[發明專利]一種具有豐富表面微結構的微齒帶材及其制備方法

在審

• 申請號: 201710875982.2
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107552811A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 何迪;周洋;鄧文君;張宏生;廖少豐
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23B1/00
• 分類號: B23B1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種微齒帶材的制備方法，特別是一種具有豐富表面微結構的純銅微齒帶材及其制備方法。

背景技術

由于微電子芯片及其應用系統不斷向輕、薄、小的方向發展，芯片集成度不斷提高，且芯片的多數應用場合散熱空間是封閉或半封閉的，這會導致芯片散熱空間狹小及高熱流密度等致命問題。高熱流密度導致電子產品中的熱控制成本急劇上升，產品的熱失效越來越嚴重，占產品失效率的55%以上，且隨著溫度增加呈幾何級數增長。這已成為影響當今電子工業發展的一個瓶頸。因此，具有高散熱性能的微齒結構帶材的制備有著重要意義。所謂微齒結構是指具有一定高深寬比值的微小拓撲幾何形狀，并可由此轉變元件的光學、機械、物理和化學性質以表現出特定功能的結構。近年來，隨著微齒結構散熱材料應用領域的不斷擴大，對微齒結構散熱材料的性能要求也越來越高。然而傳統的微齒帶材制備方法一般基于塑性加工或切削加工工藝。因此制備的微齒帶材表面光滑，相比于切屑成形法制得的微齒帶材，比表面積小，難以形成流體的表面湍流，在熱交換領域的應用中，散熱性能不如切屑成形法制得的具有豐富微溝槽，微褶皺，微裂紋，微分枝等表面微結構的微齒帶材。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷和不足，提供一種具有豐富表面微結構純銅微齒帶材及其制備方法，本發明提出了一種制備工藝簡單，對設備要求低，加工效率高，比表面積大，具有豐富微溝槽，微褶皺，微裂紋，微分枝等表面微結構的純銅微齒帶材及其制備方法。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種具有豐富表面微結構的微齒帶材制備方法，包括以下步驟：

（1）對純銅圓管材進行清洗、除油處理后，采用車削法去除純銅圓管材表面的氧化層；

（2）將步驟（1）中處理后的純銅圓管材的一端固定在臥式車床上，將多刃切削刀具切削刃垂直于純銅圓管材軸線安裝在車床裝刀架上；

（3）利用多刃切削刀具切削步驟（2）中的純銅圓管材獲得具有微齒結構的過渡表面；

（4）利用安裝在車床裝刀架上的多刃切削刀具在平行于純銅圓管材軸線方向自動進給連續切削，利用純銅的切屑厚度壓縮比大以及切屑上表面具有豐富表面微結構的特性，一個進給后的切屑將純銅圓管材過渡表面的微齒結構放大并獲得表面微結構，從而獲得具有豐富表面微結構的微齒帶材。

進一步地，所述的純銅圓管材的直徑為40-110mm，壁厚為5-20mm。

進一步地，所述的多刃切削刀具為大后角多刃切削刀具，名義前角為0-30°，名義后角為5-30°，主切削刃與純銅圓管材軸線垂直。

進一步地，所述的多刃切削刀具的主切削刃由若干個平行細齒構成，每個所述細齒的截面呈矩形，齒距為0.5-3.0mm，齒寬為0.5-3.0mm，齒高為0.1-1.0mm。

進一步地，所述步驟（3）、（4）中機床主軸轉速v為50 – 360r/min，刀具為自動進給，進給量數值大于多刃切削刀具齒高0.01-0.2mm，背吃刀量等于管材壁厚。

進一步地，切削過程中采用切削液進行冷卻。

進一步地，切削過程中對具有豐富表面微結構的微齒帶材進行牽引收集，防止具有豐富表面微結構的微齒帶材隨純銅圓管材的旋轉發生纏繞。

應用所述方法制造的具有豐富表面微結構的微齒帶材，所述具有豐富表面微結構的微齒帶材的齒高為多刃刀具齒高的1-10倍，齒高放大倍數與加工參數有關。

進一步地，所述微齒帶材表面分布有表面微結構，所述表面微結構為微溝槽、微褶皺、微裂紋、微分枝。

進一步地，位于所述微齒帶材齒頂的表面微結構高度為300-580 μm，寬度10-160 μm，位于所述微齒帶材齒底的表面微結構高度為170-390μm，寬度5-60 μm，位于所述微齒帶材齒側的表面微結構高度為70-420 μm，寬度5-170 μm。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

（1）制備工藝：采用多刃刀具切削切屑成形法制備純銅微齒帶材，利用了切屑厚度壓縮比大于1以及切屑上表面具有豐富表面微結構的特性將原本是廢料的切屑轉變為具有豐富表面微結構的微齒帶材。本發明工藝簡單，對切削設備要求低，屬于等材制造，不產生廢料，在減少微齒帶材制備成本的同時提高了生產效率。

（2）表面微結構：與塑性加工及切削加工工藝相比，多刃切削切屑成形法制備的純銅帶材具有豐富微溝槽，微褶皺，微裂紋，微分枝等表面微結構。