CN101824641B

CN101824641B - 铝、镁或铝、镁合金散热器的处理方法及所用的电解液

Info

Publication number: CN101824641B
Application number: CN2010101342629A
Authority: CN
Inventors: 孙强; 陈桂涛; 姬军鹏; 王强
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: CN101824641A

Abstract

本发明公开了一种铝、镁或铝、镁合金散热器的处理方法，该方法按照以下步骤实施：步骤1、配制电解液；步骤2、将步骤1配制好的电解液注入氧化槽，将铝、镁或铝、镁的合金散热器浸入氧化槽的电解液中，并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，按照不同时间范围控制电压、能级和频率参数，在散热器表面制得陶瓷层，即完成处理。本发明还公开了上述处理方法所使用的一种电解液，按重量与体积比由以下组分组成：六偏磷酸钠5-30g/L、三聚磷酸钠5-25g/L，硅酸钠2-15g/L、偏钒酸钠2-15g/L、硫酸钴1-3g/L、氢氧化钠3-10g/L。本发明的电解液制备简单，所处理的铝、镁或铝、镁合金散热器主要性能均有明显优势。

Description

铝、镁或铝、镁合金散热器的处理方法及所用的电解液

技术领域

本发明属于合金材料处理技术领域，涉及一种铝、镁或铝、镁合金散热器的处理方法，本发明还涉及上述处理方法中使用的电解液。

背景技术

铝、镁散热器或铝、镁合金散热器应用越来越广泛，具有广阔的市场前景，而目前常用的散热器表面处理方法有：阳极氧化处理和着黑色处理，这两种方法仅在散热器散热能力上有所改善，对散热器其他性能没有涉及。在一些特殊应用场合，比如，在体积有限时需要更强的散热能力、环境对散热器有腐蚀、高压等场合，使用普通处理方法明显不能满足需求。因此，从根本上提高铝、镁散热器或铝、镁合金散热器性能，成为急需解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝、镁或铝、镁合金散热器的处理方法，不仅比现有技术处理后的散热能力提高，而且使散热器耐腐蚀、耐高压的性能也得到提高。

本发明的另一目的是提供一种上述处理方法中所使用的电解液。

本发明所采用的技术方案是，一种铝、镁或铝、镁合金散热器的处理方法，该方法按照以下步骤具体实施：

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成，六偏磷酸钠5-30g/L、三聚磷酸钠5-25g/L，硅酸钠2-15g/L、偏钒酸钠2-15g/L、硫酸钴1-3g/L、氢氧化钠3-10g/L；

步骤2、将步骤1配制好的电解液注入氧化槽，将铝、镁或铝、镁的合金散热器浸入氧化槽的电解液中，并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，按照不同时间范围控制电压、能级和频率参数，在散热器表面制得陶瓷层，即完成处理。

本发明所采用的另一技术方案是，一种上述处理方法中使用的电解液，按重量与体积比由以下组分组成：六偏磷酸钠5-30g/L、三聚磷酸钠5-25g/L，硅酸钠2-15g/L、偏钒酸钠2-15g/L、硫酸钴1-3g/L、氢氧化钠3-10g/L。

本发明方法的有益效果是，经处理的铝、镁或铝、镁合金散热器在散热性能、耐热蚀性能、绝缘性能方面均有明显优势，能够满足不同场合散热的需求。使用的电解液制备简单，成本低。

附图说明

图1是本发明方法中的通电时间与电压的控制曲线图；

图2是本发明方法中的通电时间与能级的控制曲线图；

图3是本发明方法中的通电时间与频率的控制曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明是一种提高铝、镁或铝、镁合金散热器性能的表面处理方法，用这种方法处理之后，会在散热器表面生成黑色多孔陶瓷层，该陶瓷层与基体是一种微冶金结合体，使得铝、镁或铝、镁合金散热器在多项性能上具有明显优势。

本发明方法按照以下步骤具体实施：

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠5-30g/L、三聚磷酸钠5-25g/L，硅酸钠2-15g/L、偏钒酸钠2-15g/L、硫酸钴1-3g/L、氢氧化钠3-10g/L，得到碱性的电解液。

各组分在该碱性的电解液中的作用是：硅酸钠用来调节溶液的电导率，氢氧化钠调节溶液的PH值，六偏磷酸钠和三聚磷酸钠可使生成的陶瓷层具有热障性能，硫酸钴和偏钒酸钠作为添加剂，硫酸钴调节溶液的稳定性，偏钒酸钠调节溶液的稳定性。

该碱性的电解液呈弱碱性，不含有难于处理的重金属离子，废液处理简单，对环境无污染，可使得陶瓷层为黑色。

步骤2、将配制好的电解液注入氧化槽，将铝、镁或铝、镁合金散热器浸入氧化槽的电解液中并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，按照下述参数控制不同时间范围的电压、能级和频率，

1）参见图1，通电时间与电压的对应关系为：

通电时间与正向电压的对应关系为：

0min，0V；0min~1min，电压从0V上升到350V；1min~5min，电压从350V上升到450V；5min~10min，电压从450V上升到530V；10min~15min，电压从530V上升到600V；15min~20min，电压从600V上升到650V；

通电时间与负向电压的对应关系为：

0-15min，电压由0V均匀上升到300V；15-20min，电压保持在300V。

2）参见图2，通电时间与能级的关系为：0-6min，正向能级为12%；6-14min，正向能级为10%；14-18min，正向能级为8%；18-20min，正向能级为5%；0-20min，负向能级为8%。

3）参见图3，通电时间与频率的关系为：0-6min，正向频率为1000Hz；6-14min，正向频率为1200Hz；14-18min，正向频率为1300Hz；18-20min，正向频率为1400Hz； 0-20min，负向频率为1000Hz，

即在散热器表面获得性能优良的陶瓷层。

所述的电源控制模式为脉冲电源，低能级工作状态对降低能耗提高效率有重要意义，平均能耗为1-2 A/dm²，高压、变频、双向工作状态对所生成陶瓷层微观结构有重要意义。

实施例1

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠5g/L、三聚磷酸钠5g/L，硅酸钠2g/L、偏钒酸钠2g/L、硫酸钴1g/L、氢氧化钠3g/L。

步骤2、将配制好的电解液注入氧化槽，将铝散热器浸入氧化槽的电解液中，并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，控制不同时间范围的电压、能级和频率参数，通电时间与电压的对应关系为：

通电时间与正向电压的对应关系为：

通电时间与负向电压的对应关系为：

0-15min，电压由0V均匀上升到300V；15-20min，电压保持在300V。

3）参见图3，通电时间与频率的关系为：0-6min，正向频率为1000Hz；6-14min，正向频率为1200Hz；14-18min，正向频率为1300Hz；18-20min，正向频率为1400Hz； 0-20min，负向频率为1000Hz。

本实施例处理后的铝、镁或铝、镁合金散热器，散热能力较阳极氧化处理提升5%，比着黑色处理散热能力提升3%，散热器的耐热蚀性好、绝缘电阻率为4.5×10¹²Ω·cm。

实施例2

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠30g/L、三聚磷酸钠25g/L，硅酸钠15g/L、偏钒酸钠15g/L、硫酸钴3g/L、氢氧化钠10 g/L。

步骤2、将配制好的电解液注入氧化槽，将铝合金散热器浸入氧化槽的电解液中并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，按照实施例1的参数控制不同时间范围的电压、能级和频率参数。

本实施例处理后的铝、镁或铝、镁合金散热器，散热能力较阳极氧化处理提升6.9%，比着黑色处理散热能力提升5.1%，散热器的耐热蚀性好、绝缘电阻率为6.5×10¹²Ω·cm。

实施例3

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠20g/L、三聚磷酸钠15g/L，硅酸钠8g/L、偏钒酸钠10g/L、硫酸钴2g/L、氢氧化钠5 g/L。

步骤2、将配制好的电解液注入氧化槽，将镁散热器浸入氧化槽的电解液中并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，按照实施例1的参数控制不同时间范围的电压、能级和频率参数。

本实施例处理后的铝、镁或铝、镁合金散热器，散热能力较阳极氧化处理提升6.85%，比着黑色处理散热能力提升5.7%，散热器的耐热蚀好、绝缘电阻率为5.5×10¹²Ω·cm。

实施例4

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠10g/L、三聚磷酸钠20g/L，硅酸钠10g/L、偏钒酸钠2g/L、硫酸钴3g/L、氢氧化钠8 g/L。

步骤2、将配制好的电解液注入氧化槽，将镁合金散热器浸入氧化槽的电解液中并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，按照实施例1的参数控制不同时间范围的电压、能级和频率参数。

本实施例处理后的铝、镁或铝、镁合金散热器，散热能力较阳极氧化处理提升5.9%，比着黑色处理散热能力提升4.5%，散热器的耐热蚀好、绝缘电阻率为5.5×10¹²Ω·cm。

实施例5

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠20g/L、三聚磷酸钠25g/L，硅酸钠15g/L、偏钒酸钠2g/L、硫酸钴1g/L、氢氧化钠3 g/L。

本实施例处理后的铝、镁或铝、镁合金散热器，散热能力较阳极氧化处理提升7.1%，比着黑色处理散热能力提升5.6%，散热器的耐热蚀好、绝缘电阻率为5.5×10¹²Ω·cm。

实施例6

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠30g/L、三聚磷酸钠10g/L，硅酸钠12g/L、偏钒酸钠8g/L、硫酸钴1.8g/L、氢氧化钠7 g/L。

本实施例处理后的铝、镁或铝、镁合金散热器，散热能力较阳极氧化处理提升6.8%，比着黑色处理散热能力提升5.2%，散热器的耐热蚀好、绝缘电阻率为5.5×10¹²Ω·cm。

实施例7

步骤1、配制电解液，按重量与体积比由以下组分组成：

六偏磷酸钠25g/L、三聚磷酸钠20g/L，硅酸钠10g/L、偏钒酸钠5g/L、硫酸钴1.5g/L、氢氧化钠10 g/L。

本实施例处理后的铝、镁或铝、镁合金散热器，散热能力较阳极氧化处理提升6.9%，比着黑色处理散热能力提升5.8%，散热器的耐热蚀好、绝缘电阻率为5.52×10¹²Ω·cm。

本发明方法利用双向高能脉冲电压，通过微区瞬间高温烧结作用直接把基体金属变成氧化物陶瓷膜，不需要添加污染元素，预处理简单，是一种清洁处理方式，通过优化对电源参数（电压、能级、频率）的控制，调节不同阶段电源的输出量，获得性能优良的陶瓷层覆盖在铝、镁或铝、镁合金散热器表面。处理后得到的陶瓷层呈黑色，与处理前的银白色相比热辐射程度得到提高，所生成陶瓷膜层微观上为多孔结构，增大了散热器的表面积，提高了散热性能，相同测试条件下，其散热能力较阳极氧化处理提升5-8%，比着黑色处理散热能力提升3-6%；所生成的陶瓷层耐热蚀性好、绝缘电阻率为4-6.5×10¹²Ω·cm，尤其适用于对绝缘和散热性能要求较高的应用场合，其特征是恒流或恒压模式、变频率、低能级（低能耗）。经本发明方法处理的铝、镁或铝、镁合金散热器性能上有明显优势。

Claims

1.一种铝、镁或铝镁合金散热器的处理方法，其特征在于：该方法按照以下步骤具体实施：

步骤2、将步骤1配制好的电解液注入氧化槽，将铝、镁或铝镁合金散热器浸入氧化槽的电解液中，并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，按照以下对应关系控制电压、能级和频率参数，在散热器表面制得陶瓷层，即完成处理，

其中，通电时间与正向电压的对应关系为：

0min，0V；0min-1min，电压从0V上升到350V；1min-5min，电压从350V上升到450V；5min-10min，电压从450V上升到530V；10min-15min，电压从530V上升到600V；15min-20min，电压从600V上升到650V；

通电时间与负向电压的对应关系为：

0-15min，电压由0V均匀上升到300V；15-20min，电压保持在300V，

通电时间与能级的关系为：

0-6min，正向能级为12%；6-14min，正向能级为10%；14-18min，正向能级为8%；18-20min，正向能级为5%；0-20min，负向能级为8%，

通电时间与频率的关系为：

0-6min，正向频率为1000Hz；6-14min，正向频率为1200Hz；14-18min，正向频率为1300Hz；18-20min，正向频率为1400Hz； 0-20min，负向频率为1000Hz。

2.一种权利要求1所述处理方法中所使用的电解液，其特征在于，按重量与体积比由以下组分组成：六偏磷酸钠5-30g/L、三聚磷酸钠5-25g/L，硅酸钠2-15g/L、偏钒酸钠2-15g/L、硫酸钴1-3g/L、氢氧化钠3-10g/L。