[发明专利]大长径比结构微型金属热沉的制造方法

摘要

本发明公开了一种大长径比结构微型金属热沉的制造方法，用于解决现有热沉的制造方法实用性差的技术问题。技术方案是通过外力迫使金属熔液以均匀微滴的形式从喷嘴中喷射出来，并基于离散堆积原理，以微米级的金属微熔滴为制造单元，通过控制金属微滴的堆积轨迹，进行逐点、逐层堆积，直至成型出微小零件。该制造方法工序简单，无需模具的制备，对热沉基座结构、散热片结构和成型材料皆无过多限制，制备出了不同材质的大长径比结构微型热沉。

主权项

一种大长径比结构微型金属热沉的制造方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、选择金属或者合金材料作为成型制件的原材料，采用物理与化学方法相结合的方式去除金属表面氧化皮及杂质，并将其放入坩埚(8)中，然后对工作环境真空室(14)进行密封处理；步骤二、启动工作环境除氧/水控制子系统，通过真空泵(1)对真空室(14)进行抽真空后再通入惰性气体Ar，使得真空室(14)内的压强与外界大气压保持一致，经过2～4h的除氧处理后，使用氧含量检测仪(19)与水含量检测仪(20)对真空室(14)内的氧/水含量进行检测，确保真空室(14)内的氧含量与水含量均降低至1PPM以下；步骤三、启动加热控制子系统，并根据步骤一中选取的具体成型原材料，设定可控感应加热器(9)的加热温度，使得可控感应加热器(9)逐步将坩埚(8)加热到金属材料液相线以上100～150℃，进而确保坩埚(8)内是熔融态金属原材料(7)；步骤四、启动微熔滴喷射控制子系统，将信号发生器(18)产生的方波信号输入到气路三通管(5)输入端的电磁继电器(4)上，通过电磁继电器(4)的开闭控制气路的实时通断，再调节输入方波信号的频率和脉宽、入口处气压值和喷嘴尺寸的工艺参数，确保每次喷射出的金属微熔滴尺寸稳定、均匀、可控；步骤五、运用计算机(16)中的CAD软件建立目标成型热沉结构的三维模型，将其保存为STL格式文件，并将STL文件导入指定的切片处理软件，对三维模型进行二维切片图形数据处理，得出每一层的金属微熔滴喷射堆积路径数据；步骤六、启动三维基板联合运动控制子系统，并将步骤五中生成的金属微熔滴堆积路径文件进行导入和读取，通过三维联合运动基板控制器(15)精确控制三维联合运动基板(12)在X‑Y平面内以0.05～0.8m/s的速度做水平运动，在Z轴方向以0.5～1m/s的速度做直线运动，使得金属微熔滴准确地堆积在三维联合运动基板(12)的指定位置，如此反复，完成热沉结构的逐点、逐层堆积成型；步骤七、制备工作完成后，将成型的大长径微型热沉制件(10)从真空室(14)内取出，并整体进行回火处理，消除大长径微型热沉制件(10)的热应力，得到满足使用要求的大长径比结构微型金属热沉。