一种耐液态金属高温腐蚀的散热器制造技术

本发明专利技术提供一种耐液态金属高温腐蚀的散热器，包括内部装有镓基液态金属工质的第一铝合金冷板，所述第一铝合金冷板的外表面与热源接触，所述第一铝合金冷板的内表面设置经阳极氧化处理的氧化层。本发明专利技术通过在第一铝合金冷板的内部设置经阳极氧化处理的氧化层，提高了耐液态金属高温腐蚀能力。

【技术实现步骤摘要】
一种耐液态金属高温腐蚀的散热器
本专利技术涉及液态金属散热器
，更具体地，涉及一种耐液态金属腐蚀的散热器。
技术介绍
在高能半导体雷达、激光二极管、功率电子器件、GHz级LSI/VLSI电子芯片、高功率传感芯片等大功率光电设备运行过程中，其热流密度可达数百甚至数千瓦每平方厘米。在这种极高热流密度条件下，由于热量积聚导致的温升过高，是引起系统工作稳定性降低,出错率增加的主要原因。因此，高效的散热技术已成为制约其持续发展的技术瓶颈之一。液态金属散热技术的具有如下优点：液态金属的热导率远高于水、空气及许多非金属介质，因而可以实现比水溶液更加高效的热量运输及极限散热能力；液态金属的高导电性使其可以采用无运动部件的电磁泵驱动，驱动效率高，能耗低，系统运行稳定可靠；液态金属不易蒸发，不易泄漏，物理化学性质稳定，易于回收，可保证系统安全高效运行。然而，液态金属对大多数金属材料有腐蚀作用，尤其是对铝合金这一普遍采用的散热器结构材料。更为严重的是，在散热器运行过程中的高温与高流速条件下，液态金属的腐蚀问题将得到进一步加剧。由此造成的结构损坏与流体工质变质等问题将对散热器的稳定性与安全性构成严重威胁。随着大功率光电设备向更高功率的发展，迫切需要解决高温条件下液态金属散热工质对散热器结构材料的腐蚀问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的耐液态金属高温腐蚀的散热器。根据本专利技术的一个方面，提供一种耐液态金属高温腐蚀的散热器，包括内部装有镓基液态金属工质的第一铝合金冷板，所述第一铝合金冷板的外表面与热源接触，所述第一铝合金冷板的内表面设置经阳极氧化处理的氧化层。优选地，所述第一铝合金冷板中设置至少一条装有所述镓基液态金属工质的第一流道，任意一条所述第一流道的表面设置所述氧化层，所述第一流道的一个侧面与所述热源接触，另一个侧面与第一铝合金冷板的散热片连接。优选地，本专利技术的耐液态金属高温腐蚀的散热器还包括：第二铝合金冷板，与所述第一流道通过管路连接，所述管路中设置驱动泵；其中，所述第二铝合金冷板内部设置至少一条容纳所述镓基液态金属工质的第二流道，任意一条所述第二流道的表面设置经阳极氧化处理的氧化层。优选地，所述第一铝合金冷板的两端分别设置一个第一通孔，任意一条所述第一流道的两端分别与两个第一通孔导通；其中，所述第二铝合金冷板的两端分别设置一个第二通孔，任意一条所述第二流道的两端分别与两个第二通孔导通。优选地，所述第一流道或第二流道中设置至少一个弧形区间。优选地，所述镓基液态金属为镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金中的一种。优选地，所述第一铝合金冷板或第二铝合金冷板包括以重量百分数计份的如下原料：95-99wt％铝、0.1-1.0wt％硅、0.1-1wt％铁、0.1-1wt％铜、0.1-1wt％锰、0.1-3wt％镁、0.1-0.2wt％锌、0.01-0.1wt％铬以及0.01-0.1wt％镍。本申请提出一种散热器，包括内部装有镓基液态金属工质的第一铝合金冷板，所述第一铝合金冷板的外表面与热源接触，所述第一铝合金冷板的内表面设置经阳极氧化处理的氧化层。本专利技术通过在第一铝合金冷板的内部设置经阳极氧化处理的氧化层，提高了耐液态金属高温腐蚀能力。附图说明图1为现有技术中镓基液体金属与铝合金常温下腐蚀2小时后的微观形貌及对应能谱图；图2为根据本专利技术实施例的500℃时镓基液体金属与表面经过阳极氧化处理的铝合金接触2小时后的扫描电镜下的微观形貌及对应能谱图；图3为根据本专利技术实施例的第一铝合金冷板的结构示意图；图4为根据本专利技术实施例的散热器的结构示意图；图5为根据本专利技术实施例的第一流道的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。为了应对不断增高的散热需求，针对高热流密度以及高温区的散热需求，现有技术采用液态金属作为散热工质的散热方式，但是液态金属对大多数金属材料有腐蚀作用，尤其是对铝合金这一普遍采用的散热器结构材料。更为严重的是，在散热器运行过程中的高温与高流速条件下，液态金属的腐蚀问题将进一步加剧。以镓(Ga)基液态金属为例，镓元素和铝元素都属于第三主族元素，结构的相似性决定了两种金属可以形成固溶体。镓与铝基体相接触后，将会沿铝晶界渗入分布，这种渗入分布现象在室温下也会发生。图1为镓基液体金属与铝合金常温下腐蚀2小时后的微观形貌及对应能谱图，结果显示镓元素已经扩散至铝合金内部，并与铝形成了镓铝合金。镓铝合金在空气中，由于镓与铝基体的电位之间的差异形成微型腐蚀电池，镓铝合金中铝优先被电化学腐蚀。由此造成的结构损坏与流体工质变质等问题将对散热器的稳定性与安全性构成严重威胁。随着大功率光电设备向更高功率的发展，迫切需要解决高温条件下液态金属散热工质对散热器结构材料的腐蚀问题。为了克服现有技术的问题，本专利技术提供一种散热器，包括内部装有镓基液态金属工质的第一铝合金冷板，第一铝合金冷板的外表面与热源接触，第一铝合金冷板的内表面设置经阳极氧化处理的氧化层。当铝合金表面经过阳极氧化处理后，铝合金表面形成致密的氧化铝层，阻止了金属镓与铝基底的接触，图2示出了500℃下，镓基液体金属与经过阳极氧化处理的铝合金接触2小时后的扫描电镜下的微观形貌及对应能谱图，如图可知，铝合金表面仍保持良好的形貌，未被腐蚀。具体地，第一铝合金冷板中设置至少一条装有镓基液态金属工质的第一流道，任意一条第一流道的表面设置氧化层，第一流道的一个侧面与热源接触，另一个侧面与第一铝合金冷板的散热片连接。需要说明的是，为了保证第一铝合金冷板中液态金属工质的流动性，如图3所示，本实施例中第一铝合金冷板的一个侧面301为散热片，另一个侧面302的四个角通过螺钉与盖板固定，侧面302通过盖板与热源接触，盖板的材料同样为铝合金，在第一铝合金冷板中设置了一条S型的第一流道303，液体金属工质在规范设置的流道中，而不是在第一铝合金冷板中随意打通的通孔中流动，保证液态金属工质能够均匀的流动，在第一流道的表面和盖板的内表面设置经过阳极氧化处理形成的氧化层，有效防止高热流的液态金属对第一铝合金冷板造成腐蚀。需要说明的是，更宽的流体通道能够使液体金属的流动性更高，同时降低液态金属湍流的风险，因此，在一个实施例中，将第一流道的纵向高度与第一铝合金冷板的高度的比值设置为0.8-0.9:1。另外，当热源与第一铝合金冷板呈面与面的接触时，流道在热源所在平面上的投影越大，第一流道内液态金属热传导的效率越高，因此，在一个实施例中，第一流道的纵截面为S型。在上述实施例中，如果只设置一条第一流道，显然第一流道的高度和宽度比将很小，因此，在上述实施例的基础上，本实施例将第一流道的个数设置为多个，每个第一流道的宽度设置为与S型的第一流道的高度一致，这样就使得流道的纵向截面不再扁平，更加促进液体金属的流动。在上述实施例的基础上，将第一流道的纵截面设置为圆形，使第一流道内平面光滑平整、不再有棱角，能够进一步提高液态金属的流量，降低湍流的风险。在上述实施例的基础上，如图4所示，本专利技术的散热器包括：第一铝合金冷板401，与热源402接触；第二铝合金冷板403，与第一铝合金冷板的第一流道通过管路404连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐液态金属高温腐蚀的散热器，包括内部装有镓基液态金属工质的第一铝合金冷板，所述第一铝合金冷板的外表面与热源接触，其特征在于，所述第一铝合金冷板的内表面设置经阳极氧化处理的氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种耐液态金属高温腐蚀的散热器，包括内部装有镓基液态金属工质的第一铝合金冷板，所述第一铝合金冷板的外表面与热源接触，其特征在于，所述第一铝合金冷板的内表面设置经阳极氧化处理的氧化层。2.如权利要求1所述的耐液态金属高温腐蚀的散热器，其特征在于，所述第一铝合金冷板中设置至少一条装有所述镓基液态金属工质的第一流道，任意一条所述第一流道的表面设置所述氧化层，所述第一流道的一个侧面与所述热源接触，另一个侧面与第一铝合金冷板的散热片连接。3.如权利要求2所述的耐液态金属高温腐蚀的散热器，其特征在于，还包括：第二铝合金冷板，与所述第一流道通过管路连接，所述管路中设置驱动泵；其中，所述第二铝合金冷板内部设置至少一条容纳所述镓基液态金属工质的第二流道，任意一条所述第二流道的表面设置经阳极氧化处理的氧化层。4.如权利要求2所述的耐液态金属高温腐蚀的散热器，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔云涛，丁玉杰，刘静，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11