1 m dans lesquelles on peut découper des ailettes de refroidissement suivant les formes voulues. Il peut s'agir également de bandes étroites continues découpées pour faire des ailettes de longueur désirée.
Un autre objet selon l'invention est un élément de dispositif dissipateur de chaleur, tel qu'une ailette de radiateur, réalisé avec la structure selon l'invention. Il peut être découpé dans une plaque telle que celle décrite ci-dessus ou encore être réalisé de telle sorte que l'ensemble de l'ailette, tranches comprises, est recouvert d'une couche métallique.
Il est en effet possible de masquer les tranches perpendiculaires au plan du matériau, qui peuvent s'avérer des point fragiles. La solution préférée pour
-14-arriver à ce résultat est un colaminage d'une bande de graphite souple intercalée entre des feuilles métalliques de largeur supérieure, un bord de chacune desdites feuilles débordant de chacune des tranches opposées de la feuille de graphite, de telle sorte que l'on obtient des bords de métal débordant de la bande de graphite souple après l'opération de colaminage.
Ces bords sont ensuite repliés de façon àrecouvrirles trançhes,_.._p_ujs_._on_..
pratique l'opération de compression. Deux tranches sont ainsi couvertes.
La couverture des 4 tranches est possible suivant le même principe, à la 1o différence près qu'il faut remplacer les opérations de colaminage et de laminage par des compressions sous presse, réalisées ailette par ailette.
L'ailette selon l'invention apporte de nombreux avantages à la fois techniques et économiques:
- elle a une très grande conductivité dans la direction de son plan. Par exemple un composite réalisé avec deux peaux en aluminium épaisses de 100 microns et une âme de graphite expansé_recomprimé ayant une densité
de 1,85 g/cm3, présente une conductivité thermique de 430 Wm-1 K-1 dans le plan des ailettes, supérieure à celle qu'auraient eu des ailettes en cuivre massif;
- elle est légère. Par exemple la densité apparente de l'ailette citée ci-dessus, dont l'épaisseur totale est de 1,5 mm (0,2 mm d'aluminium et 1,3 mm de graphite expansé recomprimé) est de 1,96, ce qui en fait une solution 28% plus légère que ne l'aurait été une ailette en aluminium massif (à conductivité
deux fois plus faible), ou 4 fois plus légère qu'une ailette en cuivre massive, de conductivité à peu près équivalente;
- elle ne contient aucun composant qui se dégrade thermiquement, jusqu'à
ce que soit atteinte la température de fusion du métal utilisé pour les faces métalliques. Dans un des cas les plus défavorables (faces en aluminium), il faudrait atteindre 660 C, température en dehors du domaine de travail d'un composant électronique. Cette absence de limite en température autorise des techniques de brasure, voire de soudure, pour lier les ailettes à leur support;
Ces bords sont ensuite repliés de façon àrecouvrirles trançhes,_.._p_ujs_._on_..
pratique l'opération de compression. Deux tranches sont ainsi couvertes.
La couverture des 4 tranches est possible suivant le même principe, à la 1o différence près qu'il faut remplacer les opérations de colaminage et de laminage par des compressions sous presse, réalisées ailette par ailette.
L'ailette selon l'invention apporte de nombreux avantages à la fois techniques et économiques:
- elle a une très grande conductivité dans la direction de son plan. Par exemple un composite réalisé avec deux peaux en aluminium épaisses de 100 microns et une âme de graphite expansé_recomprimé ayant une densité
de 1,85 g/cm3, présente une conductivité thermique de 430 Wm-1 K-1 dans le plan des ailettes, supérieure à celle qu'auraient eu des ailettes en cuivre massif;
- elle est légère. Par exemple la densité apparente de l'ailette citée ci-dessus, dont l'épaisseur totale est de 1,5 mm (0,2 mm d'aluminium et 1,3 mm de graphite expansé recomprimé) est de 1,96, ce qui en fait une solution 28% plus légère que ne l'aurait été une ailette en aluminium massif (à conductivité
deux fois plus faible), ou 4 fois plus légère qu'une ailette en cuivre massive, de conductivité à peu près équivalente;
- elle ne contient aucun composant qui se dégrade thermiquement, jusqu'à
ce que soit atteinte la température de fusion du métal utilisé pour les faces métalliques. Dans un des cas les plus défavorables (faces en aluminium), il faudrait atteindre 660 C, température en dehors du domaine de travail d'un composant électronique. Cette absence de limite en température autorise des techniques de brasure, voire de soudure, pour lier les ailettes à leur support;
-15-- les faces externes de l'ailette sont des feuilles métalliques, résistantes à
l'abrasion et au choc, surtout si on les compare avec les produits essentiellement à base de graphite expansé recomprimé, par exemple ceux décrits dans US 2004/0000391;
s - l'âme en graphite expansé recomprimé de haute densité confère au --produit une capacité àêtre comprimé sans casser, ce au!-perm-at--par-exemp-1-e.
un montage dans un support par introduction en force ou pincement dans une rainure. C'est encore un avantage important par rapport au matériau décrit dans US 2004/0000391, trop cassant pour tolérer ce type de montage.
wo - les renforts extérieurs ancrés dans le graphite expansé recomprimé
procurent une raideur suffisante à l'assemblage pour permettre son utilisation en tant qu'ailette dans les systèmes de refroidissement, ceci sans avoir recours à une imprégnation de résine qui durcirait à coeur et fragiliserait le graphite expansé recomprimé.
15 - le produit peut être fabriqué en grande quantité par des procédés continus, essentiellement une suite d'opérations de laminage et de colaminage, ce qui donne accès.. à, des... coûts- de_.-, revient ...significativement.,. plus .faibles,_ comparativement à un procédé de pressage à chaud.
- les surfaces externes sont en métal et se prêtent de ce fait à des opérations 20 de liaison par brasage si l'on cherche à lier les ailettes à des supports métalliques. Ces liaisons par brasage assurent une qualité de transfert thermique sans équivalent entre le support métallique à refroidir et les ailettes chargées de la dissipation de la chaleur dans l'air.
25 Un autre objet selon l'invention est un dispositif dissipateur de chaleur, tel qu'un radiateur, caractérisé en ce qu'il comprend des ailettes selon l'invention.
l'abrasion et au choc, surtout si on les compare avec les produits essentiellement à base de graphite expansé recomprimé, par exemple ceux décrits dans US 2004/0000391;
s - l'âme en graphite expansé recomprimé de haute densité confère au --produit une capacité àêtre comprimé sans casser, ce au!-perm-at--par-exemp-1-e.
un montage dans un support par introduction en force ou pincement dans une rainure. C'est encore un avantage important par rapport au matériau décrit dans US 2004/0000391, trop cassant pour tolérer ce type de montage.
wo - les renforts extérieurs ancrés dans le graphite expansé recomprimé
procurent une raideur suffisante à l'assemblage pour permettre son utilisation en tant qu'ailette dans les systèmes de refroidissement, ceci sans avoir recours à une imprégnation de résine qui durcirait à coeur et fragiliserait le graphite expansé recomprimé.
15 - le produit peut être fabriqué en grande quantité par des procédés continus, essentiellement une suite d'opérations de laminage et de colaminage, ce qui donne accès.. à, des... coûts- de_.-, revient ...significativement.,. plus .faibles,_ comparativement à un procédé de pressage à chaud.
- les surfaces externes sont en métal et se prêtent de ce fait à des opérations 20 de liaison par brasage si l'on cherche à lier les ailettes à des supports métalliques. Ces liaisons par brasage assurent une qualité de transfert thermique sans équivalent entre le support métallique à refroidir et les ailettes chargées de la dissipation de la chaleur dans l'air.
25 Un autre objet selon l'invention est un dispositif dissipateur de chaleur, tel qu'un radiateur, caractérisé en ce qu'il comprend des ailettes selon l'invention.
-16-DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
FIGURES
La figure 1 présente en coupe une plaque avec structure multicouche selon l'invention.
La figure_ 2 montre deux étapes de réalisation d'une ailette selon-rinvention, dont les tranches sont recouvertes également d'une couche métallique externe.
1o EXEMPLE 1 - Fabrication d'une plaque multicouche selon l'invention (Figure 1).
On produit en continu une feuille de graphite souple suivant l'art antérieur connu (par exemple US 3 404 061). Typiquement on cherche à obtenir une feuilles d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm d'épaisseur, dont la densité est proche de 1.
Par une opération de colaminage on lie ensuite cette feuille de graphite souple.à des feuilles métalliques minces préalablement perforées de telle sorte que chaque perforation soit entourée d'un picot qui s'ancre dans la feuille de graphite souple lors du passage dans le laminoir.
Une fois les trois feuilles colaminées, on obtient un produit composite métal/graphite souple/métal avec une âme en graphite souple ancrée dans les feuilles perforées. A ce stade, la feuille de graphite souple n'a toujours pas été comprimée fortement, et sa densité est toujours dans la fourchette 0,8 -1,2 g/cm3, valeurs pour lesquelles la conductivité thermique dans le plan est encore limitée (de l'ordre de 150 à 250 Wm-1K-').
Le produit après colaminage est ensuite comprimé pour densifier la feuille de graphite souple jusqu'à ce qu'elle atteigne une densité supérieure à 1,7 g/cm3, valeur à partir de laquelle on peut obtenir une conductivité thermique supérieure à celle du cuivre (au delà de 380 Wm-'K-l).
FIGURES
La figure 1 présente en coupe une plaque avec structure multicouche selon l'invention.
La figure_ 2 montre deux étapes de réalisation d'une ailette selon-rinvention, dont les tranches sont recouvertes également d'une couche métallique externe.
1o EXEMPLE 1 - Fabrication d'une plaque multicouche selon l'invention (Figure 1).
On produit en continu une feuille de graphite souple suivant l'art antérieur connu (par exemple US 3 404 061). Typiquement on cherche à obtenir une feuilles d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm d'épaisseur, dont la densité est proche de 1.
Par une opération de colaminage on lie ensuite cette feuille de graphite souple.à des feuilles métalliques minces préalablement perforées de telle sorte que chaque perforation soit entourée d'un picot qui s'ancre dans la feuille de graphite souple lors du passage dans le laminoir.
Une fois les trois feuilles colaminées, on obtient un produit composite métal/graphite souple/métal avec une âme en graphite souple ancrée dans les feuilles perforées. A ce stade, la feuille de graphite souple n'a toujours pas été comprimée fortement, et sa densité est toujours dans la fourchette 0,8 -1,2 g/cm3, valeurs pour lesquelles la conductivité thermique dans le plan est encore limitée (de l'ordre de 150 à 250 Wm-1K-').
Le produit après colaminage est ensuite comprimé pour densifier la feuille de graphite souple jusqu'à ce qu'elle atteigne une densité supérieure à 1,7 g/cm3, valeur à partir de laquelle on peut obtenir une conductivité thermique supérieure à celle du cuivre (au delà de 380 Wm-'K-l).
-17-La figure 1 illustre en coupe la plaque (1) ainsi obtenue présentant une structure multicouche avec une couche interne (10) en graphite expansé
recomprimé de densité 1,85 g/cm3, enserrée entre deux couches externes s métalliques (20) munies de picots (21) associés à des perforations (22) régulièrement réparties (277 par dm?)_ La conductivité thermique_de la__couche interne en graphite expansé recomprimé est de 430 Wm-1K-1.
La plaque composite (1) est de grande dimensions (1 m x 1 m ). On peut y io découper des ailettes suivant les formes désirées.
Exemple 2: Matériaux typiques réalisés suivant l'invention et modes de réalisation :
Le tableau I liste, suivant leurs modes de réalisation, les propriétés de quatre is structures selon l'invention, en comparaison avec des produits en métal massif.
Ces chiffres montrent que les ailettes selon l'invention rivalisent sans mal avec des ailettes en cuivre massif en terme de performance thermique, et sont plus légères que celles en aluminium massif.
A B C D AI Cu Epaisseur initiale de la feuille de graphite souple (mm) 2.5 2.5 2.5 5 - -Densité initiale de la feuille de graphite souple 1 1 1 1 - -Nature des feuilles métalliques aluminium aluminium cuivre aluminium AI Cu Epaisseur des feuilles métalliques (microns) 100 100 100 100 1500 1500 Taille des perforations 2.25 mm2 2.25 mm2 2.25 mm2 4 mm2 - -Densité des perforations 277 I dm2 277 I dm2 2771 dm2 277 / dm2 - -Fraction de la surface perforée 6.25 % 6.25 % 6.25 % 11% - -Hauteur des picots avant colaminage 0.40 mm 0.40 mm 0.40 mm 0.70 mm - -Densité du graphite souple après le colaminage de liaison 1.1 1.12 1.1 1.15 - -Presse entre Presse entre Presse entre Méthode de compression après colaminage plans Laminage plans plans - -Densité finale de la feuille de graphite souple 1.85 1.75 1.85 1.90 - -Epaisseur totale du produit (mm) 1.55 1.63 1.55 2.83 1.5 1.5 Densité apparente du produit 1.96 1.86 2.6 1.96 2.7 8 Conductivité thermique mesurée dans le plan du matériau (W/m.K) 430 370 450 457 210 380 20 Tableau 1
recomprimé de densité 1,85 g/cm3, enserrée entre deux couches externes s métalliques (20) munies de picots (21) associés à des perforations (22) régulièrement réparties (277 par dm?)_ La conductivité thermique_de la__couche interne en graphite expansé recomprimé est de 430 Wm-1K-1.
La plaque composite (1) est de grande dimensions (1 m x 1 m ). On peut y io découper des ailettes suivant les formes désirées.
Exemple 2: Matériaux typiques réalisés suivant l'invention et modes de réalisation :
Le tableau I liste, suivant leurs modes de réalisation, les propriétés de quatre is structures selon l'invention, en comparaison avec des produits en métal massif.
Ces chiffres montrent que les ailettes selon l'invention rivalisent sans mal avec des ailettes en cuivre massif en terme de performance thermique, et sont plus légères que celles en aluminium massif.
A B C D AI Cu Epaisseur initiale de la feuille de graphite souple (mm) 2.5 2.5 2.5 5 - -Densité initiale de la feuille de graphite souple 1 1 1 1 - -Nature des feuilles métalliques aluminium aluminium cuivre aluminium AI Cu Epaisseur des feuilles métalliques (microns) 100 100 100 100 1500 1500 Taille des perforations 2.25 mm2 2.25 mm2 2.25 mm2 4 mm2 - -Densité des perforations 277 I dm2 277 I dm2 2771 dm2 277 / dm2 - -Fraction de la surface perforée 6.25 % 6.25 % 6.25 % 11% - -Hauteur des picots avant colaminage 0.40 mm 0.40 mm 0.40 mm 0.70 mm - -Densité du graphite souple après le colaminage de liaison 1.1 1.12 1.1 1.15 - -Presse entre Presse entre Presse entre Méthode de compression après colaminage plans Laminage plans plans - -Densité finale de la feuille de graphite souple 1.85 1.75 1.85 1.90 - -Epaisseur totale du produit (mm) 1.55 1.63 1.55 2.83 1.5 1.5 Densité apparente du produit 1.96 1.86 2.6 1.96 2.7 8 Conductivité thermique mesurée dans le plan du matériau (W/m.K) 430 370 450 457 210 380 20 Tableau 1
-18-Exemple 3: Procédé de fabrication d'ailettes selon l'invention, dont les tranches sont recouvertes de couches métalliques externes (Figures 2a et 2b) On peut masquer les tranches perpendiculaires au plan de l'ailette, qui sont _-souvent-- _des__ point__.fragiles. Dans_._ce_- but,-_on_colamine. __une_ -bande __de graphite souple avec des feuilles métalliques (25, 27) de largeur supérieure et décalées de telle sorte que leurs bords respectifs (26, 28) débordent chacun d'une des tranches opposées (12, 13) de la bande de graphite après io l'opération de colaminage. Ces bords sont ensuite repliés (29, 30) sur les tranches de façon à les recouvrir. Enfin, on pratique l'opération de compression. On peut voir en figure 2 la tranche gauche (12) et la tranche droite (13) ainsi couvertes.
ms On peut également recouvrir les deux autres tranches (face et arrière) en plus des tranches gauche et droite en suivant le même principe, à la différence près qu'il faut remplacer les opérations de colaminage et de laminage par des compressions sous presse, réalisées ailette par ailette.
ms On peut également recouvrir les deux autres tranches (face et arrière) en plus des tranches gauche et droite en suivant le même principe, à la différence près qu'il faut remplacer les opérations de colaminage et de laminage par des compressions sous presse, réalisées ailette par ailette.
Claims (31)
1) Matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques, le graphite expansé recomprimé ayant une densité
supérieure à 1,6 g/cm3, dans lequel chaque couche externe métallique a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale de la structure multicouche.
supérieure à 1,6 g/cm3, dans lequel chaque couche externe métallique a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale de la structure multicouche.
2) Le matériau selon la revendication 1, dans lequel le graphite expansé
recomprimé a une densité supérieure à 1,7 g/cm3
recomprimé a une densité supérieure à 1,7 g/cm3
3) Le matériau selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins une couche externe métallique est en aluminium ou en alliage d'aluminium, son épaisseur étant comprise entre 50 et 100 microns.
4) Le matériau selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins une couche externe métallique est en acier, son épaisseur étant inférieure ou égale à 20 microns.
5) Le matériau selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins une couche externe métallique est en cuivre ou en alliage de cuivre, son épaisseur étant comprise entre 50 et 100 microns.
6) Le matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque couche métallique externe est adjacente à une couche en graphite expansé
recomprimé, la liaison entre la couche métallique externe et la couche en graphite expansé recomprimé qui lui est adjacente étant assurée par ancrage mécanique.
recomprimé, la liaison entre la couche métallique externe et la couche en graphite expansé recomprimé qui lui est adjacente étant assurée par ancrage mécanique.
7) Le matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les couches externes métalliques sont munies de picots régulièrement répartis et orientés vers la couche interne en graphite expansé recomprimé.
8) Le matériau selon la revendication 7, dans lequel la densité des picots est supérieure à 25 par dm2
9) Le matériau selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les picots ont une hauteur supérieure à 15% de l'épaisseur finale de la couche interne en graphite expansé recomprimé.
10) Le matériau selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel les picots résultent d'une perforation de la couche externe métallique, la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
11) Le matériau selon la revendication 10, dans lequel les couches externes métalliques présentent au moins 25 perforations par dm2, la surface de ces perforations représentant au moins 3% de la surface totale de la couche métallique externe, avec des picots de hauteur au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé recomprimé.
12) Le matériau selon la revendication 11, dans lequel la surface des perforations représente au moins 5% de la surface totale de la couche métallique externe.
13) Le matériau selon la revendication 10 ou 11, dans lequel chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2.
14) Procédé de fabrication d'un matériau multicouche à base de graphite expansé
renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, dans lequel on colamine une feuille en graphite expansé recomprimé de densité inférieure à 1, 2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques, puis on comprime la structure composite ainsi colaminée, la réduction de l'épaisseur totale étant définie de telle sorte que la couche interne en graphite expansé recomprimé atteigne une densité supérieure à 1,6 g/cm3.
renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé
recomprimé et deux couches externes métalliques, dans lequel on colamine une feuille en graphite expansé recomprimé de densité inférieure à 1, 2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques, puis on comprime la structure composite ainsi colaminée, la réduction de l'épaisseur totale étant définie de telle sorte que la couche interne en graphite expansé recomprimé atteigne une densité supérieure à 1,6 g/cm3.
15) Le procédé selon la revendication 14, dans lequel la feuille en graphite expansé recomprimé est une feuille de graphite souple de densité comprise entre 0,8 et 1,2 g/cm3.
16) Le procédé selon la revendication 14 ou 15, dans lequel la couche interne en graphite expansé recomprimé atteint une densité supérieure à 1,7 g/cm3.
17) Le procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans lequel la compression de la structure composite colaminée est réalisée par laminage.
18) Le procédé selon la revendication 17, dans lequel les feuilles métalliques sont munies de picots orientés vers la feuille de graphite expansé recomprimé et qui s'ancrent dans la couche lorsque l'ensemble passe dans l'entrefer du laminoir.
19) Le procédé selon la revendication 18, dans lequel les picots résultent de la perforation des feuilles métalliques, la paroi autour de l'orifice perforé
étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
20) Le procédé selon la revendication 18 ou 19, dans lequel on effectue un nombre de perforations supérieur à 25 perforations par dm2, la surface de ces perforations représentant au moins 3% de la surface totale de la couche métallique externe.
21) Le procédé selon la revendication 20, dans lequel la surface des perforations représente au moins 5% de la surface totale de la couche métallique externe.
22) Produit plat constitué en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques, le graphite expansé recomprimé ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3, et dans lequel chaque couche externe métallique a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale du produit.
23) Le produit plat selon la revendication 22 étant une plaque ou une bande.
24) Le produit selon la revendication 22 ou 23, dans lequel la couche de graphite expansé recomprimé a une densité supérieure à 1,7 g/cm3.
25) Ailette de refroidisseur réalisée par découpe du produit plat selon l'une quelconque des revendications 22 à 24.
26) Ailette de refroidisseur, constituée en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques, recouvrant les faces et au moins deux tranches de l'ailette.
27) L'ailette selon la revendication 26, dans laquelle le graphite expansé
recomprimé a une densité supérieure à 1,6 g/cm3.
recomprimé a une densité supérieure à 1,6 g/cm3.
28) L'ailette selon la revendication 27, dans lequel le graphite expansé
recomprimé
a une densité supérieure à 1,7 g/cm3.
recomprimé
a une densité supérieure à 1,7 g/cm3.
29) Procédé pour fabriquer l'ailette selon l'une quelconque des revendications à 28 déduit du procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 21 et dans lequel les feuilles métalliques sont initialement coupées suivant des dimensions plus larges que la feuille en graphite expansé recomprimé qu'elles vont recouvrir, dans lequel on colamine la feuille en graphite expansé recomprimé de densité
inférieure à 1,2 g/cm3, intercalée entre les feuilles métalliques, un bord de chacune des feuilles débordant de chacune des tranches opposées de la feuille de graphite et dans lequel on replie les bords sur les tranches de façon à les recouvrir puis dans lequel on réalise la compression finale.
inférieure à 1,2 g/cm3, intercalée entre les feuilles métalliques, un bord de chacune des feuilles débordant de chacune des tranches opposées de la feuille de graphite et dans lequel on replie les bords sur les tranches de façon à les recouvrir puis dans lequel on réalise la compression finale.
30) Le procédé selon la revendication 28, dans lequel la feuille en graphite expansé recomprimé est une feuille en graphite souple de densité comprise entre 0,8 et 1,2 g/cm3.
31) Refroidisseur à ailettes étant muni des ailettes selon l'une quelconque des revendications 25 à 28.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0410131 | 2004-09-24 | ||
| FR0410131A FR2875732B1 (fr) | 2004-09-24 | 2004-09-24 | Materiau composite utilise pour la fabrication d'ailettes d'echangeurs thermiques a haute conductivite thermique |
| PCT/FR2005/002311 WO2006035134A1 (fr) | 2004-09-24 | 2005-09-19 | Materiau composite utilise pour la fabrication d'ailettes d'echangeurs thermiques a haute conductivite thermique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2581075A1 CA2581075A1 (fr) | 2006-04-06 |
| CA2581075C true CA2581075C (fr) | 2011-05-17 |
Family
ID=34950098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2581075A Expired - Fee Related CA2581075C (fr) | 2004-09-24 | 2005-09-19 | Materiau composite utilise pour la fabrication d'ailettes d'echangeurs thermiques a haute conductivite thermique |
Country Status (4)
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|---|---|
| EP (1) | EP1799445A1 (fr) |
| CA (1) | CA2581075C (fr) |
| FR (1) | FR2875732B1 (fr) |
| WO (1) | WO2006035134A1 (fr) |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB991581A (en) * | 1962-03-21 | 1965-05-12 | High Temperature Materials Inc | Expanded pyrolytic graphite and process for producing the same |
| US3492197A (en) * | 1965-03-22 | 1970-01-27 | Dow Chemical Co | Novel compressed cohered graphite structures and method of preparing same |
| DE2518351A1 (de) * | 1975-04-25 | 1976-11-04 | Sigri Elektrographit Gmbh | Verbundelement |
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