微通道散热器长直微通道的新加工工艺研究

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1、第28卷第9期吉林化工学院学报Vol．28No．92011年9月JOURNALOFJILININSTITUTEOFCHEMICALTECHNOLOGYSep．2011文章编号:1007-2853(2011)09-0061-04微通道散热器长直微通道的新加工工艺研究1123414杨凯钧，左春柽，丁发喜，王克军，吕海武，曹倩倩，王吉顺(1．吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春132025;2．中油吉林石化公司电石厂，吉林吉林132022;3．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130025;4．中油吉林石化公司仪表有限责任公司，吉林吉林132022)摘要:微通道散热器的加工是微通

2、道散热器的核心问题之一，越来越受到广泛的关注．目前，研究人员在加工长度1000～5000um、宽度5～500um范围内，可以达到加工的要求，而长度大于此范围的加工工艺实现比较困难．针对此问题，本文采用数控电火花线切割方法，通过研究线电极补偿、脉宽、脉冲间隔等主要加工参数对微通道成型尺寸的影响，通过实验对比分析确定合理的加工参数以及稳定的加工条件．结果表明，加工长度为94000um的微通道，在线电极参数为0．77um，脉冲宽度为28us，间隔为9us的前提下，所得到的微通道的宽度在250～280um范围内．关键词:电火花线切割;微通道散热器;聚光太阳能电池中图分类号:TH161文献标志码:

3、A微通道散热器具有传热系数高，压降低，功率工微通散热器的基底．电火花切割采用小等特点，已经作为一种新颖散热结构应用于聚(DK7740B)将用于腐蚀微通道散热器的微通道．［1-3］光太阳能电池中．微通道的加工技术包括:刻1．2加工材料蚀技术，准分子激光技术，微超声加工技术，微电加工材料将要分为电极材料和散热器材料．［4-10］火花线切割技术等．在上述技术中，刻蚀能加线电极选择150μm直径的钼丝作为切削电极，这工短的微通道;但对于长直微通道的加工是困难种电极广泛的应用在电火花线切割中．铜比铝具［4-9］的．虽然准分子激光可以快速的钻微通道，但有卓越的热传导能力，且很容易挤压或切削，散热［6

4、］是对于长直的微通道加工并没有得到应用．微器材料选择为:T2紫铜．加工材料尺寸为100mm超声可以精确的加工微通道，而更低的加工速率×80mm×6mm，其切割后尺寸为94mm×17mm和易加工脆性材料的特点，使得很难在金属材料×6mm．微通道基底尺寸为94mm×17mm×［7，8］中得到应用．电火花线切割放电腐蚀对长直4mm．微道的尺寸为94000μm×250μm×1600的微通道进行加工，不仅具有简单的制作过程，而μm，一共加工32个微槽．［5-10］且在加工过程中不存在机械的应力．对线切1．3加工的技术要求割的主要参数进行控制，可以获得微通道散热器加工微通道散热器的长度尺寸误差为±1

5、0μm，的成型尺寸．本文采用电火花线切割方法，并对主宽度尺寸误差为±10μm，微槽宽度误差为要参数，如线电极的补偿，脉冲宽度和脉冲间隙等±15μm．进行了讨论，得到了的微肋片的厚度和微槽道的1．4现有加工方法对比宽度．不同的加工方法，所加工长度，宽度，深度等成型尺寸对比见表1．从成型尺寸参数可以看出，1试验加工条件线切割加工的长度、宽度、深度能达到聚光太阳能电池的微通道散热器的要求．1．1加工设备试验采用DK4500数控加工中心，其用于加收稿日期:2011-08-16基金项目:吉林省科技发展计划项目(“微流控太阳能电动车”20080353);国家自然科学基金资助项目(“微纳流道内聚合物刷

6、与流体相互作用的多尺度模拟和实验研究”51175223)作者简介:杨凯钧(1980-)，男，吉林省吉林市人，吉林大学机械学院博士研究生，主要从事太阳能电池冷却方面的研究．62吉林化工学院学报2011年长度宽度深度通道精度/μm尺寸/μm/μm/μm(误差)准分子钻孔5最小能加工(0．5)刻蚀加工圆形206002．5微超声1000～2001040～22085+1电火花线94000250170015切割1．5加工工艺方案1．加工前处理:将纯铜基底采用再结晶退火，消除其内部的残余应力，以防在后续加工过程中图3微通道表面测量尺寸图(缩放比例1:20)的内部应力引起的变形．退火工艺过程主要对退火温

7、度、退火时间、冷却速度等主要影响参数进行控制．退火温度为300℃;退火时间为2～3h．退火完毕后，应将紫铜基迅速放入水中以防止紫铜氧化，产生氢病．2、多分支流道的加工:对于紫铜基底进行切削精细加工尺寸为4mm．其基底的表面粗糙度在5-10范围内．微流散热的内部结构上存在着微米量级与毫米量级的尺寸差异，在加工过程中应该考虑加工顺序带来精度误差．在加工过程中应该先对毫米量级的流道分配器进行加工，然后在进行微通道的加工．采用数控加工中心图