一种耐磨cpu散热片及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子器件，具体涉及一种CPU散热器中的耐磨的散热片及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]在各种测量仪器领域，一般测量装置都是通过电脑控制，这样避免了认为操作的误差，测量结束更精准，电脑控制时，CPU在工作的时候会产生大量的热，如果不将这些热量及时散发出去，轻则导致死机，重则可能将CPU烧毁，CPU散热器就是用来为CPU散热的，散热器对CPU的稳定运行起着决定性的作用，组装电脑时选购一款好的散热器非常的重要。
[0003]通常，风扇的转速越高，它向CPU提供的风量就越大，空气对流效果就会越好，但是，极高的转速会带来热量，以及加剧风扇的磨损，因此需要在两者之间取一个平衡，目前散热器中散热片材质是指散热片所使用的具体材料，每种材料其导热性能是不同的，按导热性能从高到低排列，分别是银，铜，铝，钢，不过如果用银来作散热片会太昂贵，所以一般采用铜材质作散热片，虽然铝便宜得多，但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)，常用散热片材质是铜和铝的合金，二者各有其优缺点，铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大(很多纯铜散热器都超过了 CPU对重量的限制)，热容量较小，而且容易氧化；而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，且铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但导热性比铜差很多；因此，研发一种能克服以上缺陷的CPU散热器中的散热片成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种耐磨CPU散热片及其制备工艺，该制备工艺简单易行，制备成本低廉，制备出的散热片具有良好的导热性能，强度高，加工性能高，耐磨耐腐蚀，延长了散热片的使用寿命。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供耐磨CPU散热片，该散热片用于CPU散热器中，散热片按质量百分比计包括以下组分:
Mg:1.0-1.5%，Cr:0.1-0.5%，B:0.04-0.08%，Ti:0.2-0.3%，Zr:0.08-0.15%，Si:0.2-1.0%，N:0.1-0.15%，C:0.05-0.07%，Cu:0.08-0.15%，Mn:1.0-1.8%，Zn:1_2%，Pb:0.05-0.1%，Bi:0.03-0.08%，Re:0.05-0.10%，稀土元素:0.10-0.15%，其余为 Al，其中:
Mg, Al均为工业纯Mg和工业纯Al，稀土元素按质量百分比计包括以下组分:
镧:10-15%，铈:8-10%,镝:11-14%，钬:5_8%，钆:7-10%,钇:5_8%，钕:7_9%，镱:3_6%，铽:3-6%，其余为镧系稀土，以上稀土各组分之和为100%。
[0006]本发明还设计了一种耐磨CPU散热片的制备工艺，该CPU散热片的制备流程为:恪炼_铸造_均勾化_铸徒预热_挤压_热处理_机械加工_检验入库，其中:
铸型的混制:根据CPU散热片的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出铸型，然后将铸型置于烘炉中在150-200°C下进行烘干待用； 熔炼:将CPU散热片的原料送至坩祸式电阻炉中进行熔炼得到原料液，熔炼温度为800-950 °C，熔炼时间为l_3h，在熔炼过程中向电阻炉中加入覆盖剂及精炼剂，在熔炼结束后在原料液上撒布珍珠岩造渣净化原料液并立刻使用高温纤维过滤网扒渣；
铸造:将扒渣后的原料液镇静2-4min，然后向制备好的铸型内浇注得到散热片铸锭，浇注温度控制在700-780°C，浇注速度控制在45-55kg/s，浇注时间为15_30s，浇注结束后，散热片铸锭连同铸型保温10-12min，然后自然冷却至室温；
均化:将得到的散热片铸锭送至箱式电阻炉中加热至470-500°C进行均化，并保温5_8h，然后出炉先采用水以5-7°C /s的速度冷却，然后空冷，再采用水以2-4°C /s的冷却速度冷至，最后空冷至室温；
挤压:将铸锭加热至100-180°C，然后送至液压机挤压得到散热片坯料，在挤压筒温度为400-435°C下挤压成型，挤压速度为0.5-0.9m/min ；
热处理:将散热片坯料进行热处理，具体操作为:
退火:将散热片坯料炉热至450-500°C并保温0.5-0.8h后停炉，炉冷却至280_320°C，随后打开炉门继续缓冷至180-210°C出炉空冷至室温；
淬火:将退火后的散热片坯料缓慢炉热至400-450°C，再次炉热至500-540°C后用水喷淋散热片坯料快速降温；
回火:将经淬火后的散热片坯料在室温下再次入炉并炉热至180-220°C后保温l_2h后采用冷却工艺冷却至室温；
机械加工:对热处理过的散热片坯料进行打磨和利用抛丸机机械加工，最终得到能散热片成品；
检验入库:对散热片成品进行无损检测，检验合格后对散热片成品进行防锈处理，然后包装入库。
本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的，前述耐磨CPU散热片的制备工艺，熔炼工序中添加的覆盖剂为45%的NaCl和55%的KCl，精炼剂为C2Cl6O
[0007]前述耐磨CPU散热片的制备工艺，热处理中回火后的冷却工艺具体为:采用水冷与空冷结合冷却，先采用水冷以2-3°C /s的冷却速率将散热片坯料冷至100-120°C，然后空冷至80-95°C，再采用水冷以1_2°C /s的冷却速率将散热片坯料冷至50-60°C，最后空冷至室温。
[0008]本发明的有益效果是:
在本发明中降低Mg、Si的固溶有助于提高散热片的导热能力；添加适量的B能够净化熔体、提高散热片的导热能力，并有一定的细化作用；在成分中添加Re能够起到细化晶粒、提高强度的作用，对导热性能的提高亦有贡献；
Mn的添加能减少均化时间，并且能阻止在随后的挤压热处理阶段晶粒长大，粗化，添加Mn能阻止硅在晶界成核，放置金属脆性，从而提高了破断强度；Cu的添加可以改善挤压散热片的导电性和机械加工性能。
[0009]Cr的加入主要是CPU散热片的淬透性，显著提高强度、硬度和耐磨性，使得也增加了耐蚀性和抗氧化能力。
[0010]本发明在原料液上撒布珍珠岩以净化原料液，珍珠岩是一种高效除渣剂，均匀撒布于原料液的表面后，稍加搅动即可迅速集聚成与原料液易于分离的渣壳，扒掉渣壳后即可获得纯净的原料液，减除散热片夹砂，提高质量，且珍珠岩本身的成本低，且使用过程中不爆不溅、安全可靠，便于使用，珍珠岩对原料液无污染、无渗透、不影响其化学成份及散热片的机械性能，使用中无烟无灰尘和有害气体污染，可净化环境，达到文明生产。
[0011]本发明对散热片坯料进行回火、淬火、退火的热处理提高产品的综合性能即具有硬度外还具有一定的韧性，热处理温度的确定应以获得均匀而细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后得到细小的马氏体组织，奥氏体晶粒的长大与淬火温度成正比，淬火时采用水喷淋产品快速降温，并及时对产品进行回火处理，不仅能消除淬火时产生的应力，还可以得到一定数量的回火马氏体，保证了产品的高硬度同时又提高了产品的韧性。
[0012]本发明中通过新的配方和冶炼铸造的工艺参数，并适当提高冶炼的温度、降低浇注温度和控制浇注速度等措施可以有效的控制铸件凝固过程、实现晶粒细化和消除铸造缺陷，保证了铸件的质量。
[0013]回火后冷却，通过水冷与空冷结合的方法，先以较快的冷却速度水冷，然后进行空冷，最后再通过较慢的水冷冷却至室温，不仅可提高散热片的抗水蚀能力，而且可以使组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，保证了散热片的抗腐蚀性能，起到了意想不到的技术效果。
[0014]本发明组分中添加适量的稀土元素，这些稀土元素的金属原子半径大且稀土具有较高的活性，很容易填补在其晶粒及缺陷中，并生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而使晶粒细化而提高散热片的性能，同时，稀土元素易和氧、硫等元素化合生成熔点高的化合物，可以起到净化钢的效果。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
本实施例提供的一种耐磨CPU散热片，该散热片用于CPU散热器中，散热片按质量百分比计包括以下组分:
Mg:1.5%，Cr:0.3%，B:0.08%，Ti:0.25%，Zr:0.08%，Si:0.8%，N:0.15%，C:0.06%，Cu:
0.08%，Mn:1.5%，Zn:1%，Pb:0.08%，Bi:0.08%，Re:0.08%，稀土元素:0.15%，其余为 Al，其中:
Mg, Al均为工业纯Mg和工业纯Al，稀土元素按质量百分比计包括以下组分:
镧:12%，铈:8%，镝:13%，钬:5%，钆:8%，钇:5%，钕:9%，镱:4%，铽:3%，其余为镧系稀土，以上稀土各组分之和为100%。
[0016]上述耐磨CPU散热片的制备工艺，该CPU散热片的制备流程为:熔炼-铸造-均匀化-铸锭预热-挤压-热处理-机械加工-检验入库，其中:
铸型的混制:根据CPU散热片的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出铸型，然后将铸型置于烘炉中在150°c下进行烘干待用；
熔炼:将CPU散热片的原料送至坩祸式电阻炉中进行熔炼得到原料液，熔炼温度为950 0C，熔炼时间为2h，在熔炼过程中向电阻炉中加入覆盖剂45%的NaCl和55%的KCl及精炼剂C2Cl6,在熔炼结束后在原料液上撒布珍珠岩造渣净化原料液并立刻使用高温纤维过滤网扒渣； 铸造:将扒渣后的原料液镇静3min，然后向制备好的铸型内浇注得到散热片铸锭，浇注温度控制在700°C，浇注速度控制在45kg/s，浇注时间为30s，浇注结束后，散热片铸锭连同铸型保温llmin，然后自然冷却至室温；
均化:将得到的散热片铸锭送至箱式电阻炉中加热至470°C进行均化，并保温5h，然后出炉先采用水以6°C /s的速度冷却，然后空冷，再采用水以2°C /s的冷却速度冷至，最后空冷至室温；
挤压:将铸锭加热至150°C，然后送至液压机挤压得到散热片坯料，在挤压筒温度为400°C下挤压成型，挤压速度为0.5m/min ；
热处理:将散热片坯料进行热处理，具体操作为:
退火:将散热片坯料炉热至500°C并保温0.6h后停炉，炉冷却至300°C，随后打开炉门继续缓冷至195°C出炉空冷至室温；
淬火:将退火后的散热片坯料缓慢炉热至450°C，再次炉热至520°C后用水喷淋散热片坯料快速降温；
回火:将经淬火后的散热片坯料在室温下再次入炉并炉热至180°C后保温Ih后采用冷却工艺冷却至室温；
冷却工艺为:水冷与空冷结合冷却，先采用水冷以2°C /s的冷却速率将散热片坯料冷至110°C，然后空冷至80°C，再采用水冷以2°C /s的冷却速率将散热片坯料冷至55°C，最后空冷至室温；
机械加工:对热处理过的散热片坯料进行打磨和利用抛丸机机械加工，最终得到能散热片