铜铝结合技术是什么？(铸造铝合金会产生哪些缺陷或质量问题？)
admin今天给各位分享铜铝结合技术是什么？的知识，其中也会对铸造铝合金会产生哪些缺陷或质量问题？
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铜铝结合技术是什么？ ♂
散热原理——铜铝结合技术]，目前最常用的散热片材料是铜和铝合金，而铝合金容易加工，成本低，所以也是应用最多的材料，相比之下，铜的瞬间吸热能力比铝合金好，但散热的速度就较铝合金要慢，考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点，目前市场部分高端散热器采用了铜铝结合制造，这些散热片通常都采用铜金属底座，而散热鳍片则还是采用铝合金，除了铜底，也有散热片使用铜柱等方法，也是相同的原理，凭借较高的导热系数，铜制底面可以快速吸收CPU释放的热量；铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成最有利于散热的形状，并提供较大的储热空间并快速释放，这在各方面找到了的一个均衡点，热量从CPU核心散发到散热片表面，是一个热传导过程，对于散热片的底座而言，由于直接与高热量的小面积热源接触，这就要求底座能够迅速将热量传导开来，散热片选用较高导热系数的材料对提高热传导效率很有帮助，如铝的导热系为735KJ/(M.H.K)，铜的导热系数为1386KJ/(M.H.K)，相比较起来同样体积的散热片，铜的重量是铝的3倍；而铝的比热仅为铜的2.3倍。
所以相同体积下，铜散热片可以比铝散热片容纳更多的热量，升温更慢，同样一块厚度的底部，铜不但可以快速引走CPU Die的温度，自己的温度上升也比铝的散热片缓慢，因此铜更适合做成散热器的底面，当然，两种金属的结合比较困难，铜和铝之间的亲和力较差，如果接合处理不好，便会产生较大的介面热阻（即两种金属之间由于不充分接触而产生的热阻），在实际设计和制造中，厂商总是尽可能降低介面热阻，扬长避短，常见的铜铝结合工艺有：。
1，扦焊，扦焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料，在低于母材熔点而高于焊料熔点的温度下，利用液态焊料润湿母材，填充接头间隙，然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法，主要工序有：材料前处理、组装、加热焊接、冷却、后处理等工序，常用的扦焊方式是锡扦焊,铝表面在空气中会形成一层非常稳定的氧化层(AL2O3),使铜铝焊接难度较高,这是阻碍焊接的最大因素，必须要将其去除或采用化学方法将其去除后并电镀一层镍或其它容易焊接的金属，这样铜铝才能顺利焊接在一起，散热片上的铜底是进行热的传导，要求的不仅是机械强度，更重要的是焊接的面积要大(焊着率要高)，才能有效地提升散热效能，否则不断不会提升散热效能，反而会使其比全铝合金的散热片更加糟糕，2，贴片、螺丝锁合:，贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合。
这样做的主要目的是增加散热器的瞬间吸热能力，延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期，经过测试发现：在铝散热片底部与铜块之间使用高性能导热介质，施加80Kgf的力压紧后用螺丝将其锁紧，其散热效果与铜铝焊接的效果相当，同样达到了预计的散热效能提升幅度，这种方法较焊接简单, 而且品质稳定，制程简单，投入设备成本较焊接低，不过只是作为改进，所以性能提升不明显，虽然有散热膏填充，铜片与铝底之间的不完全接触仍然是热量传递的最大障碍，主要工序有：铜片裁切、校平(平面度小于0.1mm、钻孔、涂抹导热介质钻孔、攻牙、清洗、强力预压程序、两段式锁合作业、定扭力锁螺丝，其制程中主要控制好铜、铝平面度和粗糙度，以及锁螺丝的扭力等因素，即可得到一定的效能提升，是一种不错的铜铝结合方式，如果使用的导热介质性能低劣，或是铜块平整度不良，热量就不能顺利地传导至铝的散热片表面，使散热效果大打折扣，另外，螺丝的锁合力和铜材的纯度不够，都是不良的影响因素。
3.塞铜 嵌铜，塞铜方式主要有两种，一种是将铜片嵌入铝制底板中，常见于用铝挤压工艺制造的散热器中，由于铝制散热器底部的厚度有限，嵌入铜片的体积也受到限制，增加铜片的主要目的是加强散热器的瞬间吸热能力，而且与铝制散热器的接触也很有限，所以大多数情况下，这种铜铝散热器比铝制散热器的效果好不了多少，在接触不良的情况下，甚至为妨碍散热，还有一种是将铜柱嵌入鳍片呈放射状的铝制散热器中，Intel原装散热器就是采用了这样的设计。
铜柱的体积较大，与散热器的接触较为充分，采用铜柱后，散热器的热容量和瞬间吸热能力都能增长，这种设计也是目前OEM采用较多的，比较少见的三角底座，工艺一般有两种：，1机械式压合：，机械式压合方式是将一块直径尺寸大于铝孔径的铜块，通过机械的方式，将其压合在一起，因为铝有延展性，所以铜可以在常温下与铝质散热片结合，这种方式的结合的效果也是比较可观，但有一个致命的缺点就是铜在被挤压进入铝孔的过程中，铝孔内表面容易被铜刮伤，严重影响热的传导，这要通过合理搭配过盈量以及优化设计铜块的形状来避免此类问题的产生，2热胀冷缩结合:，在铝的散热片底部加工一个直径=D1的圆孔，另外做一个直径=D1+0.1MM的铜柱，利用金属材料的热胀冷缩特点，将铝质散热片加热至400℃，其受热膨胀圆孔直径扩张至D1+0.2MM以上。
利用专门机器在高温下将常温（或冷却后的）铜柱快速塞入铝质散热片之圆孔内，待其冷却收缩后，铜柱与铝质散热片就能紧密结合一体，这也是一种可靠的方法，其铜铝稳定性很高，由于没有使用第三方介质，结合紧密度最佳，塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻，不但保证了铜铝结合的紧密程度，更充分利用了两种金属材料的散热特性，但要注意铜柱和圆孔的直径尺寸及表面粗糙度的品质控制，这些会对其散热效果有一定的影响，在经过塞铜工艺处理后，散热器底面往往还要经过“铣”和“磨”处理，铣工艺针对塞铜处理中的铜芯，磨工艺则针对整个散热片底部进行磨平处理，4．锻造工艺（冷锻），锻造工艺主要由ALPHA公司掌握，其是在金属的特殊物理状态（降伏状态）下用高压将其压入锻造模具，并在模具上预置铜块，塞入降伏态的铝中，由于降伏态时铝的特殊性质（非液态，柔软，易于加工），铜和铝可以完美的结合，达到中间无空隙，介面热阻很小。
锻造工艺难度大，成本高，所以成品价格高昂，属于非主流产品，采用这种工艺的散热片一般都带有许多密密麻麻的针状鳍片，这种工艺制造的散热片样式丰富，设计的想象空间较大，但成本也相对较高，5．插齿（Crimped Fin）技术大胆改进传统的铜铝结合技术，先将铜板刨出细槽，然后插入铝片，其利用60吨以上的压力，把铝片结合在铜片的基座中，并且铝和铜之间没有使用任何介质，从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传到能力，并且可以生产铜片插铝座，铜片插铜座等各种工艺产品，来满足不同的散热热需求，这种技术充分的延长了一部分铜铝结合技术的寿命，除了上面介绍的外，还有一些铜铝结合的方法，但工艺主要都是得保证铜与铝的热接触面的结合品质。
否则其散热效果还不如全铝合金散热片，新的制程是需要不断验证，不断改进，最终才会达成预期的效果，在选用铜铝结合的散热器时切不可只看外观，只有实际对比才能买到一个品质优良的铜铝结合散热器。
铸造铝合金会产生哪些缺陷或质量问题？ ♂
铸造铝合金缺陷及分析，[size=3]一 氧化夹渣，缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位，断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现，产生原因：，1．炉料不清洁，回炉料使用量过多，2.浇注系统设计不良。
3．合金液中的熔渣未清除干净，4．浇注操作不当，带入夹渣，5.精炼变质处理后静置时间不够，防止方法：，1．炉料应经过吹砂，回炉料的使用量适当降低，2．改进浇注系统设计，提高其挡渣能力，3.采用适当的熔剂去渣，4．浇注时应当平稳并应注意挡渣。
5．精炼后浇注前合金液应静置一定时间，二 气孔 气泡，缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色，表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔 气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔 气泡在X光底片上呈黑色，产生原因：，1．浇注合金不平稳，卷入气体，2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根 马粪等)。
3．铸型和砂芯通气不良，4．冷铁表面有缩孔，5．浇注系统设计不良，防止方法 ：，1．正确掌握浇注速度，避免卷入气体，2．型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量，3．改善(芯)砂的排气能力。
4．正确选用及处理冷铁，5．改进浇注系统设计，三 缩松，缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处，在铸态时断口为灰色，浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍 断口等检查方法发现，产生原因：，1．冒口补缩作用差。
2．炉料含气量太多，3．内浇道附近过热，4．砂型水分过多，砂芯未烘干，5．合金晶粒粗大，6．铸件在铸型中的位置不当，7．浇注温度过高，浇注速度太快，防止方法：。
1．从冒口补浇金属液，改进冒口设计，2．炉料应清洁无腐蚀，3．铸件缩松处设置冒口，安放冷铁或冷铁与冒口联用，4．控制型砂水分，和砂芯干燥，5．采取细化品粒的措施，6．改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度，四 裂纹，缺陷特征 :。
1．铸造裂纹，沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件容易出现，2．热处理裂纹：由于热处理过烧或过热引起，常呈穿晶裂纹，常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧，或存在其他冶金缺陷时产生，产生原因：。
1．铸件结构设计不合理，有尖角，壁的厚薄变化过于悬殊，2．砂型(芯)退让性不良，3．铸型局部过热，4．浇注温度过高，5．自铸型中取出铸件过早，6．热处理过热或过烧，冷却速度过激，防止方法:，1．改进铸件结构设计，避免尖角，壁厚力求均匀，圆滑过渡，2．采取增大砂型(芯)退让性的措施。
3．保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固，改进浇注系统设计，4．适当降低浇注温度，5．控制铸型冷却出型时间，6．铸件变形时采用热校正法，7．正确控制热处理温度，降低淬火冷却速度，气孔分析，压铸件缺陷中，出现最多的是气孔，气孔特征。
有光滑的表面，形状是圆形或椭圆形，表现形式可以在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部，（1）气体来源，1） 合金液析出气体—a与原材料有关 b与熔炼工艺有关，2） 压铸过程中卷入气体?—a与压铸工艺参数有关 b与模具结构有关，3） 脱模剂分解产生气体?—a与涂料本身特性有关 b与喷涂工艺有关，（2）原材料及熔炼过程产生气体分析，铝液中的气体主要是氢，约占了气体总量的85%，熔炼温度越高，氢在铝液中溶解度越高，但在固态铝中溶解度非常低，因此在凝固过程中，氢析出形成气孔，氢的来源：。
1） 大气中水蒸气，金属液从潮湿空气中吸氢，2） 原材料本身含氢量，合金锭表面潮湿，回炉料脏，油污，3） 工具、熔剂潮湿，（3）压铸过程产生气体分析，由于压室、浇注系统、型腔均与大气相通，而金属液是以高压、高速充填，如果不能实现有序、平稳的流动状态，金属液产生涡流，会把气体卷进去，压铸工艺制定需考虑以下问题：，1） 金属液在浇注系统内能否干净、平稳地流动，不会产生分离和涡流，2） 有没有尖角区或死亡区存在，3） 浇注系统是否有截面积的变化，4） 排气槽、溢流槽位置是否正确。
是否够大，是否会被堵住，气体能否有效、顺畅排出，应用计算机模拟充填过程，就是为了分析以上现象，以作判断来选择合理的工艺参数，（4）涂料产生气体分析，涂料性能：如发气量大对铸件气孔率有直接影响，喷涂工艺：使用量过多，造成气体挥发量大，冲头润滑剂太多，或被烧焦，都是气体的来源，（5）解决压铸件气孔的办法，先分析出是什么原因导致的气孔，再来取相应的措施。
1） 干燥、干净的合金料，2） 控制熔炼温度，避免过热，进行除气处理，3） 合理选择压铸工艺参数，特别是压射速度，调整高速切换起点，4） 顺序填充有利于型腔气体排出，直浇道和横浇道有足够的长度（>50mm），以利于合金液平稳流动和气体有机会排出，可改变浇口厚度、浇口方向、在形成气孔的位置设置溢流槽、排气槽，溢流品截面积总和不能小于内浇口截面积总和的60%，否则排渣效果差，5） 选择性能好的涂料及控制喷涂量，解决缺陷的思路。
由于每一种缺陷的产生原因来自多个不同的影响因素，因此在实际生产中要解决问题，面对众多原因到底是非功过先调机，还是先换料，或先修改模具，建议按难易程度，先简后复杂去处理，其次序：，1） 清理分型面，清理型腔，清理顶杆；改善涂料、改善喷涂工艺；增大锁模力，增加浇注金属量，这些靠简单操作即可实施的措施，2） 调整工艺参数、压射力、压射速度、充型时间、开模时间，浇注温度、模具温度等，3） 换料，选择质优的铝合金锭，改变新料与回炉料的比例，改进熔炼工艺。
4） 修改模具，修改浇注系统，增加内浇口，增设溢流槽、排气槽等，例如压铸件产生飞边的原因有：，1） 压铸机问题：锁模力调整不对，2） 工艺问题：压射速度过高，形成压力冲击峰过高，3） 模具问题：变形，分型面上杂物，镶块、滑块有磨损不平齐，模板强度不够，解决飞边的措施顺序：清理分型面→提高锁模力→调整工艺参数→修复模具磨损部位→提高模具刚度。
从易到难，每做一步改进，先检验其效果，不行再进行第二步。
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