[发明专利]一种提高纯铝散热片散热效果的方法

说明书

技术领域

本发明涉及散热片表面处理技术领域，具体涉及一种提高纯铝散热片散热效果的方法。

背景技术

随着科技的发展，散热问题变得越发的突出。据统计，在电力、冶金、化工、建材等高能耗行业中热能是能源的主要表现形式之一，估计达到80％的热量需要通过换热器予以转换，以适应不同的要求。特别是微电子技术方面，散热好坏会严重影响到系统稳定性以及硬件寿命。基于风冷，水冷和热管的传统散热技术已经出现乏力的现象，而较为新颖的散热技术，例如微通道，热电制冷和相变等；由于成本，工艺和使用条件等一系列的原因，也无法满足现阶段大规模的应用。所以发展一种成本，工艺可以接受以及在现阶段可以大规模应用的散热技术，可以在很大程度上缓解高功率密度器件大规模应用带来的散热问题，满足目前在散热上的迫切需求。

目前常用的散热器绝大部分采用风冷，水冷，散热片和热管相结合的技术。散热片在散热器的构成中占有重要的角色，一个散热器的好坏，很大程度上取决于散热片本身的吸热能力和热传导能力。现有的提高纯铝散热片的散热效果的方法大多是靠增加散热片的比表面实现，而为了增加其比表面积一般是将散热片加工成复杂的形状；一方面增加了加工工艺的复杂性，同时对铝材质要求高，增加了生产成本；另一方面，通过这种方式来增加散热片的比表面同时也会增加散热片的体积，从而导致散热器的体积增大，不能满足散热器功率越来越大，而体积越来越小的发展趋势。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高纯铝散热片散热效果的方法，通过在纯铝散热片的表面形成一层氧化铝纳米孔，在不增加散热片数量的同时增强散热片的散热能力。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种提高纯铝散热片散热效果的方法，通过将纯铝散热片在电解液中通过阳极氧化在纯铝散热片的表面形成纳米结构的多孔氧化铝层。

本发明所述的提高纯铝散热片散热效果的方法具体步骤如下：

步骤A：用去离子水与酸配制成电解液，并将电解液置于冰水浴中使电解液温度控制在5-10℃；

步骤B：用乙醇对纯铝散热片进行清洗，自然风干；

步骤C：以步骤B)处理后的纯铝散热器为阳极，石墨电极为阴极，步骤A)的草酸溶液为电解液，在直流电压下阳极氧化30-50分钟至散热片表面形成纳米结构的多孔氧化铝层。

在本申请中，发明人发现，当电解液的浓度较小时，在散热片的表生成的多孔氧化铝的孔径小，孔分布不均匀；而随着电解液浓度的增大，氧化铝层的孔径也越来越大，但当电解液浓度太高时候，氧化铝层的孔的数量减少，反而使其比表面下降。因此，作为本发明的一种优选的方案，步骤A中所述电解液的酸浓度为0.3-0.5mol/L。

本发明中所用的酸选自草酸、磷酸或硫酸中的一种。其中优选的为草酸，因为草酸在电解过程中产生不会产生有害气体，环保无污染。

在电解过程中为了排除其他离子的干扰，本发明中采用去离子水作为溶剂，离子数越少，干扰就越小，得到的氧化铝层中的孔分布越均匀。因此，作为本发明的一种优选的方案，步骤A中所述去离子水的电阻率为10-20MΩ·cm。

根据热力学原理，只要有温差存在，热量总是自发地从高温物体传向低温物体，由于温差普遍存在，故传热现象也是一种普遍存在的自然现象。热量的传递方式包括热传导、热对流和热辐射三种基本方式，它们可以单独存在，但往往以复合的传热方式出现。在本发明中纯铝散热片主要以热对流和热辐射将热量传递到空间散失掉，而在散热片的散热过程中，空气流体在风机作用下通过散热片表面将热量带走，称为强制对流换热，是热量散失的主要形式。

当单独考虑对流换热时，换热量的计算公式目前仍采用牛顿提出的计算公式：Q_d＝α_cA△t＝α_cA(t_w-t_f)

式中：t_w表示物体的表面温度(℃)；t_f表示流体的温度(℃)；A表示物体参与换热的表面积(m²)；Δt表示物体表面温度与流体的温度差(℃)；比例系数α_c称为对流换热系数(W/m²·℃)；

影响对流传热强弱的主要因素有：(1)对流运动成因和流动状态；(2)流体的物理性质(随种类、温度和压力而变化)；(3)传热表面的形状、尺寸和相对位置；(4)流体有无相变(如气态与液态之间的转化)；

故当散热片体积一定时若增大与流体的接触面积可增大换热量。