两相流冷板的制备方法与流程

1.本发明涉及一种两相流冷板的制备方法，属于密度电子元件的散热领域。


背景技术：

2.随着市面上电子元件功耗越来愈大，封装越来越微型化，在狭小空间内，电子元件的性能和其产生的共热流密度矛盾日益严重，电子元件的散热问题关系到设备的可靠性和寿命。目前市场上传统的冷却技术采用液冷方式对电子元件进行冷却，主要分为单相流液冷和两相流液冷。
3.两相流液冷中为了增大换热面积，提高两相换热效率，通常会在壳体的流道内增设一块多孔金属层，多孔金属层可以是通过焊接也可以通过复合进行固连。由于多孔金属层的特殊多孔结构，在焊接过程中对焊接质量具有特殊要求，如果焊接过量会导致多孔金属层的多孔率降低，而焊接量少，会导致焊接不牢固。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种壳体与多孔金属层焊接牢固，并且不会导致孔率降低，提高产品质量的两相流冷板的制备方法。
5.为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种两相流冷板的制备方法，包括以下步骤，
6.(1)、制备壳体：将毛坯加工出相应的流道，进行酸洗，再进行碱洗，自然干燥；
7.(2)、制备多孔金属层：将合适尺寸的多孔金属层用无水乙醇进行清洗，完成后自然干燥；
8.(3)、将多孔金属层和壳体进行焊接：将多孔金属层和壳体放入石墨制具内，送入真空炉后在石墨制具上施加压力，进行压实，并进行下步操作；
9.i、氮气洗炉：首先将炉内抽真空，再充入氮气，再将炉内抽真空，再充入氮气；
10.ii、升温烘炉：在氮气气氛下，将炉温升至150～250℃，保温5～60分钟；
11.iii、持续升温：在氮气气氛下，将炉温升至500～580℃，保温10～180分钟；
12.iv、加长保温并通入氢气：将炉温维持，再保温10～30min，保温时通入氢气；
13.v、气体还原：同时通入氮气和氢气，在5～20分钟内将炉温升至580～660℃，保温20～180分钟；
14.vi、随炉冷却：关闭加热，保持持续充入氮气，随炉冷却到250℃以下；
15.vii、开门冷却：在炉温低于250℃之后，关闭氮气，打开炉门；
16.(4)、采用真空钎焊或者真空扩散焊接将多孔金属层和壳体进行焊接；
17.(5)、检查焊接质量；
18.(6)、外形精加工；
19.(7)、壳体表面处理。
20.优选的，在步骤三中在石墨制具上施加150～300kg/
㎡
的压力进行压实。
21.优选的，在步骤三的升温烘炉步骤中，在氮气气氛下，将炉温升至200℃，保温10分钟。
22.优选的，在步骤三的持续升温步骤中，在氮气气氛下，将炉温升至540℃，保温30分钟。
23.优选的，在步骤三的气体还原步骤中，通入氮气和氢气，同时在5分钟内将炉温升至600℃，保温40分钟。
24.优选的，在步骤三的气体还原下道工序，进行氮气洗炉：通入氮气，在601℃继续保温20分钟。
25.优选的，在步骤五中采用超声波扫描或x光检测进行检查焊接质量。
26.采用上述结构后，本发明方法中将多孔金属层和壳体放入石墨制具内，送入真空炉后在石墨制具上施加压力，进行压实，保证多孔金属层和壳体焊接面可以充分接触，提高焊接质量。而且在焊接前，通过氮气洗炉、升温烘炉、持续升温、加长保温并通入氢气、气体还原、随炉冷却和开门冷却这几个步骤将炉内保持在焊接的有力氛围中，焊接后不会造成孔率降低，提高产品质量。
具体实施方式
27.以下给出实施例对本发明作进一步详细的说明。
28.实施例一：一种两相流冷板的制备方法，包括以下步骤，
29.(1)、制备壳体：本实施例中壳体材质为铝制。将毛坯加工出相应的流道，进行酸洗，再进行碱洗，自然干燥；可以将壳体表面和流道内壁的氧化层、油污、脏物等清洗。
30.(2)、制备多孔金属层：该实施例中多孔金属层为多孔泡沫镍。将合适尺寸的多孔金属层用无水乙醇进行清洗，完成后自然干燥；可以清洗油污、脏物和脂溶性物质等，由于多孔金属层为多孔结构，无水乙醇挥发速度快，适合多孔结构。
31.(3)、将多孔金属层和壳体进行焊接：将多孔金属层和壳体放入石墨制具内，送入真空炉后在石墨制具上施加150kg/
㎡
压力，进行压实，并进行下步操作；氮气洗炉：首先将炉内抽真空，再充入氮气，再将炉内抽真空，再充入氮气；升温烘炉：在氮气气氛下，将炉温升至150℃，保温5分钟；持续升温：在氮气气氛下，将炉温升至500℃，保温10分钟；加长保温并通入氢气：将炉温维持，再保温10min，保温时通入氢气；气体还原：同时通入氮气和氢气，在5～20分钟内将炉温升至580℃，保温20分钟；随炉冷却：关闭加热，保持持续充入氮气，随炉冷却到250℃；开门冷却：在炉温低于250℃之后，关闭氮气，打开炉门；采用上述步骤，可以将炉内的气氛更加有利于多孔金属层的焊接。
32.(4)、采用真空钎焊将多孔金属层和壳体进行焊接；
33.(5)、采用超声波扫描检查焊接面质量；
34.(6)、外形精加工；
35.(7)、壳体表面处理。
36.综上所述采用上述步骤，可以使多孔金属层与壳体焊接更加牢固，而且不会焊接过度而造成多孔金属层的孔率降低，提高产品质量。
37.实施例二：多孔金属层为多孔泡沫铜，壳体为铜制。在第三步中，将多孔金属层和壳体进行焊接：将多孔金属层和壳体放入石墨制具内，送入真空炉后在石墨制具上施加
300kg/
㎡
压力，进行压实，并进行下步操作；氮气洗炉：首先将炉内抽真空，再充入氮气，再将炉内抽真空，再充入氮气；升温烘炉：在氮气气氛下，将炉温升至250℃，保温60分钟；持续升温：在氮气气氛下，将炉温升至580℃，保温180分钟；加长保温并通入氢气：将炉温维持，再保温30min，保温时通入氢气；气体还原：同时通入氮气和氢气，在5～20分钟内将炉温升至660℃，保温180分钟；随炉冷却：关闭加热，保持持续充入氮气，随炉冷却到250℃以下；开门冷却：在炉温低于250℃之后，关闭氮气，打开炉门；采用真空扩散焊接将多孔金属层和壳体进行焊接，实施例二中可以用于对面积较大的多孔金属层进行焊接，同样起到实施例一中的效果。
38.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种两相流冷板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)、制备壳体：将毛坯加工出相应的流道，进行酸洗，再进行碱洗，自然干燥；(2)、制备多孔金属层：将合适尺寸的多孔金属层用无水乙醇进行清洗，完成后自然干燥；(3)、将多孔金属层和壳体进行焊接：将多孔金属层和壳体放入石墨制具内，送入真空炉后在石墨制具上施加压力，进行压实，并进行下步操作；i、氮气洗炉：首先将炉内抽真空，再充入氮气，再将炉内抽真空，再充入氮气；ii、升温烘炉：在氮气气氛下，将炉温升至150～250℃，保温5～60分钟；iii、持续升温：在氮气气氛下，将炉温升至500～580℃，保温10～180分钟；iv、加长保温并通入氢气：将炉温维持，再保温10～30min，保温时通入氢气；v、气体还原：同时通入氮气和氢气，在5～20分钟内将炉温升至580～660℃，保温20～180分钟；vi、随炉冷却：关闭加热，保持持续充入氮气，随炉冷却到250℃以下；vii、开门冷却：在炉温低于250℃之后，关闭氮气，打开炉门；(4)、采用真空钎焊或者真空扩散焊接将多孔金属层和壳体进行焊接；(5)、检查焊接质量；(6)、外形精加工；(7)、壳体表面处理。2.根据权利要求1所述的两相流冷板的制备方法，其特征在于：在步骤三中在石墨制具上施加150～300kg/
㎡
的压力进行压实。3.根据权利要求1所述的两相流冷板的制备方法，其特征在于：在步骤三的升温烘炉步骤中，在氮气气氛下，将炉温升至200℃，保温10分钟。4.根据权利要求1所述的两相流冷板的制备方法，其特征在于：在步骤三的持续升温步骤中，在氮气气氛下，将炉温升至540℃，保温30分钟。5.根据权利要求1所述的两相流冷板的制备方法，其特征在于：在步骤三的气体还原步骤中，通入氮气和氢气，同时在5分钟内将炉温升至600℃，保温40分钟。6.根据权利要求1所述的两相流冷板的制备方法，其特征在于：在步骤三的气体还原下道工序，进行氮气洗炉：通入氮气，在601℃继续保温20分钟。7.根据权利要求1所述的两相流冷板的制备方法，其特征在于：在步骤五中采用超声波扫描或x光检测进行检查焊接质量。

技术总结
本发明公开了一种两相流冷板的制备方法，包括以下步骤，制备壳体；制备多孔金属层；将多孔金属层和壳体放入石墨制具内，送入真空炉后在石墨制具上施加压力，进行压实；氮气洗炉：首先将炉内抽真空，再充入氮气，再将炉内抽真空，再充入氮气；升温烘炉；持续升温：在氮气气氛下，将炉温升至500～580℃，保温10～180分钟；加长保温并通入氢气：将炉温维持，再保温10～30min，保温时通入氢气；气体还原；随炉冷却：关闭加热，保持持续充入氮气，随炉冷却到250℃以下；开门冷却打开炉门；采用真空钎焊或者真空扩散焊接将多孔金属层和壳体进行焊接；检查焊接质量；外形精加工；壳体表面处理。本发明的壳体与多孔金属层焊接牢固，并且不会导致孔率降低，提高产品质量。提高产品质量。


技术研发人员：葛舟 葛鹰 葛润锜
受保护的技术使用者：常州贺斯特科技股份有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8