CN1565773A - 一种适用于散热器的复合板材成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于散热器的复合板材成型方法，其主要是将一厚度在0.1－8.0mm的薄状铜材预置于成型模穴底层，使铜材的底面与成型模穴的底层紧密贴合，并先将铜材加热至300－650℃的状态，再以压力铸造的制程将熔融的铝材灌入成型模穴中，以使铜材与铝材的界面形成扩散接合作用，而在熔融的铝材冷却定型后，即可获得由铜、铝异质合金一体成型的具有特定型体的复合板材结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于散热器的复合板材成型方法，旨在提供一可使铜材与铝材的界面形成扩散接合作用，获得由铜、铝异质合金一体成型的具有特定型体的复合板材成型方法，以使整体复合板材可由铜材所具备的高效热传导性，于第一时间将热源的温度传导至所覆盖的整体铝材区段，再由铝材的构型将热源发散。
背景技术
按，目前个人电脑或桌上型电脑所功知的散热器结构，可大致区分为铝挤型、铝压铸、铜一体成型(CNC加工)、铜鳍片与铜底板接合等型式，其中，铝合金散热器虽然具有材料本身质轻的优势，但由于热传导效率不佳，而无法在第一时间将热源所产生的热能完全传递至整个铝合金散热器，以至于无法有效发挥其主体结构的散热功能；另外，铜合金虽然具有较佳的热传导性，但其却存在有材料本身质量过重，且加工程序繁复等缺点。
再者，本发明的发明人于日前即利用异质金属压铸方法，制造成铜、铝异质合金一体成型的散热器底板，而可在使用时利用铜材料薄板的高传导性将发热源的热能快速传递至整体散热器的区段，再由铜材料薄板上方的铝合金利用其所构成的散热器型体将热源发散，而可大幅提升整体散热器的效率，并可同时具有铜材料的高热传导效能及铝合金质轻的特性。
然而，由于在前述异质合金的压铸过程中，其铝合金所呈现的状态为半固熔状态(雾状)进而与铜材料接合，于铜/铝界面而言虽然可接合，但两种异质金属的接合力较为薄弱，剥离强度较为不足。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于散热器的复合板材成型方法，以大幅增加铜、铝材间的接合力。
本发明的另一目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于散热器的复合板材成型方法，防止铜材在预热的过程中表面产生氧化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于散热器的复合板材成型方法，其整体成型方法包括有以下程序：
A、依实际散热器的型体完成厚度在0.1-8.0mm的薄状铜材制做；
B、将铜材预置并定位于成型模穴中，使铜材的底面与成型模穴的底层紧密贴合；
C、将铜材加热至300-650℃的状态；
D、再以压力铸造的制作方法将熔融的铝材灌入成型模穴中，以使铜材与铝材的界面形成扩散接合作用；
最后，在铝材冷却定型后，即可获得由铜、铝异质合金一体成型的具有特定型体的复合板材结构，在300-650℃温度下，铜材与铝材的活性高易产生化合反应，可由铜材析出与铝材反应成树枝状结构的化合物，此树枝状结构的化合物会包覆于铝材的晶粒周围，而形成扩散接合作用，大幅增加铜、铝材间的接合力。
在铜材的加热过程中，于成型模穴中灌入惰性气体，抑或是使成型模穴维持在真空状态，以防止铜材表面产生氧化。
由于采用本发明中的复合板材成型方法，可以大大提高铜/铝界面的结合强度，并避免了加工过程中铜材表面产生氧化的现象。
下面结合附图、附表和实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为发明所成型的复合板材结构示意图；
图2为本发明的成型流程示意图；
图3为本发明的成型方法完成结合的铜/铝界面放大图；
图4为利用本发明的成型方法完成结合的铝晶粒放大图。
[图号说明]
1 复合板材
11 铜材
12 铝材
具体实施方式
本发明实施例所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，如图1所示，而使整体复合板材1具有由铝材12所构成的本体，以及在铝材12所构成的本体底部结合有一铜材11，以当整体复合板材1所成型的散热器利用铜材11与发热源接触时，可由铜材11的高传导性将发热源的热能快速传递至所被包覆的铝材12部分，再由铜材11上方的铝材12构型将热源发散。
至于，本发明的成型方法，如图2所示，依序包括有以下程序：
A、先依实际散热器的型体完成厚度在0.1-8.0mm的薄状铜材制做；
B、将铜材预置并定位于成型模穴中，使铜材的底面与成型模穴的底层紧密贴合；
B、将铜材预置并定位于成型模穴中，使铜材的底面与成型模穴的底层紧密贴合；
C、将铜材加热至300-650℃的状态，并可在加热的过程中在成型模穴中灌入惰性气体，抑或是使成型模穴维持在真空状态，以防止铜材表面产生氧化；
D、再以压力铸造的制程将熔融的铝材灌入成型模穴中，以使铜材与铝材的界面形成扩散接合作用；
最后，在铝材冷却定型后，即可获得由铜、铝异质合金一体成型的具有特定型体的复合板材结构，其中，铜/铝材界面的晶粒分布如图3所示，其中，标示为(1)区块为铜材区域，标示为(2)区块为铝材区域，标示为(3)则为铜析出物，由图中可清楚看出，铜/铝材界面间经由铝材压力铸造时，会析出部分铜析出物，以构成与铝材的紧密结合；又，如图4所示，其中标示为(1)者为铝晶粒，标示为(2)者为铜析出物，由图中看出，铜析出物会延着铝材晶粒界面渗透，进而将铝晶粒包围，而呈现树枝状的化合物结构，此树枝状结构的化合物会包覆于铝材的晶粒周围，而形成扩散接合作用，大幅增加铜、铝材间的接合力。
再者，本发明中所使用的铜材可以为一般纯铜或铜合金，至于其铝材则可以为存铝或选择自由AlSiCu、AlSiZn、AlSiMg、AlSiCuMg、AlGe、AlGeSi、AlCu、AlMn、AlMg、AlLi、AlSn及AlPb所组成的族群中的任何一种或多种，而其铜与铝的物理属性如下表(附表一)所示：
附表一
| 材料 | 比重 | 熔点(℃) | 沸点(℃) | 线膨胀系数(1/℃) | 比热 | 热传导率(cal/sec℃cm) |
| 铝 | 2.7 | 660 | 1800 | 23×10-6 | 0.21 | 0.49 |
| 铜 | 8.9 | 1083 | 2310 | 17×10-6 | 0.092 | 0.92 |
可作为其进行扩散接合的参考依据，一般铜铝扩散接合是先将铜加热至500-1100℃预氧化成熔融状态，以在此状态下与熔融的铝进行结合，其在操作时并同时确定氧分压与结合温度在临界点，以及确定是在共晶温度而非铜的熔点1083℃。
本发明一种适用于散热器的复合板材成型方法，即借由以压力铸造的制程将熔融的铝材直接灌注于已预热至300-650℃状态的铜材表面，此时铜材与铝材的活性高易产生化合反应，可由铜材析出与铝材反应成树枝状结构的化合物，此树枝状结构的化合物会包覆于铝材的晶粒周围，而形成扩散接合作用，大幅增加铜、铝材间的接合力，不但具有优异的散热效能表现，尤其具有成本低、加工容易的特性，而可广泛应用于各型式散热器的制做，所以依法提呈发明专利的申请。
Claims (8)
1、一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于，其整体成型方法包括有以下程序：
A、依实际散热器的型体完成厚度在0.1-8.0mm的薄状铜材制做；
B、将铜材预置并定位于成型模穴中，使铜材的底面与成型模穴的底层紧密贴合；
C、将铜材加热至300-650℃的状态；
D、再以压力铸造的制作方法将熔融的铝材灌入成型模穴中，以使铜材与铝材的界面形成扩散接合作用；
最后，在铝材冷却定型后，即可获得由铜、铝异质合金一体成型的具有特定型体的复合板材结构。
2、如权利要求1所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于：在铜材的加热过程中，在成型模穴中灌入惰性气体，以防止铜材表面发生氧化。
3、如权利要求1所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于：在铜材的加热过程中，使成型模穴维持在真空状态，以防止铜材表面发生氧化。
4、如权利要求1所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于：该铜材为纯铜。
5、如权利要求1所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于：该铜材为铜合金。
6、如权利要求1所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于：该薄状铜材可为三角形、长条形等各种形状。
7、如权利要求1所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于：该铝材为纯铝。
8、如权利要求1所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，其特征在于：该铝合金可以选择自由AlSiCu、AlSiZn、AlSiMg、AlSiCuMg、AlGe、AlGeSi、AlCu、AlMn、AlMg、AlLi、AlSn及AlPb所组成的族群中的任何一种或多种。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| CN104780739A (zh) * | 2014-01-09 | 2015-07-15 | 株式会社新王材料 | 机壳和便携设备 |
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2003
- 2003-07-03 CN CN 03148145 patent/CN1565773A/zh active Pending
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