CN102853689A

CN102853689A - 内衬钢复合镁合金散热器及其制法

Info

Publication number: CN102853689A
Application number: CN2012100145618A
Authority: CN
Inventors: 高坚珂; 董智博; 武越; 高源�; 董和; 李建宏; 范毓仙
Original assignee: 赵海林
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: CN102853689B

Abstract

一种内衬钢复合镁合金散热器及其制法，目的是提升散热器导热性能及散热效果、减轻散热器重量；本发明产品包括钢管、镁合金环架和镁合金散热片；钢管外部与镁合金环架紧密接合，在镁合金环架上设有镁合金散热片；本发明产品制法是先按照散热器的外形尺寸及工艺要求制造所需的压铸用模具；把模具固定在压铸机上，放入带有内螺纹连接丝扣的钢管，合上模具，钢管外壁和模具内腔构成镁合金散热器腔体；向压铸机通惰性气体加压，由模具的浇注口压入镁合金；待镁合金结壳，在高压下补缩、凝固、成型；把成型件从压铸机中取出，经过打磨、上漆、烘干流程，制成内衬钢复合镁合金散热器成品。

Description

内衬钢复合镁合金散热器及其制法

技术领域

本发明涉及一种散热器及其制法，特别是钢镁复合压铸成型的散热器及其制法。

背景技术

镁合金具有比强度、比刚度高，导热、导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性，以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。镁合金比重相比铝合金轻36%、相比锌合金轻73%、相比钢轻77%；镁合金的比强度高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当；镁合金的耐磨性能比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；镁合金比铝合金高30倍的减振性能，磁屏蔽性能远优于铝合金。和其它材料相比，镁的比重小，单位体积的熔化潜热少，铸造切削加工能耗少，这些特点决定了单位重量的镁合金制品的生产制造成本低。但是，镁及镁合金抗氧化能力低，不易焊接加工，且耐腐蚀性能差。在散热器领域，一般采用钢、铁、铜、铝等材质进行生产，铸造工艺是沿用已久的生产工艺，产品明显笨重，表面粗糙，内部组织致密性差，导热性能差，加工耗能高，尤其是铸铁散热器，工艺中不可避免的沙眼缺陷致使产品的废品率难以控制。现阶段，大部分散热器采用焊接工艺，有在同一材质各个部件之间结合采用焊接工艺的，也有焊接结合不同材质制造的各个部件的散热器。焊接结合单一材质的部件提高了散热器的导热连续性，具有了整体膨胀性能统一的优点，但是，这种散热器比较笨重，加工能耗大，所需人工费用高。焊接结合不同材质制造的各个部件，由于各自材料的膨胀系数不同，造成了部件间膨胀不均匀的缺陷，同时，各个材质之间的电位腐蚀现象也随之突显出来，严重影响焊接点的牢固，使得散热器寿命变短。近些年，出现了不同材质制造的部件之间采用吹涨或压缩等挤压工艺结合生产的散热器，解决了焊接生产散热器遇到的技术问题，但是，采用挤压技术制造的散热器，各个部件之间结合的紧密度，随着散热器使用过程中热胀冷缩的不断重复，各个部件之间结合部位的间隙配合慢慢增大，导致散热器导热连续性能降低，散热效果也随之变差。

发明内容

本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种可提升散热器导热性能及散热效果、减轻散热器重量、减少生产能耗、降低成品成本、同时避开镁合金抗氧化能力低、不易焊接加工、耐腐蚀性能差等劣势的钢镁复合压铸成型镁合金散热器，以及该散热器的制法。

本发明内衬钢复合镁合金散热器包括钢管、镁合金环架和镁合金散热片。钢管内部空腔构成流体腔，钢管外部与镁合金环架紧密接合，在镁合金环架上设有镁合金散热片。镁合金环架通过压铸复合工艺和钢管实现紧密接合，钢管、镁合金散热片与镁合金环架采用压铸工艺整体成型。镁合金散热片可以根据需要设计成多种结构和外形。

本发明内衬钢复合镁合金散热器的制法是采用压铸工艺整体成型，具体方法如下：

（1）按照散热器的外形尺寸及工艺要求制造所需的压铸用模具，该模具采用的材质是3Cr2W8V钢，此钢材热处理温度1075℃～1120℃油淬，通常镁合金压铸在650℃以下，3Cr2W8V钢硬度的降低幅度很小；模具承压要求在15 MPa以上；该模具由两部分拼接在一起构成一个整体，该模具物理中心位置（即散热器的物理中心）留有放置符合尺寸要求钢管的位置。

（2）把模具固定在压铸机上，放入带有内螺纹连接丝扣的钢管，合上模具，利用钢管的内螺纹和模具外的带有外丝的堵头连接，实现模具在此位置的封堵，由钢管外壁和模具内腔构成镁合金散热器压铸腔体。

（3）向压铸机通惰性气体加压，压力约0.1 MPa（0.1±0.02 MPa），在此压力作用下由模具的浇注口压入镁合金。

（4）等待约10秒钟（10±2s），模具中的镁合金结壳，在2秒时间内把惰性气体压力迅速增加至1 MPa（1±0.1 MPa），并保持15秒以上，使模具中的镁合金在高压下补缩、凝固、成型。

（5）把成型件从压铸机中取出，经过打磨，上漆，烘干等流程，制成内衬钢复合镁合金散热器成品。

钢管两端加工有内螺纹连接丝扣，或在钢管两端焊接带有内螺纹连接丝扣的弯头或三通，在加工后的钢管放入压铸机前必须经过6MPa（6±0.1 MPa）耐压试验，并保证钢管无泄漏。

本发明内衬钢复合镁合金散热器解决了现有技术存在的散热器笨重、导热性能低、散热效果差、加工耗能高的技术问题，可提升散热器导热性能及散热效果、减轻散热器重量、减少生产能耗、降低了散热器成本，同时避开了镁合金抗氧化能力低、不易焊接加工、耐腐蚀性能差的劣势。所生产产品具有表面光洁、耐腐蚀、质量轻、承压大、散热效果好、寿命长，成本低等特点。

附图说明

图1为本发明轮辐状散热片结构示意图。

图2为本发明异形散热片结构示意图。

图中：1、钢管，2、镁合金环架，3、轮辐状散热片，4、流体腔，5、二级散热片。

具体实施方式

镁合金散热片可以是轮辐状散热片3（图1），也可以在轮辐状散热片3上增设二级散热片5，如“王”字架构散热片（图2），以增加散热面积。钢管1与镁合金环架2之间、镁合金环架2与轮辐状散热片3之间、轮辐状散热片3与二级散热片5之间是整体压铸成型的。

实验表明，在同等散热面积时，图1中轮辐状散热片3比图2中“王”字架构散热片的散热效果要好，主要原因是轮辐状散热片3的每支散热片都和热源接触，导热速度快，而“王”字架构散热片不是全部都和热源接触，要通过轮辐状散热片3传热至二级散热片5后，才有热可散，导热速度慢一点。

钢管1采用1Cr18Ni9材质钢管，钢管内腔构成流体腔4。镁合金环架2和镁合金散热片3、5均采用AZ系列镁合金，如AZ91D或AZ91E（国标 GB/T5153-2003），铝含量为9%，锌含量为1%。

本发明内衬钢复合镁合金散热器的制法是：

（1）按照散热器的外形尺寸及工艺要求，用3Cr2W8V钢材制造所需的压铸用模具，该模具由两部分拼接在一起成一个整体，该模具在的物理中心位置留有放置符合尺寸要求钢管的位置。

（2）把模具固定在压铸机上，放入带有内螺纹连接丝扣的钢管，合上模具，螺纹连接钢管和外丝堵头，实现模具在此位置的封堵，由钢管外壁和模具内腔构成镁合金散热器压铸腔体。

（3）向压铸机通入压力约0.1 MPa的惰性气体，在此压力作用下由模具的浇注口把镁合金压入散热器压铸腔体。

（4）等待约10秒钟，模具中的镁合金结壳，在2秒时间内把惰性气体压力增加至1 MPa，并保持15秒以上，使模具中的镁合金在高压下补缩、凝固、成型。

压铸机可以采用铝（镁）合金热室压铸机，也可以用镁合金冷室压铸机，但是需要注意两种压铸操作规程不太一样。

Claims

1.一种内衬钢复合镁合金散热器，其特征是包括钢管、镁合金环架和镁合金散热片；钢管内部空腔构成流体腔，钢管外部与镁合金环架紧密接合，在镁合金环架上设有镁合金散热片；镁合金环架通过压铸复合工艺和钢管实现紧密接合；钢管、镁合金散热片与镁合金环架采用压铸工艺整体成型；镁合金散热片可以根据需要设计成多种结构和外形。

2.如权利要求1所述内衬钢复合镁合金散热器的制法，其特征是：

（1）按照散热器的外形尺寸及工艺要求制造所需的压铸用模具，该模具采用3Cr2W8V钢，承压要求在15 MPa以上；该模具由两部分拼接在一起构成一个整体，该模具物理中心位置留有放置符合尺寸要求钢管的位置；

（2）把模具固定在压铸机上，放入带有内螺纹连接丝扣的钢管，合上模具，利用钢管的内螺纹和模具外带有外丝的堵头连接，实现模具在此位置的封堵，由钢管外壁和模具内腔构成镁合金散热器腔体；

（3）向压铸机通惰性气体加压，压力0.1 MPa，在此压力作用下由模具的浇注口压入镁合金；

（4）等待10秒钟，模具中的镁合金结壳，在2秒时间内把惰性气体压力迅速增加至1 MPa，并保持15秒以上，使模具中的镁合金在高压下补缩、凝固、成型；

（5）把成型件从压铸机中取出，经过打磨、上漆、烘干流程，制成内衬钢复合镁合金散热器成品。

3.如权利要求2所述的内衬钢复合镁合金散热器的制法，其特征是钢管两端加工有内螺纹连接丝扣，或在钢管两端焊接带有内螺纹连接丝扣的弯头或三通。