[發(fā)明專(zhuān)利]強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310460362.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103465543A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 支浩;湯慧萍;朱紀(jì)磊;李廣忠;李綱;王建忠;敖慶波;馬軍;李?lèi)?ài)軍;許忠國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類(lèi)號(hào): B32B15/01
• 分類(lèi)號(hào): B32B15/01;B32B15/14;B32B15/20;C25D11/34
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專(zhuān)利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬多孔材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)沸騰傳熱提出了越來(lái)越高的性能要求。目前各國(guó)學(xué)者對(duì)沸騰傳熱進(jìn)行了廣泛的理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和技術(shù)探索，提出了多種強(qiáng)化沸騰傳熱的理論和方法，其中最有效的強(qiáng)化沸騰傳熱方法是采用各種類(lèi)型的強(qiáng)化沸騰傳熱材料。現(xiàn)有的強(qiáng)化沸騰傳熱材料通常帶有各種形狀的溝槽、肋片或多孔表面，其中帶有多孔表面的強(qiáng)化沸騰傳熱材料，以其高沸騰換熱效率、低溫差沸騰、高臨界熱流密度和良好的反堵塞能力而受到廣泛的關(guān)注。此種材料的制造方法也應(yīng)運(yùn)而生，如燒結(jié)法、機(jī)械加工法、火焰噴涂法、電化學(xué)腐蝕法、電鍍法等等。然而，采用傳統(tǒng)方法制備的強(qiáng)化沸騰傳熱材料的換熱表面積相對(duì)較小，汽化核心數(shù)目少，生成氣泡的頻率低，使得強(qiáng)化沸騰傳熱效率低下。

因此，亟需研發(fā)一種增加換熱表面積、汽化核心數(shù)目、生成氣泡的頻率高、傳熱效果好的沸騰強(qiáng)化傳熱材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法。該方法制備方法簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，易于實(shí)現(xiàn)，可操作性強(qiáng)，適于大規(guī)模生產(chǎn)；采用該方法制備的多孔銅材料為雙重孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，汽化核心數(shù)目多，生成氣泡的頻率高，傳熱效果好，具有重要的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將銅基體和銅纖維氈分別放入盛裝有清洗劑的超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲波清洗，然后置于烘箱中烘干；所述銅纖維氈為銅纖維毛坯氈或銅纖維燒結(jié)氈；

步驟二、將步驟一中烘干后的銅纖維氈鋪覆于烘干后的銅基體表面，然后將鋪覆有銅纖維氈的銅基體放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，自然冷卻后在銅基體表面附著一層厚度為0.5mm～3mm，孔隙率為80%～95%的銅纖維多孔層；所述燒結(jié)的溫度為850℃～1000℃，所述燒結(jié)的時(shí)間為1h～2h；

步驟三、以KOH溶液為陽(yáng)極氧化電解液，以步驟二中附著有銅纖維多孔層的銅基體為陽(yáng)極，以不銹鋼板為陰極，在電流密度為0.5mA/cm²～2mA/cm²，電壓為220V的條件下陽(yáng)極氧化5min～20min，得到強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料。

上述的強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述銅基體為銅板或銅管。

上述的強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法，其特征在于，所述銅板的厚度為1mm～5mm，所述銅管的外徑為6mm～20mm，所述銅管的壁厚為1mm～2mm。

上述的強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述銅纖維毛坯氈和銅纖維燒結(jié)氈的絲徑均為30μm～160μm。

上述的強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述清洗劑為丙酮或無(wú)水乙醇。

上述的強(qiáng)化沸騰傳熱用雙重孔結(jié)構(gòu)多孔銅材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述KOH溶液的濃度為0.5mol/L～2mol/L。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明首先將銅纖維氈鋪覆于銅基體表面，再進(jìn)行燒結(jié)處理，將銅基體與銅纖維氈燒結(jié)為一體，并在銅基體表面形成具有高孔隙率的銅纖維多孔表面，并且所形成的孔為微米級(jí)大孔，然后進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的控制和優(yōu)化，使得銅纖維表面形成數(shù)量眾多的納米級(jí)微孔。由于具有微米級(jí)大孔和納米級(jí)微孔共存的雙重孔結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所制備的多孔銅材料具有更大的熱交換面積和更多的汽化核心數(shù)目，沸騰傳熱效果得到顯著提高。

2、本發(fā)明強(qiáng)化沸騰傳熱用多孔銅材料的表面為雙重孔結(jié)構(gòu)，由微米級(jí)大孔和納米級(jí)微孔組成，該雙重孔結(jié)構(gòu)的比表面積大，汽化核心數(shù)目多，傳熱效果好。本發(fā)明強(qiáng)化沸騰傳熱材料的沸騰傳熱性能比光面材料的沸騰傳熱性能提高了5倍以上，比具有傳統(tǒng)單孔結(jié)構(gòu)的材料提高了1倍以上。

3、本發(fā)明采用銅管或銅板為基體材料，采用銅纖維氈為多孔骨架制備強(qiáng)化沸騰傳熱材料，充分利用金屬銅優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，所制備的強(qiáng)化沸騰傳熱材料熱傳導(dǎo)性能優(yōu)良，沸騰傳熱效率高。

4、本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，易于實(shí)現(xiàn)。

5、本發(fā)明可操作性強(qiáng)，適于大規(guī)模生產(chǎn)，具有重要的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明