浙江鴻奈德的高純3D熱彎石墨經(jīng)過化學處理,水洗滌和高溫膨脹,得到了柔韌蓬松的石墨材料。這并不是終的目的。終的目的是要制造出各種用途的石墨制品來。如制成石墨紙箔、石墨紙板、石墨管、石墨槽、石墨棒等。這就要有成型工序,用機械的方法加工出各種規(guī)格、形狀和尺寸的石墨制品。
目前成型方法有三種:(1)碾壓法;(2)模壓法;(3)擠壓法。
一、碾壓成型法
主要用來壓制石墨紙箔或板材。分為單層平板連續(xù)碾壓和多層平板連續(xù)碾壓兩種。
1.單層平板連續(xù)碾壓法
這種碾壓法不用任何粘結(jié)劑就可以將柔性石墨壓制成板材。整個工藝過程是在裝有滾輪碾壓機的設(shè)備上進行的。
碾壓機結(jié)構(gòu)組成:裝蠕蟲石墨的料斗1,振動給料裝置,2,輸送帶 3四個壓力輥 4,一對加熱器 5,控制板材厚度的輥筒 6壓花或圖案輥筒 8 和卷輥 9切割刀 10 成品卷輥
工作過程:高純石墨從料斗進入給料裝置,落在輸送帶上。經(jīng)過壓力輥的碾壓,形成一定厚度的料層。加熱裝置產(chǎn)生高溫加熱,以出去料層中的殘存氣體,并使未膨脹的石墨后一次膨脹。然后將初步成型的反材送入控制厚度尺寸的輥筒中,按規(guī)定尺寸再壓一次,以便得到厚度均勻和一定密度的平整板。后經(jīng)過切刀切割后,卷上成品筒。
2、單層平板碾壓法
單層平板碾壓,雖然壓板平整光滑,但是不能太厚。一次成型太厚時,其均勻性和密度都難以保證。為了制成厚板,采用多層單板疊加,壓成多層復合板。每兩層之間要加粘結(jié)劑再碾壓成型。成型后要加熱處理,以使粘結(jié)劑碳化和硬化。多層平板碾壓法是在多層連續(xù)碾壓機上進行的。
多層連續(xù)碾壓機工作過程:由單板繞棍引出單板,經(jīng)過粘結(jié)劑涂輥把兩面土上粘結(jié)劑后,與繞輥和單板相合,成為三和厚板,進入輥的間隙碾壓成一定厚度。再送入加熱器中加熱烘干。通過厚度控制輥,調(diào)整厚度達到規(guī)定尺寸,然后送入焙燒裝置中焙燒。當粘結(jié)劑碳化后,在用加壓輥后加壓成型。
所用連續(xù)碾壓級,能壓制0.6~2mm厚度的柔性石墨板,這是優(yōu)于單層碾壓機的,但是由于板厚也會帶來板材分層剝離的缺點,給使用帶來麻煩。產(chǎn)生的原因是壓制時氣體外溢留在夾層中間,妨礙了層間密切結(jié)合。改進的途徑是,解決壓制過程中的排氣問題。
超薄VC(Vapor Chamber,均溫板)的石墨模具是其生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工具,主要用于真空腔體的精密加工和散熱結(jié)構(gòu)的成型。以下是關(guān)于超薄VC石墨模具的詳細解析:
1. 石墨模具的核心作用
高導熱性:石墨的導熱性能優(yōu)異(可達100~400 W/m·K),能快速傳遞熱量,確保VC腔體材料(如銅、不銹鋼)均勻受熱成型。
高溫穩(wěn)定性:在釬焊(600~900℃)或擴散焊工藝中保持尺寸穩(wěn)定,避免熱變形影響VC密封性。
低熱膨脹系數(shù):高溫下尺寸穩(wěn)定,避免模具變形影響VC厚度精度。
易加工性:石墨可精密雕刻復雜微結(jié)構(gòu)(如支撐柱、溝槽),滿足超薄VC(0.3以下)的微通道設(shè)計需求。
2. 超薄VC石墨模具的設(shè)計要點
微結(jié)構(gòu)精度:需通過CNC或激光加工實現(xiàn)微米級精度(如50μm以下的毛細結(jié)構(gòu)),直接影響VC的散熱效率。
薄壁強度優(yōu)化:模具需在超薄(0.1~0.5mm)條件下保持強度,避免燒結(jié)過程中破裂。
表面處理:部分模具會采用抗氧化涂層(如碳化硅),延長使用壽命。
真空兼容性:模具需避免多孔結(jié)構(gòu),防止高溫下氣體釋放污染VC腔體。
3. 制造工藝關(guān)鍵點
材料選擇:≥99.95% 等靜壓石墨,雜質(zhì)含量需低于50ppm,密度≥1.8g/cm³。
加工技術(shù):
CNC精雕:用于復雜3D結(jié)構(gòu),刀具直徑可能小至0.1mm。
脫模設(shè)計:超薄VC易粘連,模具需設(shè)計梯度脫模角或使用脫模劑。
4. 行業(yè)應用與挑戰(zhàn)
應用場景:5G手機(如iPhone的VC散熱模組)、高性能芯片(如GPU/CPU均熱板)。