[发明专利]一种热管吸液芯材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种吸液芯材料的制备方法，包括：将粒径为10‑200nm纳米级铜粉末和粒径为20‑150μm的微米级铜粉末按照质量比1:1‑5混合均匀，然后注入热管模具中，在保护气气氛下进行烧结，即制备得到该吸液芯材料。该制备方法采用不同比例的纳米级铜粉末和微米级铜粉末混合粉末作为原料，利用纳米级铜粉末的小尺寸效应和低温烧结特性，在较低温度下烧结处理后，形成纳米级、微米级铜粉末相互掺杂的高孔隙率、高导热性能、高毛细压力的烧结吸液芯结构，具有制造温度低，吸液芯导热性能优异等优点，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及器件散热材料制备技术领域，具体涉及一种热管吸液芯材料的制备方法。

背景技术

热管作为最有效的传热元件，具有导热性能好、结构简单、工作可靠、温度均匀等优点，导热系数为铜的数千倍，且无需动力装置驱动，被广泛应用于航空、航天以及高科技电子器件等领域。

热管属于一种“封闭两相传热系统”，即在一个封闭的体系内，依靠流体的相态变化(液相变为气相或是气相变为液相)来传递热量，主要由毛细吸液芯结构、工质和壁壳组成。在热管的一端加热，工质会沸腾或蒸发，吸收汽化潜热，由液体变为蒸汽。产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，流动到冷却段，蒸汽遇到冷的壁面会凝结成液体，同时放出汽化潜热，通过管壁传给外面的冷源。冷凝下来的液体依靠重力或者管内壁的多孔材料所产生的毛细管力再回流到加热段，重新开始蒸发吸热过程。这样，通过管内介质的连续相变，并再次受热汽化，如此循环往复，连续不断的将热量由一端传向另一端，完成了热量的连续转移。

吸液芯是热管的重要组成部分，其结构形式、材料组成等直接影响到热管的传热性能。烧结金属吸液芯是吸液芯组成的一个重要分支，通常是将金属铜粉末通过加温直接烧结在管壁上，形成不易脱落的毛细结构。烧结过程中金属粉末的粒径同时对渗透率和毛细压力产生影响，相同形态的粉末粒径越大，有效孔径也会越大，相对渗透率也越大，毛细压力越小；当粒径越小时，烧结芯内部孔径越小，渗透率越小，流体通过毛细结构所产生的压降越大。

然而，由于通过烧结制备吸液芯的过程中，渗透率和毛细压力具有上述关系，使得根据现有技术难以同时具有良好的渗透性和足够的毛细压力的吸液芯材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸液芯材料的制备方法，该制备方法采用不同比例的纳米级铜粉末和微米级铜粉末混合粉末作为原料，利用纳米级铜粉末的小尺寸效应和低温烧结特性，在较低温度下烧结处理后，形成纳米级、微米级铜粉末相互掺杂的高孔隙率、高导热性能、高毛细压力的烧结吸液芯结构，具有制造温度低，吸液芯导热性能优异等优点，应用前景广阔。

为此，第一方面，本发明提供一种吸液芯材料的制备方法，包括：取纳米级铜粉末和微米级铜粉末混合均匀，得到混合粉末；将所述混合粉末注入热管模具中，在保护气气氛下进行烧结，即制备得到所述吸液芯材料；

所述纳米级铜粉末的粒径为10-200nm，所述微米级铜粉末的粒径为20-150μm；

所述纳米级铜粉末和微米级铜粉末的质量之比为1:1-5，例如1:1，1:2，1:3，1:4，1:5等。

本发明利用不同比例的纳米级铜粉末和微米级铜粉末作为原料，利用纳米级铜粉末的小尺寸效应和低温烧结特性，在较低温度下烧结处理后，形成纳米级、微米级铜粉末相互掺杂的高孔隙率、高导热性能、高毛细压力的烧结吸液芯结构。如果仅将不同粒径的微米级铜粉末进行混合，或者仅将不同粒径的纳米级铜粉末进行混合作为原料，则无法通过烧结产生足够的差异，以对吸液芯的孔隙率、毛细压力进行有效的调节。

进一步，所述烧结的温度为150-390℃，例如150℃、170℃、200℃、230℃、250℃、280℃、300℃、325℃、360℃、390℃等。