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分析关于散热片加工过程中应该注意哪些细节?

文章出处:公司动态 责任编辑:东莞市富锐精密五金制品有限公司 发表时间:2025-07-02
  ​在散热片加工过程中,细节控制直接影响产品的散热效率、结构强度及可靠性。以下从材料选择、工艺执行、质量管控等维度,详细说明需注意的关键细节:
散热片加工
一、材料预处理与选型细节
1. 材料纯度与性能匹配
铝合金(如 6063、1060):
挤压工艺需确保硅(Si)含量≤0.6%,避免模具磨损;镁(Mg)含量 1.0-1.5%,提升挤压流动性。
板材冲压前需退火处理(350-400℃保温 1 小时),降低硬度(HV≤60),减少开裂。
铜材(紫铜 T2):
含氧量需<0.03%,避免高温加工时产生 “氢脆”(尤其铲齿工艺)。
冲压前表面打磨去除氧化层,防止模具划伤。
2. 板材 / 坯料表面质量
挤压坯料需检查表面无气泡、裂纹,尺寸公差控制在 ±0.1mm(如直径 100mm 的铝棒,椭圆度≤0.2mm)。
冲压板材厚度公差≤±0.02mm(如 0.3mm 厚铝板,实测范围 0.28-0.32mm),避免因厚度不均导致翅片高度偏差。
二、各加工工艺的关键执行细节
1. 挤压成型
模具温度控制:
模头预热至 480-520℃(铝合金),坯料加热至 460-490℃,温差超过 30℃易导致翅片扭曲。
挤压速度控制在 10-15mm/s,速度过快会因摩擦生热使翅片边缘熔化(俗称 “糊边”)。
冷却工艺:
挤出后立即水冷(水温≤25℃),冷却延迟超 10 秒会导致铝合金时效不足,硬度不达标(目标 HV≥80)。
2. 冲压成型
模具间隙设置:
冲裁间隙为材料厚度的 8-12%(如 0.5mm 铝板,间隙 0.04-0.06mm),间隙过小易产生毛刺,过大则翅片边缘塌角。
凸模刃口需研磨至粗糙度 Ra≤0.4μm,避免拉伤板材。
冲压油使用:
铜材冲压需使用极压乳化液(浓度 8-10%),防止高温粘模;铝合金可用轻质矿物油,避免残留影响后续阳极氧化。
3. 铲齿加工
刀具参数:
铲齿刀材质选用 CBN(立方氮化硼)或陶瓷,前角 5-8°,后角 10-15°,刀具钝了需立即更换(刃口磨损超过 0.1mm 会导致翅片撕裂)。
切削速度控制在 80-120m/min(铜材),进给量 0.05-0.1mm/r,过高会导致刀具过热崩刃。
冷却方式:
采用高压油雾冷却(油雾颗粒≤5μm),喷嘴对准切削区,油温控制在 30-40℃,避免铜材因高温软化粘刀。
4. 折鳍与焊接工艺
折鳍精度:
折叠角度偏差≤±1°(如 90° 翅片,实测 89-91°),可用角度规逐片检测,角度偏差会导致堆叠间隙不均(目标间隙≤0.03mm)。
焊接细节:
真空钎焊(铝合金)需控制真空度≤1×10⁻³Pa,温度 580-600℃,保温时间 15-20 分钟,温度不足会导致焊料(如 Al-Si 合金)未完全熔化,形成虚焊。
三、后处理与表面处理细节
1. 去毛刺与清洗
化学去毛刺:
铝合金用硝酸 + 氢氟酸混合液(体积比 5:1),温度 40-50℃,处理时间 3-5 分钟,过度处理会导致翅片变薄(厚度损失≤0.01mm)。
超声波清洗:
铜散热片需用丙酮去除冲压油,清洗时间≥10 分钟,清洗后立即烘干(120℃,30 分钟),避免水渍残留导致氧化。
2. 表面处理工艺
阳极氧化:
硫酸浓度 15-20%,温度 18-22℃,电压 12-15V,氧化时间 20-30 分钟,膜厚控制在 5-10μm(过薄耐蚀性差,过厚影响散热)。
镀镍(铜材):
电镀液 pH 值 4.0-4.5,温度 55-65℃,电流密度 2-3A/dm²,镍层厚度 2-3μm,需均匀无漏镀(可用硫酸铜溶液测试,漏镀处会立即变红色)。
四、质量检测与过程控制细节
1. 在线尺寸监测
挤压成型时,用激光测径仪实时监测翅片高度(如目标高度 10mm,波动范围≤±0.05mm),每 5 分钟记录一次数据,超差立即调整模具。
冲压过程中,用二次元影像仪抽检翅片间距(如设计间距 1.5mm,实测 1.45-1.55mm),每批次抽检≥5%。
2. 热性能实测
热阻测试:
在风洞测试中,风速控制在 2-5m/s(模拟自然 / 强制散热场景),加热功率 50-100W,测量基板与翅片顶部温差,热阻 = 温差 / 功率,需≤设计值的 110%。
耐压测试(针对液冷散热片):
充入 0.5MPa 压缩空气,浸入水中 30 秒,无气泡冒出(泄漏量≤5ml/min),避免冷却液渗漏。
3. 可靠性验证
盐雾测试:
阳极氧化散热片需通过 500 小时中性盐雾(5% NaCl 溶液,35℃),表面无腐蚀斑点;镀镍铜片需通过 1000 小时,镍层无剥落。
五、安全与设备维护细节
1. 设备运行监控
挤压机液压系统压力需稳定在 120-150MPa,波动超过 5MPa 需停机检查油缸密封性。
冲床的离合器行程误差≤0.1mm,超过可能导致模具碰撞损坏(尤其多工位级进模)。
2. 操作人员防护
铲齿加工时,需佩戴防飞溅面罩(切削铜屑速度可达 30m/s),机床护板需加装吸音棉(噪音≤85dB)。
化学处理工序需配备酸碱中和池,操作人员穿戴耐酸碱手套(材质为丁腈橡胶),避免皮肤接触腐蚀液。

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