[發(fā)明專利]一種高效散熱金屬材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711006443.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN107876714B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宗蒲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉宗蒲
• 主分類號(hào): B22D11/00
• 分類號(hào): B22D11/00
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

本發(fā)明一種高效散熱金屬材料的制備方法，屬于散熱材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明基于高壓氣體連續(xù)吹出形成連續(xù)氣體通道原理和流體動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)將高壓氣體引入金屬連鑄成形中，使金屬液體流入結(jié)晶器后就包裹著連續(xù)氣體通道，然后快速完成凝固，獲得具有高效散熱性能的連續(xù)直通多孔金屬材料。本發(fā)明的方法能夠短流程、近終形、高效率、低成本、柔性化、批量化生產(chǎn)高質(zhì)量的連續(xù)直通多孔金屬材料，所能制備的材質(zhì)種類和產(chǎn)品規(guī)格多，特別適合于制備孔徑小于1mm的具有高效散熱性能的微通道結(jié)構(gòu)連續(xù)直通多孔金屬材料，同時(shí)可以推廣用于高質(zhì)量單孔或薄壁金屬管材的高效制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及散熱材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種高效散熱金屬材料的制備方法。

技術(shù)背景

與常規(guī)單孔散熱金屬材料（如單孔銅管、單孔鋁管等）相比，連續(xù)直通多孔金屬材料（特別是孔徑小于1mm的微通道結(jié)構(gòu)連續(xù)直通多孔金屬材料）換熱系數(shù)大，換熱效率高，具有優(yōu)異的散熱性能，是一種高效散熱金屬材料，可滿足更高的能效標(biāo)準(zhǔn)，而且耐壓性能優(yōu)良，可采用CO₂為工質(zhì)制冷，符合環(huán)保要求，受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，是目前散熱領(lǐng)域首選材料和發(fā)展方向。

人們已開發(fā)了擠壓法和脫芯連鑄法用以連續(xù)制備具有高效散熱性能的連續(xù)直通多孔金屬材料。擠壓法能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單連續(xù)直通多孔金屬材料的連續(xù)制備，但存在著所需設(shè)備復(fù)雜且造價(jià)高、工藝流程長(zhǎng)、成材率低、能源和模具消耗大、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品質(zhì)量的一致性與穩(wěn)定性難以保證、不易制備高強(qiáng)度難變形及含復(fù)雜孔洞的連續(xù)直通多孔金屬材料等問(wèn)題，而且目前還只能用于連續(xù)直通多孔鋁扁管的制備。脫芯連鑄法是一種近終形連續(xù)制備具有連續(xù)直通多孔金屬材料的方法，但由于連鑄時(shí)需要采用芯材，芯材的特性、尺寸和強(qiáng)度對(duì)所需制備的連續(xù)直通多孔金屬材料的孔徑大小及質(zhì)量有重要影響；而且由于小尺寸芯材的加工難度大且強(qiáng)度低，因此會(huì)極大地限制小孔徑連續(xù)直通多孔金屬材料的制備，一般難以制備孔徑小于1mm的微通道結(jié)構(gòu)連續(xù)直通多孔金屬材料；另外，由于針對(duì)不同金屬要選擇不與之發(fā)生反應(yīng)且在該金屬液體中不被熔化的芯材，導(dǎo)致能夠用于制備連續(xù)直通多孔金屬的材質(zhì)受限。

綜上所述，為了解決目前所用具有高效散熱性能的連續(xù)直通多孔金屬材料制備中存在的問(wèn)題，開發(fā)一種流程短、近終形、生產(chǎn)成本低、材質(zhì)適用范圍廣且易于獲得孔徑小于1mm的微通道結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量連續(xù)直通多孔金屬材料的高效制備方法，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用了高壓氣體連續(xù)吹出形成連續(xù)氣體通道的原理，同時(shí)基于流體動(dòng)力學(xué)原理，當(dāng)流體（氣體或液體）的流速越大時(shí)，其靜壓強(qiáng)越小。通過(guò)將高壓氣體引入金屬連鑄成形中，在金屬液體尚未流入結(jié)晶器之前，讓高壓氣體束（即多股高壓氣體）平行于且朝向拉坯方向進(jìn)行連續(xù)直吹，使金屬液體流入結(jié)晶器后就包裹著連續(xù)氣體通道，然后使金屬液體在含有連續(xù)直通多孔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上快速完成凝固，獲得具有連續(xù)直通多孔的金屬固體，并且通過(guò)連續(xù)不斷的拉制，最終獲得具有高效散熱性能的連續(xù)直通多孔金屬材料。另外，由于高壓氣體的流速比高壓氣體周圍的金屬液體的流速大，因此金屬液體的靜壓強(qiáng)將大于高壓氣體的靜壓強(qiáng)，會(huì)使得高壓氣體吹出形成的氣體通道進(jìn)一步變窄，將有助于形成孔徑小于1mm的連續(xù)微徑氣孔，當(dāng)含連續(xù)微徑氣孔的金屬液體在結(jié)晶器中凝固后，就易于獲得具有高效散熱性能的微通道結(jié)構(gòu)連續(xù)直通多孔金屬材料。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種基于高壓氣體作用的連續(xù)直通多孔金屬材料的近終形制備方法，獲得高質(zhì)量的高效散熱金屬材料，解決目前已有方法在制備連續(xù)直通多孔高效散熱金屬材料方面存在的流程長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、適用材質(zhì)和產(chǎn)品規(guī)格受限以及產(chǎn)品質(zhì)量不太高等問(wèn)題，特別是突破難以獲得孔徑小于1mm的微通道結(jié)構(gòu)連續(xù)直通多孔金屬材料的難題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高效散熱金屬材料的制備方法，該制備方法具體包括以下步驟：

第一步：將一端固定有介孔結(jié)構(gòu)金屬網(wǎng)的單孔金屬管引錠桿伸入結(jié)晶器中，使介孔結(jié)構(gòu)金屬網(wǎng)靠近結(jié)晶器入口處；