CN103143834A - 由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法，将多孔金属材料置于金属材料之间或置于金属材料之上，固定；再将形成的半成品置于真空热处理装置中，向其中充入保护气体，在900～1200℃之间保温一定时间；冷却后，去除固定用的工具，得到多孔金属材料与金属材料完全连接而成的结构件。本发明制作的结构件的连接面是多孔金属材料与本体金属材料之间的直接结合，界面过渡区的成分与基体一致，保证了产品的导热和导电能力，过渡区与基体之间的组织结构均匀，结合强度好。
Description
技术领域
本发明涉及结构件的制作方法，特别涉及一种由多孔金属材料与金属材料形成的结构件的制作方法。
背景技术
在传热和散热领域，多孔金属铜材料作为热管或均热板填充材料，能有效的提高产品的散热性能，具有很高的应用前景，在实际应用中要求多孔金属材料与本体的金属材料实现可靠而紧密的连接以形成结构件。
发明内容
本发明旨在提供一种可实现多孔金属材料与金属材料可靠而紧密的连接以形成结构件的制作方法。本发明通过以下方案实现：
一种由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法，包括以下步骤：
Ⅰ）将多孔金属材料置于金属材料之间（即呈“汉堡包”状态，两块金属材料之间夹多孔金属材料），或置于金属材料之上，采用工具固定，向其施加一定压力；固定用工具一般就是普通的夹具，目的是夹住多孔金属材料与金属材料的连接件
Ⅱ）将经第Ⅰ步后形成的半成品置于热处理装置中，将热处理装置抽真空至装置内气压≤1.0Pa，之后再向其中充入保护气体，保持装置内的保护气体压力≥1.2×105Pa，在900～1200℃之间保温一定时间；冷却后，去除固定用的工具，得到多孔金属材料与金属材料完全连接而成的结构件。
所述第Ⅰ步中向材料施加的压力为所采用的多孔金属材料抗压强度的10%-50%。
所述第Ⅱ步中充入的保护气体选用氮气或氢气，并建议使用纯度>99.999%的高纯度气体。
在所述第Ⅰ步前，对多孔金属材料和金属材料作预处理，以去油去氧化物、去杂。
所述的多孔金属材料预处理方法为，先将多孔金属材料置于碱金属氢氧化物（如NaOH、KOH）的稀溶液中浸泡一定时间，然后在强酸（如盐酸、硫酸）的稀溶液中浸泡一定时间，之后经水洗——有机试剂清洗（如丙酮、无水乙醇）——烘干，最后打磨去杂。
由于散热领域多使用铜材，因此上述方案中的多孔金属材料优选多孔铜材料，金属材料优选金属铜或铜合金。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1.结构件的连接面是多孔金属材料与本体金属材料之间的直接结合，界面过渡区的成分与基体一致，不存在其他杂质，保证了产品的导热和导电能力；由于高温下的保温扩散，过渡区与基体之间的组织结构均匀，结合强度好。
2.将连接件的半成品整体放入热处理装置中，受热均匀，残余应力小。
3.工序操作简单，连接可靠；无需采用任何粘结剂等实现了两种材料的完全连接。
具体实施方式
实施例1
由多孔金属铜材料与本体金属铜材料形成结构件的制作方法，步骤为：
1.选用规格为90PPi，体密度0.25g/cm3的泡沫铜，本体金属材料为T2紫铜，首先对泡沫铜及紫铜进行预处理，方法为先除油和除氧化膜处理，然后对泡沫铜及紫铜进行打磨，清除杂质并烘干。除油和除氧化膜处理的方法是：将泡沫铜和紫铜置于10%体积分数的NaOH溶液中浸泡5分钟，再置于10%体积分数的HCl溶液中浸泡5分钟，然后净水洗净，晾干后用丙酮或无水乙醇清洗，最后放入50℃保温的烘箱中烘干。
2.将经过上述预处理的泡沫铜放置于两块经上述预处理的紫铜块体之间，再用夹具固定，形成上紫铜——中间泡沫铜——下紫铜的呈“汉堡包”状的连接件，对上述连接件施加0.5MPa的压力。为防止夹具和紫铜材料连接，在夹具和紫铜之间用石墨片隔开。
3.将上述连接件放入真空炉中，抽真空至炉内气压≤1.0Pa，之后向炉内充入纯度≥99.999%的氮气作为保护气体，保持保护气体压力≥1.2×105Pa，在温度为960℃，保温60分钟。
4.将上述连接件随炉冷却12小时，至100℃打开真空炉取出连接件，放置于空气中冷却至室温，去掉夹具即可得到连接良好泡沫铜与紫铜的结构件。
实施例2
由多孔金属铜材料与本体金属铜材料形成结构件的制作方法，步骤基本与实施例1相同，不同之处如下：
1.选用规格为40PPi，体密度0.50g/cm3的泡沫铜；
2.将泡沫铜材料放于紫铜块体上面，用夹具固定，形成上泡沫铜——下紫铜的连接件，并对连接件施加1.5MPa左右的压力。
3.在真空炉内充入氢气作为保护气体，热处理温度为980℃，保温120分钟。
实施例3
由多孔金属铜材料与本体金属合金铜材料形成结构件的制作方法，步骤基本与实施例1相同，不同之处如下：
1．选用规格为110PPi，体密度0.20g/cm3的泡沫铜，基材为H92黄铜（铜合金）。
2.真空炉内充入纯度为≥99.999%的氢气作为保护气体，热处理温度为920℃，保温20分钟。
Claims (6)
1.一种由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法，其特征在于：包括以下步骤，
Ⅰ）将多孔金属材料置于金属材料之间，或置于金属材料之上，采用工具固定，向其施加一定压力；
Ⅱ）将经第Ⅰ步后形成的半成品置于热处理装置中，将热处理装置抽真空至装置内气压≤1.0Pa，之后再向其中充入保护气体，保持装置内的保护气体压力≥1.2×105Pa，在900～1000℃之间保温一定时间；冷却后，去除固定用的工具，得到多孔金属材料与金属材料完全连接而成的结构件。
2.如权利要求1所述的由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法，其特征在于：所述第Ⅰ步中向材料施加的压力为所采用的多孔金属材料抗压强度的10%-50%。
3.如权利要求1所述的由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法，其特征在于：所述第Ⅱ步中充入的保护气体选用氮气或氢气。
4.如权利要求1所述的多孔金属材料与金属材料的连接方法，其特征在于：在所述第Ⅰ步前，对多孔金属材料和金属材料作预处理。
5.如权利要求4所述的由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法，其特征在于：所述的多孔金属材料预处理方法为，先将多孔金属材料置于碱金属氢氧化物的稀溶液中浸泡一定时间，然后在强酸的稀溶液中浸泡一定时间，之后经水洗——有机试剂清洗——烘干，最后打磨去杂质。
6.如权利要求1～5之一所述的由多孔金属材料与金属材料形成结构件的制作方法，其特征在于：多孔金属材料优选多孔铜材料，金属材料优选金属铜或铜合金。
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