专利名称：一种液冷防腐蚀散热器的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种散热器防腐蚀处理方法，具体涉及一种液冷防腐蚀散热器的加工
方法。
背景技术：
液冷散热器的原理是将发热元件产生的热量通过导热衬垫传导至液冷散热器上， 由进出散热器冷却液将热量带到散热器外部，达到让器件散热的目的。通常的液冷散热器 都包括散热器主体和盖板，一般是将散热器主体与盖板焊接起来形成具有密闭腔体的液冷 散热器。在散热器主体上设有适当的散热肋片使之尽可能充分热交换以达到较好的散热效 果。 使用时，液冷散热器内部填充冷却液，冷却液一般情况下都溶解一些金属离子，这 些金属离子会对散热器的内部表面产生腐蚀作用。如果服饰长期存在，有可能使得散热器 的内壁完全破坏，导致冷却液泄露，会污染、损害散热客体，尤其是对于电子器件，不仅达不 到良好稳定的散热效果，还会导致漏电、短路等问题，给电子器件造成致命伤害。要解决 金属离子对散热器内部腐蚀，一个最好的方法就是在散热器的内壁上涂覆一层耐腐蚀的涂 层。通常通过电镀的方式来涂覆耐腐蚀的涂层，然而直接在散热器内壁上电镀涂层在工艺 上无法实现；若分别对散热器主体件和盖板进行电镀处理，按照现有的结构和处理方式，则 在最后的焊接成型的过程中操作复杂，亦难免出现涂层脱落、涂层性质变化等问题，使得达 不到期望的防腐蚀效果。目前，一种比较好的涂层为硬质阳极氧化层，但由于上述原因，硬 质阳极氧化处理工艺未在散热器内壁防腐蚀处理方面得到推广应用。因此，必须寻找其它 途径在散热器的内壁上涂覆耐腐蚀涂层来实现液冷散热器冷却通道的防腐蚀处理。
发明内容
本发明提供了一种液冷防腐蚀散热器的加工方法，主要解决了现有技术中液冷散
热器冷却通道难以进行完全防腐蚀处理以及防腐蚀效果差的问题。 本发明的技术解决方案如下 该防腐蚀散热器的加工方法包括以下步骤 1)加工散热器散热器包括散热器主体和盖板，设垂直于底座方向为高度方向； 所述散热器主体包括底座和设置于底座上的第一肋条组，散热器主体高度为A，底座高度为 al，第一肋条组高度为a2，A = al+a2 ;所述盖板包括顶盖和设置于顶盖上的第二肋条组，设 盖板高度为B，顶盖高度为bl，第二肋条组高度为b2，B = bl+b2 ;所述第一肋条组与第二肋 条组位置对应； 2)涂覆耐腐蚀涂层在散热器主体的表面和盖板的表面涂覆耐腐蚀涂层； 3)铣削对接部位涂层去除第一肋条组与第二肋条组对接位置表面的耐腐蚀涂
层； 4)散热器焊接成型将第一肋条组与第二肋条组对接位置表面进行焊接，并形成散热器内部腔体；设散热器内部腔体的高度为H， H = a2+b2。
上述涂覆耐腐蚀涂层具体采用硬质阳极氧化处理工艺。 上述硬质阳极氧化处理采用硫酸硬质阳极氧化直流法；电解液为浓度为15%
25%的硫酸电解液，电解过程中，开始电压为8 12V，最终电压根据膜层的厚度和材料而
定；开始电流密度为0. 5A/dm2，在25分钟内分5 8次逐步升高到2. 5A/dm2，以后保持电流
密度2. 5A/dm2。在进行硬质阳极氧化前采用超声波除油并清洗；硬质阳极氧化过程中电解
液在_10°C +5"左右的温度下进行电解。 上述焊接为真空焊接。 上述散热肋条为长条形或管状肋条。 上述散热器主体和盖板的材料为防锈铝或锻铝。上述的液冷防腐蚀散热器的加工
方法，其特征在于所述铣削采用平铣工艺。
本发明同现有技术相比，具有如下优点 1、实现了散热器内部冷却通道的完全防腐蚀处理； 2、耐腐蚀性强； 3、工序简单，操作易行。 4、工艺成本低。
图1为通常的散热器内部结构示意图；
图2为本发明的散热器主体和盖板示意图；
图3为本发明中涂覆防腐蚀涂层的示意图；
图4为本发明铣去或线切割涂层效果的示意图；
图5为本发明焊接成型的液冷散热器示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进行详述，如图l，现有技术中的液冷散热器，包括散热器 主体和普通盖板，散热器主体内侧加工有散热肋片，而普通盖板上并不加工散热肋片，普通 盖板与散热器主体之间往往通过焊接或粘接形成整体的液冷散热器。当需要进行防腐蚀处 理时，往往只能分别对普通盖板和散热器主体涂覆防腐蚀涂层，然而在将盖板和散热器主 体焊接的过程中，必然会对焊接面附近的涂层造成破坏，导致涂层不能完全覆盖液冷散热 器内壁，从而达不到良好的防腐蚀效果。 为解决普通散热器难以在散热器内壁上完全涂覆防腐蚀涂层的技术困难，本发明 提供了一种新的思路，对盖板做出了新的设计。如图2，散热器主体内侧加工出第一散热肋 条组，在盖板内侧加工出用于对接第一散热肋条组的第二散热肋条组，显然，如此加工出的 第二散热肋条组在盖板内侧的分布排列应当同第一散热肋条组在散热器主体内侧的分布 排列保持一致。而盖板的结构与散热器主体结构也基本相同，甚至考虑到加工方便，可以做 成完全相同的结构。总之，应当保证散热肋条上部与散热肋条下部在之后的焊接过程中能 够准确地对接。 然后，如图3，在散热器主体和盖板表面完全涂覆防腐蚀涂层。目前，硬质阳极氧化处理工艺已经较为成熟，且由于硬质阳极氧化耐腐蚀涂层耐高温的特点，在焊接过程中，硬 质阳极氧化涂层不会融化，故具体采用电镀硬质阳极氧化涂层的方式做防腐蚀处理。
主要处理步骤如下 (1)首先打开降温设备，将电解液温度降低到工艺所规定的温度范围内，阴极挂铅 版，然后把装挂好的零件放置在阳极导电杠上卡紧，零件与零件之间，零件与阴极之间一定 要保持较大的距离，绝对不能接触。打开压縮空气电解液搅拌(注意压縮空气一定要进行 除油处理)。 (2)送以直流电源，开始的电流密度一般为0. 5A/dm2，在25分内分5 8次逐步 升高到2.5 A/dm2。以后保持电流密度2.5A/dm2，均每隔5分钟，调查一次电流开始电压为 8 12V，最终电压可根据膜层的厚度和材料不同而定。 (3)在硬质阳极氧化过程中，须经常注意电压和电流表，如发现有电流突然增加， 电压下降的现象，这说明零件膜层局部已溶解，应立即关闭电源，检查并取出溶解的零件， 其它零件可继续进行氧化处理，电流可一次给足。 氧化膜随着通电时间的增加、电流增大而增厚，与此同时，由于(A1203)的化学性 质有两重性，即它在酸性溶液中呈碱性氧化物，在碱性溶液中呈酸性氧化物。无疑在硫酸溶 液中氧化膜液发生溶解，只有氧化膜的生成速度大于它的溶解速度，氧化膜才有可能增厚， 当溶解速度与生成速度相等时，氧化膜不再增厚。当氧化速度过分大于溶解速度时，铝和铝 合金制件表面易生成带粉状的氧化膜。 硬质阳极氧化的电解液在_ 1 (TC +5 °C左右的温度下电解。由于硬质阳极氧化所 生成的氧化膜层具有较高的电阻，会直接影响到电流强度的氧化作用。为了取得较厚的氧 化膜，势必要增加外电压，其目的是为了消除电阻大的影响，而使电流密度保持一定，但电 流较大时会产生激烈的发热现象，加上生成氧化膜时会放出大量的热量，使零件周围电解 液温度剧烈上升，温度上升将会加速氧化膜的溶解，使氧化膜无法变厚。另外，发热现象在 膜层与金属的接触处最严重，如不及时解决，加工零件的局部表面会因温度上升而被烧坏。
解决办法，就是采用冷却设备和搅拌相结合。冷却设备使电解液强行降温，搅拌是 为了使整槽电解液温度均匀，以利于获得较高质量的硬质氧化膜。 铝和铝合金表面上能否生成优质的硬质氧化膜层，主要取决于电解液的成份浓 度，温度，电流密度，及其原材料的成分。 采用硫酸电解液进行硬质阳极氧化时，一般在10% 30%浓度范围内，本发明选 择浓度为15% 25%的硫酸电解液。这主要是考虑到，浓度低时，氧化膜硬度高，特别是纯 铝比较明显，但对铜含量较高的铝合金(LY12)例外。因为含铜量较高的铝合金易生成CuO 的化合物，这种化合物在氧化时溶解速度较快，极易烧毁铝零件。所以一般不适合用低浓度 的硫酸电解液，必须在高浓度(H2S04在300 400g/L)中进行氧化处理或采用交直流电叠 加法处理。 电解液温度对氧化膜的耐磨性影响极大，一般来说，如果温度下降，那么铝和铝合 金的阳极氧化膜耐磨性能就增高，这是由于电解液对于膜的溶解速度下降所造成的，为了
获得较高硬度的氧化膜。我们要掌握温度在？ t:范围内进行硬质阳极氧化处理为好。 为了得到质量较好的硬质阳极氧化膜，并能保证零件所需要尺寸，必须注意锐角 倒圆、保证表面光洁度、零件尺寸的余量、专用夹具等技术环节
被加工零件不允许有锐角、毛剌以及其它各种尖锐的有棱角的地方因为硬质氧 化，一般阳极氧化时间均是很长的，而且氧化过程本身就是一个放热反应。又由于一般零件 棱角的地方往往又是电流较为集中的部位所以这些部位最易引起零件的局部过热，使零件
被烧伤。因此铝和铝合金所有棱角均应进行倒角处理，并且倒角y圆半径不应小于0. 5毫米。 硬质阳极氧化后，零件表面的光洁度是有所改变的，对于较粗糙的表面来说，经此 处理后可以显得比原来平整一些，而对于原始光洁度较高的零件来说，往往经过此种处理 后，显示的表面光洁光亮度反而有所降低，降低的幅度在1 2级左右。
因硬质氧化膜的厚度较高，所以如需要进一步加工的铝零件或以后需要装配的零 件，应事先留有一定的加工余量，及指定装夹部位。因硬质阳极氧化时，要改变零件尺寸，故 在机械加工时，要事先预测，氧化膜的可能厚度和尺寸公差，而后在确定阳极氧化前的零件 实际尺寸，以便处理后，符合规定的公差范围。 一般来说，零件增加的尺寸大致为生成氧化 膜厚度的一半左右。 因硬质阳极氧化的零件在氧化过程中，要承受很高的电压和较高的电流，一定要 使夹具和零件能保持极良好的接触，否则将因接触不良而造成击穿或烧伤零件接触部位的 毛病。所以要求对不同形状的零件，以及零件氧化后的具体要求来设计和制造专用夹具。
如图4，对硬质阳极氧化处理后的散热器主体和盖板进行焊接预处理，即铣削或线 切割去第一散热肋条组与第二散热肋条组对接位置的耐腐蚀的涂层，使散热器主体和盖板 露出用以焊接处理的液冷散热器两端以及散热肋片的铝合金本体，具体可采用平铣工艺以 保证焊接端面的平整，利于无缝真空焊接。最终，经过进一步的加工处理得到如图5所示成 型的液冷散热器。 该液冷散热器可应用在很多长时间需要有效散热的场合，尤其是在对体积较小的 电子元件的散热，安装于相应的导热垫上很好地保证了散热效果和电路安全。
权利要求
一种防腐蚀散热器的加工方法，其特殊之处在于，包括以下步骤1)加工散热器散热器包括散热器主体和盖板，设垂直于底座方向为高度方向；所述散热器主体包括底座和设置于底座上的第一肋条组，散热器主体高度为A，底座高度为a1，第一肋条组高度为a2，A＝a1+a2；所述盖板包括顶盖和设置于顶盖上的第二肋条组，设盖板高度为B，顶盖高度为b1，第二肋条组高度为b2，B＝b1+b2；所述第一肋条组与第二肋条组位置对应；2)涂覆耐腐蚀涂层在散热器主体的表面和盖板的表面涂覆耐腐蚀涂层；3)铣削对接部位涂层去除第一肋条组与第二肋条组对接位置表面的耐腐蚀涂层；4)散热器焊接成型将第一肋条组与第二肋条组对接位置表面进行焊接，并形成散热器内部腔体；设散热器内部腔体的高度为H，H＝a2+b2。
2. 如权利要求1所述的液冷防腐蚀散热器的加工方法，其特征在于所述涂覆耐腐蚀 涂层采用硬质阳极氧化处理工艺。
3. 如权利要求2所述的液冷防腐蚀散热器的加工方法，其特征在于所述硬质阳极氧 化处理采用硫酸硬质阳极氧化直流法；电解液为浓度为15% 25%的硫酸电解液，电解过 程中，开始电压为8 12V，最终电压根据膜层的厚度和材料而定；开始电流密度为0. 5A/ dm2，在25分钟内分5 8次逐步升高到2. 5A/dm2，以后保持电流密度2. 5A/dm2。
4. 如权利要求3所述的液冷防腐蚀散热器的加工方法，其特征在于在进行硬质阳极 氧化前采用超声波除油并清洗；硬质阳极氧化过程中电解液在_1(TC +51:左右的温度下 进行电解。
5. 如权利要求2至4任一所述的液冷防腐蚀散热器的加工方法，其特征在于所述焊 接为真空焊接。
6. 如权利要求5所述的液冷防腐蚀散热器的加工方法，其特征在于所述散热肋条为 长条形或管状肋条。
7. 如权利要求6所述的液冷防腐蚀散热器的加工方法，其特征在于所述散热器主体 和盖板的材料为防锈铝或锻铝。
8. 如权利要求7所述的液冷防腐蚀散热器的加工方法，其特征在于所述铣削采用平铣工艺。
全文摘要
本发明提供了一种液冷防腐蚀散热器的加工方法，主要解决了现有技术中液冷散热器冷却通道难以进行完全防腐蚀处理以及防腐蚀效果差的问题。本发明通过在盖板内侧加工出用于对接散热器主体内侧散热肋条下部的散热肋条上部，采用硬质阳极氧化处理工艺进行防腐蚀处理，然后统一预处理焊接面，最后将散热器主体和盖板真空焊接起来实现液冷散热器冷去通道的完全防腐蚀。本发明所述的液冷散热器耐腐蚀性强，制造工序简单，操作易行，生产工艺成本低。
文档编号B23P15/26GK101767269SQ200910311960
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者杨明明 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所