[發明專利]一種齒狀熱管的復合吸液芯及其制造方法

有效

• 申請號: 201110250337.4
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102359746A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 李勇;陳鎮宇;陳舉聰;何成彬;歐元賢;曾志新
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;B22F7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種傳熱用熱管，特別是涉及一種齒狀熱管的復合吸液芯結構及其制造方法。

背景技術

當今微電子產品技術快速發展，芯片表面面積逐步縮小，熱流密度急劇增加，造成微電子產品散熱不良，大大減少元件的使用壽命，傳統的散熱結構已經很難滿足現階段微電子行業的需求。具有高導熱率、高可靠性、熱響應快、無需額外電力驅動等特點的熱管因此成為當前高熱流密度芯片散熱的理想條件。熱管的傳熱性能主要由毛細吸液芯結構決定，目前常用的吸液芯結構包括：溝槽型、燒結型和絲網型。溝槽式吸液芯槽道液體流動阻力甚小，但毛細壓頭較小，傳熱量較小，且熱管傳熱方向性很強，熱管變形會破壞堵塞微溝槽；燒結式吸液芯具有較大的毛細抽吸力，傳熱量較大，但存在毛細壓力提高的同時液體回流阻力增大的矛盾；而絲網式微熱管可得到很高的傳熱性能，但因制造工藝重復性差已基本被淘汰。

中國發明專利200610124232.3公開了在光壁紫銅圓管加工出內壁微溝槽的設備以及加工方法，利用密閉腔體中的旋壓球旋壓銅管外壁來傳遞旋壓力，銅管在旋壓球的高速旋轉以及內壁刀具的共同作用下受復雜擠壓力作用，局部產生塑性變形，加工出微溝槽。該專利加工出的帶有微溝槽的熱管對工質的毛細力還有待進一步提高，回流阻力有待進一步減小。?

發明內容

本發明的目的是克服現有熱管吸液芯的不足，提出一種毛細壓力大、回流阻力小、熱阻低的齒狀熱管復合吸液芯。

本發明另一目的是提出上述齒狀熱管復合吸液芯的制備方法，該方法制造工藝簡單、設備要求低、成本低廉。

本發明的齒狀熱管吸液芯由紫銅粉末混合紫銅纖維成多孔材料燒結在管壁微溝槽上，形成熱管復合吸液芯。這種吸液芯具有溝槽熱管、燒結熱管和絲網熱管的特點，并能彌補結構之間的缺點，增強工質流體的蒸發冷凝作用，提高毛細力，減少回流阻力，增加工質液體回流的導向作用，從而提高熱管的傳熱性能。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種齒狀熱管的復合吸液芯，包括管壁微溝槽、紫銅粉末顆粒和紫銅纖維；紫銅粉末顆粒和紫銅纖維混合燒結在紫銅管內壁微溝槽上；紫銅粉末顆粒之間、紫銅粉末顆粒與紫銅纖維之間以及紫銅粉末顆粒與管壁微溝槽之間形成兩種孔隙結構，紫銅纖維之間不連接；其中，紫銅粉末顆粒之間形成的孔隙小于單顆粉末體積的一半，為小孔隙；紫銅粉末顆粒與紫銅纖維之間、紫銅粉末顆粒與微溝槽之間形成的孔隙大于單顆粉末體積的一半，為大孔隙；管壁溝槽齒數為30~70，齒高為0.1~0.25mm，齒寬為0.10~0.20mm；銅粉末粒徑為80網目~200網目；紫銅纖維的長度為2mm~10mm。

所述紫銅粉末顆粒與紫銅纖維的質量比為6~10:1。

一種齒狀熱管的復合吸液芯的制造方法，包括如下步驟和工藝條件：

（1）利用鋼球旋壓的工藝，將光壁紫銅管的內壁加工出微溝槽；

（2）在溝槽紫銅圓管中插入不銹鋼芯棒形成環形的吸液芯填充空間，填入紫銅粉末顆粒與紫銅纖維的均勻混合物；

（3）將填好粉的紫銅圓管放在支架上并固定，置于真空保護式燒結爐中加熱，升溫過程中，均勻加熱，在加熱至700℃時保溫30分鐘，然后900℃~1000℃溫度下保溫燒結30分鐘~120分鐘；

（4）燒結完成后，爐冷至室溫，取出支架，拔出芯棒，即在紫銅圓管內部得到均勻銅粉混合銅纖維吸液芯。

進一步地，所述管壁微溝槽的單個齒截面為矩形或者梯形。

所述的紫銅粉末顆粒是用水霧化加工制成，形狀為不規則狀銅粉、球狀銅粉其中的一種或者兩種的混合物。

所述的紫銅纖維由熔抽法、拉拔法或切削法制備。

可對紫銅圓管中的芯棒進行表面處理，以減小芯棒在拔出時的拔出力，避免吸液芯結構遭到破壞或者芯棒拔不出。有效的表面處理方法為，在芯棒表面涂一層抗高溫的脫模劑，或者對芯棒表面進行高溫滲氮。

本發明紫銅粉末顆粒之間、紫銅纖維之間、紫銅粉末顆粒與紫銅纖維之間、紫銅粉末顆粒與微溝槽之間的孔隙結構形態都受到吸液芯燒結工藝的影響。燒結溫度過低，紫銅粉末顆粒之間、紫銅纖維之間、紫銅粉末顆粒與紫銅纖維之間、紫銅粉末顆粒與微溝槽之間的粘結不充分，孔隙過大，吸液芯結構強度不夠，容易脫落；燒結溫度過高，紫銅粉末顆粒、紫銅纖維之間與微溝槽會變成熔融狀態、粘結成塊狀，無明顯的孔隙結構，堵塞吸液芯通道。經反復測試，確定本發明燒結溫度范圍為900℃~1000℃。

相對于現有吸液芯結構，本發明的優點在于：