CN115243523A - 一种不锈钢均热板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种不锈钢均热板及其制备方法和应用，所述不锈钢均热板，包括壳体和位于壳体内部的毛细芯，所述壳体包括不锈钢基材和嵌入所述不锈钢基材的铬铜合金层；所述铬铜合金层中，铬的质量含量≥30％。本申请的不锈钢均热板是在不锈钢靠近表面的区域进行合金化，使得合金材料成为不锈钢的一部分，与不锈钢基材构成一体化结构，从而能够有效避免镀层脱落等问题，且生成的合金层耐高温，后续焊接等产生的高温对其影响较小；本申请是在不锈钢表面生成了高铬铜合金层，能够形成致密的铬钝化膜，解决了不锈钢与水的相容性问题，大大降低了目前工艺中存在的析氢等问题。
Description
技术领域
本申请涉及不锈钢均热板技术领域，具体涉及一种不锈钢均热板及其制备方法和应用。
技术背景
随着电子设备的高集成化，必然会产生电子产品在小空间内的散热问题，而均热板成为电子产品散热的热门选择。目前，均热板基本都是由铜或者铜合金，但是这些材料制备得到的均热板硬度较低，且厚度很难小于0.25mm。但随着手机等电子产品向超薄化方向发展，需要有更薄厚度的均热板来满足需求。并且铜或铜合金由于耐腐性较差，使得均热板在使用一段时间后会发生氧化，导致铜或铜合金进一步腐蚀，最终导致均热板液体泄露，电子产品报废等。
而不锈钢与铜相比，不仅硬度高、强度好、耐蚀性强，还具有明显的成本优势。但不锈钢材料与均热板内的工质水会产生析氢反应，导致产生不凝气体，从而引起均热板内部的真空度明显降低，导致均热板失效。传统解决不锈钢与水相容性的方法包括电镀铜或铜合金、表面钝化处理等。由于不锈钢的可镀性较差，采用电镀的工艺容易产生镀层脱落等问题；表面钝化形成的钝化膜难以承受后续焊接高温的影响。
发明内容
针对上述存在的技术局限性，本申请提出了一种不锈钢均热板及其制备方法；区别于传统的不锈钢表面处理技术，本申请的不锈钢均热板是在不锈钢靠近表面的区域进行合金化，使得合金材料成为不锈钢的一部分，与不锈钢基材构成一体化结构，从而能够有效避免镀层脱落等问题，且生成的合金层耐高温，后续焊接等产生的高温对其影响较小；本申请是在不锈钢表面生成了高铬铜合金层铬铜合金层(铬含量≥30wt％)，能够形成致密的铬钝化膜，解决了不锈钢与水的相容性问题，大大降低了目前工艺中存在的析氢等问题。同时，铜提供了良好的亲水性和焊接性。
为实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：
本申请的发明点是提供一种不锈钢均热板，包括壳体和位于壳体内部的毛细芯，所述壳体包括不锈钢基材和包覆所述不锈钢基材的铬铜合金层铬铜合金层；所述铬铜合金层铬铜合金层中，铬的质量含量≥30％。
可选地，以质量计，所述铬铜合金层铬铜合金层包括：铬30～60％，铜 10～40％，铁2～10％，镍2～10％，微量金属元素0～3％。
可选地，所述铬铜合金层铬铜合金层的厚度为0.1μm～20μm。
毛细芯的材质包括不锈钢和/或铜.
当毛细芯的材质为不锈钢时，毛细芯包括不锈钢基材和嵌入所述不锈钢基材的铬合金。
本申请的另一个发明点是，提供一种不锈钢均热板的制备方法。
可选地，所述制备方法包括：(1)获得不锈钢上盖、不锈钢下盖和毛细芯；(2)在真空下，将所述不锈钢上盖、不锈钢下盖分别与铬合金材料混合，进行合金化，得到含有铬铜合金层铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层铬铜合金层的下盖；(3)将含有铬铜合金层的下盖与毛细芯合片后，与含有铬铜合金层的上盖密封焊接，得到含有毛细芯的壳体；(4)对所述含有毛细芯的壳体进行注液、抽真空，得到所述不锈钢均热板。
可选地，所述不锈钢上盖、不锈钢下盖分别与铬合金材料混合是指将不锈钢上盖、不锈钢下盖被完全包埋在铬合金材料中。
可选地，以质量计，所述铬合金材料包括：铬20～60份，铜8～40份，分散剂30～70份，还原剂0.1～5份，活化剂0.5～5份。
可选地，所述还原剂的汽化温度小于合金化的温度；所述活化剂的汽化温度小于合金化的温度；所述活化剂中含有卤素。
优选地，所述还原剂包括金属镁；所述活化剂包括氯化锌；所述分散剂包括氧化铝、氧化硅、氧化镁中的至少一种。
可选地，所述真空是指真空度小于13Pa；所述合金化的条件为：温度 917～1050℃，时间大于2小时。
本申请的又一个发明点是，提供一种如上所述的不锈钢均热板在电子产品中的应用。
与现有技术相对比，本申请具有以下优点：
(1)本申请的不锈钢均热板是在不锈钢靠近表面的区域进行合金化，使得合金材料成为不锈钢的一部分，与不锈钢基材构成一体化结构，没有其他方法中存在的不同金属间的界面问题，从而能够有效避免镀层脱落等问题；生成的合金层耐高温，后续焊接等产生的高温对其影响较小，避免后续制备工艺造成的合金层的损伤、从而不能有效保护的问题；本申请是在不锈钢表面生成了高铬铜合金层(铬含量≥30wt％)，能够形成致密的铬钝化膜，解决了不锈钢与水的相容性问题，大大降低了目前工艺中存在的析氢等问题。
(2)本申请中不锈钢均热板的制备方法是通过真空渗入的方式，将铬合金材料与不锈钢均热板的上下盖分别进行合金化处理，通过铬合金材料中的还原剂在一定的真空和温度下汽化，汽化后的还原剂蒸气会迅速与铬粉(粒)进行反应，脱去铬粉(粒)表层氧化铬膜层中的氧形成氧化物，在持续抽真空的条件下被抽走，从而促进了铬由固态转为气态，为后续高含量铬的渗入打下基础；活化剂在该条件下也汽化，变成气体状态，气态的活化剂提供大量的活性氯离子，加速了反应的进行，同时也能促使铬与不锈钢形成金属间化合物，使其结合更加紧密。另外，本申请的制备方法使得反应生成的渗铬层致密光滑。
附图说明
图1为本申请试验例1提供的不锈钢均热板的成品图；
图2为本申请试验例1提供的不锈钢均热板截面的光镜形貌图；
图3为本申请试验例1提供的不锈钢均热板表面的高倍扫描电镜图；
图4为本申请试验例和对比例提供的不锈钢均热板的高温测试图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本申请进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述仅仅用以解释本申请，并不用于限制本申请的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文中所使用的原料和仪器均商购可得，所涉及的表征手段均可参阅现有技术中的相关描述，本文中不再赘述。
为了进一步了解本申请，下面结合最佳实施例对本申请作进一步的详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种不锈钢均热板，包括壳体和位于壳体内部的毛细芯，所述壳体包括不锈钢基材和包覆所述不锈钢基材的铬铜合金层；所述铬铜合金层中，铬的质量含量≥30％。
不锈钢中铬的含量一般都小于30％，铬含量小于30％时难以形成足够致密的铬钝化膜，因此不能够有足够的保护效果；而本申请的不锈钢均热板中，在不锈钢表面有铬铜合金层，该合金层中铬的含量≥30％，是合金层中的主体元素，从而可以避免铬元素之间断裂，从而形成足够致密连续的铬钝化膜，该铬钝化膜不与水发生反应，能够解决不锈钢中铁镍离子与反应析氢的问题；且该钝化膜在酸性或碱性环境中具有高强度的耐腐性，能够延长均热板的使用寿命；另外，铬的渗入也可以提高均热板的耐高温性能，在后续的焊接或在电子设备的使用中，均能维持原本的形态，不变形。
所述铬铜合金层中，铬的质量含量优选为30％～60％，例如可以为30％、 35％、40％、45％、50％、55％、60％或任意两个数值之间的任意数值。
以质量计，所述铬铜合金层包括：铬30～60％，铜10～40％，铁2～10％，镍2～10％，微量金属元素0～3％。
微量金属元素包括钼、锰、钒、钛、铝、钴、钡中的任意一种。
所述铬铜合金层的厚度为0.1μm～20μm，例如可以为0.1μm、0.2μm、 0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2μm、3μm、4μm、 5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、 16μm、17μm、18μm、19μm、20μm或任意两个数值之间的任意数值。
厚度小于0.1微米，则很难形成完全连续的合金层，一旦合金层不连续，不锈钢均热板在使用过程中会发生水与基体的反应，导致不锈钢均热板失效。
厚度大于20微米，一方面表面脆性会快速增加，导致整体材料韧性下降。另一方面，合金层过厚会影响后续激光焊接的密封性。
毛细芯的材质包括不锈钢和/或铜。
当毛细芯的材质为不锈钢时，毛细芯包括不锈钢基材和嵌入所述不锈钢基材的铬合金。
实施例2
本实施例提供了一种不锈钢均热板的制备方法，该不锈钢均热板与实施例1中的不锈钢均热板相同，因此在此不做赘述。
制备方法包括：(1)获得不锈钢上盖、不锈钢下盖和毛细芯；(2)在真空下，将所述不锈钢上盖、不锈钢下盖分别与铬合金材料混合，进行合金化，得到含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖；(3)将含有铬铜合金层的下盖与毛细芯合片后，与含有铬铜合金层的上盖密封焊接，得到含有毛细芯的壳体；(4)对所述含有毛细芯的壳体进行注液、抽真空，得到所述不锈钢均热板。
步骤(1)中关于不锈钢上盖、不锈钢下盖和毛细芯的制备方法不做限定，可以是常规方法或是市面上可购得的成品，本申请在此不做限定。
由于不锈钢上盖和不锈钢下盖成分、尺寸均相同，只是在组装时区分为上盖和下盖，因此关于步骤(2)中含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖的制备方法完全相同。
所述不锈钢上盖、不锈钢下盖分别与铬合金材料混合是指将不锈钢上盖、不锈钢下盖被完全包埋在铬合金材料中。
步骤(2)包括：在真空下，将所述不锈钢上盖、不锈钢下盖包埋在铬合金材料中，进行合金化，得到含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖；或者在真空下，将不锈钢上盖、不锈钢下盖所有的表面都覆盖上铬合金材料，进行合金化，得到含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖。
进一步可以为分步合金，即在真空条件下，先将不锈钢上盖、不锈钢下盖的一面或多面覆盖有铬合金材料，进行合金化，之后再对不锈钢上盖、不锈钢下盖剩余的表面覆盖有铬合金材料，进行合金化，最终得到含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖。该分步合金可以为一步合金、两步合金或多步合金，可以根据具体的需求进行分步合金。
该铬合金材料均为粉末状。如果该合金材料中存在块状或较大颗粒的物质时，需要先将其研磨成粉末后再进行使用。小颗粒的粉末状有助于在合金化过程较为均匀的发生，且能够较快较多的促进合金与不锈钢的融合。
合金材料的粒径优选小于50目，更优选80-200目。该粒径既可以保证粉体能与不锈钢表面充分接触发生反应，又可以避免粒径过细粉体自身容易发生烧结团聚，影响使用。
以质量计，所述铬合金材料包括：铬或铬铁20～60份，铜8～40份，分散剂30～70份，还原剂0.1～5份，活化剂0.5～5份。其中，铬或铬铁可以为20份、 25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份或任意两个数值之间的任意数值；分散剂可以为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、 65份、70份或任意两个数值之间的任意数值；还原剂可以为0.1份、0.2份、 0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、2份、3份、4 份、5份或任意两个数值之间的任意数值；活化剂可以为0.5份、0.6份、0.7 份、0.8份、0.9份、1份、2份、3份、4份、5份或任意两个数值之间的任意数值。
可选地，所述还原剂的汽化温度小于合金化的温度；所述活化剂的汽化温度小于合金化的温度；所述活化剂中含有卤素。
优选地，还原剂的汽化温度不小于活化剂的汽化温度。
更优选地，还原剂的汽化温度小于活化剂的汽化温度。
优选地，所述还原剂包括金属镁；所述活化剂包括氯化锌；所述分散剂包括氧化铝、氧化硅、氧化镁中的至少一种。
可选地，所述真空是指真空度小于13Pa；所述合金化的条件为：温度 917～1050℃，时间2～10小时。
在真空度为13Pa的条件下，铬的汽化温度为917℃，合金处理的温度大于等于917℃时，铬就会汽化。优选地，合金处理的温度为917℃～1150℃，时间为大于2h。
铬金属点阵类型为体心立方结构，其原子半径为0.1249nm。不锈钢的主要成分为铁，铁在小于912℃时点阵类型为体心立方结构，其原子半径为0.1241 nm；铁在912℃～1394℃时点阵类型为面心立方结构，其原子半径为0.1288nm。
渗铬的过程在大于917℃条件下进行，此时铬为体心立方结构，原子半径为0.1249nm，游离的铁离子为面心立方结构，原子半径为0.1288nm，铬和铁高温原子半径较为接近，高温条件下铬与铁易形成置换固溶体，随着保温时间延长铬不断渗入，铬的含量也不断增加。同时铜可随铬的汽化部分被铬蒸汽带走附着到不锈钢表面，且铜为面心立方晶体结构，原子半径0.1278nm与铬、铁较为接近，能够与不锈钢发生扩散合金化。
渗铬结束后，降温过程中铁要发生面心立方结构向体心立方结构的转变，此时体积会发生膨胀。由于此时铬原子、铜原子的“锚定”作用，限制了冷却过程种的体积膨胀，最终的渗层组织为均匀致密的组织，从而能够阻止水及水蒸汽渗入到基体中与基体中的游离铁离子发生反应。同时铜元素的加入，可以增加与毛细芯的相容性，由于目前的毛细心大多为铜网制备得到，下盖中含有铜元素，可以较快的与毛细心融为一体，降低了可能存在的界面问题。
优选地，该合金过程分为三个阶段，第一阶段为还原剂汽化，即第一阶段的温度需要达到或超过还原剂的汽化温度；第二阶段为活化剂的汽化，第二阶段的温度需要达到或超过活化剂的汽化温度；第三阶段为合金化的温度，即需要达到或超过铬的汽化温度。
优选第一阶段的温度为450～500℃，保温时间为30min～60min；第二阶段的温度为732～850℃，保温时间为30min～60min；第三阶段的温度为 917～1050℃。
通过分段的升温，可以首先使得还原剂汽化，破除氧化膜，生成副产物，并随着抽真空而被去除；第二阶段中，活化剂汽化，生成活性离子，并对铬进行活化；第三阶段为合金化，使得活化的铬、铜与不锈钢进行合金化，生成致密的合金层。
第一阶段升温为缓慢升温，优选升温速率小于5℃/min，在缓慢升温过程中能够使得还原剂与氧化膜层充分反应，去除泡沫镍或原料中形成的氧化膜，促进后续合金更快的渗入。
第二阶段是活化剂的汽化温度，升温速率小于10℃/min，防止活化剂被快速抽走，最大程度与铬接触，促进其活化。
还原剂在该真空条件和温度范围内时，还原剂已经发生汽化，即还原剂的汽化温度在上述真空条件时，小于上述温度。活化剂是能够释放活性氯离子的物质，优选为在上述真空条件和温度范围内能够汽化的物质，从而释放活性氯离子。
所述分散剂包括氧化铝、氧化硅、氧化镁中的至少一种；所述还原剂包括镁；所述活化剂包括氯化锌。
铬在13Pa真空条件下，其汽化温度点为917℃，利用该现象可以进行真空条件下的渗铬处理。但由于铬粉(粒)表面有一层致密的氧化铬膜层，导致铬粉(粒)在该条件下无法汽化，即使进一步提高真空度、提高温度，仍难以实现铬粉(粒)的汽化。镁在13Pa真空条件下，其汽化温度为439℃，汽化后的镁蒸气会迅速与铬粉(粒)进行反应，脱去铬粉(粒)表层氧化铬膜层中的氧形成氧化镁，在持续抽真空的条件下被抽走。氯化锌的沸点为732℃，气态氯化锌提供大量的活性氯离子，加速了反应的进行。
更优选，通过对于合金温度进行分阶段处理，温度先升温至450℃，然后缓慢升温至732℃(氯化锌的汽化温度)，再缓慢升温至917℃～1150℃，避免氯化锌和镁蒸汽被快速抽走。
毛细芯的材质包括不锈钢和/或铜。
毛细芯的材质铜时，可以具体为铜或铜合金网、泡沫金属、铜粉烧结多孔铜箔等多孔金属材料。
上下盖合金层中均含有铜，可以提高毛细芯与下盖的焊接润湿性。
当毛细芯的材质为不锈钢时，毛细芯包括不锈钢基材和嵌入所述不锈钢基材的铬合金；即对不锈钢材质的毛细芯也进行了合金化，从而与下盖具有相同的合金层，当两者进行焊接时，会减少界面的不稳定性，更容易融为一体，减少缝隙，避免漏液、降低密封性不好等问题，延长均热板的使用寿命。
不锈钢上盖、下盖、毛细芯可选用304、304L、316、316L，毛细芯可以选用小于80目的不锈钢丝网、铜丝网或者泡沫铜等。
步骤(3)中合片包括：将毛细芯与下盖完全贴合在一起。进一步，为了提高贴合结合力，可以进一步采用焊接工艺来实现。
步骤(3)中的焊接为激光焊接；激光焊接高效、可靠性高以及成本低，方便大规模使用。
铬铜合金化后的下盖，贴合上铜网、泡沫铜等铜合金毛细。也可以用铬铜合金化后的不锈钢毛细。进一步，将上盖与下盖通过激光焊进行封边处理，激光焊接工艺参数：功率60～120W，速率50～200m/S。
目前还有一种焊接方式为钎焊，但是该钎焊的工艺繁琐，且成本较高，使用钎焊会使得成本急剧上升；另外，钎焊连接处的结合力是整个均温板中最为薄弱的地方，长期使用过程中极易在钎焊处发生泄露、反应等问题。激光焊不引入新的材料，且焊接强度远高于钎焊。同时，激光焊还具有速度快、成本低、良率高等一系列优点。
目前大多数是采用铜镀不锈钢，即在不锈钢的表面镀一层或多层铜，从而避免水与不锈钢的接触，但是对于表面镀铜的材料无法使用激光焊接，即激光焊接不能够焊接表面含有较高含量铜的物质，这在一定程度，大大增加了焊接的成本。
激光焊后的不锈钢均热板进行高温整形，整形温度在880℃～1000℃之间，整形时间大于10分钟，整形后的不锈钢均热板其平面度小于0.2。通过整形，可以使得铬和铜与不锈钢的结合更好，同时也促进焊接性，使得焊接处更牢固。并且焊接会造成焊接处的合金层被破坏，而整形可以将被破坏的合金层元素再次进行均匀分布，重新形成合金层。
后续，进行接鼠尾，注水抽真空封口。
利用注液管进行注水、抽真空、封口等处理；后续整形等工艺得到最终不锈钢均热板成品。
实施例3
根据本申请的内容，对实施例1的不锈钢均热板和实施例2的不锈钢均热板的制备方法进行了具体说明，具体描述如下所示：
试验例1
(1)采用60微米厚度316不锈钢冲压获得上盖、下盖，裁切特定形状的400目不锈钢毛细芯；
(2)将上述制备得到的不锈钢上盖、不锈钢下盖、不锈钢毛细芯分别和合金材料80目(铬粉25份，铜10份，氧化硅40份，镁粉1份，氯化锌2份) 一起放在炉罐中，合金材料分别对不锈钢上盖、不锈钢下盖、不锈钢毛细芯的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度至13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为2℃/min，温度达到450℃时，保温30min；升温速率为 4℃/min，温度达到732℃时，保温30min；之后再次进行升温，升温速率为6℃/min，达到930℃时停止升温，维持该温度为4h，含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖；
(3)将含有铬铜合金层的下盖与毛细芯合片后，与含有铬铜合金层的上盖密封焊接，得到含有毛细芯的壳体，激光焊后的不锈钢均热板进行高温整形，整形温度在880℃，整形时间为20分钟，整形后的不锈钢均热板其平面度小于 0.2；
(4)对所述含有毛细芯的壳体进行注液、抽真空，得到不锈钢均热板。
合金层中元素及含量平均值为：铬48％、铜36％、铁8.8％、镍4.5％、微量元素(钼)2.7％。如图1所示，该试验例制备得到的不锈钢呈红铜色，是因为掺杂有铜元素。图2是不锈钢均热板的截面的光镜形貌图，可以看出形成的合金层较为致密，且合金层中各元素均匀分布；该不锈钢均热板中，铬铜合金层的厚度为2.8微米。
并对该不锈钢均热板的合金层进行了元素分析，如图3所示，为其扫描电镜图，随机选择了其中两个区域(区域I的面积为：16μm×16μm；区域I的面积为：22μm×22μm)进行了元素分析，结果如表1所示。
表1
| Cr(wt％) | Cu(wt％) | Fe(wt％) | Ni(wt％) | Mo(wt％) | |
| 区域I | 48.2 | 36.5 | 8.6 | 3.9 | 2.8 |
| 区域II | 47.8 | 35.6 | 9.1 | 4.8 | 2.7 |
如表1所示，不同区域的成分含量较为一致，说明渗层的一致性较好。保证了在使用过程中具有较高的可靠性。
试验例2
(1)采用60微米厚度316不锈钢冲压获得上盖、下盖，裁切特定形状的350目铜网毛细芯；
(2)将上述制备得到的不锈钢上盖、不锈钢下盖、铜网毛细芯分别和合金材料80目(铬粉50份，铜30份，氧化铝粉60份，镁粉3份，氯化锌4份) 一起放在炉罐中，合金材料分别对不锈钢上盖、不锈钢下盖的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度至13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为5℃/min，温度达到450℃时，保温40min；升温速率为3℃/min，温度达到732℃时，保温40min；之后再次进行升温，升温速率为8℃/min，达到950℃时停止升温，维持该温度为3h，含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖；
(3)将含有铬铜合金层的下盖与毛细芯合片后，与含有铬铜合金层的上盖密封焊接，得到含有毛细芯的壳体；激光焊后的不锈钢均热板进行高温整形，整形温度在880℃，整形时间为20分钟，整形后的不锈钢均热板其平面度小于 0.2；
(4)对所述含有毛细芯的壳体进行注液、抽真空，得到不锈钢均热板。
合金层中元素及含量平均值为：铬55％、铜38％、铁3％、镍2％、其它元素(钼)2％。
该不锈钢均热板中，铬铜合金层的厚度为4.2微米。
试验例3
(1)采用304不锈钢进行蚀刻，获得120微米厚度上盖、100微米厚度下盖，裁切特定形状的350目铜网毛细芯；
(2)将上述制备得到的不锈钢上盖、不锈钢下盖分别和合金材料80目 (铬粉40份，铜35份，氧化镁粉50份，镁粉4份，氯化锌4份)一起放在炉罐中，合金材料分别对不锈钢上盖、不锈钢下盖的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度至13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为 5℃/min，温度达到450℃时，保温60min；升温速率为2℃/min，温度达到732℃时，保温40min；之后再次进行升温，升温速率为6℃/min，达到1050℃时停止升温，维持该温度为2.5h，含有铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层的下盖；
(3)将含有铬铜合金层的下盖与毛细芯合片后，与含有铬铜合金层的上盖密封焊接，得到含有毛细芯的壳体；激光焊后的不锈钢均热板进行高温整形，整形温度在880℃，整形时间为20分钟，整形后的不锈钢均热板其平面度小于 0.2；
(4)对所述含有毛细芯的壳体进行注液、抽真空，得到不锈钢均热板。
合金层中元素及含量平均值为：铬50％、铜6％、铁9％、镍4％、其它元素(钼)1％。
该不锈钢均热板中，铬铜合金层的厚度为6.9微米。
对比例1
仅包含试验例1的步骤(1)、(3)和(4)，即不包含有步骤(2)，得到的不锈钢均热板的上盖、下盖中不含有铬铜合金层。
性能测试
(1)检测上述制备得到的不锈钢均热板高温老化后测试最远两点之间的温差，将不锈钢均热板置于110℃的环境中保温1000小时，测量该均热板两点之间的温差。具体的测试方法为：8W测试功率，老化测试前，两点的测试温度为T1和T2(热源在均温板下面，测试热电偶在均温板上面，如图4所示)， 110℃保温1000小时老化后，两点的测试温度为T1’和T2’，若T1和T1’、T2 和T2’以及T1和T2的差值与T1’和T2’之间的差值没有较大差别，则认为该均热板性能基本没有变化，即内部没有发生反应。结果见表2。
高温老化的目的是判断是否发生了水蒸气与内腔材料之间发生了反应，如果发生了反应，老化后的性能发生明显衰减，造成均热板温度前后变化较大，温度降低，使其传导热的性能明显降低。
表2试验例和对比例的不锈钢均热板的性能测试结果
| T1(℃) | T2(℃) | T1-T2(℃) | T1’(℃) | T2’(℃) | T1’-T2’(℃) | |
| 试验例1 | 68.62 | 67.25 | 1.37 | 68.66 | 67.26 | 1.40 |
| 试验例2 | 67.45 | 66.36 | 1.09 | 67.42 | 66.10 | 1.32 |
| 试验例3 | 68.12 | 66.88 | 1.24 | 68.25 | 66.92 | 1.33 |
| 对比例1 | 68.09 | 66.87 | 1.22 | 61.47 | 57.39 | 4.08 |
如表2所示，试验例的T1’和T2’，若T1和T1’、T2和T2’以及T1和 T2的差值与T1’和T2’之间的差值没有较大差别，表明该均热板性能基本没有变化，即内部没有发生反应。而对比例1中，在经过1000小时的老化后，两点的温度发生了较为明显的下降，且两处的温度也产生了较大的温差，表明该均热板与水蒸气进行了不同程度的反应，可见不含有铬铜合金层的均热板无法避免与水的反应，从而造成了均热板的老化，降低其使用寿命。
(2)同时对于合金层中铁元素的状态进行了测试，当存在游离铁时，该游离铁就容易与水发生反应，测试方法为蓝点法检验，具体为：用5克铁氰化钾K3[Fe[CN]6]加1毫升98％硫酸和5毫升36％的盐酸加入适量蒸馏水配制成总体积为100毫升的溶液(现用现配)；直接将溶液涂、滴于试验例和对比例的上盖中，观察显现蓝点情况，即蓝点是否出现以及蓝点出现的时间。需要注意的是该试验需待酸洗钝化表面基本干燥后进行。试验后应该将试验液体冲洗干净。
蓝点试验的基本原理为；若表面钝化膜不完善或有亚铁离子污染，就会有亚铁离子存在，那么即可发生如下反应；
3Fe2 ++2[Fe[CN6]]-＝Fe3[Fe[CN]6]2深蓝色沉淀，可以检验是否进行钝化处理以及检验钝化效果。
其中，对比例1中不含有铬铜合金层的上盖出现蓝点的时间为6h，表明其存在一定数量的游离铁，而本申请试验例1～3中含有铬铜合金层的上盖在24h 后还未出现蓝点，表明合金层中游离铁的数量几乎不存在，与铬和铜形成合金层，从而具有较好的防腐蚀性能。
(3)根据传统热管老化加速测试的寿命预测经验，150℃老化48小时后，温差性能仍能满足要求的话，其等效使用寿命为2.8年；本申请试验例1～3制备得到的均热板，150℃老化500小时后，性能均无衰减，因此本申请的均热板不仅可以用于手机，还可以应用于其它长寿命要求的散热部件中。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种不锈钢均热板，包括壳体和位于壳体内部的毛细芯，其特征在于，所述壳体包括不锈钢基材和嵌入所述不锈钢基材的铬铜合金层；
所述铬铜合金层铬铜合金层中，铬的质量含量≥30％。
2.根据权利要求1所述的不锈钢均热板，其特征在于，以质量计，所述铬铜合金层铬铜合金层包括：铬30～60％，铜10～40％，铁2～10％，镍2～10％，微量金属元素0～3％。
3.根据权利要求1所述的不锈钢均热板，其特征在于，所述铬铜合金层铬铜合金层的厚度为0.1μm～20μm。
4.根据权利要求1所述的不锈钢均热板，其特征在于，毛细芯的材质包括不锈钢和/或铜；
当毛细芯的材质为不锈钢时，毛细芯包括不锈钢基材和嵌入所述不锈钢基材的铬合金。
5.一种如权利要求1～4任一所述不锈钢均热板的制备方法，其特征在于，包括：(1)获得不锈钢上盖、不锈钢下盖和毛细芯；(2)在真空下，将所述不锈钢上盖、不锈钢下盖分别与铬合金材料混合，进行合金化，得到含有铬铜合金层铬铜合金层的上盖、含有铬铜合金层铬铜合金层的下盖；(3)将含有铬铜合金层铬铜合金层的下盖与毛细芯合片后，与含有铬铜合金层铬铜合金层的上盖密封焊接，得到含有毛细芯的壳体；(4)对所述含有毛细芯的壳体进行注液、抽真空，得到所述不锈钢均热板。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述不锈钢上盖、不锈钢下盖分别与铬合金材料混合是指将不锈钢上盖、不锈钢下盖被完全包埋在铬合金材料中。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，以质量计，所述铬合金材料包括：铬20～60份，铜8～40份，分散剂30～70份，还原剂0.1～5份，活化剂0.5～5份。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂的汽化温度小于合金化的温度；所述活化剂的汽化温度小于合金化的温度；所述活化剂中含有卤素；
优选地，所述还原剂包括金属镁；所述活化剂包括氯化锌；所述分散剂包括氧化铝、氧化硅、氧化镁中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述真空是指真空度小于13Pa；所述合金化的条件为：温度917～1050℃，时间2～10小时。
10.权利要求1～4任一所述的不锈钢均热板在电子产品中的应用。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210914231.8A CN115243523A (zh) | 2022-08-01 | 2022-08-01 | 一种不锈钢均热板及其制备方法和应用 |
| CN202310942797.6A CN117082812A (zh) | 2022-08-01 | 2023-07-28 | 一种不锈钢均热板及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210914231.8A CN115243523A (zh) | 2022-08-01 | 2022-08-01 | 一种不锈钢均热板及其制备方法和应用 |
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