权利要求

1.一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于：包括

步骤S1：将整块铝材进行切割，得到基板毛坯和盖板毛坯，四周均留有一定的余量;

步骤S2：通过等离子体活化清洗对基板毛坯和盖板毛坯进行清洗，去除毛坯杂质;

步骤S3：将基板放置到CNC机床上固定，CNC机床的刀头沿着预设路径在基板表面挖出主流道;

步骤S4：使用压缩空气吹除主流道内的金属碎屑，再采用电解工艺，通过阳极溶解精准去除主流道残留细小毛刺;

步骤S5：对基板表面进行脉冲微弧氧化处理;

步骤S6：在主流道内壁涂覆热塑性纳米压印胶;

步骤S7：采用纳米压印模板的压印面在主流道内壁压印成型形成主流道内壁的微流道;

步骤S8：将基板放置紫外光下照射，进行微流道的固化，与主流道一起形成复合流道;

步骤S9：将基板和盖板通过工装夹具固定，接着使用搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接，组成整个水冷板;

步骤S10：焊缝区域通过CNC二次加工铣削去除余高，进行飞面整形;

步骤S11：对水冷板表面进行喷砂，接着整个水冷板进行梯度温度时效处理;

步骤S12：安装进出水嘴，连接管路并测试密封性;

步骤S13：进行水冷板的质量测试检验。

2.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S7中纳米压印模板的压印面设有树状分形微通道凸起，尺寸为20-50μm。

3.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S7中纳米压印模板的压印面在在280℃、60MPa下压印在主流道内壁的纳米压印层上成型，保压时间120s。

4.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S11的梯度温度时效处理第一阶段为低温段80-120℃，第二阶段为中温段150-200℃，第三阶段为高温段250-300℃。

5.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S11中水冷板先通过低温段完成喷砂后的钝化反应，接着在中温段实现钝化层晶型转变，最后通过高温段完成时效强化。

6.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S9在搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接处理时，在搅拌头周围布置电磁线圈，磁场强度0.3T，提升焊接速度。

7.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S9在焊接接缝处时，采用红外热像仪实时监测焊缝温度，控制在450-480℃。

8.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S5中对基板表面脉冲微弧氧化处理时采用电压400v，频率1000Hz，生成5-8μm厚的陶瓷氧化层，所述陶瓷氧化层需要打磨形成表面粗糙度，确保纳米压印胶的附着力。

9.根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S8中采用波长365nm的UV光源，确保纳米压印胶完全交联，固化时间缩短至10-30秒。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及水冷板制备技术领域，尤其涉及一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法。

背景技术

[0002]随着电子设备功率密度的持续提升(如5G基站、高算力芯片、新能源车电控系统等)，传统风冷散热已无法满足高热流密度场景(>300W/cm2)的温控需求，液冷技术凭借其高导热系数(水的导热系数约为空气的25倍)和均匀散热特性，成为高功率器件热管理的核心解决方案，水冷板作为液冷系统的关键传热部件，其制备技术直接决定了散热效率、可靠性及成本。

[0003]专利号CN202411723920.6公开了一种PVD半导体反应腔水冷板组件的制备方法及水冷板组件，涉及半导体水冷板制备技术领域。方法包括：根据目标底座尺寸，对无氧铜材料进行切割，再进行粗加工，得到底座毛坯;根据目标盖板尺寸，对无氧铜材料进行切割，再进行粗加工，得到盖板毛坯;将盖板毛坯进行热处理，得到热处理盖板毛坯;将底座毛坯和所述热处理盖板毛坯组装后，进行焊接，得到装配组件;将装配组件在0.6MPa-0.8MPa的水压压力下进行水压检测;对通过水压检测的装配组件进行精加工，再进行氦气检漏，得到成品水冷板组件，本申请的水冷板组件能够与半导体反应腔紧密结合，焊接密封性能较高，且具有较高的热传导效率，通过水冷传递带走热量，可使半导体设备快速降温，冷却效率较高，但是该工艺存在以下问题：其一，该工艺只设有主流道进行冷却时，散热均匀性不高，其次，该工艺制备水冷板时焊缝合格率无法得到提升。

发明内容

[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足之处，通过设置在主流道内壁压印微流道形成复合流道，主流道负责大流量热交换，微流道增强水流湍流，提升散热均匀性能力，总散热面积增加，同时复合流道通过可以增加水流在圆形转角处的流速，解决该工艺只设有主流道进行冷却时，散热均匀性不高技术问题，通过设置搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接处理时，在搅拌头周围布置电磁线圈，提升焊接速度，同时采用红外热像仪实时监测焊缝温度解决该工艺制备水冷板时焊缝合格率无法得到提升的技术问题。

[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006]一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，包括

[0007]步骤S1：将整块铝材进行切割，得到基板毛坯和盖板毛坯，四周均留有一定的余量，选用最耐高温的铝合金原材料，保障后续工序的顺畅;

[0008]步骤S2：通过等离子体活化清洗对基板毛坯和盖板毛坯进行清洗，去除毛坯杂质;

[0009]步骤S3：将基板放置到CNC机床上固定，CNC机床的刀头沿着预设路径在基板表面挖出主流道;

[0010]步骤S4：使用压缩空气吹除主流道内的金属碎屑，再采用电解工艺，通过阳极溶解精准去除主流道残留细小毛刺;

[0011]步骤S5：对基板表面进行脉冲微弧氧化处理;

[0012]步骤S6：在主流道内壁涂覆热塑性纳米压印胶;

[0013]步骤S7：采用纳米压印模板的压印面在主流道内壁压印成型形成主流道内壁的微流道;

[0014]步骤S8：将基板放置紫外光下照射，进行微流道的固化，与主流道一起形成复合流道;

[0015]步骤S9：将基板和盖板通过工装夹具固定，接着使用搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接，组成整个水冷板;

[0016]步骤S10：焊缝区域通过CNC二次加工铣削去除余高，进行飞面整形;

[0017]步骤S11：对水冷板表面进行喷砂，接着整个水冷板进行梯度温度时效处理;

[0018]步骤S12：安装进出水嘴，连接管路并测试密封性;

[0019]步骤S13：进行水冷板的质量测试检验。

[0020]根据权利要求1所述的一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，其特征在于，所述步骤S7中纳米压印模板的压印面设有树状分形微通道凸起，尺寸为20-50μm。

[0021]作为一种优选，所述步骤S7中纳米压印模板的压印面设有树状分形微通道凸起，尺寸为20-50μm。

[0022]作为一种优选，所述步骤S7中纳米压印模板的压印面在在280℃、60MPa下压印在主流道内壁的纳米压印层上成型，保压时间120s。

[0023]作为一种优选，所述步骤S11的梯度温度时效处理第一阶段为低温段80-120℃，第二阶段为中温段150-200℃，第三阶段为高温段250-300℃。

[0024]作为一种优选，所述步骤S11中水冷板先通过低温段完成喷砂后的钝化反应，接着在中温段实现钝化层晶型转变，最后通过高温段完成时效强化。

[0025]作为一种优选，所述步骤S9在搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接处理时，在搅拌头周围布置电磁线圈，磁场强度0.3T，提升焊接速度。

[0026]作为一种优选，所述步骤S9在焊接接缝处时，采用红外热像仪实时监测焊缝温度，控制在450-480℃。

[0027]作为一种优选，所述步骤S5中对基板表面脉冲微弧氧化处理时采用电压400v，频率1000Hz，生成5-8μm厚的陶瓷氧化层，所述陶瓷氧化层需要打磨形成表面粗糙度，确保纳米压印胶的附着力。

[0028]作为又一种优选，所述步骤S9中采用波长365nm的UV光源，确保纳米压印胶完全交联，固化时间缩短至10-30秒。

[0029]本发明的有益效果：

[0030](1)本发明中通过设置步骤S5中对基板表面进行脉冲微弧氧化处理形成陶瓷氧化层在提升基板耐腐蚀性的同时可以提升后续步骤S7中纳米压印胶附着力，当微流道紫外线固化后与主流道一起形成复合流道后，主流道负责大流量热交换，微流道增强水流湍流，提升散热均匀性能力，总散热面积增加，同时复合流道通过可以增加水流在圆形转角处的流速，在相同流量下，复合流道相比传统单层流道对泵的需求减少，增加水冷板的散热均匀性，提升水冷板的散热冷却速度。

[0031](2)本发明中通过设置步骤S11中将喷砂后的水冷板进行梯度温度时效处理，在梯度温度时效处理过程中，先通过低温段80-120℃完成喷砂后的钝化反应，随后在中温段150-200℃实现钝化层晶型转变，最后通过高温段250-300℃完成时效强化，实现工序一体化，同步提升基体本体强度与钝化层附着力，喷砂形成的微坑通过梯度温度控制，使钝化液在热膨胀-收缩循环中深度渗透，提升钝化膜致密度，有效增加水冷板的使用寿命。

[0032](3)本发明中通过设置在搅拌头周围集成高频电磁线圈，动态压力反馈系统实时调整下压力，避免焊缝处微结构塌陷的同时提升焊接速度，所述步骤S9在焊接接缝处时，采用红外热像仪实时监测焊缝温度，控制在450-480℃，防止纳米压印层热损伤，同时步骤S2中实用等离子体活化清洗对基板毛坯和盖板毛坯，在去除油脂、指纹、灰尘等有机物同时，还可以利用等离子体轰击形成纳米级凹凸结构，增加机械咬合效应，降低虚焊率，使步骤S8中焊接接缝时可以提升焊缝的质量，确保水冷板制备时的高合格率。

[0033]综上所述，该工艺具有增加水冷板的散热均匀性，提升水冷板的散热冷却速度，提升基体本体强度，有效增加水冷板的使用寿命，确保水冷板制备时的高合格率的优点，尤其适用于水冷板制备技术领域。

附图说明

[0034]为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

[0035]图1为本发明整体步骤示意图。

[0036]图2为本发明中基板表面喷砂梯度温度时效处理步骤示意图。

具体实施方式

[0037]下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。

[0038]实施例一

[0039]如图1至图2所示，本发明提供了一种高合格率储能箱铝合金水冷板制备方法，包括

[0040]步骤S1：将整块铝材进行切割，得到基板毛坯和盖板毛坯，四周均留有一定的余量，余量用于补偿切割工序中可能产生的尺寸偏差或表面不平整，为后续精加工提供调整空间;

[0041]步骤S2：通过等离子体活化清洗对基板毛坯和盖板毛坯进行清洗，去除毛坯杂质，确保焊接面无杂质和水分残留;

[0042]步骤S3：将基板放置到CNC机床上固定，CNC机床的刀头沿着预设路径在基板表面挖出主流道;

[0043]步骤S4：使用压缩空气吹除主流道内的金属碎屑，确保主流道内没有杂质，再采用电解工艺，通过阳极溶解精准去除主流道残留细小毛刺，避免机械接触损伤主流道表面;

[0044]步骤S5：对基板表面进行脉冲微弧氧化处理，在基板和主流道表面生成氧化陶瓷层;

[0045]步骤S6：在主流道内壁涂覆热塑性纳米压印胶;

[0046]步骤S7：采用纳米压印模板的压印面在主流道内壁压印成型形成主流道内壁的微流道;

[0047]步骤S8：将基板放置紫外光下照射，进行微流道的固化，与主流道一起形成复合流道;

[0048]步骤S9：将基板和盖板通过工装夹具固定，接着使用搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接，组成整个水冷板;

[0049]步骤S10：焊缝区域通过CNC二次加工铣削去除余高，进行飞面整形，确保表面平整度;

[0050]步骤S11：对水冷板表面进行喷砂，接着整个水冷板进行梯度温度时效处理，同时在梯度温度时效处理时强化水冷板的表面;

[0051]步骤S12：安装进出水嘴，连接管路并测试密封性;

[0052]步骤S13：进行水冷板的质量测试检验。

[0053]进一步，所述步骤S7中纳米压印模板的压印面设有树状分形微通道凸起，为立体的，分形维数为1.5，所述纳米压印模板可使用很久，该纳米压印模板具有很多尺寸和模版，适配于不同的水冷板基板和主流道，CNC机床挖出主流道后，纳米压印模板压印面的凸起与主流道适配，纳米压印模板压印面与主流道适配的凸起上设有的树脂分装微通道凸起时压印微流道的主力，尺寸为20-50μm。

[0054]进一步，所述步骤S7中纳米压印模板的压印面在在280℃、60MPa下压印在主流道内壁的纳米压印层上成型，保压时间120s。

[0055]进一步，所述步骤S11的梯度温度时效处理第一阶段为低温段80-120℃，第二阶段为中温段150-200℃，第三阶段为高温段250-300℃，可有效将水冷板整体强度提升。

[0056]进一步，所述步骤S11中水冷板先通过低温段完成喷砂后的钝化反应，接着在中温段实现钝化层晶型转变，最后通过高温段完成时效强化，实现工序一体化，同步提升基体本体强度与钝化层附着力，喷砂形成的微坑通过梯度温度控制，使钝化液在热膨胀-收缩循环中深度渗透，提升钝化膜致密度，有效增加水冷板的使用寿命。

[0057]进一步，所述步骤S9在搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接处理时，在搅拌头周围布置电磁线圈，所述电磁线圈与搅拌头具体操作位置的上端，不会影响到与水冷板的焊缝操作，磁场强度0.3T，同时搅拌头上端设有电磁屏蔽层，提升焊接速度，动态压力反馈系统实时调整下压力，避免焊缝处微结构塌陷的同时提升焊接速度。

[0058]进一步，所述步骤S9在焊接接缝处时，采用红外热像仪实时监测焊缝温度，控制在450-480℃，防止纳米压印层热损伤，同时步骤S2中实用等离子体活化清洗对基板毛坯和盖板毛坯，在去除油脂、指纹、灰尘等有机物同时，还可以利用等离子体轰击形成纳米级凹凸结构，增加机械咬合效应，降低虚焊率，使步骤S8中焊接接缝时可以提升焊缝的质量，确保水冷板制备时的高合格率。

[0059]进一步，所述步骤S5中对基板表面脉冲微弧氧化处理时采用电压400v，频率1000Hz，生成5-8μm厚的陶瓷氧化层，所述陶瓷氧化层需要打磨形成表面粗糙度，确保纳米压印胶的附着力，在提升基板耐腐蚀性的同时可以提升后续步骤S7中纳米压印胶附着力，当微流道紫外线固化后与主流道一起形成复合流道后，主流道负责大流量热交换，微流道增强水流湍流，提升散热均匀性能力，总散热面积增加，同时复合流道通过可以增加水流在圆形转角处的流速，在相同流量下，复合流道相比传统单层流道对泵的需求减少，增加水冷板的散热均匀性，提升水冷板的散热冷却速度。

[0060]更进一步，所述步骤S9中采用波长365nm的UV光源，确保纳米压印胶完全交联，固化时间缩短至10-30秒。

[0061]工作过程：首先将整块铝材进行切割，得到基板毛坯和盖板毛坯，四周均留有一定的余量，余量用于补偿切割工序中可能产生的尺寸偏差或表面不平整，为后续精加工提供调整空间，再通过等离子体活化清洗对基板毛坯和盖板毛坯进行清洗，去除毛坯杂质，确保焊接面无杂质和水分残留，接着将基板放置到CNC机床上固定，CNC机床的刀头沿着预设路径在基板表面挖出主流道，随即使用压缩空气吹除主流道内的金属碎屑，确保主流道内没有杂质，再采用电解工艺，通过阳极溶解精准去除主流道残留细小毛刺，避免机械接触损伤主流道表面，然后对基板表面进行脉冲微弧氧化处理，在基板和主流道表面生成氧化陶瓷层，接着在主流道内壁涂覆热塑性纳米压印胶，随即采用纳米压印模板的压印面在主流道内壁压印成型形成主流道内壁的微流道，压印结束后，将基板放置紫外光下照射，进行微流道的固化，与主流道一起形成复合流道，紫外线照射结束后，将基板和盖板通过工装夹具固定，接着使用搅拌摩擦焊进行接缝处的焊接，组成整个水冷板，接着焊缝区域通过CNC二次加工铣削去除余高，进行飞面整形，确保表面平整度，CNC飞面整形后，对水冷板表面进行喷砂，接着整个水冷板进行梯度温度时效处理，同时在梯度温度时效处理时强化水冷板的表面，安装进出水嘴，连接管路并测试密封性，最后进行水冷板的质量测试检验。

[0062]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

[0063]当然在本技术方案中，本领域的技术人员应当理解的是，术语“一”应理解为“至少一个”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

[0064]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术提示下可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

说明书附图(2)