[发明专利]一种高效散热金属材料的制备方法

说明书

本发明一种高效散热金属材料的制备方法，属于散热材料技术领域。本发明基于高压气体连续吹出形成连续气体通道原理和流体动力学原理，通过将高压气体引入金属连铸成形中，使金属液体流入结晶器后就包裹着连续气体通道，然后快速完成凝固，获得具有高效散热性能的连续直通多孔金属材料。本发明的方法能够短流程、近终形、高效率、低成本、柔性化、批量化生产高质量的连续直通多孔金属材料，所能制备的材质种类和产品规格多，特别适合于制备孔径小于1mm的具有高效散热性能的微通道结构连续直通多孔金属材料，同时可以推广用于高质量单孔或薄壁金属管材的高效制备。

技术领域

本发明涉及散热材料技术领域，特别是提供了一种高效散热金属材料的制备方法。

技术背景

与常规单孔散热金属材料（如单孔铜管、单孔铝管等）相比，连续直通多孔金属材料（特别是孔径小于1mm的微通道结构连续直通多孔金属材料）换热系数大，换热效率高，具有优异的散热性能，是一种高效散热金属材料，可满足更高的能效标准，而且耐压性能优良，可采用CO₂为工质制冷，符合环保要求，受到了国内外的广泛关注，是目前散热领域首选材料和发展方向。

人们已开发了挤压法和脱芯连铸法用以连续制备具有高效散热性能的连续直通多孔金属材料。挤压法能实现简单连续直通多孔金属材料的连续制备，但存在着所需设备复杂且造价高、工艺流程长、成材率低、能源和模具消耗大、生产成本高、产品质量的一致性与稳定性难以保证、不易制备高强度难变形及含复杂孔洞的连续直通多孔金属材料等问题，而且目前还只能用于连续直通多孔铝扁管的制备。脱芯连铸法是一种近终形连续制备具有连续直通多孔金属材料的方法，但由于连铸时需要采用芯材，芯材的特性、尺寸和强度对所需制备的连续直通多孔金属材料的孔径大小及质量有重要影响；而且由于小尺寸芯材的加工难度大且强度低，因此会极大地限制小孔径连续直通多孔金属材料的制备，一般难以制备孔径小于1mm的微通道结构连续直通多孔金属材料；另外，由于针对不同金属要选择不与之发生反应且在该金属液体中不被熔化的芯材，导致能够用于制备连续直通多孔金属的材质受限。

综上所述，为了解决目前所用具有高效散热性能的连续直通多孔金属材料制备中存在的问题，开发一种流程短、近终形、生产成本低、材质适用范围广且易于获得孔径小于1mm的微通道结构的高质量连续直通多孔金属材料的高效制备方法，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明利用了高压气体连续吹出形成连续气体通道的原理，同时基于流体动力学原理，当流体（气体或液体）的流速越大时，其静压强越小。通过将高压气体引入金属连铸成形中，在金属液体尚未流入结晶器之前，让高压气体束（即多股高压气体）平行于且朝向拉坯方向进行连续直吹，使金属液体流入结晶器后就包裹着连续气体通道，然后使金属液体在含有连续直通多孔结构的基础上快速完成凝固，获得具有连续直通多孔的金属固体，并且通过连续不断的拉制，最终获得具有高效散热性能的连续直通多孔金属材料。另外，由于高压气体的流速比高压气体周围的金属液体的流速大，因此金属液体的静压强将大于高压气体的静压强，会使得高压气体吹出形成的气体通道进一步变窄，将有助于形成孔径小于1mm的连续微径气孔，当含连续微径气孔的金属液体在结晶器中凝固后，就易于获得具有高效散热性能的微通道结构连续直通多孔金属材料。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于高压气体作用的连续直通多孔金属材料的近终形制备方法，获得高质量的高效散热金属材料，解决目前已有方法在制备连续直通多孔高效散热金属材料方面存在的流程长、生产成本高、适用材质和产品规格受限以及产品质量不太高等问题，特别是突破难以获得孔径小于1mm的微通道结构连续直通多孔金属材料的难题。

本发明的技术方案是：一种高效散热金属材料的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：

第一步：将一端固定有介孔结构金属网的单孔金属管引锭杆伸入结晶器中，使介孔结构金属网靠近结晶器入口处；