[发明专利]一种高压电源80-120度下用铝基自冷却材料及工艺

说明书

本发明公开了一种高压电源80‑120度下用铝基自冷却材料及工艺。按重量百分比计,该合金组成为:Ge:0.5‑0.8wt.%,Ag:0.4‑1.2wt.%,Bi:4.0‑5.0wt.%,Sb:8.0‑10.0wt.%,P:0.1‑0.3wt.%,In:10.0‑15.0wt.%,Sn:20.0‑25.0wt.%,余量为Al。本专利提供了一种在高压电源中短时间内产生大热流情况下的一种新型的散热解决方案，可以解决电子工业领域内所需要的高端散热解决方案。可以预计，在产业化后会获得极大的经济价值，同时也会促进相关领域的技术发展。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铝铟合金。

背景技术

当输出电压在五千伏特以上的电源成为高压电源，并且这类电源一般都是直流电源。一般高压电源的输出电压可达几万伏，甚至高达几十万伏特或更高。高压电源用途很多，主要包括了X光机高压电源，激光高压电源，光谱分析高压电源，无损探伤高压电源。

高压电源一般长年处于苛刻的工作环境下，例如高温，高湿，高盐雾的腐蚀性环境。不仅导致了电路板的腐蚀破坏，也是的维护和误工成为设计的重要考虑因素。为了尽可能的降低这些不利因素，仅仅依靠对材料进行涂层保护是远远不够的。一般都要进行电源灌封胶，也就是将不导电的有机物在电源的构件周围进行灌封来形成保护。这些有机物在灌封后以固态的形式出现在元器件的周围，可以起到加固和密封的效果，能够极大的提高电子产品在恶劣环境下工作的可靠性，保护性和抗震性。此外，还可以提高相关器件对湿气，凝露，盐雾对电路的腐蚀，有效的提高高压电源的工作寿命。

对于这类灌封的高压电源而言，高效率工作的核心便是解决好散热问题。如果在散热的过程中出现了散热不良，造成了局部的高温，非常容易造成保护层的软化，绝缘防护性能的降低，以及元器件的加速老化。最为致命的是在某些场合下会造成元器件产生错误的信号，导致设备做出错误的动作。因而对于有机硅灌封胶在高压电源组件的灌封非常注重散热的高效率设计。

自冷却材料是为了提高主动散热效率而设计的一种新型的合金材料。该材料由两部分组成：非相变部分和相变部分。其中非相变部分在整个散热过程中除了进行导热外不发生变化，而相变部分由于进行了相变而变成液态金属。这些液化的合金部分在非相变合金构成的骨架中进行高效散热（包括液态合金的高导热性能以及由于温度不均匀而产生的自然对流作用），从而可以在主动散热的工作机制下进行高效的散热。

非常令人感到遗憾的是，目前在国际范围内，对高压电源领域用的自冷却合金材料还非常稀缺。目前现有的散热用合金材料已经不能满足封装后的电源散热需求。因而，开发一种以自冷却机制进行散热的合金材料是高压电源领域亟待解决的关键问题。本专利从材料学角度出发，提供了一种用于高压电源散热用的自冷却合金材料及加工工艺。在合适的散热设计和工作条件下，该材料可以克服目前存在的散热问题，并大大增加了高压电源在运行过程中的安全性。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种高压电源80-120度下用铝基自冷却材料及工艺。该材料由于发生了调幅分解而分为两相：在散热温度范围内不发生相变的高熔点相和在工作温度范围内会熔化的低熔点相。该材料在工作温度下当有大热流产生时可以发生部分熔化，从而可以迅速吸收热量的产生（自冷却的机理）。同时，该材料形成的液相可以在不熔化的骨架中由于浓度差而产生自然对流，这种流体的运动会进一步增加散热效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高压电源80-120度下用铝基自冷却材料及工艺。按重量百分比计,该合金组成为：Ge:0.5-0.8wt.%,Ag:0.4-1.2wt.%,Bi:4.0-5.0wt.%,Sb:8.0-10.0wt.%,P:0.1-0.3wt.%,In:10.0-15.0wt.%,Sn:20.0-25.0wt.%,余量为Al。