具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板的制备方法与流程

本发明涉及铝基板的制备技术领域，具体涉及超薄多功能铝基板的制备方法。

背景技术：

随着电子设备的广泛社会需求，电子芯片不断地向着高效率、高集成、微小型的方向发展，电子产品也不断地向着超薄型和便携式的方向发展，与此同时，也带来了电子元器件散热空间狭小和热流密度较高等一系列的散热问题，传统的散热方法已经不能满足散热需求，急需对电子元器件散热系统进行开发与优化。微热管作为一种具有极高导热率的高效相变传热元件已被广泛应用于各种电子设备中。但是，现时微电子设备内部的有效空间正随着设备总体微型化紧凑化的趋势而日益减小。因此，要解决电子设备散热中的占用空间问题，必须开发出体积更小且热性能良好的超薄微热管。

现有技术中电器元件中铝平板热管因占用空间小、换热效率高，而在这些狭小空间的电子产品中得到广泛应用。但是传统的铝平板热管内沟槽多通过挤压直接成型，表面光滑，其在水平方向上放置时，其毛细极限非常小，沟槽的毛细作用十分有限。通过犁削刀具犁削得到的沟槽具有粗糙的表面，因此能否制造出具有复杂毛糙沟槽的超薄铝平板管墙体尤为重要。然而，对于超薄铝平板内腔的尺寸，犁削刀具无法获得足够的强度进行犁削，传统方法无法实现通过犁削刀具犁削沟槽增大毛细力的目的。为此研究可利用传统犁削刀具加工超薄铝基板内腔沟槽的方法，对制造具有可用作铝平板管壳的超高传质传热效率的多功能铝基板具有重要的现实意义。同时该铝基板由于超强的换热性能以及结构的普适性，可用于空调冰箱等制冷设备的蒸发器或冷凝器，提高制冷效率，对节能减排具有积极作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，制造具有超高传质传热效率的多功能铝基板，提供了具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板的制备方法。

本发明通过如下技术方案实现。

具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板的制备方法，包括如下步骤：

（1）使用挤压模具挤压成型得到具有鼓形腔体的预成型波浪状铝平板；

（2）对预成型波浪状铝平板的内腔进行犁削，得到具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板；

（3）对具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板进行整平压薄，得到所述具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板。

进一步地，所述预成型波浪状铝平板在平行于铝平板长度方向上具有多个相互独立的热传递通道，多个热传递通道并行排列，且热传递通道之间通过加强筋进行连接。

进一步地，步骤（2）中，所述微沟槽采用自制犁削刀具进行轴向犁切而成，微沟槽形状为三角形、锯齿形或梯形。

进一步地，步骤（2）中，所述微沟槽深0.05~0.15mm，宽0.02~0.15mm槽间距为0.05~1mm。

更进一步地，步骤（2）中，所述微沟槽均布于预成型波浪状铝平板的热传递通道的内表面以及加强筋的表面。

进一步地，步骤（3）中，所述整平压薄分2~8步进行，每步压薄0.2~1.5mm；同时压薄过程中，对铝基板横向辅以拉伸作用，防止鼓形腔压塌。

进一步地，步骤（3）中，所述具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板的厚度为0.5~2.5mm。

进一步地，制备得到的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板的热传递通道的横截面呈矩形，有效降低了成品铝基板的厚度，使得具有毛糙结构的多通道犁削微沟槽的超薄铝基板得以制备。

进一步地，制备得到的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板通过抽真空、灌注工质、封口和二次除气，制备得到具有超薄抗重力特征的高效铝平板热管。

更进一步地，工质为与铝相容的工质，包括丙酮；针对不同尺寸的铝基板，工质灌注量亦不相同，铝基板的内腔越大，丙酮的灌注量越多。

进一步地，制备得到的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板通过灌注冷媒，与泵循环通道相连，直接用作包括空调在内的制冷设备的高效蒸发器或冷凝器。

更进一步地，所述冷媒为与铝相容的冷媒，包括四氟乙烷（r134a）或丙酮。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明制备方法中，预成型可突破传统刀具尺寸限制，利用大于成品铝基板内腔尺寸的多齿犁削刀具，通过拉削方式，加工出具有粗糙形貌特征微沟槽的超薄铝基板；

（2）本发明的超薄多功能铝基板具有毛糙结构的多通道犁削微沟槽，该微沟槽具有高渗透率、低回流率阻力及高表面积比，增大了铝基板的表面积及提高了毛细力，毛细水上升高度达50mm，而无微沟槽的光面铝平板无明显毛细现象，提高了传热及抗重力效率，用于制备具有超薄抗重力特征的超薄铝平板热管，能显著增强了铝平板热管的传热、传质性能；

（3）本发明的超薄多功能铝基板灌注冷媒后，直接用作制冷设备的高效蒸发器或冷凝器，复杂犁削微沟槽构成的内翅极大增大了冷媒与蒸发器或冷凝器的换热面积，换热效率提高达7%；

（4）本发明制备方法简单易行，成本低廉，便于推广运用。

附图说明

图1为实施例1中预成型波浪状铝平板的横截面结构示意图；

图2为实施例1中多齿犁削刀具示意图；

图3为实施例1中预成型波浪状铝平板犁削后的横截面结构示意图；

图4为实施例1中经过压扁工艺后成品铝基板的横截面结构示意图；

图5为实施例1中制备的铝基板用作空调的冷凝器的原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步阐述，但本发明不限于此。

具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板的制备方法，包括如下步骤：

（1）使用挤压模具挤压成型得到具有鼓形腔体的预成型波浪状铝平板；

得到的预成型波浪状铝平板如图1所示，在平行于铝平板方向上具有多个相互独立的热传递通道，多个热传递通道并行排列，且热传递通道之间通过加强筋进行连接；

（2）对预成型波浪状铝平板的内腔进行犁削，得到具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板；

得到的具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板如图3所示，微沟槽均布于预成型波浪状铝平板的各热传递通道的内表面以及加强筋的表面；

微沟槽采用图2所示自制犁削刀具进行轴向犁切而成，微沟槽形状为三角形、锯齿形或梯形，微沟槽深0.05~0.15mm，宽0.02~0.15mm槽间距为0.05~1mm。

（3）对具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板进行整平压薄，得到所述具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板；

整平压薄分2~8步进行，每步压薄0.2~1.5mm；同时压薄过程中，对铝基板横向辅以拉伸作用，防止鼓形腔压塌；

得到的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板如图4所示，各热传递通道的横截面呈矩形，有效降低了成品铝基板的厚度，厚度为0.5~2.5mm，使得具有毛糙结构的多通道犁削微沟槽的超薄铝基板得以制备。

实施例1

具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板的制备方法，包括如下步骤：

（1）使用挤压模具挤压成型得到具有鼓形腔体的预成型波浪状铝平板；

得到的预成型波浪状铝平板参见图1，在平行于铝平板方向上具有11个相互独立的热传递通道，多个热传递通道并行排列，且热传递通道之间通过加强筋进行连接；

（2）对预成型波浪状铝平板的内腔进行犁削，得到具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板；

得到的具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板参见图3，微沟槽均布于预成型波浪状铝平板的各热传递通道的内表面以及加强筋的表面；

微沟槽采用图2所示自制犁削刀具进行轴向犁切而成，微沟槽截面形状为三角形，微沟槽深0.1±0.02mm，宽0.1±0.02mm槽间距为0.8mm。

（3）对具有多通道犁削微沟槽毛糙内腔的铝平板进行整平压薄，得到所述具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板；

整平压薄分4步进行，每步压薄0.5mm；同时压薄过程中，对铝基板横向辅以拉伸作用，防止鼓形腔压塌；

得到的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板参见图4，各热传递通道的横截面呈矩形，有效降低了成品铝基板的厚度，厚度为1.5mm，使得具有毛糙结构的多通道犁削微沟槽的超薄铝基板得以制备；

制备中采用的整平工艺，使得铝基板突破犁削刀具的尺寸限定，可制备出超薄的具有复杂内槽机构的铝基板。

将制备得到的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板用于制备高效铝平板热管：

将1.5mm厚的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板抽真空至10pa，灌注7±0.5ml丙酮，冷焊封口，二次除气，制备得到具有超薄抗重力特征的高效铝平板热管；

由于制备的超薄铝基板具有毛糙结构的多通道犁削微沟槽，，该微沟槽具有高渗透率，低回流率阻力及高表面积比，毛糙表面使得铝平板热管获得足够大的毛细结构，毛细结构大大增强了铝基板的毛细吸力，实验测得该结构毛细水上升高度达50mm，而无微沟槽的光面铝平板无明显毛细现象，显著增强了铝平板热管的传热、传质性能，因而得到的热管具有优异的抗重力性能。

实施例2

将制备得到的具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板用于制备制冷设备中的蒸发器或冷凝器。

将具有多齿犁削沟槽特征的超薄多功能铝基板灌注四氟乙烷（r134a），用作空调的冷凝器。

用作空调的冷凝器的原理如图5所示，包括压缩机1、基于铝基板的冷凝器2、主毛细管3、二通阀4、蒸发器5和三通阀6；

压缩机1是空调器制冷系统的动力核心，将吸入的低温、低压制冷剂蒸气通过压缩提高温度和压力；基于铝基板的冷凝器2将经过压缩机1压缩后的高温高压气体进行冷凝放热；主毛细管3将由冷凝器2来的高压制冷剂节流降压成低压制冷剂；二通阀4和三通阀6用于控制系统管道的开启或关闭，达到稳定室温的作用；蒸发器5将液态低温制冷剂蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。

由于其具有表面形貌复杂的微沟槽，有效增大了换热面积，基于铝基板的冷凝器可迅速将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气进行冷凝放热，而冷凝后的工质将经过主毛细管及二通阀进入蒸发器，实现循环工作，换热效率提高达7%。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。