CN107671265A - 在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺，首先将非金属粉与粘接剂调成浆状的喷涂料，然后在压铸铝金刚石复合材料产品的成型模具型腔内侧喷涂脱模剂，待脱模剂干燥后，在其上面喷涂上一层隔离剂，待隔离剂干燥后，在隔离剂上喷涂一层由非金属粉和粘结剂调和成的浆料，待浆料干燥固化以后，组装产品成型模具，并在成型模具内涂了浆料的内侧空腔中灌装金刚石粉料，振动并压实金刚石粉料，使其与干燥的浆料层紧密贴合，在压铸渗铝的过程中，压铸铝渗入非金属粉的浆料层，并与铝金刚石复合材料之间形成牢固的连接，实现在散热器件表面覆盖一层可进行机械加工和涂镀处理铝‑非金属复合材料层。

Description

在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺
技术领域
本发明涉及散热器件加工工艺技术领域，一种在具有复杂型面的铝金刚石复合材料产品表面覆盖铝-非金属粉复合材料层的工艺,所得的是一种在具有复杂型面的覆盖铝-非金属粉复合材料层的铝金刚石复合材料散热器件的制造工艺。
背景技术
铝金刚石材料具有热导率高、热膨胀系数可调、质量轻、刚度大、机械强度适中等优点，已成为航天航空，军事装备等功率模块散热器件理想的制备材料。
功率模块散热器件是航天航空，军事装备等的核心部件，目前大功率功率模块散热器件已开始采用性能优良的铝金刚石复合材料作散热器件的制备材料。铝金刚石复合材料制成的散热器件往往具有复杂的型面，并且需要与芯片材料进行焊接封装工作，故对其表面有较高的平整度加工要求和实施PVD、CVD等涂镀加工的要求，而金刚石是一种高硬材料，对其进行切削加工非常困难，目前在铝金刚石复合材料表面也很难直接实现实施PVD、CVD等涂镀加工，因此需要在铝金刚石表面牢固地形成一层即可进行切削加工又能实现PVD、CVD等涂镀加工的金属。功率模块散热器件由于要经受几十万次以上零下30度至零上150度冷热的循环实验，对它散热产品有极高的可靠性要求，因此与铝金刚石材料所连接的可实施机械加工的铝基复合材料层必须与基体复合材料牢固结合在一起，而且能在多次的冷热循环中，不发生连接失效，不出现分离剥落、出现鼓包等现象。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种在复杂型面铝金刚石复合材料产品表面覆盖可实施机械加工的铝基复合材料层的工艺，从而对在压铸过程中覆盖铝金刚石表面的非金属粉复合材料层进行事先的喷涂干燥处理，然后把它包裹在金刚石粉料外侧，使其在金刚石粉料高压压铸渗铝的过程中，很好地被压铸铝渗入并与铝金刚石复合材料之间形成牢固的连接。由于此铝基复合材料层的热导性能、热膨胀性能等可根据使用要求对非金属粉料的配比等进行调整，故本工艺可满足对功率模块散热器件表面的机械加工和涂镀处理等要求。
本发明所采用的技术方案如下：
一种在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺，包括如下操作步骤：
第一步：首先将非金属粉与粘接剂调成浆状的喷涂料；
第二步：在压铸铝金刚石复合材料散热产品的成型模具型腔的内侧喷涂脱模剂；
第三步：待脱模剂干燥后，在其上面喷涂上一层隔离剂；
第四步：隔离剂干燥后，在其上表面喷涂一层用非金属粉与粘合剂调成的浆料层，待浆料层干燥固化以后，组装产品成型模具；
第五步：在成型模具内涂有浆料的内侧空腔中灌装金刚石粉料，振动并压实金刚石粉料，使其与干燥的浆料层紧密贴合；
第六步：组装好的成型模具放入加热炉实施预热处理，预热过程中，调和非金属粉料的粘接剂气化，非金属粉料间形成空隙；
第七步：然后将预热后的成型模具放入压铸外模，进行渗铝压铸；
第八步：熔化的铝液在压头的挤压下，被迫渗入金刚石粉料的缝隙形成铝金刚石复合材料，同时铝液渗入非金属粉料的空隙中形成铝-(硅粉、石墨粉、氧化铝或者氮化铝粉等)的复合材料，铝液在渗透、凝固后，使铝金刚石复合材料和铝-非金属粉复合材料牢牢地融为一体，在铝金刚石表面形成具有较高导热性能的，并可以加工、可进行镀镍等加工的均匀的铝-非金属粉复合材料层。
作为上述技术方案的进一步改进：
第一步中，非金属层采用硅粉、石墨粉、氧化铝或者氮化铝粉等。
第四步中，浆料层的厚度为0.1-0.5mm。
第八步中，成型模具的外部为外模，还包括压头，所述压头压向铝液。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过采用经过预先喷涂的非金属粉浆料包裹在金刚石粉料外侧，在压铸过程中非金属粉浆料层与铝金刚石复合材料基体产生融合，实现牢固的连接。
附图说明
图1为本发明第二步操作步骤的结构示意图。
图2为本发明第三步操作步骤的结构示意图。
图3为本发明第四步操作步骤的结构示意图。
图4为本发明第五步操作步骤的结构示意图。
图5为本发明第六、第七、第八步的操作示意图。
其中：1、成型模具；2、脱模剂；3、隔离剂；4、浆料层；5、外模；6、金刚石粉料；7、压头；8、铝液。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图5所示，本实施例的在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺，包括如下操作步骤：
第一步：首先将非金属粉与粘接剂调成浆状的喷涂料；
第二步：在压铸铝金刚石复合材料散热产品的成型模具1的内侧喷涂脱模剂2；
第三步：待脱模剂2干燥后，在其上面喷涂上一层隔离剂3；
第四步：隔离剂3干燥后，在其上表面喷涂一层用非金属粉与粘合剂调成的浆料层4，待浆料层4干燥固化以后，组装产品成型模具；
第五步：在成型模具内涂有浆料的内侧空腔中灌装金刚石粉料6，振动并压实金刚石粉料6，使其与干燥的浆料层4紧密贴合；
第六步：组装好的成型模具放入加热炉实施预热处理，预热过程中，调和非金属粉料的粘接剂气化，非金属粉料间形成空隙；
第七步：然后将预热后的成型模具放入压铸外模5，进行渗铝压铸；
第八步：熔化的铝液8在压头7的挤压下，被迫渗入金刚石粉料6的缝隙形成铝金刚石复合材料，同时铝液8渗入非金属粉料的空隙中形成铝-(硅粉、石墨粉、氧化铝或者氮化铝粉等)的复合材料，铝液8在渗透、凝固后，使铝金刚石复合材料和铝-非金属粉复合材料牢牢地融为一体，在铝金刚石表面形成具有较高导热性能的，并可以加工、可进行镀镍等加工的均匀的铝-非金属粉复合材料层。
第一步中，非金属层采用硅粉、石墨粉、氧化铝或者氮化铝粉等。
第四步中，浆料层4的厚度为0.1-0.5mm。
第八步中，成型模具1的外部为外模5，还包括压头7，压头7压向铝液8。
实际使用过程中，首先将非金属粉(硅粉/石墨粉/氧化铝/氮化铝粉等)与粘接剂调成浆状的喷涂料，然后在压铸铝金刚石复合材料产品的成型模具内侧喷涂脱模剂2，待脱模剂2干燥后，在其上面喷涂上一层隔离剂3，待隔离剂3干燥后，在隔离剂3上喷涂一层(0.1-0.5mm)用非金属粉(硅粉/石墨粉/氧化铝/氮化铝粉等)与粘合剂调成浆料，待浆料干燥固化以后，组装产品成型模具，并在成型模具内涂了浆料的内侧空腔中灌装金刚石粉料6，振动并压实金刚石粉料6，使其与干燥的浆料层4紧密贴合。组装好的产品成型模具，放入加热炉进行预热处理。预热过程中，与非金属粉料调和的粘接剂气化，非金属粉料间会形成空隙，然后将预热后的成型模具放入压铸外模5，进行渗铝压铸。熔化的铝液8在压头7的挤压下，被迫渗入金刚石粉料6的缝隙形成铝金刚石复合材料，同时铝液8渗入非金属粉(硅粉/石墨粉/氧化铝/氮化铝粉等)的空隙中形成铝-非金属粉复合材料。铝液8在渗透、凝固后，使铝金刚石复合材料和铝-非金属粉复合材料牢牢地融为一体，在具有复杂型面的铝金刚石散热器件的表面形成具有较导热性能并可以加工、可进行镀镍等处理的均匀的铝-非金属粉复合材料层。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.一种在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺，其特征在于：包括如下操作步骤：
第一步：首先将非金属粉与粘接剂调成浆状的喷涂料；
第二步：在压铸铝金刚石复合材料散热产品的成型模具(1)型腔的内侧喷涂脱模剂(2)；
第三步：待脱模剂(2)干燥后，在其上面喷涂上一层隔离剂(3)；
第四步：隔离剂(3)干燥后，在其上表面喷涂一层用非金属粉与粘合剂调成的浆料层(4)，待浆料层(4)干燥固化以后，组装产品成型模具；
第五步：在成型模具内涂有浆料的内侧空腔中灌装金刚石粉料(6)，振动并压实金刚石粉料(6)，使其与干燥的浆料层(4)紧密贴合；
第六步：组装好的成型模具放入加热炉实施预热处理，预热过程中，调和非金属粉料的粘接剂气化，非金属粉料间形成空隙；
第七步：然后将预热后的成型模具放入压铸外模(5)，进行渗铝压铸；
第八步：熔化的铝液(8)在压头(7)的挤压下，被迫渗入金刚石粉料(6)的缝隙形成铝金刚石复合材料，同时铝液(8)渗入非金属粉料的空隙中形成铝-(硅粉、石墨粉、氧化铝或者氮化铝粉等)的复合材料，铝液(8)在渗透、凝固后，使铝金刚石复合材料和铝-非金属粉复合材料牢牢地融为一体，在铝金刚石表面形成具有较高导热性能的，并可以加工、可进行镀镍等加工的均匀的铝-非金属粉复合材料层。
2.如权利要求1所述的在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺，其特征在于：第一步中，非金属粉采用硅粉、石墨粉、氧化铝或者氮化铝粉等。
3.如权利要求1所述的在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺，其特征在于：第四步中，浆料层(4)的厚度为0.1-0.5mm。
4.如权利要求1所述的在复杂型面铝金刚石产品表面覆盖铝基复合材料层的工艺，其特征在于：第八步中，成型模具(1)的外部为外模(5)，还包括压头(7)，所述压头(7)压向铝液(8)。
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