[发明专利]一种石墨基复合材料散热器的整体挤压成形制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件类热源散热器技术领域，具体为一种石墨基复合材料散热器的整体挤压成形制造方法。

背景技术

随着电子设备向精密化、小型化、轻量化发展，在运行过程中会产生和积累大量的热量，从而形成相对极端的温度。通常，大型计算机、电脑CPU、显卡及各种电器装置只能在特定的温度范围内正常工作。若这些组件运行过程中产生的热量不能被及时导出，整个系统的性能和稳定性就会受到严重的影响。同时，随着电子设备性能不断提升，集成度越来越高，因而对作为热调节重要组成部分的散热器也提出了越来越高的要求，这就迫切需要质量轻、导热好的散热器。

通常，电子器件设计有相应的散热组件，常用的有各种平直型翼片散热器和放射状翼片散热器。散热器通常由金属，其中绝大部分是铜或铝及其合金材料制成，这主要是由于铜、铝具有较高的导热系数其中纯铜为398W/m·K，纯铝为237 W/m·K。同时现有的成形制造工艺如模压、挤压等易于实现其产业化。此种散热器的导热机理是通过翼片及其它结构增加散热器的表面积，当空气自然对流或强迫对流通过翼片时，可以将电子器件所产生的热量传递到周围温度较低的环境中去，从而保证元器件的运行温度控制在允许范围之内。

目前，基本上整个CPU、显卡等电子器件领域仍然沿用铜、铝等金属散热器，然而随着铜、铝价格的不断攀升，散热器制造成本在不断增加，同时由于其密度较大使其难以满足轻量化的发展要求。而石墨材料在节约成本、减轻散热器质量和导热性能上体现出其巨大潜能，因此已经被引入到散热器件中。以石墨材料制造散热器尚处于起步阶段，当前已有的几种制造石墨散热器的方法均采用镶嵌或拼凑的方法，而非整体制造，且只能成形平直型散热器。此种典型工艺是：采用特殊石墨原料，再经特殊工艺制成导热石墨片材，然后将片材镶嵌在金属基底上，基底通常由铜、铝制成，或直接由长度不同的片材相互拼凑构成翼片状散热器。采用上述方法制造石墨散热器存在如下弊端：(1)需要选用自然界蕴藏较少的特种石墨矿，原料不易获得且价格昂贵；(2)有部分石墨原料被浪费掉；(3)工艺繁琐，不利于大批量产业化生产；(4)采用将片材镶嵌在金属基底上，由于大部分仍采用金属，因此未能彻底改变使用金属散热器的缺陷。国际上目前还没有关于整体制造石墨散热器的方法。

发明内容

本发明的目的正是在于提供一种工艺过程无污染、简单易行、低耗高效，并且制造的石墨散热器具有导热好、质量轻等优点的石墨基复合材料散热器的整体挤压成形制造方法。

本发明提供的石墨基复合材料散热器的整体挤压成形制造方法，其步骤为：

第1步、将原料进行热混捏，制成混合均匀、粘塑性良好的糊料，并装入挤压机进行预压以形成坯锭；所述原料为中温煤沥青和石墨，中温煤沥青的质量百分数为20％～40％；

第2步、对坯锭进行挤压成形，挤出后冷却，然后切割；

第3步、将挤压生制品进行焙烧及石墨化处理；

第4步、对石墨化制品进行浸渗及表面处理，即为最终散热器产品。

上述技术方案可以采用下述一种或几种方式进行改进：

上述原料中加入石油焦粉末，石油焦粉末与中温煤沥青质量比为：1∶2～3∶1。

第1步中，先将中温煤沥青放入混捏机内，开始加热并同时混捏，在煤沥青部分开始熔化后装入剩余材料，继续进行混捏，温度控制在150～195℃之间，混捏时间持续20～50分钟，或者是先将配好的原料在搅拌机内进行预搅拌，使其均匀混合，然后同时装入混捏机内进行混捏。

将混捏好的糊料装入挤压机进行预压以形成坯锭是指将混捏好的糊料装入烘箱中调节温度至90～130℃，或是是将糊料放入凉料机上进行机械化凉料，然后将其填入挤压筒内进行预压，预压压力介于50～150kg/cm³，并在此压力下保压1～5分钟，重复上述预压步骤1～3次。

对预压好的坯锭进行挤压成形的挤压压力控制在120～200kg/cm³，压出速度控制在0.2～2m/min，从挤压口出料后，快速冷却以尽快散发热量。

对挤压生制品进行焙烧的最高温度为1100～1350℃，焙烧过程各阶段的升温速率为从室温到350℃阶段维持在30～60℃/小时，从350℃到800℃阶段为在10～25℃/小时，最后阶段为35～80℃/小时，达到最高温度后保温3～8小时，然后开始冷却，初始冷却速度须控制在每小时50℃以内，到800℃时可以任其自然冷却，在400℃时可以出炉。