WO2006035134A1 - Materiau composite utilise pour la fabrication d'ailettes d'echangeurs thermiques a haute conductivite thermique - Google Patents

Materiau composite utilise pour la fabrication d'ailettes d'echangeurs thermiques a haute conductivite thermique Download PDF

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recompressed
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graphite
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Definitions

  • the invention relates to the ⁇ -f ⁇ bric ⁇ tion-of-the-heat-s-meter-which allow to dissipate heat from a heat source. It relates more particularly to the manufacture of planar shaped elements effectively dissipating heat by conduction in their plane, for example the radiator cooling fins for electronic components.
  • radiators are of the finned heat exchanger type, most often made with good heat-conducting metals such as aluminum or copper.
  • These radiators dissipate the heat emitted by the components in the air around them. They comprise a base or a support, one face of which is intended to be placed in contact with a source of heat, for example a component electronics, and fins connected to said base and arranged such that they have a large exchange surface with the surrounding medium. Their performance depends primarily on the exchange surface between the ambient air and the fins and their ability to transfer a
  • Thermal properties particularly well suited to planar parts of heat exchangers such as fins.
  • the dense and rigid structure of these fins is partly composed of a thermoplastic material (preferably a heat-treated epoxy resin), introduced to ensure a bond between the layers of expanded graphite recompressed
  • the thermal conductivities are low, at least in a ratio of 50, to that of the graphite crystals which make up the recompressed expanded graphite.
  • the volume occupied 'ed by the resin hardly contributes to the conductivity of the whole.
  • the fin made with such a multilayer structure is not very deformable and quite fragile: thermosetting resins, introduced in small quantities so as not to degrade too much the thermal performance are also fragile materials. The combination of low resin content and the inherent fragility of these resins leads to a poorly deformable and fragile product
  • the Applicant has sought to achieve inexpensive heat exchanger fins, light, not very fragile, usable in a wide range of temperature - compatible with the operating conditions of the product to be cooled - which can be mounted on the support of the radiator by brazing or clamping force and finally providing cooling performance at
  • a first object according to the invention is a multilayer material based on expanded graphite reinforced with a metal comprising at least one inner layer of recycled expanded graphite which has a small thickness relative to the multilayer structure.
  • the thickness of each of these metal layers is less than one-tenth of the total thickness of said multilayer structure.
  • most of the heat removal is provided by the recompressed expanded graphite, which is mechanically protected by the outer metal layers.
  • These can be any metal or metal alloy, either very good heat-conducting metals such as copper or aluminum or their respective alloys, or metals having very good mechanical characteristics and being able to is in the form of skins of very small thickness, the small thickness compensating for their lesser, thermal conductivity. .
  • expanded graphite particles which are mixed and then compressed in the absence of carbonaceous binder to obtain solid structures whose densities are typically between about 80 kg / m 3 and 2300 kg / m 3 .
  • densities typically between about 80 kg / m 3 and 2300 kg / m 3 .
  • the multilayer material according to the invention comprises at least one recompressed expanded graphite layer with a density greater than 1.6 g / cm 3 , more preferably
  • the outer metal layers typically have a thickness less than 150 microns, one tenth of the total thickness of the structure. External layers of steel may have a much smaller thickness, typically 20 microns.
  • the outer layers may be made of the same metal or alloy or, conversely, each be a different metal.
  • the outer metal layers give the entire structure good mechanical strength and some deformability. In addition, they protect the expanded graphite layer recompressed against abrasion or mechanical shock.
  • the recompressed expanded graphite inner layer gives the entire structure a very good thermal conductivity in the plane of the layers and a low average density.
  • the structure according to the invention comprises an internal structure protected by the outer metal layers. Said internal structure may comprise only said expanded graphite layer recompressed or be itself multilayer, as in US 2004/0000391. When an external layer quilliaue ⁇ is adjacent _couche in _a.
  • the internal structure when it is itself multilayer, it comprises two outer layers of expanded graphite recompressed, so that each metal outer layer is adjacent and mechanically anchored to said outer layers of expanded graphite recompressed from the multilayer internal structure
  • the metal layers are adjacent to a single inner layer of recompressed expanded graphite.
  • each outer metal layer is adjacent to a recompressed expanded graphite layer, the connection between said outer metal layer and said recompressed expanded graphite layer adjacent thereto being ensured by mechanical anchoring.
  • each metal layer is provided with reliefs, or pins, regularly distributed and oriented towards the graphite layer.
  • the density of these pins must typically be greater than 25 per dm 2 and their height must be represent more than 15% of the final thickness of the recompressed expanded graphite layer.
  • each perforation is made on the same side of said metal sheet so that has the shape of an outgrowth in relief relative to said metal sheet with a height sufficient to achieve said mechanical anchoring.
  • the pin may result from the partial punching of the metal layer, the partially punched part then being folded according to the unpunched part serving hinge.
  • the pin may also result from a complete perforation of the sheet, the wall around the perforated orifice being deformed and having the shape of a substantially axisymmetric protrusion.
  • each of these perforations has a surface area of between 0.2 mm 2 and 16 mm 2 .
  • Such a network of pins ensures not only a good mechanical anchoring between the metal layer and the expanded graphite layer but also makes it possible to produce said structure at high speed, the compression of graphite p ⁇ rticules -until obtaining a density greater than or equal to 1, 6 g / cm 3 - that can be achieved after placing the expanded graphite layer between the two metal walls, without having recourse to a mold.
  • Another metal-reinforced expanded graphite multilayer comprising at least one recompressed expanded graphite inner layer and two outer metal layers, characterized in that a recompressed expanded graphite sheet having a density of less than 1.2 g / cm 3 is laminated, typically a flexible graphite sheet with a density of between 0.8 and 1.2 g / cm 3 , interposed between two metal sheets, then compressing or rolling the composite structure thus colaminated, for example by compression or rolling, the reduction in thickness being defined so that said recompressed expanded graphite inner layer reaches a density of greater than 1.6 g / cm 3 , preferably greater than 1.7 g / cm 3 .
  • the metal sheets used can be made of any type of metal. They are preferably very thin, typically less than 150 microns thick.
  • the metal constituting these outer layers is preferably aluminum (or an aluminum alloy) or copper (or a copper alloy), because of their good thermal conductivity.
  • the sheets can have a thickness of between 50 and 100 microns, leaving the maximum volume to the recompressed expanded graphite core which is the material of greater thermal conductivity overall.
  • Steel sheets may also be suitable, their low thermal conductivity being partially compensated by a high mechanical strength which makes it possible to work with small thickness, for example 20 microns.
  • the outer layers may be made of the same metal or alloy or, conversely, each be a different metal.
  • the recompressed expanded graphite sheet used may be a flexible graphite sheet obtained according to the known prior art, for example the process described in US Pat. No. 3,404,061. Typically, sheets of thickness between 1 and 5 mm are used. thickness, with densities lower than 1.2 g / cm 3 , typically between 0.8 g / cm 3 and 1.2 g / cm 3 .
  • the flexible graphite sheet is placed between two metal sheets.
  • said flexible graphite sheet is bonded to said metal sheets.
  • the bond can be made by introducing interlayer adhesive layers - typically based on phenolic resin, epoxy, polyimide, acrylic or polyurethane - or, preferably, using metal sheets provided with spikes, said spikes being oriented towards the flexible graphite.
  • the metal sheets are previously perforated so that each perforation is associated with a pin which is anchored in the flexible graphite sheet when the assembly passes into the gap of the rolling mill.
  • a flexible metal / graphite / metal composite product is obtained with a flexible graphite core anchored in the perforated sheets.
  • the flexible graphite sheet has still not been strongly compressed, and its density is still in the range 0.8 g / cm 3 - 1, 2 g / cm 3 , values for which the thermal conductivity in the plan is still limited (of the order of 100 to 140 Wm- 1 K " 1 ).
  • the products after bonding are then compressed to densify the flexible graphite sheet.
  • the reduction in the total thickness of the colaminated product is defined such that the recompressed expanded graphite inner layer reaches a density greater than 1.6 g / cm 3, a value from which can achieve thermal conductivity comparable to or greater than that of copper.
  • the target density will be greater than 1.7 g / cm 3 .
  • each perforation is made on the same side of said metal foil so that the wall in the vicinity of the perforated orifice is deformed and has the shape of a protuberance in relief relative to said metal sheet with a height sufficient to achieve said mechanical anchoring.
  • the pin may result from the partial punching of the metal layer, the partially punched part then being folded according to the unpunched part serving hinge.
  • the pin may also result from a complete perforation of the sheet, the wall around the perforated orifice being deformed and having the shape of a substantially axisymmetric protrusion.
  • the latter form of pin is preferred. The result is that the anchoring of the pins in the soft graphite layer during the bonding is more easily and rapidly creeped during the final compression.
  • the perforations should be numerous, regularly distributed on the metal sheets and of sufficient size so that the flexible graphite flue and occupies the void left by the perforation, on the other hand that the size of the Metal pins associated with the perforations had to be sufficient to allow effective anchoring of the flexible graphite on the strip, and this depending on the final thickness of the fin. It has been observed that the greater the thickness of the recompressed expanded graphite core, the greater the surface area of the perforation would be to limit compressive flow of the flexible graphite.
  • the surface of these perforations must represent at least 3%, preferably at least 5%, of the total surface of the metal layer and the height of the pins must be at least equal to 15% of the thickness of the coating layer.
  • expanded graphite recompressed.
  • each of these perforations has a surface area of between 0.2 mm 2 and 16 mm 2 .
  • the thickness of the layers should be increased. external metal to improve the mechanical strength of the whole.
  • Another object according to the invention is a flat product, such as a plate or a strip, characterized in that it is made of a multilayer material, comprising at least one inner layer of recompressed expanded graphite and two outer metal layers.
  • the recompressed expanded graphite has a density greater than 1.6 g / cm 3 , or more preferably greater than 1.7 g / cm 3 .
  • the metal layers can be used as a metal type.
  • this product has an overall thickness of between 1 and 5 mm, with external metal sheets preferably very thin, typically less than 150 microns thick, for example between 50 and 100 microns for a sheet of aluminum (or alloy aluminum) or copper (or copper alloy). Steel sheets may also be suitable, their low thermal conductivity being partially compensated by a high mechanical strength which makes it possible to work with a small thickness, for example 20 microns.
  • the metal outer layers are provided with spikes regularly distributed and oriented towards the recompressed expanded graphite layer.
  • the pins may be associated with perforations. This is for example large plates, typically l m * l m in which one can cut cooling fins in the desired forms. It can also be continuous narrow strips cut to make fins of desired length.
  • Another object according to the invention is a heat dissipating device element, such as a radiator fin, made with the structure according to the invention. It may be cut from a plate such as that described above or be made in such a way that the entire blade, including the slices, is covered with a metal layer.
  • the preferred solution for Achieving this result is a bonding of a flexible graphite strip interposed between metal sheets of greater width, an edge of each of said sheets projecting from each of the opposite edges of the graphite sheet, so that metal edges protruding from the flexible graphite strip after the bonding operation. These edges are then folded to faç ⁇ n ⁇ _à_restreetyyrir. I_ slices ,. For example, the compression operation is practiced. Two slices are thus covered.
  • the cover of the 4 slices is possible according to the same principle, with the difference that it is necessary to replace the operations of rolling and rolling by compression in press, made fin by fin.
  • the fin according to the invention provides numerous technical and economic advantages: it has a very high conductivity in the direction of its plane.
  • a composite made with two 100 micron thick aluminum skins and an expanded-recompressed graphite core having a density of 1.85 g / cm 3 has a thermal conductivity of 430 Wm -1 K -1 in the plane of fins, greater than would have had fins of solid copper; - she is light.
  • the apparent density of the fin mentioned above, the total thickness of which is 1.5 mm (0.2 mm of aluminum and 1.3 mm of recompressed expanded graphite) is 1.96. which makes it a 28% lighter solution than a solid aluminum fin (with a conductivity twice as small), or 4 times lighter than a massive copper fin, of roughly equivalent conductivity;
  • the high-density recompressed expanded graphite core provides the ability to be mounted in a holder by force-feeding or nipping in a groove. This is still an important advantage over the material described in US 2004/0000391, too brittle to tolerate this type of assembly.
  • the external reinforcements anchored in expanded recompressed graphite provide sufficient stiffness to the assembly to allow its use as a fin in cooling systems, without resorting to a resin impregnation which would harden to heart and weaken expanded graphite recompressed.
  • the product can be manufactured in large quantities by continuous processes, essentially a series of rolling and rolling operations, which gives access to. costs-of-cost is significantly lower than that of a hot-pressing process. - the external surfaces are made of metal and are therefore suitable for operations
  • brazing connections provide unparalleled heat transfer quality between the metal support to be cooled and the fins charged with the dissipation of heat in the air.
  • Another object according to the invention is a heat dissipating device, such as a radiator, characterized in that it comprises fins according to the invention.
  • Figure 1 shows in section a plate with multilayer structure according to the invention.
  • FIG. 2 shows two steps iedisgtion ⁇ ⁇ ⁇ One iLetie ccording ⁇ ⁇ ⁇ WnVention whose edges are also covered with an outer metallic layer.
  • a flexible graphite sheet is continuously produced according to the known prior art (for example US 3,404,061). Typically one seeks to obtain a sheet of thickness between 1 and 5 mm thick, whose density is close to 1.
  • this flexible graphite sheet is then bonded to thin metal sheets previously perforated so that each perforation is surrounded by a pin which is anchored in the flexible graphite sheet during the passage in the rolling mill.
  • a flexible metal / graphite / metal composite product is obtained with a flexible graphite core anchored in the perforated sheets.
  • the flexible graphite sheet has still not been strongly compressed, and its density is still in the range 0.8 - 1.2 g / cm 3 , values for which the thermal conductivity in the plane is still limited (of the order of 150 to 250 Wm- 1 K " 1 ).
  • FIG. 1 illustrates in section the plate (1) thus obtained having a multilayer structure with an inner layer (10) made of recompressed expanded graphite with a density of 1.85 g / cm 3 sandwiched between two external metal layers (20) provided with pins.
  • the composite plate (1) is large (1 m x Im). One can cut there fins according to the desired forms.
  • Example 2 Typical Materials Made According to the Invention and Embodiments
  • Table I lists, according to their embodiments, the properties of four structures according to the invention, in comparison with solid metal products. These figures show that the fins according to the invention compete with solid copper fins in terms of thermal performance, and are lighter than those of solid aluminum.

Abstract

Matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne (10) en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques (20), le graphite expansé recomprimé ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3. Chaque couche externe métallique (20) a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale de la structure multicouche. Les couches externes métalliques (20) sont avantageusement munies de picots (21 ) régulièrement répartis et orientés vers la couche interne (10) en graphite expansé recomprimé, la densité desdits picots (21 ) étant supérieure à 25 par dm2 et leur hauteur étant supérieure à 15% de l'épaisseur finale de la couche interne (10) en graphite expansé recomprimé. Lesdits picots peuvent résulter d'une perforation de la couche externe métallique (20), la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.

Description

MATERIAU COMPOSITE UTILISE POUR LA FABRICATION D'AILETTES D'ECHANGEURS THERMIQUES A HAUTE CONDUCTIVITE THERMIQUE
DOMAINE TECHNIQUE
- L'invention- concerne lα-fαbricαtion-des-échαngeur-s- thermiques- qui -permettent de dissiper la chaleur provenant d'une source de chaleur. Elle concerne plus particulièrement la fabrication d'éléments de forme plane dissipant efficacement la chaleur par conduction dans leur plan, par exemple les ailettes de refroidissement des radiateurs pour composants électroniques.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un des principaux problèmes rencontrés pour le développement de composants électroniques est l'augmentation des pertes thermiques due à l'accroissement continu des fréquences de travail et/ou à l'augmentation des puissances lorsqu'il s'agit de générateurs de puissance. Ces pertes peuvent engendrer des élévations de température importantes des composants, qui peuvent provoquer la dégradation, voire la destruction des dits composants. Pour combattre ce phénomène il est devenu indispensable d'ajouter aux composants des dispositifs de dissipation de chaleur, les radiateurs, dont le rôle est d'absorber la chaleur émise par le composant et de la dissiper, via une grande surface d'échange, dans leur environnement, le plus souvent l'air ambiant.
Pour des raisons pratiques et économiques, un grand nombre de ces radiateurs sont du type échangeur thermique à ailettes, le plus souvent réalisés avec des métaux bons conducteurs de la chaleur comme l'aluminium ou le cuivre. Ces radiateurs dissipent la chaleur émise par les composants dans l'air qui les entoure. Ils comprennent une base ou un support dont une face est destinée à être mise en contact avec une source de chaleur, par exemple un composant électronique, et des ailettes reliées à ladite base et disposées de telle sorte qu'elles présentent une surface d'échange importante avec le milieu environnant. Leurs performances dépendent en premier lieu de la surface d'échange entre l'air ambiant et les ailettes et de leur aptitude à transférer un
5 flux de chaleur aussi grand que possible entre la base et l'ailette, jusqu'à son extrémité.. _L'aiiette_ dpit_en__conséque.nce_piésent-er.-une-bonne-coπductivité thermique au moins dans la direction de sa grande dimension, ou mieux, dans toutes les directions du plan de l'ailette. Une modélisation du fonctionnement thermique des ailettes, montre qu'à géométrie identique, l'efficacité d'une w ailette est proportionnelle à la racine carrée de la conductivité thermique du matériau constitutif de l'ailette, mesurée dans le plan de l'ailette. Ainsi à géométrie égale, une ailette en cuivre (conductivité thermique de l'ordre de 380 Wm-1K-') peut avoir une efficacité environ 37% supérieure à celle d'une ailette en aluminium (conductivité thermique de l'ordre de 200 Wm-1K-1).
/5 L'aluminium reste cependant le matériau de choix en raison de son prix moins élevé que celui du cuivre, de sa légèreté et de la facilité de sa mise en oeuvre (contrairement, aux profilés, en alliages de cuivre, le profilés en aluminium extrudés à chaud peuvent présenter toutes les formes possibles, en particulier des sections à contours concaves). Le cuivre est employé dans les applications
20 les plus exigeantes en terme de quantité d'énergie à dissiper.
Pour pallier les limitations propres à chacun de ces deux matériaux, de nombreuses autres solutions de matériaux d'ailettes ont été suggérées, testées, voire même commercialisées, poursuivant toutes les mêmes objectifs : 25 - une conductivité thermique élevée dans le plan des ailettes (recherche de performance);
- une faible densité (recherche de légèreté);
- un faible coût.
30 Parmi ces tentatives et développements on peut citer : - l'étude d'un échαngeur à ailettes à base de graphite anisotrope, à forte conductivité thermique dans un plan, présentée par Martin R. Vogel en 1994 à la lOème conférence « IEEE SEMI-THERM » (" Thermal Performance of Air-Cooled Hybrid Heat Sinks for a Low Velocity Environment ", SEMI-THERM X., Proceedings
5 of 1994 IEEE/CPMT 1 Oth, pp. 17-22)
.._-.1Q_. demande., de...brevet. US...2004/00Q039 L ...quLdécrit _les._ principes ..poursuivis pour l'élaboration et l'utilisation de feuilles en graphite expansé recomprimé de haute densité (d > 1 ,7 g/cm3) (le terme "densité" est utilisé dans la présente demande dans son acception courante au sein de la profession, c'est-à-dire o qu'il a le sens anglo-saxon d'une masse volumique). Ces feuilles sont renforcées par une matrice de résine thermodurcissable, et empilées de telle sorte que l'on obtient une structure multicouche de faible densité (1 ,9 g/cm3 maxi) avec une conductivité thermique dans le plan des ailettes comparable à celle du cuivre pur (400 Wm-1K"1). Le graphite expansé recomprimé présente ainsi des
/5 propriétés thermiques particulièrement bien adaptées aux parties planes d'échangeurs thermiques telles que des ailettes. La structure dense et rigide de ces ailettes- est en partie composée- d'un- matériau thermoplastique (de préférence une résine époxy durcie par traitement à chaud), introduit pour assurer une liaison entre les couches de graphite expansé recomprimé
20 empilées les unes sur les autres et pour conférer à l'ensemble des propriétés mécaniques bien plus élevées que celles de feuilles de graphite expansé recomprimé sans additifs. Cette solution particulièrement intéressante introduit cependant plusieurs limitations : a) la température de fonctionnement doit être limitée: les résines 25 thermoplastiques les plus courantes se dégradent rapidement si elles sont exposées de façon prolongée à des températures supérieures à 1200C. Pour des services à des températures supérieures, il faut faire appel à des résines complexes qui restent des produits chers. b) la température atteinte en cours de fabrication doit également être limitée: 30 on ne peut donc pas recourir, pour réaliser la liaison des ailettes sur leur support, à un procédé qui ferait appel à de hautes températures, comme - A -
un brαsαge par exemple. Ce genre de procédé conduirait à la destruction du matériau constitutif des ailettes, par dégradation de la résine de renfort, c) la conductivité thermique globale, donc la performance de refroidissement de l'ailette, est limitée: le volume occupé par la résine représente une
5 portion non nulle du volume total (au moins quelques pourcents). Les conductivités_ thermique^ faibles, au moins dans un rapport 50, que celle des cristaux de graphite qui composent le graphite expansé recomprimé. Ainsi le volume occup'é par la résine ne contribue pratiquement pas à la conductivité de l'ensemble. w d) l'ailette réalisée avec une telle structure multicouche est peu déformable et assez fragile: les résines thermodurcissables, introduites en faibles quantités pour ne pas dégrader trop les performances thermiques sont également des matériaux fragiles. La combinaison d'un faible taux de résine et de la fragilité inhérentes de ces résines, conduit à un produit peu déformable et fragile
/5 e) enfin, d'un point de vue économique, les procédés de fabrication restent relativement coûteux en raison de la nécessité d'une opération de pressage à. chaud réalisée pour obtenir une densification satisfaisante du graphite expansé recomprimé et simultanément une réticulation de la résine qui rend le produit rigide. Ce procédé exige des presses de grande puissance qui
20 vont travailler avec des cycles lents et produire par « batch » des quantités limitées de pièces.
PROBLEME POSE
25 La demanderesse a cherché à réaliser des ailettes d'échangeur thermique peu coûteuses, légères, peu fragiles, utilisables dans un large domaine de température - compatible avec les conditions de fonctionnement du produit à refroidir -, susceptibles d'être montées sur le support du radiateur par brasage ou serrage en force et enfin offrant une performance de refroidissement au
30 moins aussi bonne que la structure multicouche en graphite expansé recomprimé imprégnée de résine décrite plus haut. OBJET DE L'INVENTION
Un premier objet selon l'invention est un matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche in_terne_en graphite Î expansé recojτnprim^ qui présentent une épaisseur faible par rapport à la structure multicouche. Typiquement l'épaisseur de chacune de ces couches métalliques est inférieure au dixième de l'épaisseur totale de ladite structure multicouche. En effet, selon l'invention, l'essentiel de l'évacuation de chaleur est assuré par le graphite expansé recomprimé, qui est protégé mécaniquement par les couches externes métalliques. Celles-ci peuvent être en n'importe quel métal ou alliage métallique, soit des métaux très bons conducteurs de la chaleur tels que le cuivre ou l'aluminium ou leurs alliages respectifs, soit des métaux présentant de très bonnes caractéristiques mécaniques et pouvant de ce fait se présenter sous de forme de peaux de très faible épaisseur, la faible épaisseur compensant leur moindre, conductivité thermique. .
On connaît l'intérêt du graphite expansé recomprimé. Il s'agit de particules de graphite expansé qui sont mélangées puis comprimées en absence de liant carboné pour obtenir des structures solides dont les densités sont typiquement comprises entre environ 80 kg/m3 et 2300 kg/m3. Il existe plusieurs moyens pour obtenir des particules de graphite expansé. Ils sont par exemple décrits dans US
3 404 061 (broyage, attaque des espaces entre plans réticulaires hexagonaux par agent oxydant ou halogène, imprégnation d'eau, mise à une température supérieure à 1000C). Ensuite, ces particules sont réunies puis soumises à compression. Lorsque la compression permet d'atteindre une densité comprise entre environ 400 kg/m3 et environ 1300 kg/m3, le graphite expansé recomprimé présente des caractéristiques élastiques intéressantes et prend le nom usuel de "graphite souple". Dans le cadre de l'invention, le graphite expαnsé recomprimé de la couche interne est comprimé jusqu'à une densité supérieure à celle du graphite souple classique.
On a remarqué en effet que plus la compression exercée sur les particules de graphite expansé est importante, plus la structure obtenue est dense, plus elle
_a tendance-, à présenter __ceriaines_ .propriétés .-physiques— anisotropes,- notamment les conductivités électrique et thermique. Fortement comprimé, un tel matériau perd ses propriétés isolantes et acquiert même de bonnes propriétés conductrices de la chaleur dans le plan perpendiculaire à la direction de compression. Ainsi, un graphite expansé recomprimé présentant une densité supérieure à 1 ,7 g/cm3 présente dans le plan perpendiculaire à la compression un coefficient de conductivité thermique voisin de 400 Wm-1K"1, supérieur à celui du cuivre pur. De préférence, pour obtenir de bonnes propriétés conductrices de la chaleur dans son plan, le matériau multicouche selon l'invention comprend au moins une couche en graphite expansé recomprimé de densité supérieure à 1 ,6 g/cm3, de préférence encore
- supérieure à 1 ,7 g/cm?.
Typiquement, pour une structure de 1 ,5 mm d'épaisseur, les couches métalliques externes ont une épaisseur inférieure à 150 μm, soit le dixième de l'épaisseur totale de la structure. Des couches externes en acier peuvent avoir une épaisseur nettement plus faible, typiquement 20 μm. Bien évidemment, les couches externes peuvent être constituées d'un même métal ou alliage ou, au contraire, être chacune en un métal différent.
Les couches métalliques externes confèrent à l'ensemble de la structure une bonne tenue mécanique et une certaine déformabilité. De plus, elles protègent la couche de graphite expansé recomprimé contre l'abrasion ou les chocs mécaniques. La couche interne en graphite expansé recomprimé confère à l'ensemble de la structure une très bonne conductivité thermique dans le plan des couches et une faible densité moyenne. La structure selon l'invention comprend une structure interne protégée par les couches externes métalliques. Ladite structure interne peut ne comprendre que ladite couche en graphite expansé recomprimé ou être elle-même multicouche, comme dans US 2004/0000391. Lorsqu'une une couche métalliaue externe^ est adjacente à _une _couche en .graphite, .expansé., recomprimé, la liaison entre ladite couche métallique externe et ladite couche en graphite expansé recomprimé qui lui est adjacente est assurée par un adhésif ou, de préférence, par ancrage mécanique, ce dernier permettant un meilleur transfert thermique entre les couches et n'exposant pas la structure finale à une limitation de température d'emploi.
De préférence, lorsque la structure interne est elle-même multicouche, elle comporte deux couches externes en graphite expansé recomprimé, de façon à ce que chaque couche externe métallique soit adjacente et ancrée mécaniquement auxdites couches externes en graphite expansé recomprimé de la structure interne multicouche
Selon une modalité préférée de l'invention, les couches métalliques sont adjacentes à une couche interne unique en graphite expansé recomprimé.
Elles sont situées de part et d'autre de cette couche unique et liées avec ladite couche interne par ancrage mécanique. De la sorte, que la structure interne soit mono-couche ou multi-couche, chaque couche métallique externe est adjacente à une couche en graphite expansé recomprimé, la liaison entre ladite couche métallique externe et ladite couche en graphite expansé recomprimé qui lui est adjacente étant assurée par ancrage mécanique.
L'ancrage mécanique est assuré par le fait que chaque couche métallique est munie de reliefs, ou picots, régulièrement répartis et orientés vers la couche de graphite. Dans le domaine géométrique qui nous intéresse, la densité de ces picots doit typiquement être supérieure à 25 par dm2 et leur hauteur doit représenter plus de 15% de l'épaisseur finale de la couche de graphite expansé recomprimé.
Pour obtenir ces picots, on peut par exemple perforer la feuille métallique: chaque perforation est réalisée du même côté de ladite feuille métallique de telle sorte
Figure imgf000010_0001
présente la forme d'une excroissance en relief par rapport à la dite feuille métallique avec une hauteur suffisante pour réaliser ledit ancrage mécanique. Le picot peut résulter du poinçonnement partiel de la couche métallique, la partie partiellement poinçonnée étant ensuite pliée suivant la partie non poinçonnée faisant office de charnière. Le picot peut également résulter d'une perforation complète de la feuille, la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
On peut quantifier ces caractéristiques par une densité de perforations (nombre de -.perforations/dm2) , par une taille de perforation (mm2), par une hauteur des picots métalliques débouchants résultant de la perforation, directement proportionnelle à la taille des perforations, par le pourcentage de la surface totale occupée par les perforations. Dans le domaine géométrique qui nous intéresse, la perforation des couches métalliques doit être réalisée de telle sorte que l'on obtienne typiquement au moins 25 perforations par dm2, la surface de ces perforations représentant au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique, avec des picots de hauteur au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé recomprimé. De préférence, chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2.
Un tel réseau de picots assure non seulement un bon ancrage mécanique entre la couche métallique et la couche en graphite expansé mais permet également de réaliser en grande cadence ladite structure, la compression des pαrticules de graphite -jusqu'à l'obtention d'une densité supérieure ou égale à 1 ,6 g/cm3 - pouvant être réalisée après mise en place de la couche de graphite expansé entre les deux parois métalliques, sans avoir recours à un moule.
Un autre
Figure imgf000011_0001
multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques caractérisé en ce qu'on colamine une feuille en graphite expansé recomprimé de densité inférieure à 1 ,2 g/cm3, typiquement une feuille de graphite souple de densité comprise entre 0,8 et 1 , 2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques, puis en ce qu'on comprime, par exemple par compression ou par laminage, la structure composite ainsi colaminée, la réduction des épaisseurs étant définie de telle sorte que ladite couche interne en graphite expansé recomprimé atteigne une densité supérieure à 1 ,6 g/cm3, de préférence supérieure à 1 ,7 g/cm3.
Les feuilles métalliques utilisées peuvent être réalisées en tout type de métal. Elles sont de préférence très fines, d'épaisseur typiquement inférieure à 150 μm. Le métal constituant ces couches externes est de préférence l'aluminium (ou un alliage d'aluminium) ou le cuivre (ou un alliage de cuivre), en raison de leur bonne conductivité thermique. Dans ce cas, les feuilles peuvent avoir une épaisseur comprise entre 50 et 100 microns, ce qui laisse le maximum de volume à l'âme en graphite expansé recomprimé qui est le matériau de plus grande conductivité thermique dans l'ensemble. Des feuilles d'acier peuvent aussi convenir, leur faible conductivité thermique étant partiellement compensée par une haute résistance mécanique qui permet de travailler avec de faibles épaisseur, 20 microns par exemple. Bien évidemment, les couches externes peuvent être constituées d'un même métal ou alliage ou, au contraire, être chacune en un métal différent. La feuille de graphite expansé recomprimé utilisée peut être une feuille en graphite souple obtenue suivant l'art antérieur connu, par exemple le procédé décrit dans US 3 404 061. Typiquement, on utilise des feuilles d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm d'épaisseur, avec des densités inférieures à 1 ,2 g/cm3, typiquement comprises entre 0,8 g/cm3 et 1 ,2 g/cm3.
On place la feuille de graphite souple entre deux feuilles métalliques. Par une opération de colaminage, on lie ladite feuille de graphite souple aux dites feuilles métalliques. Au cours du colaminage, il n'y a pas à proprement parler de déformation plastique des feuilles mais mise en contact sur toute leur surface commune. La liaison peut être réalisée en introduisant des couches adhésives intercalaires - typiquement à base de résine phénolique, époxy, polyimide, acrylique ou polyurétane - ou encore, de préférence, en utilisant des feuilles métalliques munies de picots, lesdits picots étant orientés vers la couche en graphite souple.
Avantageusement, les feuilles métalliques sont- préalablement perforées de telle sorte que chaque perforation soit associée à un picot qui s'ancre dans la feuille de graphite souple lorsque l'ensemble passe dans l'entrefer du laminoir. Une fois les trois feuilles colaminées, on obtient un produit composite métal/graphite souple/métal avec une âme en graphite souple ancrée dans les feuilles perforées. A ce stade, la feuille de graphite souple n'a toujours pas été comprimée fortement, et sa densité est toujours dans la fourchette 0,8 g/cm3 - 1 ,2 g/cm3, valeurs pour lesquelles la conductivité thermique dans le plan est encore limitée (de l'ordre de 100 à 140 Wm-1K"1).
Les produits après colaminage sont ensuite comprimés pour densifier la feuille de graphite souple. La réduction de l'épaisseur totale du produit colaminé est définie de telle sorte que la couche interne en graphite expansé recomprimé atteigne une densité supérieure à 1 ,6 g/cm3, valeur à partir de laquelle on peut obtenir une conductivité thermique comparable ou supérieure à celle du cuivre. De préférence, la densité visée sera supérieure à 1 ,7 g/cm3.
La demanderesse a observé que la présence de picots facilitait l'opération de
5 compression finale. Elle a en effet établi que certaines géométries de picots .conduisaient... à_un._ancrage_..de_La_feuille._de_graphite-sauple-dans-les-feuilles- métalliques suffisant pour permettre d'obtenir le produit final soit en faisant passer la structure colaminée entre des laminoirs, soit en la comprimant entre deux plaques planes, sans avoir recours à un moule. Si on essaie de comprimer w un empilement de deux feuilles métalliques lisses encadrant une feuille de graphite souple, la feuille de graphite souple commence par se comprimer, puis à partir d'une densité proche de 1 ,5 g/cm3, elle se met à fluer perpendiculairement à la direction de compression, de telle sorte qu'il est impossible de faire croître la densité. L'épaisseur de la feuille de graphite souple
/5 continue à décroître mais sa surface augmente. Un moule de forme est alors nécessaire pour confiner le graphite souple et forcer sa densification. L'ancrage sur les picots, qui- élimine ce problème de fluage, amène une grande économie dans les procédés de fabrication, en permettant un travail en continu dans un train de laminoirs, ou un pressage sans avoir recours à des
20 moules de forme.
Ainsi, grâce à la présence de picots, on peut recourir à un procédé continu tel que le laminage capable de conduire à des densités de graphite expansé recomprimé élevées, typiquement 1 ,75 g/cm3, et ceci représente est un atout 25 économique très important.
Pour obtenir ces picots, on peut par exemple perforer la feuille métallique: chaque perforation est réalisée du même côté de ladite feuille métallique de telle sorte que la paroi au voisinage de l'orifice perforé est déformée et 30 présente la forme d'une excroissance en relief par rapport à la dite feuille métallique avec une hauteur suffisante pour réaliser ledit ancrage mécanique. Le picot peut résulter du poinçonnement partiel de la couche métallique, la partie partiellement poinçonnée étant ensuite pliée suivant la partie non poinçonnée faisant office de charnière. Le picot peut également résulter d'une perforation complète de la feuille, la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique. Cette dernière forme de picot est préféré.e_caLles._cre.ux_eLvides- créés par l'ancrage des picots dans la couche de graphite souple lors du colaminage sont plus facilement et rapidement remplis par fluage au cours de la compression finale.
La demanderesse a établi d'une part que les perforations devaient être nombreuses, régulièrement distribuées sur les feuilles métalliques et d'une taille suffisante pour que le graphite souple flue et occupe le vide laissé par la perforation, d'autre part que la taille des picots métalliques associés aux perforations devait être suffisante pour permette un ancrage efficace du graphite souple sur le feuillard, et ceci en fonction de l'épaisseur finale de l'ailette. Il a été observé que plus on visait une épaisseur importante pour l'âme en graphite expansé recomprimé, plus la surface de la perforation devait s'accroître pour limiter le fluage en compression du graphite souple. Ainsi, la surface de ces perforations doit représenter au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique et la hauteur des picots doit être au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé recomprimé. De préférence, chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2. Lorsque la surface totale de ces perforations représente une proportion importante de la surface totale de la couche métallique, typiquement 50 %, et en particulier lorsque la densification de la couche de graphite est réalisée par laminage, il convient d'augmenter l'épaisseur des couches métalliques externes pour améliorer la tenue mécanique de l'ensemble. Un autre objet selon l'invention est un produit plat, tel qu'une plaque ou une bande, caractérisé en ce qu'il est constitué en un matériau multicouche, comprenant au moins une couche interne en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques. De préférence, le graphite expansé recomprimé a une densité supérieure à 1 ,6 g/cm3, ou mieux encore supérieure à 1 ,7 g/cm3. Les couches métalliques ; peuyent_êtLe_ en_tQU_t..t.ype__.de..-métal. Typiquement, ce produit présente une épaisseur globale comprise entre 1 et 5 mm, avec des feuilles métalliques externes de préférence très fines, d'épaisseur typiquement inférieure à 150 μm, par exemple comprise entre 50 et 100 microns pour une feuille en aluminium (ou alliage d'aluminium) ou en cuivre (ou alliage de cuivre). Des feuilles d'acier peuvent aussi convenir, leur faible conductivité thermique étant partiellement compensée par une haute résistance mécanique qui permet de travailler avec une faible épaisseur, 20 microns par exemple.
De préférence les couches externes métalliques sont munies de picots régulièrement, répartis et- orientés vers la couche de graphite expansé recomprimé. Les picots peuvent être associés à des perforations. Il s'agit par exemple de plaques de grandes dimensions, typiquement l m*l m dans lesquelles on peut découper des ailettes de refroidissement suivant les formes voulues. Il peut s'agir également de bandes étroites continues découpées pour faire des ailettes de longueur désirée.
Un autre objet selon l'invention est un élément de dispositif dissipateur de chaleur, tel qu'une ailette de radiateur, réalisé avec la structure selon l'invention. Il peut être découpé dans une plaque telle que celle décrite ci- dessus ou encore être réalisé de telle sorte que l'ensemble de l'ailette, tranches comprises, est recouvert d'une couche métallique.
II est en effet possible de masquer les tranches perpendiculaires au plan du matériau, qui peuvent s'avérer des point fragiles. La solution préférée pour αrriver à ce résultat est un colaminage d'une bande de graphite souple intercalée entre des feuilles métalliques de largeur supérieure, un bord de chacune desdites feuilles débordant de chacune des tranches opposées de la feuille de graphite, de telle sorte que l'on obtient des bords de métal débordant de la bande de graphite souple après l'opération de colaminage. Ces bords sont ensuite repliés de faç^n^_à_reçoyyrir.Jes_ tranches,. p.uis_..on- pratique l'opération de compression. Deux tranches sont ainsi couvertes.
La couverture des 4 tranches est possible suivant le même principe, à la différence près qu'il faut remplacer les opérations de colaminage et de laminage par des compressions sous presse, réalisées ailette par ailette.
L'ailette selon l'invention apporte de nombreux avantages à la fois techniques et économiques: - elle a une très grande conductivité dans la direction de son plan. Par exemple un composite réalisé avec deux peaux en aluminium épaisses de 100 microns et une âme de graphite expansé- recomprimé ayant une densité de 1 ,85 g/cm3, présente une conductivité thermique de 430 Wm-1K-1 dans le plan des ailettes, supérieure à celle qu'auraient eu des ailettes en cuivre massif; - elle est légère. Par exemple la densité apparente de l'ailette citée ci-dessus, dont l'épaisseur totale est de 1,5 mm (0,2 mm d'aluminium et 1 ,3 mm de graphite expansé recomprimé) est de 1 ,96, ce qui en fait une solution 28% plus légère que ne l'aurait été une ailette en aluminium massif (à conductivité deux fois plus faible), ou 4 fois plus légère qu'une ailette en cuivre massive, de conductivité à peu près équivalente;
- elle ne contient aucun composant qui se dégrade thermiquement, jusqu'à ce que soit atteinte la température de fusion du métal utilisé pour les faces métalliques. Dans un des cas les plus défavorables (faces en aluminium), il faudrait atteindre 6600C, température en dehors du domaine de travail d'un composant électronique. Cette absence de limite en température autorise des techniques de brasure, voire de soudure, pour lier les ailettes à leur support; - les faces externes de l'ailette sont des feuilles métalliques, résistantes à l'abrasion et au choc, surtout si on les compare avec les produits essentiellement à base de graphite expansé recomprimé, par exemple ceux décrits dans US 2004/0000391 ;
5 - l'âme en graphite expansé recomprimé de haute densité confère au ._prpdyt_unejΞgpacité_à ê±^ un montage dans un support par introduction en force ou pincement dans une rainure. C'est encore un avantage important par rapport au matériau décrit dans US 2004/0000391 , trop cassant pour tolérer ce type de montage.
/o - les renforts extérieurs ancrés dans le graphite expansé recomprimé procurent une raideur suffisante à l'assemblage pour permettre son utilisation en tant qu'ailette dans les systèmes de refroidissement, ceci sans avoir recours à une imprégnation de résine qui durcirait à coeur et fragiliserait le graphite expansé recomprimé.
/5 - le produit peut être fabriqué en grande quantité par des procédés continus, essentiellement une suite d'opérations de laminage et de colaminage, ce qui donne accès à des . coûts- de- revient -significativement .. plus faibles,- comparativement à un procédé de pressage à chaud. - les surfaces externes sont en métal et se prêtent de ce fait à des opérations
20 de liaison par brasage si l'on cherche à lier les ailettes à des supports métalliques. Ces liaisons par brasage assurent une qualité de transfert thermique sans équivalent entre le support métallique à refroidir et les ailettes chargées de la dissipation de la chaleur dans l'air.
25 Un autre objet selon l'invention est un dispositif dissipateur de chaleur, tel qu'un radiateur, caractérisé en ce qu'il comprend des ailettes selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION FIGURES
La figure 1 présente en coupe une plaque avec structure multicouche selon l'invention.
5
La. figure 2 montre deux étapes d^iedisgtion^One^iLetie^elon^WnVention^ dont les tranches sont recouvertes également d'une couche métallique externe.
O EXEMPLE 1 - Fabrication d'une plaque multicouche selon l'invention (Figure 1).
On produit en continu une feuille de graphite souple suivant l'art antérieur connu (par exemple US 3 404 061 ). Typiquement on cherche à obtenir une feuilles d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm d'épaisseur, dont la densité est proche de 1.
/5
Par une opération de colaminage on lie ensuite cette feuille de graphite souple à des feuilles métalliques minces préalablement perforées de telle sorte que chaque perforation soit entourée d'un picot qui s'ancre dans la feuille de graphite souple lors du passage dans le laminoir.
20
Une fois les trois feuilles colaminées, on obtient un produit composite métal/graphite souple/métal avec une âme en graphite souple ancrée dans les feuilles perforées. A ce stade, la feuille de graphite souple n'a toujours pas été comprimée fortement, et sa densité est toujours dans la fourchette 0,8 - 25 1 ,2 g/cm3, valeurs pour lesquelles la conductivité thermique dans le plan est encore limitée (de l'ordre de 150 à 250 Wm-1K"1).
Le produit après colaminage est ensuite comprimé pour densifier la feuille de graphite souple jusqu'à ce qu'elle atteigne une densité supérieure à 1 ,7 g/cm3, 30 valeur à partir de laquelle on peut obtenir une conductivité thermique supérieure à celle du cuivre (au delà de 380 Wm-' K-'). La figure 1 illustre en coupe la plaque (1 ) ainsi obtenue présentant une structure multicouche avec une couche interne (10) en graphite expansé recomprimé de densité 1 ,85 g/cm3, enserrée entre deux couches externes métalliques (20) munies de picots (21 ) associés à des perforations (22) réaulièrement réoarties (277 par dm2)^ Lg con^yçtiyit_é_therιτιiqy_e__deJa.cou_che interne en graphite expansé recomprimé est de 430 Wm-1K"1.
La plaque composite (1 ) est de grande dimensions (1 m x Im ). On peut y découper des ailettes suivant les formes désirées.
Exemple 2: Matériaux typiques réalisés suivant l'invention et modes de réalisation :
Le tableau I liste, suivant leurs modes de réalisation, les propriétés de quatre structures selon l'invention, en comparaison avec des produits en métal massif. Ces chiffres montrent que les ailettes selon l'invention rivalisent sans mal avec des ailettes en cuivre massif en terme de performance thermique, et sont plus légères que celles en aluminium massif.
Figure imgf000019_0001
Tableau 1 Exemple 3: Procédé de fabrication d'ailettes selon l'invention, dont les tranches sont recouvertes de couches métalliques externes (Figures 2a et 2b)
5 On peut masquer les tranches perpendiculaires au plan de l'ailette, qui sont
..s.ou.v_ent.. des.. poiot._ fragiles. .Dans..ce., but,. _on_colamine ..une. -bande -(U-) -de graphite souple avec des feuilles métalliques (25, 27) de largeur supérieure et décalées de telle sorte que leurs bords respectifs (26, 28) débordent chacun d'une des tranches opposées (12, 13) de la bande de graphite après
/o l'opération de colaminage. Ces bords sont ensuite repliés (29, 30) sur les tranches de façon à les recouvrir. Enfin, on pratique l'opération de compression. On peut voir en figure 2 la tranche gauche (12) et la tranche droite (13) ainsi couvertes.
/5 On peut également recouvrir les deux autres tranches (face et arrière) en plus des tranches gauche et droite en suivant le même principe, à la différence près qu'il faut remplacer les opérations de colaminage et de laminage par des compressions sous presse, réalisées ailette par ailette.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne (10) en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques (20), ledit graphite expansé recomprimé ayant une densité supérieure à 1 ,6 g/cm3, de préférence une densité supérieure à 1 ,7 g/cm3, caractérisé en ce que chaque couche externe métallique (20) a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale de la structure multicouche.
2) Matériau selon la revendication 1 , dans lequel au moins une couche externe métallique (20) est en aluminium ou en alliage d'aluminium, son épaisseur étant comprise entre 50 et 100 microns.
3) Matériau selon la revendication 1 , dans lequel au moins une couche externe métallique (20) est en acier, son épaisseur étant inférieure ou égale à 20 microns.
4) Matériau selon la revendication 1 , dans lequel au moins une couche externe métallique (20) est en cuivre ou en alliage de cuivre, son épaisseur étant comprise entre 50 et 100 microns.
5) Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque couche métallique externe est adjacente à une couche en graphite expansé recomprimé, la liaison entre ladite couche métallique externe et ladite couche en graphite expansé recomprimé qui lui est adjacente étant assurée par ancrage mécanique.
6) Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que lesdites couches externes métalliques (20) sont munies de picots (21 ) régulièrement répartis et orientés vers la couche interne (10) en graphite expansé recomprimé.
7) Matériau selon la revendication 6 dans lequel la densité desdits picots (21 ) est supérieure à 25 par dm2 .
8) Matériau selon la revendication 6 ou 7 dans lequel desdits picots ont une hauteur supérieure à 15% de l'épaisseur finale de la couche interne (10) en graphite expansé recomprimé.
9) Matériau selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 dans lequel lesdits picots résultent d'une perforation de la couche externe métallique (20), la paroi autour de l'orifice perforé étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique.
10) Matériau selon la revendication 9 dans lequel les couches externes métalliques (20) présentent au moins 25 perforations par dm2, la surface de , ces perforations représentant au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique externe, avec des picots (21 ) de hauteur au moins égale à 15% de l'épaisseur de la couche de graphite expansé recomprimé.
1 1 ) Matériau selon la revendication 10 dans lequel chacune de ces perforations a une surface comprise entre 0,2 mm2 et 16 mm2.
12) Procédé de fabrication d'un matériau multicouche à base de graphite expansé renforcé par un métal comprenant au moins une couche interne (10) en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques (20) caractérisé en ce qu'on colamine une feuille en graphite expansé recomprimé (1 1) de densité inférieure à 1, 2 g/cm3, typiquement une feuille de graphite souple de densité comprise entre 0,8 et 1 ,2 g/cm3, intercalée entre deux feuilles métalliques (20), puis en ce qu'on comprime la structure composite ainsi colaminée, la réduction de l'épaisseur totale étant définie de telle sorte que ladite couche interne en graphite expansé recomprimé atteigne une densité supérieure à 1,6 g/cm3, de préférence 5 supérieure à 1 ,7 g/cm3.
13) Procédé selon la revendication 12 dans lequel la compression de ladite structure composite colaminée est réalisée par laminage.
O 14) Procédé selon la revendication 13 dans lequel lesdites feuilles métalliques sont munies de picots orientés vers ladite feuille de graphite expansé recomprimé (11 ) et qui s'ancrent dans ladite couche lorsque l'ensemble passe dans l'entrefer du laminoir.
/5 15) Procédé selon la revendication 14 dans lequel lesdits picots résultent de la perforation desdites feuilles métalliques, la paroi autour de l'orifice perforé- étant déformée et présentant la forme d'une excroissance sensiblement axisymétrique
20 16) Procédé selon la revendication 14 ou 15 dans lequel on effectue un nombre de perforations supérieur à 25 perforations par dm2, la surface de ces perforations représentant au moins 3%, de préférence au moins 5%, de la surface totale de la couche métallique externe.
25 17) Produit plat, tel qu'une plaque (1 ) ou une bande, constitué en un matériau multicouche, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche interne (10) en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques (20), le graphite expansé recomprimé ayant une densité supérieure à 1,6 g/cm3, de préférence supérieure à 1 ,7 g/cm3 et
30 dans lequel chaque couche externe métallique (20) a une épaisseur inférieure au dixième de l'épaisseur totale du produit. 18) Ailette de refroidisseur réalisée par découpe du produit plat selon la revendication 17.
5 19) Ailette de refroidisseur, constituée en un matériau multicouche, - -caractérisée- en ce-qu'elle- comprend au moins une couche-interne- (J Q)-en graphite expansé recomprimé et deux couches externes métalliques (20), recouvrant les faces et au moins deux tranches de ladite ailette.
o 20) Ailette selon la revendication 19 caractérisée en ce que le graphite expansé recomprimé a une densité supérieure à 1 ,6 g/cm3, de préférence supérieure à 1 ,7 g/cm3.
21) Procédé pour fabriquer l'ailette selon la revendication 19 ou 20 déduit du /5 procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16 et dans lequel lesdites feuilles métalliques sont initialement coupées suivant des dimensions, plus larges que- la feuille, en. graphite expansé - recomprimé qu'elles vont recouvrir, dans lequel on colamine ladite feuille en graphite expansé recomprimé (1 1 ) de densité inférieure à 1 ,2 g/cm3, typiquement 0 une feuille en graphite souple de densité comprise entre 0,8 et 1 ,2 g/cm3, intercalée entre lesdites feuilles métalliques (20), un bord (26, 28) de chacune desdites feuilles (25, 27) débordant de chacune des tranches opposées (12, 13) de la feuille de graphite et dans lequel on replie les bords (29, 30) sur lesdites tranches de façon à les recouvrir puis dans lequel on
25 réalise la compression finale.
22) Refroidisseur à ailettes caractérisé en ce qu'il est muni des ailettes selon l'une quelconque des revendications 18 à 20.
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