一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法，通过铜粉和铜毛细管烧结组成吸液芯结构，吸液芯结构采用多种孔隙结构。烧结铜粉部分蒸发段采用大孔隙，冷凝段采用小孔隙，绝热段孔隙大小介于两者之间。蒸发段较大的孔隙能够减小气泡阻塞的风险，大幅提升气泡脱离的速度，冷凝段较小的孔隙使得毛细凝聚效应增强，加快冷端气体的凝结。烧结铜粉的多方向孔隙结构为气体从蒸发段逸出和进入冷凝段提供更多空间，铜毛细管的横向孔隙结构为液体回流提供强大毛细力。较大的吸液芯热端和冷端面积能够增加沸腾受热面积和冷凝受冷面积，绝热段采用较窄的设计能够为气流提供较大的通道，保证气流的快速流通，整体加快热量传送。传送。传送。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微热管领域，尤其涉及一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着微型设备的高速发展，电子芯片集成度的迅速提高，在单位面积形成的热通量迅速上升，高热通量已经成为影响电子芯片寿命的重要因素。产品空间的狭小化使得散热成为巨大的挑战，传统的散热方式难以满足需求，具有强大相变传热能力的微热管技术迅速发展。微热管因其高导热率，高可靠性，及无需外部驱动的优点，成为当前效率最高的散热方案之一。
[0003]微热管依靠内部工质的气液相变完成导热，能够以微小的温降实现热量的转移，内部以持续的液气液循环变化带走元器件的热量，要确保热管的稳定高效运行，必须使得热管内部气体和液体的高效循环，大的气流通道和强的液体回流能力是影响热管性能的关键因素，而改进吸液芯是优化该关键因素的重要技术手段。
[0004]目前常见的平板微热管有沟槽型、烧结型、丝网型几大类。沟槽型吸液芯结构虽然具有重量较轻，液体回流阻力较小的优点，但是其毛细压力较小，驱动冷凝段液体回流的能力较弱，会造成蒸发段过早进入沸腾极限。
[0005]传统的烧结式吸液芯和丝网型吸液芯，其整体孔隙分布都是均匀分布的，当整体孔隙较小时，液体回流阻力大，蒸发段气泡逃逸困难，液体回流的较大阻力，使得蒸发段液体不能得到及时补充，会在功率较低时就进入沸腾极限，当整体孔隙较大时，会导致毛细压力的不足，液体回流慢，以及冷凝段液体凝结效率减弱，导致热管整体性能的下降。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法。
[0007]本专利技术利用蒸发段较大的孔隙能够减小气泡阻塞的风险，大幅提升气泡脱离的速度，冷凝段较小的孔隙使得毛细凝聚效应增强，加快冷端气体的凝结。烧结铜粉的多方向孔隙结构为气体从蒸发段逸出和进入冷凝段提供更多空间，铜毛细管的横向孔隙结构为液体回流提供强大毛细力。较大的吸液芯热端和冷端面积能够增加沸腾受热面积和冷凝受冷面积，绝热段采用较窄的设计能够为气流提供较大的通道，保证气流的快速流通，整体加快热量传送，解决了现有吸液芯微热管气流通道小，毛细压力小，渗透率低，蒸发和冷凝慢，传热量低的技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术使用以下的技术方案来实现：一种多孔隙异形复合吸液芯微热管，包括铜基管、复合吸液芯和填充在铜基管内的液体工质，所述复合吸液芯依次分为蒸发段、绝热段和冷凝段，所述绝热段为矩形，蒸发段宽度由蒸发端向绝热段呈圆弧状递减，冷凝段宽度由绝热段向冷凝端呈圆弧状递增，绝热段面积占比小，蒸发段和冷凝段
面积占比大。
[0009]作为优选，所述复合吸液芯结构由铜粉和铜毛细管两部分复合烧结，并与所述铜基管烧结在一起，复合吸液芯烧结过程采用分段多次烧结；所述复合吸液芯采用多种孔隙结构，铜毛细管部分为横向方向孔隙结构，以及铜毛细管和铜粉接触部分为多方向孔隙结构。
[0010]作为优选，所述烧结铜粉部分的蒸发段、绝热段和冷凝段均为多方向孔隙结构，所述复合吸液芯烧结铜粉部分蒸发段所用铜粉直径为130
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150微米，冷凝段所用铜粉直径为70
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90微米，绝热段所用铜粉直径为100
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120微米。
[0011]作为优选，所述蒸发段长度占微热管长度的20％
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30％，绝热段长度占微热管长度的40％
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60％，冷凝段长度占微热管长度的20％
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30％。
[0012]作为优选，所述绝热段吸液芯占绝热段面积的40％
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50％，蒸发段吸液芯占蒸发段面积的50
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60％，冷凝段吸液芯占冷凝段面积的50
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60％。
[0013]作为优选，所述复合吸液芯为铜粉
‑
铜毛细管
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铜粉复合，所述铜毛细管排列为单层或多层。
[0014]作为优选，对所述复合吸液芯进行亲水处理，使用FeCl3和HCl混合溶液腐蚀处理吸液芯。
[0015]作为优选，所述复合吸液芯与铜基管平行，并且居中放置，吸液芯两端与铜基管两端烧结连接。
[0016]另一方面，本专利技术还提供所述多孔隙异形复合吸液芯微热管的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0017]S1.将铜毛细管和铜粉置于乙醇中超声清洗，然后用去离子水冲洗干净；
[0018]S2.将清洗好的铜毛细管和铜粉放入干燥箱中烘干取出，先在石墨模具里铺设一层铜粉，再将铜毛细管按吸液芯要求形状铺设于铜粉之上，然后放于烧结炉中于氢气氛中烧结，完成后待冷却取出清洗干燥，然后烧结蒸发段大孔隙部分，完成后取出清洗干燥，然后放置铜粉烧结绝热段，完成后取出清洗干燥，然后放置铜粉烧结冷凝段；
[0019]S3.将冷却好的吸液芯结构取出，将吸液芯放于乙醇中超声清洗，然后用去离子水冲洗干净，置于干燥箱中干燥；
[0020]S4.用切割机切恰当长度的紫铜圆管，并将其中一端缩口，然后置于乙醇中超声清洗，然后用去离子水冲洗干净，置于干燥箱中干燥；
[0021]S5.将清洗好的铜管放于热压机下按压成需要厚度的铜基管，然后将吸液芯结构放于铜基管之中，再用热压机按压，然后将铜基管放入烧结炉，在氢气氛下烧结成型，冷却后将未缩口一端密封；
[0022]S6.从缩口一端注入FeCl3和HCl混合溶液，然后将热管置于超声清洗机中震荡，均匀腐蚀几分钟后将溶液倒出，然后注入去离子水反复超声清洗，清洗完成后干燥处理；
[0023]S7.从缩口一端注入去离子水，将另一端置于温水中，然后进行抽真空处理，将多余缩口用冷焊切除后密封，即得所述微热管。
[0024]本专利技术提供的多孔隙异形复合吸液芯微热管，在经过化学腐蚀的铜粉和铜毛细管表面具有丰富的微尺度表面结构，高温烧结的铜粉和铜毛细管与铜基管之间实现冶金结合，具有足量的孔隙结构。所制造的异形复合吸液芯具有工艺简单，成本低廉，毛细压力大，
渗透率高，蒸发段液体蒸发快，冷凝段气体冷凝快，气流通道大的优点，热管整体传热性能好。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术中设计的复合吸液芯蒸发段宽度由蒸发端向绝热段呈圆弧状递减，冷凝段吸液芯宽度由绝热段向冷凝端呈圆弧状递增，这种异形结构一方面使得蒸发段和冷凝段形成较大的蒸发和冷凝面积，另一方面吸液芯中间绝热段部分的较窄设计使得气流通道增大，加快了气液循环速度。
[0026]本专利技术设计的复合吸液芯拥有两种方向类型孔隙结构，分别为烧结铜粉的多方向孔隙和铜毛细管的单方向孔隙，铜毛细管的水平方向孔隙为吸液芯提供了强大的毛细力，烧结铜粉的多方向孔隙为蒸发段提供更多的上升和左右逸出气流通道，多方向孔隙还能为冷凝段提供更多方向上的进气通道，整体加快气液循环，从而提高热管性能。
[0027]本专利技术设计的复合吸液芯烧结铜粉部分采用三种孔隙，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔隙异形复合吸液芯微热管，包括铜基管、复合吸液芯和填充在铜基管内的液体工质，其特征在于，所述复合吸液芯依次分为蒸发段、绝热段和冷凝段，所述绝热段为矩形，蒸发段宽度由蒸发端向绝热段呈圆弧状递减，冷凝段宽度由绝热段向冷凝端呈圆弧状递增，绝热段面积占比小，蒸发段和冷凝段面积占比大。2.根据权利要求1所述的一种多孔隙异形复合吸液芯微热管，其特征在于，所述复合吸液芯结构由铜粉和铜毛细管两部分复合烧结，并与所述铜基管烧结在一起，复合吸液芯烧结过程采用分段多次烧结；所述复合吸液芯采用多种孔隙结构，铜毛细管部分为横向方向孔隙结构，铜毛细管和铜粉接触部分为多方向孔隙结构。3.根据权利要求2所述的一种多孔隙异形复合吸液芯微热管，其特征在于，所述烧结铜粉部分的蒸发段、绝热段和冷凝段均为多方向孔隙结构，所述复合吸液芯烧结铜粉部分蒸发段所用铜粉直径为130
‑
150微米，冷凝段所用铜粉直径为70
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90微米，绝热段所用铜粉直径为100
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120微米。4.根据权利要求1所述的多孔隙异形复合吸液芯微热管，其特征在于，所述蒸发段长度占微热管长度的20％
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30％，绝热段长度占微热管长度的40％
‑
60％，冷凝段长度占微热管长度的20％
‑
30％。5.根据权利要求1所述的多孔隙异形复合吸液芯微热管，其特征在于，所述绝热段吸液芯占绝热段面积的40％
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50％，蒸发段吸液芯占蒸发段面积的50
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60％，冷凝段吸液芯占冷凝段面积的50
‑
60％。6.根据权利要求1所述的多孔隙异形复合吸液芯微热管，其特征在于，所述复合吸液芯为铜粉
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵振刚，彭国洪，张延辉，张大骋，李英娜，王娅新，李磊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：