[发明专利]具有多孔铝芯的热管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热管技术领域，具体涉及具有多孔铝芯的热管的制备方法。

背景技术

热管是迄今为止最高效的传热元件，在电子元器件与电力设备等领域具有重要应用。它是利用相变潜热将热量由一端传递到另一端。典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成。将管内抽成1.3×(10^-1-10^-4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。当热管的一端受热时毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环，热量由热管的一端传至另一端。

与传统传热材料相比，热管具有以下特点：(1)高效的导热性，热管中传递的热量和速度比银、铜等金属大几百倍；(2)恒温性，热管表面的温度是由蒸汽温度控制的，当局部受热量增大时，管内的蒸汽压力升高，管内空间的温度变得更均匀；(3)优良的热响应性，热管的启动温差很小，只要蒸发段的温度稍微高于其冷凝段的温度，热管就可以开始工作。

而热管的性能与多孔芯的结构密切相关。性能优良的管芯应具有：(1)利用较小的管芯有效孔径产生足够大的毛细抽吸压力；(2)较高的渗透率；(3)良好的传热特性；(4)良好的工艺重复性及可靠性，制造简单，价格便宜。

目前热管多孔芯的结构主要有3种，微槽、丝网和颗粒烧结，丝网的孔芯与管壳结合不紧密；微槽价格贵，不容易实现机械加工，很难满足毛细要求；而颗粒烧结作为多孔芯易重复，可以满足毛细要求，同时可使热交换效率得到大大提高，因此使用多孔金属材料是一项很有发展前景的技术。但目前应用的热管，很少使用多孔金属孔芯，主要问题是多孔金属孔芯难以制备。

孔芯性能与连通孔的孔径大小及孔隙率密切相关。采用颗粒烧结技术制备的多孔材料需要二种粉体混合共烧：(1)形成骨架的金属粉体；(2)能溶于水的填充料粉体，目前选择食盐。由于孔径大小主要由溶于水的填充料粒径决定，因此如何控制食盐粒径是需要解决的关键问题之一。另外，不同的烧结技术对极限孔隙率也有重要影响。热压烧结很难获得高孔隙率的多孔材料。

除此之外，多孔芯与管壳的紧密连接与否，也对热管性能有重要影响。而利用传统的焊接技术直接将多孔芯与管壳焊接，将破坏多孔芯的结构，因此多孔芯与管壳的连接也是需要解决的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多孔铝芯的热管的制备方法，该方法制备的热管具有孔隙率高、连接紧密的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：具有多孔铝芯的热管的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)原料的选取：按5～40μm的NaCl颗粒所占重量百分比为58～62％，5～10μm的Al粉所占重量百分比为38～42％，选取5～40μm的NaCl颗粒和5～10μm的Al粉备用；

2)将5～40μm的NaCl颗粒和5～10μm的Al粉混合，得混合粉；将混合粉置于1～3mm厚的铝基板上，位于铝基板上的混合粉的厚度为1～3mm，然后利用脉冲电流技术进行烧结，烧结工艺为13～17MPa预压力、烧结温度570～590℃，烧结时间3～5分钟，随炉冷却，得烧结块体；随后将烧结块体在水中煮35～50分钟，得到具有多孔铝芯的复合板；

3)利用所制备的复合板焊接成平板热管，抽真空并通入工作介质，密封，得到热管。

本发明的有益效果是：

1)利用铝粉与可溶于水的食盐粉混合共烧(采用脉冲电流烧结技术进行烧结)，形成块体材料；将该块体材料在水中煮沸，溶解掉食盐，获得多孔铝芯(即多孔芯，或称吸液芯)。其中采用脉冲电流烧结技术进行烧结，将块体中食盐的体积百分比极限由热压烧结的55％提高到70％，有效提高了多孔铝芯的孔隙率。

2)将铝粉与食盐颗粒直接置于铝基板上进行脉冲电流烧结，随后进行水煮，即获得连接良好的多孔铝芯与铝基板(铝壳)的复合体——复合板。

3)食盐的粒径采用反溶剂结晶方法进行控制，有效控制范围为5-40μm，由此控制多孔材料的孔径大小(粒径可控)。

附图说明

图1是粒径5μm的NaCl颗粒的扫描电镜图(实施例2的)；

图2是粒径10μm的NaCl颗粒的扫描电镜图(实施例3的)；

图3是粒径20μm的NaCl颗粒的扫描电镜图(实施例1的)；

图4是粒径30～40μm的NaCl颗粒扫描电镜图(实施例4的)；

图5是本发明实施例1的具有多孔铝芯的复合板的俯视照片(俯视面为多孔铝芯层)；