[發明專利]一種一體化平板微熱管結構及其3D打印制造方法

在審

• 申請號: 202010429819.5
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111590073A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 汪小明;王耿;明憲良;唐曄
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/11;F28D15/04;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發明涉及一種一體化平板微熱管結構及其3D打印制造方法，包括：第一步、一體化平板微熱管結構區域劃分；第二步、3D打印一體化平板微熱管結構模型處理；第三步、平板微熱管結構3D打印一體成形；第四步、3D打印一體化平板微熱管結構件后處理；至此，完成一體化平板微熱管的制造。本發明解決傳統平板微熱管分體式結構制造方法工序多、生產周期長、制造成本高的問題。通過面向3D打印的一體化平板微熱管結構區域劃分、模型處理、成形工藝參數確認、后處理，實現平板微熱管結構一體化同步成形，顯著縮短平板微熱管的生產周期，降低生產成本，提高平板微熱管的性能和可靠性。

技術領域

本發明涉及平板微熱管結構及制造技術領域，特別是一種一體化平板微熱管結構及其3D打印制造方法。

背景技術

隨著電子器件的功率不斷增加，體積卻要求越來越小，使得單位面積的發熱量成倍提高，因此高熱流密度器件的散熱問題成為影響電子器件設計與應用的關鍵技術之一。與傳統散熱方法相比，平板微熱管具有傳熱效率高、均溫性好、外表面平整、結構簡單等獨特優勢，已成為解決高熱流密度器件散熱問題的主要方法之一。

平板微熱管分為外殼和內部毛細吸液芯兩部分，微熱管內部填充有某種液體工質，當熱源產生熱能時，熱源附近的液體工質就會開始氣化并且迅速擴散到冷凝段將熱釋放出去，同時凝結成液體，并在毛細芯所提供的毛細力的驅動下回流到熱源附近，如此循環，熱量就由熱管的一端傳至另一端，傳熱效率是銅棒的幾百倍甚至上千倍。平板微熱管的傳熱效率與毛細結構吸力有很大關系，傳統毛細結構通過金屬粉末冶金而成，或者是絲網等網狀結構，也可以是微通道。此類熱管均為分體式結構組裝而成，工序繁多，加工難度大，生產周期長，制造成本高，且質量難以保證，限制了平板微熱管的傳熱效率與推廣應用。

發明內容

本發明目的在于提供一種一體化平板微熱管結構及3D打印制造方法，解決微熱管分體式結構傳統制造方法工序多、生產周期長、制造成本高的問題。

對此，本發明提出一種一體化平板微熱管結構的3D打印制造方法，其特征在于，其步驟為：第一步、對一體化平板微熱管結構區域進行劃分：所述一體化平板微熱管結構為一個整體結構，其分為實體外殼、實體支撐柱、內部毛細吸液芯及重合區域四部分，其中，所述一體化平板微熱管結構的實體外殼的內表面與多個內部毛細吸液芯接觸；在實體外殼與內部毛細吸液芯的結合區域設置一定厚度的重合區域，以提高實體外殼與毛細吸液芯的結合強度；在實體外殼上、下面之間設置多個實體支撐柱，以使外殼上、下面相互連接，增加外殼強度和剛度，保證平板微熱管使用過程的可靠性；第二步、3D打印一體化平板微熱管結構模型處理：根據平板微熱管區域劃分，對于外殼實體結構與內部毛細吸液芯結構兩個部分按照它們在所述一體化平板微熱管結構中的相對位置在三維建模軟件中裝配成一個組合體，再將所述組合體同時導出為stl格式文件；如在專用3D打印工藝軟件中進行裝配，則不進行導出文件步驟；在3D打印成形開始前，需始終保持外殼實體結構部分與內部毛細吸液芯3部分組合體模型的相對位置不變；第三步、平板微熱管結構3D打印一體成形：在所述一體化平板微熱管結構3D打印成形步驟中，設置激光功率和掃描速度，毛細吸液芯區域的激光燒結功率為外殼實體區域的四分之一～三分之一，毛細吸液芯區域的激光掃描速度為外殼實體區域的三倍；一體化平板微熱管結構3D打印成形的擺放方向為：所述平板微熱管的Z軸與3D打印生長方向一致；第四步、3D打印一體化平板微熱管結構件后處理：所述一體化平板微熱管結構件3D打印成形完成后需進行后處理，其包括清理殘留在零件內腔中的金屬粉末、熱處理、線切割、精加工。

優選的，一體化平板微熱管結構的材料為金屬粉末，通過激光選區熔化3D打印工藝制造。

優選的，外殼部分的材料為金屬粉末，在打印過程中，外殼部分采用高功率激光燒結金屬粉末，形成致密度大于99％以上的實體結構，以保證結構的強度和剛度。

優選的，內部毛細吸液芯的材料為金屬粉末，內部毛細吸液芯采用低功率激光燒結金屬粉末形成疏松多孔毛細結構，提高吸液芯的毛細吸力。