一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的VC散热器及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述vc散热器包含下壳板，所述下壳板内表面的中心设置有凹腔，所述凹腔中含有铜/金刚石复合构型吸液芯，所述铜/金刚石复合构型吸液芯为三维多孔结构，其以铜/金刚石烧结骨架为基体，基体表面设置有金刚石层，金刚石层表面设置有金属亲水层。2.根据权利要求1所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述铜/金刚石复合构型吸液芯的孔隙率为40
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80％，所述铜/金刚石烧结骨架在铜/金刚石复合构型吸液芯中的体积分数为70
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90vol％；所述金刚石层的厚度为10
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100μm；所述金属亲水层的厚度为0.5
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5μm；所述金属亲水层的金属选自铬，钛，钼，铜，钨，镍，钴中的一种或多种；所述铜/金刚石烧结骨架中，金刚石的质量分数为10～90％。3.根据权利要求1所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述下壳板内表面沿宽度方向均匀间隔设置有若干支撑柱，同时下壳板内表面的中心设置有凹腔，所述毛细吸液芯a均匀分布于任意两根支撑柱中间形成的通道中，所述毛细吸液芯a选自丝网金属，金属粉末烧结体，金属纤维烧结体，泡沫金属、铜/金刚石烧结骨架中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述铜/金刚石烧结骨架的制备过程为：将金刚石颗粒沉积第一过渡层，然后再于含第一过镀层的金刚石颗粒表面镀铜，获得含铜包覆层的金刚石颗粒，然后将含铜包覆层的金刚石颗粒与铜粉混合，获得混合粉末，松装于石墨模具中，进行烧结，获得铜/金刚石烧结骨架。5.根据权利要求4所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述第一过渡层材料选自镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种或多种的复合，所述过渡层的厚度为0.5
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30μm，所述铜包覆层的厚度为2
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30μm，所述铜粉的粒径为40
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150μm，金刚石颗粒的粒径为75
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500μm。6.根据权利要求4所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述烧结在真空气氛或还原下气氛进行，烧结的温度为700
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1000℃，烧结的时间为30
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90min。7.根据权利要求1所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述铜/金刚石复合构型吸液芯的制备过程为：先于铜/金刚石烧结骨架的表面设置第二过渡层，再将含第二过渡层的铜/金刚石烧结骨架种植纳米金刚石籽晶，获得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的铜/金刚石烧结骨架，再依次沉积金刚石层、金属亲水层即得铜/金刚石复合构型吸液芯。8.根据权利要求7所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述第二过渡层材料选自镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种或多种的复合，所述过渡层的厚度为0.1
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10μm；所述含第二过渡层的铜/金刚石烧结骨架种植纳米金刚石籽晶的过程为：将含第二过渡层的铜/金刚石烧结骨架置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，加热至沸腾，超声处理，
烘干；获得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的铜/金刚石烧结骨架；所述含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.01％
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0.05％，所述含纳米晶金刚石颗粒的粒径为5
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30nm，纯度≥97％；所述金刚石层的沉积过程为：将表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的铜/金刚石烧结骨架置于化学气相沉积炉中，以ch4作为含碳气体，h2作为稀释气体，控制含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5
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10.0％；沉积温度为600
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1000℃，沉积气压103‑
104pa；沉积的时间为12
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16h；金属亲水层的沉积过程为：将表面沉积金刚石的铜/金刚石烧结骨架置于物理气相沉积室中，采用磁控溅射沉积金属，沉积功率为100
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300w，沉积时间为20
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120min，所述金属选自铬，钛，钼，铜，钨，镍，钴中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器，其特征在于：所述vc散热器还包含上壳板，所述上壳板与下壳板通过焊接成型内部形成空腔，所述上壳板中均匀分布毛细吸液芯b，所述毛细吸液芯b选自丝网金属，金属粉末烧结体，金属纤维烧结体，泡沫金属其中的一种或多种，所述空腔中含有工质液体。10.根据权利要求1
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9任意一项所述的一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将毛细吸液芯b安放于上壳板中，烧结，将毛细吸液芯b固定于上壳板上，然后再将烧结吸液芯a、铜/金刚石复合构型吸液芯置于烧结固定模具上模中，下壳板置于烧结固定模具下模中，并确保烧结吸液芯a均匀分布于下壳板任意两根支撑柱中间形成的通道中对应的位置，而铜/金刚石复合构型吸液芯位于下壳板内表面中心凹腔对应的位置，锁紧固定，得到烧结固定模具，将烧结固定模具置于真空气氛或还原性气氛下于750
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950℃烧结，将毛细吸液芯a、铜/金刚石复合构型吸液芯固定于下壳板上，将上壳板与下壳板配合，边缘密封，焊接成型获得散热板，然后再焊接充液管，注入工质液体，使得工质液体占空腔体体积的5～80％，再将采用氩气电弧焊接法将充液管封口，获得焊接封口的散热板，最后将散热板机加工、抗氧化处理即得vc散热器。

技术总结
本发明公开了一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的VC散热器及其制备方法，所述VC散热器包含下壳板，所述下壳板内表面的中心设置有凹腔，所述凹腔中含有铜/金刚石复合构型吸液芯，所述铜/金刚石复合构型吸液芯为三维多孔结构，其以铜/金刚石烧结骨架为基体，基体表面设置有金刚石层，金刚石层表面设置有金属亲水层。所述铜/金刚石复合构型吸液芯通过复合含有金刚石颗粒的铜/金刚石烧结骨架与三维联通的金刚石膜，实现了高导热金刚石零维颗粒构型与三维金刚石膜构型的综合，既发挥了三维金刚石膜连续导通的“高速导热通道作用”，又通过金刚石颗粒的加入，提高了散热体中金刚石含量，整体热阻更小，有助于提高VC器件整体传热性能。能。


技术研发人员：魏秋平 周科朝 马莉 王熹
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2021/12/7