[发明专利]铝－铜合金复合件及其制造方法以及散热器

说明书

本发明涉及适用于例如热交换器、热辐射器、导热管和散热器等的铝-铜合金复合件，同时还涉及其制造方法。此外，本发明涉及散热器，确切地说，本发明涉及适用作安装在各种电器中的冷却散热装置的散热器。

热交换器、热辐射器、导热管和散热器被广泛应用于电器、通信器材以及例如汽车和飞机等运输设备等工业领域。它们不仅需要优良的热交换特性，而且要求重量轻、尺寸小。因此，从材料和结构的不同方面对其进行了各种各样的改进。

从材料角度看，铜基材料的导热性和热扩散性优良，但重量不合格，代替该材料的铝基材料重量很轻并且导热性仅次于铜，因而被广泛采用。

在应用于工业电器领域的铝热交换器中，包括进行了各种提高冷却区域和元件厚度以便提高其导热性的改进。然而，由于这种铝热交换器在尺寸、重量和特性方面已经进行了显著的改进，已经难以通过增加冷却区和元件厚度进一步增强导热性。进而，在水被作为用于导热管的操作流体的情况下，存在铝热交换器的导热管特性由于在其中产生不凝结的气体而变劣的缺点。

从结构的角度看，在散热器中，例如，在一个热辐射板上整体形成多个薄板中的翅片，以便增大热辐射面积。这种通常采用铝制挤压制品的散热器对于电器、例如具有多个放热装的计算机等十分有用，可迅速排出由放热装置产生的热量。在前述形状的散热器中，为了提高热辐射性，增大热辐射面积是非常重要的。为了增加热辐射区，需要增加翅片的数目，减小翅片的厚度，使翅片间距变小并增加翅片高度。然而，由于挤压技术的限制，难以制造出具有这种翅片的形状的散热器。

进而，由于翅片功能的改进不足以增强散热器的热辐射性，因此，需要改善与放热装置接触的散热器基底的热扩散功能。热扩散功能可通过增加基底的厚度得到提高。然而，由于散热器的安装空间因需要安装该散热器的整个设备的小型化而受到限制，增加基底的厚度会造成翅片的高度的减小，进而造成热辐射面积的减小，并且增加基底的厚度与减小设备的重量相矛盾。

本发明的目的是提供一种热辐射性优异并且适合用于散热器等的铝-铜复合件。

本发明的另一个目的是提供一种制造铝-铜复合件的方法。

本发明的另一个目的是提供一种散热器，该散热器可提高热辐射性而不增加尺寸和/或重量。

根据本发明的一个方面，一种铝-铜复合件，它包括一个铝基部件、一个铜基部件和一个纯铝或日本工业标准(以下称“JIS”)JIS Alxxx系列的铝合金制成的插入部件，其中铝基部件和铜基部件通过所述插入部件复合在一起。根据铝-铜复合件，由于铝基部件和铜基部件通过由即使在冷轧条件下也易于复合到铜基部件上的纯铝或JIS Alxxx系列铝合金制造的插入部件复合在一起，铜基部件的氧化和不同材料之间的混合可被减少，从而可提供结合强度。

铜基部件优选地由无氧铜或经磷处理的脱氧铜制成。在这种情况下，可有效防止氧化物的生成，从而使复合部件有优异的结合强度。

在前述铝-铜复合部件中，由于复合部件的重量象铝一样轻而又具有铜的导热性、热扩散特性和耐蚀性，所以当其作为热交换器的材料时，既可以到达超过铝的导热性，同时与铜制散热器相比又可以限制重量的增加。进而，可通过采用前述复合部件使易腐蚀部分由铜基部件构成，以获得与铜相当的耐蚀性能。

根据本发明的另一个方面，一种制造铝-铜复合件的方法，包括以下步骤：通过冷轧将一个由纯铝或JIS Alxxx系列铝合金制成的插入部件结合到一个铜基部件上，以便获得结合在一起的两个部件；通过冷轧或热轧将铝基部件结合到插入部件上，以便三个结合在一起的部件；在通过冷轧或热轧将铝基部件结合到插入部件上之前，对结合到一起的两个部件进行热处理，或者在通过冷轧或热轧将铝基部件结合到插入部件上之后，对三个结合在一起的部件进行热处理。

根据该方法，即使准各直接结合起来的铜基部件和插入部件的结合是通过冷轧进行的，和可在它们之间获得很高的结合强度，从而使铜基部件和铝基部件很好的结合起来。然而，由于前述复合部件是通过轧制步骤获得的，所以可以制造具有一定宽度和长度的铝-铜复合部件。因此，可制造出要求重量轻，导热性能、耐蚀性能好且表面面积大的热交换器部件。

在前述方法中，插入部件的轧制压下率优选为30％或更高。进而，铝基部件的轧制压下率优选为40％或更高。在插入部件的轧制压下率设置为30％或更高和/或铝基部件的轧制压下率设置为40％或更高的情况下，可获得优异的结合强度。

此外，热处理温度优选量为200℃-400℃，这也可以提高结合强度。