CN113369618B - 一种超薄液冷板的钎焊工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钎焊领域，具体公开了一种超薄液冷板的钎焊工艺，包括以下步骤：S1、将铝合金复合板模压形成多个连通通道，然后将铝合金复合板有钎料的一侧涂覆一层钎焊浆液，钎焊浆液干燥固化后形成钎焊膜，钎焊膜厚度为1‑20μm；S2、将新的铝合金复合板有钎料的一侧覆盖在S1制得的钎焊膜上压紧，钎焊膜位于两铝合金复合板钎料之间，在保护气的条件下，依次经焊接、冷却、焊后表面处理，制得成品超薄液冷板；具有实现无钎剂钎焊、钎接部分密封效果好、污染小、成本低的优点。

Description

一种超薄液冷板的钎焊工艺

技术领域

本申请涉及钎焊领域，更具体地说，它涉及一种超薄液冷板的钎焊工艺。

背景技术

动力电池系统中，电池工作产生多余热量，热量通过电池或者模组与板型铝质器件表面接触的方式传递，最终被器件内部流道中通过的冷却液带走，这个板型铝制器件即为液冷板；随着液冷板行业的不断发展，对液冷板的要求逐渐提高，液冷板越薄其热传递效能消耗，则制备一种超薄液冷板逐渐成为该领域研究的方向。

相关技术中，液冷板主要采用钎焊技术进行加工，钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法；钎焊时，需要去除被焊材料接触面上的氧化膜，增加钎料的润湿性和毛细流动性；一般采用钎剂去除钎料表面的氧化膜，钎剂一般为盐类物质，钎剂破除氧化膜后容易产生残留的杂质填充在钎料之间，对于超薄尺寸的液冷板来说，钎剂的采用容易使超薄尺寸的液冷板出现堵塞、流道粗化问题；因此，急需提供一种无钎剂的钎焊工艺，仍然能够很好的去除氧化膜，提高钎接部分的密封效果。

而无钎剂的铝钎焊工艺主要分为两种，一种是真空环境下进行钎焊，但是其效率低、成本高、能耗高、在很多领域不能广泛应用；另一种是先采用电镀或者化学镀的手段进行表面改性，然后进行钎焊，从而实现无钎剂的钎焊工艺，但是由于电镀或化学镀的手段对表面的结晶程度和镀层一致性要求较高，从而导致其成本较高，同时生产过程中还存在污染大、毒性大的问题。

因此，急需提供一种无钎剂的钎焊工艺，可应用在超薄液冷板加工领域，具有不易堵塞流道、钎接部分密封效果好、污染小、成本低的优点。

发明内容

为了提供一种无钎剂的钎焊工艺，可应用在超薄液冷板加工领域，具有不易堵塞流道、钎接部分密封效果好、污染小、成本低的优点，本申请提供一种超薄液冷板的钎焊工艺。

本申请提供的一种超薄液冷板的钎焊工艺，采用如下的技术方案：

一种超薄液冷板的钎焊工艺，包括以下步骤：

S1、将铝合金复合板模压形成多个连通通道，然后将铝合金复合板有钎料的一侧涂覆一层钎焊浆液，钎焊浆液干燥固化后形成钎焊膜，钎焊膜厚度为1-20μm；

S2、将新的铝合金复合板有钎料的一侧覆盖在S1制得的钎焊膜上压紧，钎焊膜位于两铝合金复合板钎料之间，在保护气的条件下，依次经焊接、冷却、焊后表面处理，制得成品超薄液冷板。

通过采用上述技术方案，在铝合金复合板表面涂覆钎焊浆液，然后钎焊膜表面覆盖另一层铝合金复合板，通过压缩，提高两铝合金复合板的接触度，使其连接部分更加牢固；然后通过加热首先使得钎焊膜熔化，钎焊膜中的物质原料之间发生放热反应，通过放出的热量破除两铝合金复合板表面的氧化膜；然后两铝合金复合板表面的钎料融化，钎焊膜中的原料与熔融的钎料之间相互扩散，发生原位合成反应，生成新的合金固溶体或者金属间化合物，使得两铝合金复合板钎焊到一起，制得成品超薄液冷板。

钎焊浆液与钎剂不同，传统钎剂不与钎料发生合成反应，而钎焊浆液能够与铝合金复合板表面的钎料发生原位合成反应，形成新的合金固溶体或者金属间氧化物，即得到一种无钎剂的钎焊工艺，在加工超薄液冷板时，具有不易堵塞流道、钎接部分密封效果好的优点；并且通过钎焊浆液的涂覆使两铝合金复合板焊接到一起的工艺，相比于电镀、化学镀、真空条件下的焊接工艺，具有污染小、成本低的优点。

优选的，所述钎焊浆液由包含如下原料制成：

金属氧化物粉末、铝合金粉末、金属镁粉末、氟硅酸钾粉末、增稠剂、有机溶剂；其中金属氧化物粉末MO(X/2)，M代表金属阳离子，X为金属的正价，金属氧化物粉末与铝合金粉末中铝元素的摩尔比为M:Al＝3:1-1.3X，氟硅酸钾粉末与金属氧化物粉末+Al的摩尔比为0-1:100；金属氧化物粉末和铝合金粉末混合后制得混合金属粉末；增稠剂占混合金属粉末重量的0-5％；金属镁粉末占混合金属粉末重量的0-1％。

通过采用上述技术方案，钎焊浆液在加热的过程中，钎焊浆液中的金属氧化物粉末、铝合金粉末反应放热，破除铝合金复合板表面的氧化膜，然后铝合金复合板表面的钎料逐渐熔融，熔融后的钎料与氟硅酸钾粉末、钎焊浆液的反应产物等物质发生原位合成反应，生成合金固溶体，使得两铝合金复合板粘结到一起；钎焊过程中没有使用钎剂，两铝合金复合板是通过新生成的合金固溶体或金属间化合物进行连接，则两铝合金复合板之间不易出现堵塞、流道粗化的问题，并且新生成的合金固溶体或金属间化合物具有较好的连结效果，使得钎接部分密封效果良好。

钎焊浆液在制备过程中，利用金属氧化物粉末和铝合金粉末的自蔓延放热反应，通过微观局部融化和非熔化的合金之间的应力产生位移，从而撕裂铝合金复合板表面的氧化膜；同时熔融合金或者接近熔融状态的合金性质较软，钎焊膜和铝合金复合板表面的钎料均处于软化流动状态，配合加压的机械外力，容易使铝合金复合板表面的钎料发生变形，而铝合金复合板表面的氧化膜往往性质较脆，利用钎料的变形，进一步促进铝合金复合板表面氧化膜发生撕裂，从而破除铝合金复合板表面的氧化膜，氧化膜破除后铝合金复合板表面的钎料逐渐熔融，两铝合金复合板表面的钎料与钎焊浆液原料发生反应实现钎焊。

优选的，所述增稠剂为气相二氧化硅。

通过采用上述技术方案，利用气相二氧化硅的三维链状结构配合气相二氧化硅表面大量的硅羟基，使得气相二氧化硅能够利用硅羟基与有机溶剂之间形成氢键，从而形成气相二氧化硅与有机溶剂之间的互穿网络，利用其空间网络孔隙能够更好的负载并连接金属氧化物粉末、铝合金粉末、金属镁粉末、氟硅酸钾粉末等物质，从而体现其良好的增稠性，使得粉体原料在有机溶剂中均匀分散，不聚集、不结块、不分层。

气相二氧化硅、氟硅酸钾粉末相配合，利用气相二氧化硅中的硅羟基与氟硅酸钾粉末中的氟硅酸根相配合，能够进一步提高钎焊浆液的活性；同时配合氟硅酸钾粉末较高的活性，反应析出的硅可以与钎料的合金反应发生自钎，减少钎焊过程中杂质的产生，使成品超薄液冷板具有不易堵塞流道、钎接部分的密封效果好的优点。

优选的，所述铝合金粉末由Al元素、其他元素组成，其他元素为Si、Mg、Cu、Zn、Bi中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，使制得的铝合金粉末能够更好的与金属氧化物粉末发生反应，提高其反应活性，从而加速铝合金复合板表面氧化膜的撕裂。

优选的，所述有机溶剂为正十一烷、正十二烷、甲基环己烷、环己烷中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，正十一烷、正十二烷、甲基环己烷、环己烷均不吸潮，具有较好的憎水效果，从而能够防止金属表面被腐蚀。

优选的，所述钎焊浆液采用如下方法制备而成：

Ⅰ称取金属氧化物粉末、铝合金粉末、金属镁粉末、氟硅酸钾粉末、有机溶剂混合后，在保护气条件下，研磨至粒径为1-10μm，制得浆料；

Ⅱ称取增稠剂添加到Ⅰ制得的浆料中，在保护气条件下进行分散，分散至粘度不再提高，制得钎焊浆液。

通过采用上述技术方案，将粉末原料与有机溶剂混合后在保护气的条件下进行研磨，通过调节研磨粒径的同时，能够阻止各原料表面形成氧化物，从而保持钎焊浆液物质原料的纯净；然后添加增稠剂在保护气的条件下进行分散，同时配合限定研磨的粒径，使得粉末原料均匀的分散在增稠剂与有机溶剂形成的网络结构内部，从而使制得的钎焊浆液原料分散均匀，不容易产生堆积、分层、聚集等现象；钎焊浆液涂覆到铝合金复合板表面后，通过撕裂氧化膜，调节焊料的表面张力，从而促进钎焊。

优选的，所述钎焊浆液原料中还包括纳米铜粉、氨基化碳纳米管；纳米铜粉占混合金属粉末重量的0.1％-0.8％；氨基化碳纳米管占混合金属粉末重量的0.1％-0.4％。

通过采用上述技术方案，金属氧化物粉末、铝合金粉末、纳米铜粉相配合，金属氧化物粉末和铝合金粉末反应生成物容易与纳米铜粉之间产生弥散，生成细小金属铜液滴可以与铝合金复合板表面的钎料合金发生扩散，反应放出的强热能够进一步促进铝合金复合板表面氧化膜的撕裂。

纳米铜粉、氨基化碳纳米管相配合，通过其纳米颗粒能够均匀分散在钎焊浆液中，利用纳米级颗粒良好的填充效果，能够填充两铝合金复合板之间的毛细孔道，从而提高两铝合金复合板之间连接的紧密度，更紧密的接触有利于控制钎料的融化流动，破除铝合金复合板表面的氧化膜，以提高钎接部分的密封效果。

纳米铜粉、氨基化碳纳米管相配合，利用氨基化碳纳米管的纤维结构配合纳米铜粉的面心立方结构，能够增大与钎焊浆液形成的网络结构接触面积，通过其良好的导热效果，能够激发局部放热温度，使接近热源的合金升温更快，从而更早的达到熔点，而距离热源较远的合金不容易达到熔点，从而提高其微观局部融化与非融化合金之间的应力，进一步促进铝合金复合板表面氧化膜的撕裂。

氨基化碳纳米管的氨基与网络结构中的硅羟基、羟基相吸引，从而使得氨基化碳纳米管更好的连结在钎焊浆液形成的网络结构中；并且氨基化碳纳米管的氨基能够吸引金属离子，从而提高钎接部分的密封效果；纳米铜粉、氨基化碳纳米管相配合，能够进一步提高钎接部分连接强度。

纳米铜粉、氨基化碳纳米管的纳米级结构配合其较少的添加量，在进一步提高钎接部分密封效果的前提下，不易使超薄液冷板出现堵塞流道的情况。

优选的，所述纳米铜粉为包膜纳米铜粉：包膜纳米铜粉的制备方法如下：

将纳米铜粉置于聚乙二醇水溶液中进行超声分散，纳米铜粉与聚乙二醇水溶液的重量比为1:0.8-1.3，然后经干燥、研磨，制得包膜纳米铜粉，包膜纳米铜粉粒度为50-100nm。

通过采用上述技术方案，将纳米铜粉置于聚乙二醇水溶液中，浸泡的同时进行超声分散，使得聚乙二醇水溶液均匀的包覆纳米铜粉；利用聚乙二醇中的羟基与钎焊浆液中的硅羟基之间的氢键连接作用，使得包膜纳米铜粉均匀连接在钎焊浆液的网络结构中，配合其纳米分散效果，提高钎焊连接部分的密封效果。

优选的，所述聚乙二醇水溶液采用如下方法制备；

称取聚乙二醇置于水中混合搅拌，然后添加铜纳米线，继续搅拌，制得聚乙二醇水溶液，聚乙二醇与铜纳米线重量比为100:1-5。

通过采用上述技术方案，利用铜纳米线较好的导热效果，加快纳米铜粉表面的聚乙二醇膜的融化，从而在钎焊过程中，促进纳米铜粉与金属氧化物粉末、铝合金粉末相接触，保证其弥散效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、焊接过程中钎焊浆液与铝合金复合板表面的钎料发生原位合成反应，形成新的合金固溶体或者金属间氧化物，即得到一种无钎剂的钎焊工艺，在加工超薄液冷板时，具有不易堵塞流道、钎接部分密封效果好的优点；并且通过钎焊浆液的涂覆使两铝合金复合板焊接到一起的工艺，相比于电镀、化学镀、真空条件下的焊接工艺，具有污染小、成本低的优点。

2、利用金属氧化物粉末和铝合金粉末的自蔓延放热反应，通过微观局部融化和非熔化的合金之间的应力产生位移，从而撕裂铝合金复合板表面的氧化膜。

3、纳米铜粉、氨基化碳纳米管相配合，通过其纳米颗粒能够均匀分散在钎焊浆液中，利用其纳米级颗粒致密良好的填充效果，能够填充两铝合金复合板之间的毛细孔道，从而提高两铝合金复合板之间连接的紧密度，更紧密的接触有利于控制钎料的融化流动，破除铝合金复合板表面的氧化膜，以提高钎接部分密封效果。

4、聚乙二醇中的羟基与钎焊浆液中的硅羟基之间的氢键连接作用，使得包膜纳米铜粉均匀连接在钎焊浆液的网络结构中，配合其纳米分散效果，提高钎焊连接部分的密封效果。

附图说明

图1是本申请实施例1成品超薄液冷板金相检测图；

图2是图1的a部放大图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

聚乙二醇水溶液的制备例

以下原料中的聚乙二醇购买于江苏嘉仁化工有限公司生产的聚乙二醇800，型号26322-35-3；铜纳米线购买于南京牧科纳米科技有限公司；其他原料及设备均为普通市售。

制备例1：聚乙二醇水溶液采用如下方法制备而成：

称取100g聚乙二醇置于900g温度35℃的水中，搅拌溶解，然后添加3g铜纳米线，在100r/min的转速下搅拌3min，制得聚乙二醇水溶液。

制备例2：聚乙二醇水溶液采用如下方法制备而成：

称取100g聚乙二醇置于900g温度35℃的水中，搅拌溶解，然后添加1g铜纳米线，在100r/min的转速下搅拌3min，制得聚乙二醇水溶液

制备例3：聚乙二醇水溶液采用如下方法制备而成：

称取100g聚乙二醇置于900g温度35℃的水中，搅拌溶解，然后添加5g铜纳米线，在100r/min的转速下搅拌3min，制得聚乙二醇水溶液。

包膜纳米铜粉的制备例

以下原料中的纳米铜粉购买于南宫市盈泰金属材料有限公司生产的纳米铜粉；其他原料及设备均为普通市售。

制备例4：包膜纳米铜粉采用如下方法制备而成：

称取1kg纳米铜粉置于1kg制备例1制备的聚乙二醇水溶液中，在20kHz的条件下超声分散20min，然后在50℃、风速2.5m/s的条件下干燥，干燥后置于研磨机研磨，制得包膜纳米铜粉，包膜纳米铜粉粒度为50nm。

制备例5：包膜纳米铜粉采用如下方法制备而成：

称取1kg纳米铜粉置于0.8kg制备例1制备的聚乙二醇水溶液中，在20kHz的条件下超声分散20min，然后在50℃、风速2.5m/s的条件下干燥，干燥后置于研磨机研磨，制得包膜纳米铜粉，包膜纳米铜粉粒度为80nm。

制备例6：包膜纳米铜粉采用如下方法制备而成：

称取1kg纳米铜粉置于1.3kg制备例1制备的聚乙二醇水溶液中，在20kHz的条件下超声分散20min，然后在50℃、风速2.5m/s的条件下干燥，干燥后置于研磨机研磨，制得包膜纳米铜粉，包膜纳米铜粉粒度为100nm。

制备例7：本制备例与制备例4的不同之处在于：

聚乙二醇水溶液选用制备例2制备的聚乙二醇水溶液。

制备例8：本制备例与制备例4的不同之处在于：

聚乙二醇水溶液选用制备例3制备的聚乙二醇水溶液。

钎焊浆液的制备例

以下原料中的1100铝合金粉末购买于湖南金昊新材料科技股份有限公司；5052铝合金粉末购买于长沙天久金属材料有限公司；4045铝合金粉末购买于长沙天久金属材料有限公司；纳米铜粉购买于威海元素金属新材料科技有限公司；二氧化锰粉末购买于天津高科新材料科技有限公司；氧化铁粉末购买于河北泽旭建材科技发展有限公司；氧化铬粉末购买于北京浩克科技有限公司；氨基化碳纳米管购买于北京德科岛金科技有限公司；其他原料及设备均为普通市售。

制备例9：钎焊浆液采用如下方法制备而成：

Ⅰ称取1.6kg氧化铁粉末与0.3kg铝合金粉末混合，氧化铁粉末与铝合金粉末中铝元素的摩尔比为1:1.1，制得混合金属粉末；将混合金属粉末与3.8g金属镁粉末、0.168g氟硅酸钾粉末、3.8kg正十一烷混合后一同置于砂磨机中，在氩气条件下，研磨至颗粒粒径为5μm，制得浆料；铝合金粉末为1100铝合金粉末，1100铝合金粉末中Al含量为99％，含氧量500ppm；氟硅酸钾粉末与金属氧化物粉末+铝合金粉末中的Al的摩尔比为0.8:100；

Ⅱ称取38g气相二氧化硅与Ⅰ制得的浆料一同置于分散机中分散，气相二氧化硅占混合金属粉末重量的2％，在氩气的保护条件下，分散至粘度不再提高，制得钎焊浆液。

制备例10：钎焊浆液采用如下方法制备而成：

Ⅰ称取1.7388kg二氧化锰粉末与0.5625kg铝合金粉末混合，二氧化锰粉末与铝合金粉末中铝元素的摩尔比为1:1，混合后制得混合金属粉末；将混合金属粉末、4.6026kg甲基环己烷混合后一同置于砂磨机中，在氮气条件下，研磨至颗粒粒径为1μm，制得浆料；铝合金粉末为5052铝合金粉末，5052铝合金粉末中Al含量为96％，含氧量为500ppm；混合金属粉末占甲基环己烷重量比的50％，制得钎焊浆液。

制备例11：钎焊浆液采用如下方法制备而成：

Ⅰ称取1.52kg氧化铬粉末与0.36kg铝合金粉末混合，氧化铬相对分子质量约为152，氧化铬粉末与铝合金粉末中铝元素的摩尔比为1:1.3，混合后制得混合金属粉末；将混合金属粉末与18.8g金属镁粉末、0.23g氟硅酸钾粉末、3.76kg正十二烷混合后一同置于砂磨机中，在氩气条件下，研磨至颗粒粒径为10μm，制得浆料；铝合金粉末为4040铝合金粉末，4040铝合金粉末中铝含量为98％，含氧量500ppm；氟硅酸钾粉末与金属氧化物粉末+铝合金粉末中的Al的摩尔比为1:100；

Ⅱ称取94g气相二氧化硅与Ⅰ制得的浆料一同置于分散机中分散，气相二氧化硅占混合金属粉末重量的5％，在氩气的保护条件下，分散至粘度不再提高，制得钎焊浆液。

制备例12：本制备例与制备例9的不同之处在于：

Ⅰ将混合金属粉末与3.8g金属镁粉末、0.168g氟硅酸钾粉末、3.8kg环己烷混合后一同置于砂磨机中；

Ⅱ称取38g聚乙二醇与Ⅰ制得的浆料一同置于分散机中分散，在氩气的保护条件下，分散至粘度不再提高，制得钎焊浆液。

制备例13：本制备例与制备例9的不同之处在于：

Ⅱ称取38g气相二氧化硅、9.5g纳米铜粉、3.8g氨基化碳纳米管与Ⅰ制得的浆料一同置于分散机中分散，在氩气的保护条件下，分散至粘度不再提高，制得钎焊浆液。

制备例14：本制备例与制备例13的不同之处在于：

1.9g纳米铜粉，1.9g氨基化碳纳米管。

制备例15：本制备例与制备例13的不同之处在于：

15.2g纳米铜粉，7.6g氨基化碳纳米管。

制备例16：本制备例与制备例13的不同之处在于：

纳米铜粉选用制备例4制备的纳米铜粉。

制备例17：本制备例与制备例13的不同之处在于：

纳米铜粉选用制备例5制备的纳米铜粉。

制备例18：本制备例与制备例13的不同之处在于：

纳米铜粉选用制备例6制备的纳米铜粉。

制备例19：本制备例与制备例13的不同之处在于：

纳米铜粉选用制备例7制备的纳米铜粉。

制备例20：本制备例与制备例13的不同之处在于：

纳米铜粉选用制备例8制备的纳米铜粉。

实施例

以下原料中的铝合金复合板购买于银邦金属复合材料股份有限公司，型号为3003-H12铝合金板，厚度为0.15mm；其他原料及设备均为普通市售。

实施例1：一种超薄液冷板的钎焊工艺：

S1、将铝合金复合板模压形成多个连通通道，采用丝网印刷的方式将制备例9制备的钎焊浆液均匀涂覆在铝合金复合板有钎料的一侧，钎焊浆液在50℃条件下干燥固化，形成钎焊膜，钎焊膜厚度为10μm；

S2、将新的铝合金复合板有钎料的一侧覆盖在S1制得的钎焊膜上，在0.5MPa的压紧力下压紧，钎焊膜位于两铝合金复合板钎料之间，完成涂装后制得复合板；在氮气保护下，复合板在610℃的条件下进行焊接，然后经冷却、焊后表面处理，制得成品超薄液冷板。

实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例10制备的钎焊浆液，钎焊膜厚度为1μm。

实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例11制备的钎焊浆液，钎焊膜厚度为20μm。

实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例12制备的钎焊浆液。

实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例13制备的钎焊浆液。

实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例14制备的钎焊浆液。

实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例15制备的钎焊浆液。

实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例16制备的钎焊浆液。

实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例17制备的钎焊浆液。

实施例10：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例18制备的钎焊浆液。

实施例11：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例19制备的钎焊浆液。

实施例12：本实施例与实施例1的不同之处在于：

钎焊浆液选用制备例20制备的钎焊浆液。

实施例13：本实施例与实施例8的不同之处在于：

原料中以同等质量的包膜纳米铜粉替换氨基化碳纳米管。

实施例14：本实施例与实施例8的不同之处在于：

原料中以同等质量的碳纳米管替换氨基化碳纳米管。

实施例15：本实施例与实施例8的不同之处在于：

聚乙二醇水溶液在制备过程中，原料中未添加铜纳米线。

对比例

对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于：钎焊膜厚度为50μm。

性能检测试验

1、金相检验

采用实施例1的制备方法制备成品超薄液冷板，采用600目砂纸在粗墨机上磨平，然后再用W50砂纸进行磨制，从粗到细换砂纸后试样需转90°与旧磨痕成垂直方向，然后进行抛光，细磨后的试样在抛光机上进行抛光，用3.5μm的抛光机进行抛光直到试样上的磨痕完全除去而外表面像镜面位置，抛光后的试样浸入质量分数4％的硝酸酒精溶液中进行浸蚀1min，浸蚀结束后立即用水冲洗再用酒精洗净，然后风干，采用金相显微镜进行观察，得出金相图。

2、密封性能试验

分别采用实施例1-15以及对比例1的制备方法制备成品超薄液冷板，铝合金复合板在模压的过程中仅形成一个通道，成品超薄液冷板试样长度15cm，宽度12cm；试样经水洗3次后自然干燥，然后从注水孔注入探伤着色剂(着色剂购买于济宁儒佳检测仪器有限公司，型号DPY-5)，探伤着色剂从出水孔流出，循环2min后，从注水孔通水，水从出水孔流出，循环5min，干燥后；从注水孔注入显像剂(显像剂购买于济宁儒佳检测仪器有限公司，型号DPY-5)，显像剂从出水孔流出，循环3min后，从注水孔通水，水从出水孔流出，循环5min，干燥后；试样沿钎接位置处切割，将试样分割成两独立的铝合金复合板，在白光照度大于500Lx情况下，观察铝合金复合板表面的颜色附着情况，超薄液冷板除通道中颜料附着外，若存在气孔、裂缝均会染上着色剂颜色，有气孔和裂缝代表密封效果不好，无气孔和裂缝代表密封效果好，分别记录气孔和裂缝的数量。

3、密封效果检测

分别采用实施例1-15以及对比例1的制备方法制备成品超薄液冷板，成品超薄液冷板试样长度15cm，宽度12cm，在注水孔注水，并不断加压，直到试样出现形变，记录其压力，承受压力大说明密封效果好，承受压力小说明密封效果差。

表1性能测试表

结合实施例1并结合表1、图1、图2可以看出，本申请采用氧化铁与铝合金粉末发生的自蔓延放热反应，能够破除铝合金复合板表面氧化膜，使得两铝合金复合板表面熔融的钎料与钎焊膜中的原料发生原位合成反应，图1、图2的金相图显示出两铝合金复合板表面钎料良好的连结效果，以及钎料中铝硅焊料良好的扩散效果，结合表1数据结果显示，切割后的铝合金复合板表面无裂缝、无气孔、耐压效果良好，说明成品超薄液冷板钎接部分密封效果良好。

结合实施例1和实施例2-4并结合表1可以看出，由于钎焊浆液金属氧化物与铝合金粉末的摩尔比不同，容易影响破除铝合金复合板表面氧化膜的效果，从而影响熔融钎料与钎焊膜原料之间的反应，最终影响成品超薄液冷板钎接部分的密封效果。

结合实施例1和实施例5-7并结合表1可以看出，实施例5-7原料中添加纳米铜粉和氨基化碳纳米管，相比于实施例1，实施例5-7制备的成品超薄液冷板的耐压强度高于实施例1，并且气孔数、裂缝数均为0；说明纳米颗粒能够均匀分散在钎焊浆液中，利用其纳米级颗粒良好的填充效果，能够提高两铝合金复合板之间连接的紧密度，更紧密的接触有利于控制钎料的融化流动，便于破除铝合金复合板表面的氧化膜，促进钎焊膜中原料与熔融的钎料之间相互扩散，发生原位合成反应，以提高钎接部分密封效果。

同时氨基化碳纳米管的氨基与网络结构中的硅羟基、羟基相吸引，从而使得氨基化碳纳米管更好的连结在钎焊浆液形成的网络结构中，从而提高钎接部分的连接强度；其纳米级结构配合较好的连结效果，不易使成品超薄液冷板产生气孔和裂缝。

结合实施例5和实施例8-10并结合表1可以看出，实施例8-10原料中的纳米铜粉为包膜纳米铜粉，相比于实施例5，实施例8-10制备的成品超薄液冷板耐压强度优于实施例5，并且气孔数、裂缝数均为0；说明采用聚乙二醇对纳米铜粉进行包膜，利用聚乙二醇中的羟基与钎焊浆液中的硅羟基之间的氢键连接作用，使得包膜纳米铜粉均匀连接在钎焊浆液的网络结构中，配合其纳米分散效果，提高钎焊连接部分的密封效果。

结合实施例8和实施例11-12并结合表1可以看出，实施例11-12包膜纳米铜粉制备方法不同，说明较厚的包膜容易阻碍纳米铜粉与金属氧化物、铝合金粉末之间接触反应，从而影响耐压强度；而较薄的包膜连接效果较弱，容易使得纳米铜粉在钎焊浆液的网络结构中不稳定，从而影响其耐压强度。

结合实施例8和实施例13-15并结合表1可以看出，实施例13原料中以同等质量的包膜纳米铜粉替换氨基化碳纳米管，相比于实施例8，实施例13制备的成品超薄液冷板耐压强度差于实施例8；说明包膜纳米铜粉、氨基化碳纳米管相配合，利用金属氧化物粉末和铝合金粉末反应生成物容易与纳米铜粉之间产生弥散，反应放出的强热能够进一步促进铝合金复合板表面氧化膜的撕裂，配合氨基化碳纳米管较好的导热效果，进一步促进铝合金复合板表面氧化膜撕裂，促进铝合金复合板表面的钎料与钎焊膜中的原料发生原位合成反应，从而提高钎接部分的密封效果。

实施例14原料中以同等质量的碳纳米管替换氨基化碳纳米管，相比于是实施例8，实施例14制备的成品超薄液冷板气孔数、裂缝数均大于实施例8，并且耐压强度差于实施例8；说明氨基化碳纳米管的氨基与网络结构中的硅羟基、羟基相吸引，从而使得氨基化碳纳米管更好的连结在钎焊浆液形成的网络结构中；并且氨基化碳纳米管的氨基能够吸引金属离子，从而提高钎接部分的密封效果，同时进一步提高钎接部分的强度。

实施例15聚乙二醇水溶液在制备过程中，原料中未添加铜纳米线，相比于实施例8，实施例15制备的成品超薄液冷板密封效果、抗压强度、抗剪强度均差于实施例8；说明利用铜纳米线较好的导热效果，加快纳米铜粉表面的聚乙二醇膜的融化，从而在钎焊过程中，促进纳米铜粉与金属氧化物粉末、铝合金粉末相接触，保证其弥散效果，从而提高钎接部分的密封效果，以提高耐压强度。

结合实施例1和对比例1并结合表1可以看出，对比例1钎焊膜厚度为50μm，相比于实施例1，对比例1制备的成品超薄液冷板气孔数、裂缝数大于实施例1，并且对比例1制备的成品超薄液冷板的耐压强度差于实施例1；说明较厚的钎焊膜其放热温度不容易快速达到铝合金复合板表面的氧化膜位置处，即使配合机械外力，也不容易使铝合金复合板表面的钎料发生变形，从而影响其氧化膜的撕裂，影响是钎料与钎焊膜之间的反应，从而影响成品超薄液冷板钎接部分的密封效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铝合金复合板模压形成多个连通通道，然后将铝合金复合板有钎料的一侧涂覆一层钎焊浆液，钎焊浆液干燥固化后形成钎焊膜，钎焊膜厚度为1-20μm；

S2、将新的铝合金复合板有钎料的一侧覆盖在S1制得的钎焊膜上压紧，钎焊膜位于两铝合金复合板钎料之间，在保护气的条件下，依次经焊接、冷却、焊后表面处理，制得成品超薄液冷板；

所述钎焊浆液由包含如下原料制成：

金属氧化物粉末、铝合金粉末、金属镁粉末、氟硅酸钾粉末、增稠剂、有机溶剂；其中金属氧化物粉末MO(X/2)，M代表金属阳离子，X为金属的正价，金属氧化物粉末与铝合金粉末中铝元素的摩尔比为M:Al=3:1-1.3X，氟硅酸钾粉末与金属氧化物粉末+Al的摩尔比为0-1:100；金属氧化物粉末和铝合金粉末混合后制得混合金属粉末；增稠剂占混合金属粉末重量的0-5%；金属镁粉末占混合金属粉末重量的0-1%。

2.根据权利要求1所述的一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，所述增稠剂为气相二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，所述铝合金粉末由Al元素、其他元素组成，其他元素为Si、Mg、Cu、Zn、Bi中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，所述有机溶剂为正十一烷、正十二烷、甲基环己烷、环己烷中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，所述钎焊浆液采用如下方法制备而成：

Ⅰ称取金属氧化物粉末、铝合金粉末、金属镁粉末、氟硅酸钾粉末、有机溶剂混合后，在保护气条件下，研磨至粒径为1-10μm，制得浆料；

Ⅱ称取增稠剂添加到Ⅰ制得的浆料中，在保护气条件下进行分散，分散至粘度不再提高，制得钎焊浆液。

6.根据权利要求1所述的一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，所述钎焊浆液原料中还包括纳米铜粉、氨基化碳纳米管；纳米铜粉占混合金属粉末重量的0.1%-0.8%；氨基化碳纳米管占混合金属粉末重量的0.1%-0.4%。

7.根据权利要求6所述的一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，所述纳米铜粉为包膜纳米铜粉：包膜纳米铜粉的制备方法如下：

将纳米铜粉置于聚乙二醇水溶液中进行超声分散，纳米铜粉与聚乙二醇水溶液的重量比为1:0.8-1.3，然后经干燥、研磨，制得包膜纳米铜粉，包膜纳米铜粉粒度为50-100nm。

8.根据权利要求7所述的一种超薄液冷板的钎焊工艺，其特征在于，所述聚乙二醇水溶液采用如下方法制备；

称取聚乙二醇置于水中混合搅拌，然后添加铜纳米线，继续搅拌，制得聚乙二醇水溶液，聚乙二醇与铜纳米线重量比为100:1-5。

Images