石墨散热器挤压成形及后处理工艺研究

论文摘要

随着电子器件的功率密度越来越高,在工作中发出的热量也越来越多,因此对散热器提出了更高的要求,在很多的场合,传统的铜、铝散热器已难以胜任。石墨材料具有导热好、密度低等优点,因而新型的石墨散热器将具有极大的发展潜力。已有国外研究机构将天然石墨制成石墨散热器应用到笔记本电脑、液晶显示器等领域,然而其制作工艺存在原材料制备复杂、工艺繁琐、效率低等缺陷。本文的目的就是研究一种高效、简便易行、能够整体成形石墨散热器的工艺。主要研究内容和结论如下:对适合于挤压成形的炭石墨材料进行了研究,确定了骨料为人工石墨粉、粘接剂为中温煤沥青,并且当煤沥青质量分数为35%时具有较好的成形性。分析了挤压对糊料性质的要求,在此基础上通过实验确定了混捏时间为35分钟,通过测定及分析煤沥青的温度—粘度曲线,确定了混捏温度为170℃。分析了挤压过程中常见的生坯缺陷产生的原因,探讨了挤压压力、糊料温度、模具温度对生坯质量的影响,并通过正交试验方法、以生坯抗弯强度和表面粗糙度为指标进行优化,优化后的工艺参数为:挤压压力80～100 kg/cm2、糊料温度80～90℃、模具温度150℃。对生坯的焙烧和石墨化后处理工艺进行了分析和研究化。分析了加热和冷却速度对焙烧过程的影响,通过分析煤沥青的热失重曲线特征,确定了合适的焙烧工艺;通过测定不同工艺下的抗弯强度及导热系数,研究了不同石墨化温度对最终性能的影响,并确定了合适的石墨化工艺;同时采用ESEM分析了试样的显微结构。经后处理的试样导热系数达到15.21(W/m·K),抗弯强度6.08MPa,表面粗糙度15.213um,综合性能还有待提高。本文创新性的将挤压工艺引入到石墨散热器生坯的成形中来,并通过合适的后处理工艺提升其导热性能,研究表明本文工艺基本可行,将为后续研究奠定基础,为石墨散热器的高效生产指明方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 石墨散热器及其国内外研究现状
• 1.2 石墨及挤压成形工艺
• 1.3 论文研究的目的、意义和内容
• 2 工艺方案的确定及石墨散热器用糊料制备工艺研究
• 2.1 石墨散热器整体成形方案的确定
• 2.2 石墨散热器糊料制备用材料
• 2.3 糊料制备要求及工艺步骤
• 2.4 糊料制备工艺参数研究
• 2.5 本章小结
• 3 石墨散热器挤压工艺参数研究
• 3.1 挤压工艺步骤
• 3.2 挤压生坯常见缺陷及其产生原因
• 3.3 挤压工艺对石墨散热器生坯质量的影响
• 3.4 提高挤压生坯质量的措施
• 3.5 本章小结
• 4 石墨散热器挤压生坯后处理工艺研究
• 4.1 生坯焙烧工艺研究
• 4.2 石墨化工艺研究
• 4.3 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士期间获知识产权情况