一种铝塑复合背板及其应用的制作方法

1.本发明涉及散热型复合板材技术领域，具体涉及一种铝塑复合背板及其应用。


背景技术：

2.随着科学技术的发展和市场的需要，新型多媒体互动终端，涵盖投影仪、电子白板、电脑、电视、音响、功放等多项功能，为社会的发展和群众生活带来了诸多便利性，越来越能得到广大群众的青睐。现有的多媒体设备在使用过程中会产生大量的热量，目前多媒体设备主要通过散热孔进行散热，但散热孔连通着多媒体设备内外，容易进入灰尘，而采用散热型材料制得板材作为多媒体设备的背板来解决以往多媒体设备存在的弊端已成为一种趋势，然而现有散热型材料由于其散热性能有限，另外能单一，强度差限制了其应用。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种铝塑复合背板，该铝塑复合背板利用硅酸铝纤维板层具有一定的耐压强度，以及优良的吸音降噪性能，结合上铝合金板层和下铝合金板层可进一步提升铝塑复合背板的强度，同时所设置的导热扩散层和防辐射层可使得铝塑复合背板具有较好的散热性能和防辐射性，金属纤维层的设置可从整体提升该铝塑复合背板的强度和耐折性，而pet膜层和pvde涂层设置可隔绝水汽避免该铝塑复合背板腐蚀外还可以可保护产品外表不受脏污和灰尘，提高了铝塑复合背板的综合性能。
4.本发明的另一目的在于提供一种铝塑复合背板的应用，将铝塑复合背板应用于多媒体设备的背板，利用其优良的散热性保证了将其应用在多媒体设备中可有效散热，延长多媒体设备的工作时长和寿命，同时还可有效避免灰尘进入设备内部影响设备内部电器元件的导电性和散热性，且其还具有制造成本低，使用效果好特点。
5.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种铝塑复合背板，包括自上而下依次设置的pet膜层、金属纤维层、上铝合金板层、格栅层、硅酸纤维层、导热扩散层、下铝合金板层、防辐射层和pvde涂层，所述导热扩散层设有贯穿所述导热扩散层的散热孔，所述上铝合金板和下铝合金板层均采用高散热性铝合金板制得。所述导热扩散层为石墨片层；所述防辐射层为陶瓷纤维层；所述格栅层的材质为pp材料。
6.本发明中的铝塑复合背板利用硅酸铝纤维板层具有一定的散热性、防静电、防刮和防辐射作用，使得铝塑复合背板轻质，耐折性好，结构合理，结合上铝合金板层和下铝合金板层可进一步提升铝塑复合背板的强度，同时所设置的导热扩散层和防辐射层可使得铝塑复合背板具有较好的散热性能和防辐射性，金属纤维层的设置可从整体提升该铝塑复合背板的强度和耐折性，而pet膜层和pvde涂层设置可隔绝水汽避免该铝塑复合背板腐蚀外还可以可保护产品外表不受脏污和灰尘，提高了铝塑复合背板的综合性能。
7.优选的，所述高散热性铝合金板包括如下质量百分比的原料：si0.1
‑
0.4％、zr0.04
‑
0.08％、cu2.4
‑
3.4％、sc0.01
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0.05％、be0.001
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0.05％、ti1.0
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2.0％、mg0.05
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0.2％、cr0.1
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0.3％、co0.05
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0.1％、ni0.05
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0.1％、fe0.3
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0.5％、pb0.02
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0.05％、余量为al及不可避免的杂质。
8.更优选的，所述高散热性铝合金板包括如下质量百分比的原料：si0.1
‑
0.4％、zr0.04
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0.08％、cu2.5
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3.4％、sc0.01
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0.05％、be0.001
‑
0.05％、ti1.0
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2.0％、mg0.05
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0.2％、cr0.2
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0.3％、co0.08
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0.1％、ni0.05
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0.1％、fe0.3
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0.5％、pb0.02
‑
0.05％、余量为al及不可避免的杂质。
9.本发明中的铝合金板通过采用上述原料制得，使制得的铝合金板具有优异的导热性能、散热性、防静电、防刮和防辐射作用，尺寸稳定性高，其中采用的ti与al可形成tial2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用，而且适量的ti的加入可有效提高铝合金的强度、抗高温蠕变性和耐腐蚀性，但加入的ti对铝合金的延展性有一定影响，因而加入适量的cu可加强铝合金的延展性，进而形成强化相cual2固溶于铝合金中时，使铝合金板的强度和硬度均得到提高；mg与al可形成al
‑
mg相，可提升制得铝合金板的抗腐蚀性和强度，而be可防止铝合金板的酸化、模具反作用，以及提高铝合金板的韧性；cr在铝中形成(crfe)ai7金属间化合物，阻碍再结晶的形成和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金的韧性和降低应力腐蚀裂开敏感性；co的加入可提升最终制得铝合金板的抗氧化性，ni可增加合金的拉伸强度和硬度，可改善高温强度和耐腐蚀性，另外对铝合金中si、mg、cu等成分比例进行设计和调整，并添加zr、pb和sc等元素，各成分相互配合，使铝合金的微观组织结构得到优化，提高了铝合金板的导热性能，同时提高了最终制得铝塑复合背板的综合性能。
10.优选的，所述高散热性铝合金板由如下步骤制得：
11.1)将各原料按照质量百分比投入熔炼炉中进行加热至760
‑
800℃进行熔炼3
‑
5h，得铝合金熔液，充分搅拌后加入质量百分比为0.2
‑
0.4％的精炼剂进行精炼除气、除渣、静置熔体；
12.2)将经步骤1)中制得的铝合金溶液提纯，采用30
‑
40目高温陶瓷过滤板过滤，将陶瓷过滤板烘烤至180
‑
220℃，使过滤板网孔烤透，能顺利通过铝水，得到提纯后的铝合金溶液；
13.3)将经步骤2)中制得的铝合金溶液进行浇注，得合金棒；
14.4)将步骤3)中得到的铝棒在350
‑
450℃等温保温20
‑
30min后立即进行淬火处理；
15.5)将淬火后的合金棒拉伸矫直；
16.6)将步骤5)中矫直后的合金棒进行时效处理；时效处理温度为170
‑
180℃，处理时间为3
‑
6h；
17.7)最后依次通过第一道水洗、丙酮清洗、第二道水洗，对时效处理后的铝合金棒进行清洗，得到铝合金成品。
18.本发明中高散热性铝合金板采用上述方法制得，其中将熔炼后得到的铝合金熔液浇注成合金棒后通过采用淬火处理，可避免型材在淬火过程中长生裂纹及其他缺陷，同时在淬火风冷淬火过程中合理设置气流温度与风冷时间，可使型材的屈服强度、疲劳强度、韧性、硬度均有显著提高。而在进行时效处理时，合理设置时效温度以及升温速度，使型材的硬度以及散热性能均得到进一步提高，并使合金内部的应力几乎完全消除；同时需要控制步骤1)中熔炼时的温度为760
‑
800℃，若温度过高则会导致后续加入的精炼剂由于温度过
高部分失效，进而导致最终熔炼得到的铝合金溶液内部含有部分氢和浮游的氧化夹渣，不利于浇注。
19.优选的，所述步骤3)中，浇注时的温度为660
‑
760℃、模具型腔温度为250
‑
350℃、挤压比压为80
‑
120mpa、充型速度为0.04
‑
0.14m/s、保压时间为15
‑
35s，将铝合金液挤压铸造成合金棒。
20.本发明中需要严格控制步骤3)中浇注时的温度、模具温度、压力等参数可有效消除缩孔、气孔、热裂等缺陷，使挤压铸造件充型完整、组织致密，进一步提高高散热性铝合金板的力学性能，满足挤压铸造各种形状复杂散热器零部件的生产需求。
21.优选的，所述精炼剂是由蛭石粉、氟化铝钠、氟化钙和纳米二氧化硅按照重量比为0.8
‑
1.2:0.4
‑
0.8:0.6
‑
1.0:0.1
‑
0.5组成的混合物。
22.本发明中采用的上述特定比例的混合精炼剂可有效清除铝合金溶液内部含有部分氢和浮游的氧化夹渣，使铝合金溶液更纯净，并兼有清渣剂的作用。
23.本发明还提供了一种铝塑复合背板的应用，所述铝塑复合背板用于多媒体设备的背板、基站外壳的背板和led灯散热背板。
24.本发明中将铝塑复合背板应用于多媒体设备的背板，利用其优良的散热性很好地保证将其应用在多媒体设备中可有效散热，延长多媒体设备的工作时长和寿命，同时还可有效避免灰尘进入设备内部影响设备内部电器元件的导电性和散热性，且其还具有制造成本低，使用效果好特点。
25.本发明的有益效果在于：本发明的铝塑复合背板利用硅酸铝纤维板层具有一定的耐压强度，以及优良的吸音降噪性能，结合上铝合金板层和下铝合金板层可进一步提升铝塑复合背板的强度，同时所设置的导热扩散层和防辐射层可使得铝塑复合背板具有较好的散热性能和防辐射性，金属纤维层的设置可从整体提升该铝塑复合背板的强度和耐折性，而pet膜层和pvde涂层设置可隔绝水汽避免该铝塑复合背板腐蚀外还可以可保护产品外表不受脏污和灰尘提高了铝塑复合背板的综合性能。
26.本发明中将铝塑复合背板应用于多媒体设备的背板，利用其优良的散热性保证将其应用在多媒体设备中可有效散热，延长多媒体设备的工作时长和寿命，同时还可有效避免灰尘进入设备内部影响设备内部电器元件的导电性和散热性，且其还具有制造成本低，使用效果好特点。
附图说明
27.图1是本发明的剖面结构示意图；
28.图2是本发明的格栅层的横截面示意图。
29.附图标记为：1
‑
pet膜层、2
‑
金属纤维层、3
‑
上铝合金板层、4
‑
格栅层、5
‑
硅酸纤维层、6
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导热扩散层、61
‑
散热孔、7
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下铝合金板层、8
‑
防辐射层和9
‑
pvde涂层。
具体实施方式
30.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1
‑
2对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
31.实施例1
32.一种铝塑复合背板，包括自上而下依次设置的pet膜层1、金属纤维层2、上铝合金板层3、格栅层4、硅酸纤维层5、导热扩散层6、下铝合金板层7、防辐射层8和pvde涂层9，所述导热扩散层6设有贯穿所述导热扩散层6的散热孔61，所述上铝合金板和下铝合金板层7均采用高散热性铝合金板制得。所述导热扩散层6为石墨片层；所述防辐射层8为陶瓷纤维层；所述格栅层4的材质为pp材料。
33.所述高散热性铝合金板包括如下质量百分比的原料：si0.1％、zr0.04％、cu2.4％、sc0.01％、be0.001％、ti1.0％、mg0.05％、cr0.1％、co0.05％、ni0.05％、fe0.3％、pb0.02％、余量为al及不可避免的杂质。
34.所述高散热性铝合金板由如下步骤制得：
35.1)将各原料按照质量百分比投入熔炼炉中进行加热至760℃进行熔炼3h，得铝合金熔液，充分搅拌后加入质量百分比为0.2％的精炼剂进行精炼除气、除渣、静置熔体；
36.2)将经步骤1)中制得的铝合金溶液提纯，采用30目高温陶瓷过滤板过滤，将陶瓷过滤板烘烤至180℃，使过滤板网孔烤透，能顺利通过铝水，得到提纯后的铝合金溶液；
37.3)将经步骤2)中制得的铝合金溶液进行浇注，得合金棒；
38.4)将步骤3)中得到的铝棒在350℃等温保温20min后立即进行淬火处理；
39.5)将淬火后的合金棒拉伸矫直；
40.6)将步骤5)中矫直后的合金棒进行时效处理；时效处理温度为170℃，处理时间为3h；
41.7)最后依次通过第一道水洗、丙酮清洗、第二道水洗，对时效处理后的铝合金棒进行清洗，得到铝合金成品。
42.所述步骤3)中，浇注时的温度为660℃、模具型腔温度为250℃、挤压比压为80mpa、充型速度为0.04m/s、保压时间为15s，将铝合金液挤压铸造成合金棒。
43.所述精炼剂是由蛭石粉、氟化铝钠、氟化钙和纳米二氧化硅按照重量比为0.8:0.4:0.6:0.1组成的混合物。
44.一种铝塑复合背板的应用，所述铝塑复合背板用于多媒体设备的背板、基站外壳的背板和led灯散热背板。
45.实施例2
46.一种铝塑复合背板，包括自上而下依次设置的pet膜层1、金属纤维层2、上铝合金板层3、格栅层4、硅酸纤维层5、导热扩散层6、下铝合金板层7、防辐射层8和pvde涂层9，所述导热扩散层6设有贯穿所述导热扩散层6的散热孔61，所述上铝合金板和下铝合金板层7均采用高散热性铝合金板制得。所述导热扩散层6为石墨片层；所述防辐射层8为陶瓷纤维层；所述格栅层4的材质为pp材料。
47.所述高散热性铝合金板包括如下质量百分比的原料：si0.2％、zr0.05％、cu2.6％、sc0.02％、be0.02％、ti1.3％、mg0.07％、cr0.15％、co0.25％、ni0.06％、fe0.35％、pb0.02％、余量为al及不可避免的杂质。
48.所述高散热性铝合金板由如下步骤制得：
49.1)将各原料按照质量百分比投入熔炼炉中进行加热至770℃进行熔炼3.5h，得铝合金熔液，充分搅拌后加入质量百分比为0.25％的精炼剂进行精炼除气、除渣、静置熔体；
50.2)将经步骤1)中制得的铝合金溶液提纯，采用32目高温陶瓷过滤板过滤，将陶瓷
过滤板烘烤至190℃，使过滤板网孔烤透，能顺利通过铝水，得到提纯后的铝合金溶液；
51.3)将经步骤2)中制得的铝合金溶液进行浇注，得合金棒；
52.4)将步骤3)中得到的铝棒在375℃等温保温23min后立即进行淬火处理；
53.5)将淬火后的合金棒拉伸矫直；
54.6)将步骤5)中矫直后的合金棒进行时效处理；时效处理温度为173℃，处理时间为4h；
55.7)最后依次通过第一道水洗、丙酮清洗、第二道水洗，对时效处理后的铝合金棒进行清洗，得到铝合金成品。
56.所述步骤3)中，浇注时的温度为690℃、模具型腔温度为275℃、挤压比压为90mpa、充型速度为0.34m/s、保压时间为20s，将铝合金液挤压铸造成合金棒。
57.所述精炼剂是由蛭石粉、氟化铝钠、氟化钙和纳米二氧化硅按照重量比为0.9:0.5:0.7:0.2组成的混合物。
58.一种铝塑复合背板的应用，所述铝塑复合背板用于多媒体设备的背板、基站外壳的背板和led灯散热背板。
59.实施例3
60.一种铝塑复合背板，包括自上而下依次设置的pet膜层1、金属纤维层2、上铝合金板层3、格栅层4、硅酸纤维层5、导热扩散层6、下铝合金板层7、防辐射层8和pvde涂层9，所述导热扩散层6设有贯穿所述导热扩散层6的散热孔61，所述上铝合金板和下铝合金板层7均采用高散热性铝合金板制得。所述导热扩散层6为石墨片层；所述防辐射层8为陶瓷纤维层；所述格栅层4的材质为pp材料。
61.所述高散热性铝合金板包括如下质量百分比的原料：si0.3％、zr0.06％、cu2.8％、sc0.03％、be0.03％、ti1.5％、mg0.1％、cr0.2％、co0.5％、ni0.07％、fe0.4％、pb0.03％、余量为al及不可避免的杂质。
62.所述高散热性铝合金板由如下步骤制得：
63.1)将各原料按照质量百分比投入熔炼炉中进行加热至780℃进行熔炼4h，得铝合金熔液，充分搅拌后加入质量百分比为0.3％的精炼剂进行精炼除气、除渣、静置熔体；
64.2)将经步骤1)中制得的铝合金溶液提纯，采用35目高温陶瓷过滤板过滤，将陶瓷过滤板烘烤至200℃，使过滤板网孔烤透，能顺利通过铝水，得到提纯后的铝合金溶液；
65.3)将经步骤2)中制得的铝合金溶液进行浇注，得合金棒；
66.4)将步骤3)中得到的铝棒在400℃等温保温25min后立即进行淬火处理；
67.5)将淬火后的合金棒拉伸矫直；
68.6)将步骤5)中矫直后的合金棒进行时效处理；时效处理温度为175℃，处理时间为5h；
69.7)最后依次通过第一道水洗、丙酮清洗、第二道水洗，对时效处理后的铝合金棒进行清洗，得到铝合金成品。
70.所述步骤3)中，浇注时的温度为710℃、模具型腔温度为300℃、挤压比压为100mpa、充型速度为0.54m/s、保压时间为25s，将铝合金液挤压铸造成合金棒。
71.所述精炼剂是由蛭石粉、氟化铝钠、氟化钙和纳米二氧化硅按照重量比为1.0:0.6:0.8:0.3组成的混合物。
72.一种铝塑复合背板的应用，所述铝塑复合背板用于多媒体设备的背板、基站外壳的背板和led灯散热背板。
73.实施例4
74.一种铝塑复合背板，包括自上而下依次设置的pet膜层1、金属纤维层2、上铝合金板层3、格栅层4、硅酸纤维层5、导热扩散层6、下铝合金板层7、防辐射层8和pvde涂层9，所述导热扩散层6设有贯穿所述导热扩散层6的散热孔61，所述上铝合金板和下铝合金板层7均采用高散热性铝合金板制得。所述导热扩散层6为石墨片层；所述防辐射层8为陶瓷纤维层；所述格栅层4的材质为pp材料。
75.所述高散热性铝合金板包括如下质量百分比的原料：si0.4％、zr0.07％、cu3.0％、sc0.04％、be0.04％、ti1.8％、mg0.15％、cr0.25％、co0.75％、ni0.08％、fe0.45％、pb0.04％、余量为al及不可避免的杂质。
76.所述高散热性铝合金板由如下步骤制得：
77.1)将各原料按照质量百分比投入熔炼炉中进行加热至790℃进行熔炼4.5h，得铝合金熔液，充分搅拌后加入质量百分比为0.35％的精炼剂进行精炼除气、除渣、静置熔体；
78.2)将经步骤1)中制得的铝合金溶液提纯，采用38目高温陶瓷过滤板过滤，将陶瓷过滤板烘烤至210℃，使过滤板网孔烤透，能顺利通过铝水，得到提纯后的铝合金溶液；
79.3)将经步骤2)中制得的铝合金溶液进行浇注，得合金棒；
80.4)将步骤3)中得到的铝棒在425℃等温保温280min后立即进行淬火处理；
81.5)将淬火后的合金棒拉伸矫直；
82.6)将步骤5)中矫直后的合金棒进行时效处理；时效处理温度为178℃，处理时间为6h；
83.7)最后依次通过第一道水洗、丙酮清洗、第二道水洗，对时效处理后的铝合金棒进行清洗，得到铝合金成品。
84.所述步骤3)中，浇注时的温度为740℃、模具型腔温度为325℃、挤压比压为110mpa、充型速度为0.84m/s、保压时间为30s，将铝合金液挤压铸造成合金棒。
85.所述精炼剂是由蛭石粉、氟化铝钠、氟化钙和纳米二氧化硅按照重量比为1.1:0.7:0.9:0.4组成的混合物。
86.一种铝塑复合背板的应用，所述铝塑复合背板用于多媒体设备的背板、基站外壳的背板和led灯散热背板。
87.实施例5
88.一种铝塑复合背板，包括自上而下依次设置的pet膜层1、金属纤维层2、上铝合金板层3、格栅层4、硅酸纤维层5、导热扩散层6、下铝合金板层7、防辐射层8和pvde涂层9，所述导热扩散层6设有贯穿所述导热扩散层6的散热孔61，所述上铝合金板和下铝合金板层7均采用高散热性铝合金板制得。所述导热扩散层6为石墨片层；所述防辐射层8为陶瓷纤维层；所述格栅层4的材质为pp材料。
89.所述高散热性铝合金板包括如下质量百分比的原料：si0.4％、zr0.08％、cu3.4％、sc0.05％、be0.05％、ti2.0％、mg0.2％、cr0.3％、co0.1％、ni0.1％、fe0.5％、pb0.05％、余量为al及不可避免的杂质。
90.所述高散热性铝合金板由如下步骤制得：
91.1)将各原料按照质量百分比投入熔炼炉中进行加热至800℃进行熔炼5h，得铝合金熔液，充分搅拌后加入质量百分比为0.4％的精炼剂进行精炼除气、除渣、静置熔体；
92.1)将经步骤1)中制得的铝合金溶液提纯，采用40目高温陶瓷过滤板过滤，将陶瓷过滤板烘烤至220℃，使过滤板网孔烤透，能顺利通过铝水，得到提纯后的铝合金溶液；
93.2)将经步骤2)中制得的铝合金溶液进行浇注，得合金棒；
94.3)将步骤3)中得到的铝棒在450℃等温保温30min后立即进行淬火处理；
95.4)将淬火后的合金棒拉伸矫直；
96.5)将步骤5)中矫直后的合金棒进行时效处理；时效处理温度为180℃，处理时间为6h；
97.6)最后依次通过第一道水洗、丙酮清洗、第二道水洗，对时效处理后的铝合金棒进行清洗，得到铝合金成品。
98.所述步骤3)中，浇注时的温度为760℃、模具型腔温度为350℃、挤压比压为120mpa、充型速度为0.14m/s、保压时间为35s，将铝合金液挤压铸造成合金棒。
99.所述精炼剂是由蛭石粉、氟化铝钠、氟化钙和纳米二氧化硅按照重量比为1.2:0.8:1.0:0.5组成的混合物。
100.一种铝塑复合背板的应用，所述铝塑复合背板用于多媒体设备的背板、基站外壳的背板和led灯散热背板。
101.对比例1
102.本对比例与上述实施例1的区别在于：本对比例中的导热扩散层6采用导热ppa材料。本对比例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
103.对比例2
104.本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例中没有设置格栅层4。本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
105.对比例3
106.本对比例与上述实施例5的区别在于：本对比例的高散热性铝合金板的原料中少了si和ni两种原料，其余原料按照实施例5的比例混合物。本对比例的其余内容与实施例5相同，这里不再赘述。
107.对采用实施例1、3和5和对比例1
‑
3中所述铝塑复合背板进行各项性能测试，结果如表1所示。
108.导热系数的测量按照gb/t 37796
‑
2019标准测试；抗拉强度的测量按照gb/t 34219
‑
2017标准测试。
109.表1
110.[0111][0112]
从上表可以看出，本发明中铝塑复合背板的导热系数高达276w/(m.k)，同时还具有很好的机械性能；将其应用于多媒体设备的背板，利用其优良的散热性很好地保证将其应用在多媒体设备中可有效散热，延长多媒体设备的工作时长和寿命，同时还可有效避免灰尘进入设备内部影响设备内部电器元件的导电性和散热性，且其还具有制造成本低，使用效果好特点。
[0113]
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。