CN109732079B - 一种无焊接换热器生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热器加工技术领域，其公开了一种无焊接换热器生产工艺，采用金属粉末原料与高分子粘结剂制成的喂料进行注射成型，再经脱脂烧结，完成产品的生产，并且采用高分子材料制作内芯，让换热器内部的结构方便成型，再在进行脱脂时可以直接脱除，从而让内部的结构成型，此时，不需要焊接的方式进行加工，从而解决了换热器在加工过程中产生裂纹或者焊接不密封而产生的泄露的质量问题。

Description

一种无焊接换热器生产工艺

技术领域

本发明涉及换热器加工技术领域，更具体地说，它涉及一种无焊接换热器生产工艺。

背景技术

铜换热器，是用于对计算机、服务器等设备进行冷却的零部件，目前，为了让铜换热器的换热效果较好，在铜换热器内设置有大量的翅片或者形成蜂窝状结构，从而提高冷却液与铜换热器之间的接触面积，提高冷却效率。

目前，由于整个水冷***需要密闭运行，常规的方法是预先加工出带有大表面积的内部构件，再通过钎焊的方式加上盖板，形成密闭***。由于钎焊工艺可能存在焊接不良，可能会造成盖板密封度达不到要求，可能在焊接的过程中还会对盖板造成裂纹等，易导致水冷***出现泄漏，一旦出现这种情况，泄露的冷却液会对服务器或者计算机的内部电路造成短路的现象，将元器件烧毁，从而对服务器内部的电子元器件造成毁灭性损害。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无焊接换热器生产工艺，其通过粉末注射成型后，再经过烧结进行让其形成致密性的换热器，不需要焊接，降低换热器泄露的可能性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种无焊接换热器生产工艺，包括如下步骤：

S1、制作喂料，将粉末原料和高分子粘结剂按照95％-85％：5％-15％的质量百分比配置形成喂料；

S2、制作内芯，采用高分子聚合物原料注塑形成内芯；

S3、镶嵌注射，将内芯固定在铜换热器生坯注射模具内，并且将S1中制备的喂料进行注射成型，形成带有内芯的铜换热器生坯；

S4、内芯脱除、生坯脱脂，将内芯从带有内芯的铜换热器生坯内去除，并且将铜换热器生坯中的高分子粘结剂脱除；

S5、脱脂烧结，将S4中脱除了内芯以及高分子粘结剂的铜换热器生坯进行烧结，并且采用氢气或氩气作为保护气氛；

其中，内芯材料选用的高分子聚合物为POM、PC、PMMA、HIPS中的一种或几种；

原料粉末为纯铜或铜合金，所述高分子粘结剂包括石蜡、聚丙烯、花生油、微晶蜡、聚甲醛、邻苯二甲酸二辛脂中之一种或几种。

通过上述技术方案，将产品经过注射的方式成型，并且设置内芯让换热器内部的结构方便成型，同时，内芯采用高分子材料制成，其通过后续的脱脂的方法将其去除，从而让内部的空间成型，此时，不需要焊接的方式进行加工，从而解决了换热器在加工过程中产生的质量问题。

本发明进一步设置为：所述内芯采用PMMA或HIPS构成，在S4中，采用有机溶剂将带有内芯的铜换热器生坯进行浸泡脱除内芯，再将脱除内芯的铜换热器生坯中的粘结剂脱除。

通过上述技术方案，PMMA和HIPS可以通过有机溶剂进行溶解，从而让内芯脱除。

本发明进一步设置为：所述有机溶剂为二氯甲烷溶剂和正庚烷溶剂中的一种或两种混合；脱除内芯的铜换热器生坯中的粘结剂脱除过程中采用草酸催化脱除。

通过上述技术方案，二氯甲烷溶剂能够对PMMA进行溶解，正庚烷溶剂能够对HIPS进行溶解，从而将内芯脱除，再通过草酸，将生坯内的粘结剂进行催化脱除。

本发明进一步设置为：所述内芯采用POM构成，在S4中，采用草酸催化分解方式将带有内芯的铜换热器生坯中的内芯脱除。

本发明进一步设置为：在S4中，先对带有内芯的铜换热器生坯中的粘结剂进行脱除，再将内芯脱除。

通过上述技术方案，采用POM的内芯，其可以与生坯同时通过草酸进行脱除，在通过高温将其他的粘结剂进行脱除。

本发明进一步设置为：在S4中，先将带有内芯的铜换热器生坯先通过草酸催化或有机溶剂浸泡对粘结剂脱除，再对内芯脱除。

本发明进一步设置为：在S4中采用高温加热的方式将内芯脱除。

本发明进一步设置为：所述内芯采用PC材料构成。

通过上述技术方案，先对生坯内的一部分粘结剂通过催化的方式进行脱除，然后在对内芯进行脱除，此时，内芯采用PC材料，其可以通过高温热脱脂的方式，将内芯脱除，同时将生坯内的其他的粘结剂进行脱除。

本发明进一步设置为：在S5中，以1-5℃/min的升温速度加热到200-600℃，保温30-120min，再以5-10℃/min的升温速度加热到1000-1050℃，进行高温烧结。

通过上述技术方案，在S5中，先将温度升高到一定的程度，进行保温，让其能够将脱除不干净的高分子材料进一步取出，然后加热，让粉末处于微融状态，进而可以让其粘合在一起，形成稳定的结构。

本发明进一步设置为：所述内芯上具有用于成型翅片或者其他蜂窝状部件的通孔。

通过采用上述技术方案，通孔能够让喂料进入，从而能够让其形成翅片或者蜂窝结构。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)通过解决了传统钎焊式铜换热器产品因为焊接缺陷而带来的液体泄漏问题，整体一次成形，无泄漏风险；

(2)内部高表面积结构通过模具成形，减少了机加工时间，生产效率可以大幅提高；

(3)产品整体结构通过模具成形，材料利用率可达到100％。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

实施例1

一种无焊接换热器生产工艺，其主要用于生产铜换热器，包括如下步骤：

S1、制备喂料，将质量比分别为90％：0.8％：：0.2％：9％的铜铬合金粉末、微晶蜡、邻苯二甲酸二辛酯、聚甲醛加入带搅拌杆的混料机中，其中铜铬合金粉末粒度为D50＝10μm，加热到185℃，混合2小时后将混合料倒出冷却并破碎成料粒；

S2、制作内芯，采用高分子聚合物原料HIPS注塑形成内芯；内芯的结构为换热器内部结构的反向拓印结构。其中，内芯上具有用于成型翅片或者其他蜂窝状部件的通孔；通孔能够让喂料进入，从而能够让其形成翅片或者蜂窝结构。

S3、镶嵌注射，将采用HIPS注塑形成的内芯固定在铜换热器生坯注射模具内，并且将S1中制备的喂料进行注射成型，形成带有内芯的铜换热器生坯，注射温度190度，注射压力120MPa；

S4、内芯脱除、生坯脱脂，将带有内芯的铜换热器生坯放入二氯甲烷溶剂中浸泡40小时，溶剂温度35℃，去除其中的HIPS内芯；随后将去除了内芯的铜换热器生坯在草酸催化脱脂炉中脱脂6小时，草酸输送量4克/分钟，脱脂温度130℃。

S5、脱脂烧结，将S4中脱除了内芯以及高分子粘结剂的铜换热器生坯置于真空烧结炉中，通以氩气气氛，氩气流量10L/min，以1℃/min(一阶段升温速度)的速度升温至600℃(一阶段温度)，保温30分钟，脱除坯体中的残留高分子材料，再以5℃/min(二阶段升温速度)的速度升温至1050℃(二阶段温度)，保温2小时。

在S5中烧结后，形成成品换热器，且其烧结密度8.7g/cm3，在0.6MPa压强下无泄漏。

实施例1中的喂料的比例还可以进行调整，调整可以根据下表进行：

	铜铬合金粉末	微晶蜡	邻苯二甲酸二辛酯	聚甲醛
					1	85％	3.2％	0.8％	11％
2	87％	2.5％	0.5％	10％
					3	92％	1.6％	0.4％	6％
4	95％	0.4％	0.2％	4.4％

在通过上述喂料的数据调整后，相对应的对S5中的工艺参数进行调整，如下表所示：

	一阶段升温速度	一阶段温度	保温时间	二阶段升温速度	二阶段温度
						1	2℃/min	500℃	35min	6℃/min	1000℃
2	3℃/min	400℃	50min	8℃/min	1025℃
						3	4℃/min	300℃	80min	9℃/min	1025℃
4	5℃/min	200℃	120min	10℃/min	1050℃

最终成型。

在进行测验得下表：

	烧结密度(g/cm3)	是否能够承受0.6MPa压强
			1	8.69	无泄漏
2	8.81	无泄漏
			3	8.72	无泄漏
4	8.87	无泄漏

。

实施例2

一种无焊接换热器生产工艺，其主要用于生产铜换热器，包括如下步骤：

S1、制备喂料，将质量比分别为92％：1％：0.5％：1.7％：4.8％的纯铜粉末、花生油、微晶蜡、聚丙烯、石蜡加入带搅拌杆的混料机中，其中纯铜粉末粒度为D50＝12μm，加热到165℃，混合2小时后将混合料倒出冷却并破碎成料粒；

S2、制作内芯，采用高分子聚合物原料PMMA注塑形成内芯；

S3、镶嵌注射，将采用PMMA注塑形成的内芯固定在铜换热器生坯注射模具内，并且将S1中制备的喂料进行注射成型，形成带有内芯的铜换热器生坯，注射温度150度，注射压力100MPa；

S4、内芯脱除、生坯脱脂，将带有内芯的铜换热器生坯放入正庚烷溶剂中浸泡36小时，溶剂温度50℃，去除其中的PMMA内芯；并同时去除生坯中的石蜡、花生油等粘结剂；

S5、脱脂烧结，将S4中脱除了内芯以及高分子粘结剂的铜换热器生坯置于连续烧结炉中，通以氢气气氛，氢气流量20L/min，烧结炉高温段温度1050℃，推舟速度8分钟/舟。

在S5中烧结后，形成成品换热器，且其烧结密度8.64g/cm3，在0.6MPa压强下无泄漏。

实施例2中的喂料的比例还可以进行调整，调整可以根据下表进行，同时在S5过程中的烧结温度也相应进行更改：

纯铜粉末

花生油

微晶蜡

聚丙烯

石蜡

S5中烧结温度

1

85％

2％

1.5％

2.5％

9％

1050℃

2

88％

1.5％

0.8％

1.7％

8％

1025℃

3

90％

1.2％

0.6

2.8％

5.4％

1000℃

4

95％

0.3％

0.2％

0.4％

4.1％

1025℃

最终成型。

在对上述配比成型的产品进行测验得下表：

	烧结密度(g/cm3)	是否能够承受0.6MPa压强
			1	8.65	无泄漏
2	8.76	无泄漏
			3	8.71	无泄漏
4	8.67	无泄漏

。

实施例3

一种无焊接换热器生产工艺，其与实施例1的工艺过程基本相同，并且采用实施例1中未进行调整的喂料进行生产，其不同点在于在S2中，制作内芯所采用的材料为高分子聚合物原料PC，采用PC注塑形成内芯。

在S4中，先进行生坯脱脂，然后在进行内芯脱除，先将带有内芯的铜换热器生坯放入到草酸催化脱脂炉中脱脂8小时，草酸输送量4克/分钟，脱脂温度130℃；然后再将经过生坯脱脂的且带有内芯的铜换热器生坯放入到真空烧结炉中进行热脱脂，通以氩气气氛，氩气流量10L/min，以1℃/min的速度升温至600℃，保温10小时。

最后再进行S5步骤，此时，在S4最后状态下，即氩气流量10L/min，温度为600℃，再以5℃/min的速度升温至1050℃，保温2小时。

在S5中烧结后，形成成品换热器，且其烧结密度8.72g/cm3，在0.6MPa压强下无泄漏。

实施例4

一种无焊接换热器生产工艺，其与实施例2的工艺过程基本相同，并且采用实施例2中未进行调整的喂料进行生产，其不同点在于在S2中，制作内芯所采用的材料为高分子聚合物原料POM，采用POM注塑形成内芯。

在S4中，先将带有内芯的铜换热器生坯在二氯甲烷溶剂中浸泡24小时，溶剂温度35℃，脱除生坯中的石蜡和花生油等，再将生坯放入到草酸催化脱脂炉中脱脂4小时以脱除POM内芯，草酸输送量4克/分钟，脱脂温度130℃；

再在S5步骤中，将S4中脱除了内芯以及高分子粘结剂的铜换热器生坯置于真空烧结炉中，通以氢气气氛，氢气流量20L/min，烧结炉高温段温度1050℃，推舟速度8分钟/舟。

在S5中烧结后，形成成品换热器，且其烧结密度8.65g/cm3，在0.6MPa压强下无泄漏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种无焊接换热器生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备喂料，将质量比分别为92％：1％：0.5％：1.7％：4.8％的纯铜粉末、花生油、微晶蜡、聚丙烯、石蜡加入带搅拌杆的混料机中，其中纯铜粉末粒度为D50＝12μm，加热到165℃，混合2小时后将混合料倒出冷却并破碎成料粒；

S2、制作内芯，采用高分子聚合物原料POM注塑形成内芯；

S3、镶嵌注射，将采用POM注塑形成的内芯固定在铜换热器生坯注射模具内，并且将S1中制备的喂料进行注射成型，形成带有内芯的铜换热器生坯，注射温度150度，注射压力100MPa；

S4、先将带有内芯的铜换热器生坯在二氯甲烷溶剂中浸泡24小时，溶剂温度35℃，脱除生坯中的石蜡和花生油，再将生坯放入到草酸催化脱脂炉中脱脂4小时以脱除POM内芯，草酸输送量4克/分钟，脱脂温度130℃；

S5、将S4中脱除了内芯以及高分子粘结剂的铜换热器生坯置于真空烧结炉中，通以氢气气氛，氢气流量20L/min，烧结炉高温段温度1050℃，推舟速度8分钟/舟。

2.根据权利要求1所述的无焊接换热器生产工艺，其特征在于，所述内芯上具有用于成型翅片或者蜂窝状部件的通孔。