CN101165449A

CN101165449A - 一种热管及其制作方法

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Publication number: CN101165449A
Application number: CNA2006101248300A
Authority: CN
Inventors: 黎艺文; 韦光耀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-04-23

Abstract

本发明涉及一种热管及其制作方法。该热管包括一中空的管壳及端盖，紧贴管壳内壁的毛细吸液芯以及充满毛细吸液芯并封装在管内的工作液体，该毛细吸液芯是通过电化学方法沉积在中空管壳内壁的铜合金颗粒沉积层，该铜合金颗粒沉积层厚度为0.1～1.0mm，其铜合金颗粒颗粒度为每平方毫米50～100粒。本发明还提供了该热管的制作方法，它包括：备料，基材预处理，工作面毛化处理，水洗，电化学沉积铜粗化层，水洗，化学钝化，水洗，烘干，组装、焊接、注入工作液体，抽真空、安密封螺钉等步骤。本发明热管的吸液芯与构成热管中空管壳的基材结合紧密、毛细效果显著，热管径向热阻小、热传递功率大，而且其制作方法简单、实用、成本低。

Description

一种热管及其制作方法

技术领域：

本发明涉及导热结构，特别涉及一种热管及其制作方法。

背景技术：

热管是依靠自身内部工作液体相变实现导热的导热组件，典型的热管由管壳、吸液芯以及封装在管内的工作液体组成。目前，公知的热管吸热芯毛细结构有铜粉烧结、铜网贴壁两种方式，前者生产工艺复杂、成本高，后者铜网与管壁难以贴紧，吸液芯毛细效果差、其散热效果不稳定。申请号为200410015440.0的《热管及其制作方法》发明专利申请公开了一种毛细吸液芯是由金属粉体与纳米碳材混合烧结制成的热管，其吸液芯导热能力得到提高，热管导热性能亦提高，但其制作工艺仍然比较复杂，成品率低，成本也较高；而且，仍必须经过烧结过程，因而作为毛细吸液芯的烧结层厚度还是比较厚而且不均匀，其径向热阻还比较大，此外，烧结层合金与外壳内壁的结合还不是特别好，当受到外力作用时，合金层也易脱落，因而，还不能满足一些电子产品的需要。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种吸液芯与基材结合紧密、毛细效果显著，热管径向热阻小热传递功率大而且其制作方法简单的热管及其制作方法，以解决现有热管吸液芯毛细效果差或虽然热管吸液芯毛细效果好、导热性能高但当受到外力作用时，合金层易脱落以及制作工艺复杂、成本高的问题。

解决上述技术问题的技术方案是：一种热管，包括一中空管壳及端盖、紧贴中空管壳内壁的毛细吸液芯以及封装在管内的工作液体，该毛细吸液芯是通过电化学方法沉积在中空管壳内壁的铜合金颗粒沉积层。

本发明还提供了一种毛细吸液芯是通过电化学方法沉积在中空管壳内壁的铜合金颗粒沉积层之热管的制作方法，它包括以下步骤：

A、备料：提供一一端封口或两端开口的中空管壳及端盖；

B、基材处理：将中空管壳及端盖进行预处理，包括：

化学除油——水洗——化学除锈——水洗；

C、工作面毛化处理：在中空管壳内***电极，中空管壳接正极，电极接负极，在特定的电解液I中进行电化学腐蚀，使铜管内壁出现毛化现象——即铜管内壁被腐蚀产生数个不规则的微小凹坑，

用同样的方法对端盖内壁进行工作面毛化处理；

D、水洗：将经过工作面毛化处理后的中空管壳及端盖用自来水冲洗；

E、电化学沉积铜粗化层：中空管壳接负极，电极接正极，在特定的电解液II中进行电化学沉积，使中空管壳内壁出现粗化现象——即铜管内壁产生不规则的铜合金颗粒，其沉积层厚度为0.2mm，其铜合金颗粒颗粒度为每平方毫米60粒，

用同样的方法对端盖内壁进行电化学沉积铜粗化层处理；

F：水洗：将经过电化学沉积铜粗化层处理后的中空管壳及端盖用自来水冲洗；

G：化学钝化：将经过水洗后的中空管壳及端盖放入钝化液中按常规方法进行化学钝化；

H、水洗：将经过化学钝化后的中空管壳及端盖用自来水冲洗；

I、烘干；

J、组装、焊接、注入工作液体：将经过上述粗化处理后的中空管壳与端盖组装焊接成一体，注入工作液体；

K：抽真空、安密封螺钉。

由于本发明热管的毛细吸液芯是通过电化学方法沉积在中空管壳内壁的铜合金颗粒沉积层，其与基材的结合紧密牢靠，当受到外力作用时，合金层不易脱落，而且毛细效果显著，热管径向热阻小、热传递功率大；

本发明热管的毛细吸液芯是通过电化学方法在中空管壳内壁沉积一层均匀细致的铜合金颗粒，其关键步骤是毛化及粗化工序，只要严格控制毛化及粗化电解液I、II的成分及浓度以及时间即可控制铜合金颗粒沉积层的厚度，从而保证产品成品质量，产品质量好、方法简单实用，成本低。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种热管及其制作方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1～图3：本发明热管的结构示意图(装配图)：

图1-主视剖视图，图2-图1的左视图，

图3-图1的I部局部放大图；

图4～图5：构成本发明热管之一端开口的中空管壳结构示意图：

图4-主视剖视图，图5-图4的左视图；

图6～图7：构成本发明热管之端盖结构示意图：

图6-主视剖视图，图7-图6的左视图；

图8：本发明热管制作方法的工艺流程图；

图9：工作面毛化处理工序部件连接关系示意图；

图10：电化学沉积铜粗化层工序部件连接关系示意图；

图11：本发明热管工作原理示意图。

图中：

1-中空管壳，2-毛细吸液芯2，3-工作液体，31-蒸汽，4-端盖，5-封口螺栓，6-散热装置，7-电源，8-铜电极板，9-连接电极，10-反应容器，11-毛化处理工序用电解液I，12-工作面电化学沉积铜粗化层工序用电解液II，A-蒸发端(加热端)，B-冷凝端(冷却端)；F₁-吸热量，F₂-放热量，D₁-中空管壳外径，D₂-端盖外径。

具体实施方式：

实施例一：

一种热管，包括一端封口的圆筒形的中空铜管壳1及端盖4、紧贴中空铜管壳1内壁的毛细吸液芯2以及封装在管壳内存在于毛细吸液芯内的工作液体3(参见图1～图3)，该毛细吸液芯2是通过电化学方法沉积在中空铜管壳内壁的铜合金颗粒沉积层，该铜合金颗粒沉积层厚度为0.2mm，其铜合金颗粒颗粒度为每平方毫米60粒(参见图1～图7)。

本发明热管的工作液体3可以采用纯净水或酒精或丙酮等液体。

作为本发明实施例的一种变换，该铜合金颗粒沉积层厚度可以增加或减少，一般为0.1～1.0mm，其铜合金颗粒颗粒度为每平方毫米50～100粒。

作为本发明实施例的又一种变换，所述热管也可以是由两端开口的中空管壳1与两个端盖通过焊接方式固定连接在一起。

作为本发明实施例的一种变换，所述构成热管的中空管壳也可以是铝管或不锈钢管，还可以是其他热阻较小且能与铜进行氧化还原反应的金属管，如铁管或铁合金管。

本发明热管中空管壳横截面的形状一般为圆形，根据需要，其横截面也可以是椭圆形或正方形或六边形或其他设计要求的形状，端盖的横截面形状与中空管壳横截面的形状相同。

实施例二：

一种热管的制作方法，包括以下步骤(参见图8)：

A、备料：提供一一端封口或两端开口的中空管壳及端盖；

B、基材处理：将中空管壳及端盖进行预处理，包括：

化学除油——水洗——化学除锈——水洗；

C、工作面毛化处理：在中空管壳内***电极，中空管壳接正极，电极接负极，在特定的电解液I中进行电化学腐蚀，使铜管内壁出现毛化现象——即铜管内壁被腐蚀产生数个不规则的微小凹坑(参见图9)，毛化处理工作温度是室温，电流密度：10～20A/dm2，时间：15～30Sec；

用同样的方法对端盖内壁进行工作面毛化处理；

E、电化学沉积铜粗化层：中空管壳接负极，电极接正极，在特定的电解液II中进行电化学沉积，使中空管壳内壁出现粗化现象——即铜管内壁产生不规则的铜合金颗粒，其沉积层厚度为0.2mm，其铜合金颗粒颗粒度为每平方毫米60粒(参见图10)，工作温度：30～45℃，电流密度：3～5A/dm2，时间30～60min；

用同样的方法对端盖内壁进行电化学沉积铜粗化层处理；

I、烘干：按常规方法进行；

J、组装、焊接、注工作液体：将经过上述粗化处理后的中空管壳与端盖组装焊接成一体，注入工作液体；

K：抽真空、安密封螺钉。

本实施例所述C、工作面毛化处理所用之特定的电解液I的有关参数是：

H2SO4 50～100ml/l

HCL 20～30ml/l

HNO3 10～15ml/l

添加剂A-聚乙二醇 3～5g/l

金属缓蚀剂-硫脲 10～20ml/l。

所述E、电化学沉积铜粗化层工序中之特定的电解液II的有关参数是：

H2SO4 50～80ml/l

添加剂A-聚乙二醇 0.01～0.05g/l

砂铜剂-CuS-3 15～18ml/l。

作为本发明实施例的一种变换，电解液I中的H2SO4、HCL、HNO3的用量可以分别增减。

作为本发明实施例的又一种变换，电解液I、电解液II中的添加剂A-还可以采用十二烷基硫酸钠、OP乳化剂。

作为本发明实施例的又一种变换，电解液I中的金属缓蚀剂也可以不用硫脲，而采用其他具有缓蚀作用的金属缓蚀剂。

作为本发明实施例的一种变换，电解液II中的CuSO4 H2SO4的用量也可以分别增减。

作为本发明实施例的又一种变换，电解液II中的砂铜剂也可以不用CuS-3，而采用其他具有相同作用的砂铜剂。

作为本发明实施例的一种变换，所述铜合金颗粒沉积层厚度还可以增减，一般为0.1～1.0mm，其铜合金颗粒颗粒度为每平方毫米50～100粒。

作为本发明实施例的一种变换，所述制作热管的中空管壳也可以是两端开口的中空管壳，其相应的端盖应为两个。

作为本发明实施例的一种变换，所述制作热管的中空管壳也可以是铝管或不锈钢管，还可以是其他热阻较小且能与铜进行氧化还原反应的金属管，如铁管或铁合金管。

本发明热管只是热管中的一种，本发明热管制作方法适用于制作管径为φ6～50mm，长度为20～1000mm之热管，根据需要，也可以制作管径小于φ6mm、长度小于20mm或管径大于φ50mm、长度大于1000mm的热管。

本发明热管工作原理及工作过程如下(参见图11)：

本发明热管的A端为蒸发段，B端为冷凝段，当热管的蒸发段A端受热时，毛细吸液芯2中的工作液体3蒸发汽化形成蒸汽31，该蒸汽31在微小的压差作用下流向热管的冷凝段B，并凝结成工作液体3同时放出热量F₂，工作液体3再靠毛细作用沿毛细吸液芯2流回蒸发段A，如此循环，热量F₁由热管的蒸发段不断地传向冷凝段B并被冷凝段B的散热装置6带走。

Claims

1.一种热管，包括一中空管壳及端盖、紧贴中空管壳内壁的毛细吸液芯以及封装在管内的工作液体，其特征在于：该毛细吸液芯是通过电化学方法沉积在中空管壳内壁的铜合金颗粒沉积层。

2.根据权利要求1所述的一种热管，其特征在于：形成该毛细吸液芯的铜合金颗粒沉积层厚度为0.1～1.0mm，其铜合金颗粒颗粒度为每平方毫米50～100粒。

3.根据权利要求1或2所述的一种热管，其特征在于：所述构成热管的中空管壳是铜管、铝管、不锈钢管、铁管或铁合金管。

4.一种热管的制作方法，其特征在于：它包括以下步骤：

A、备料：提供一一端封口或两端开口的中空管壳及端盖；

B、基材处理：将中空管壳及端盖进行预处理，包括：

化学除油——水洗——化学除锈——水洗；

用同样的方法对端盖内壁进行工作面毛化处理；

用同样的方法对端盖内壁进行电化学沉积铜粗化层处理；

I、烘干；

K：抽真空、安密封螺钉。

5.根据权利要求4所述的一种热管的制作方法，其特征在于：所述C、工作面毛化处理所用之特定的电解液I的参数是：

H2SO4 50～100ml/l

HCL 20～30ml/l

HNO3 10～15ml/l

添加剂A 3～5g/l

金属缓蚀剂 10～20ml/l。

6.根据权利要求4所述的一种热管的制作方法，其特征在于：所E、电化学沉积铜粗化层工序中之特定的电解液II的参数是：

CuSO4 80～100g/l

H2SO4 50～80ml/l

添加剂A 0.01～0.05g/l

砂铜剂 15～18ml/l。

7.根据权利要求5所述的一种热管的制作方法，其特征在于：所述的添加剂A是聚乙二醇或十二烷基硫酸钠或OP乳化剂之中的一种，所述的金属缓蚀剂是硫脲。

8.根据权利要求6所述的一种热管的制作方法，其特征在于：所述的添加剂A是聚乙二醇或十二烷基硫酸钠或OP乳化剂之中的一种，所述的砂铜剂是CuS-3。

9.根据权利要求4或5或6或7或8所述的一种热管的制作方法，其特征在于：所述C、工作面毛化处理工序的有关参数为：

毛化处理工作温度室温

电流密度 10～20A/dm2

时间 15～30Sec。

10.根据权利要求4或5或6或7或8所述的一种热管的制作方法，其特征在于：所述E、电化学沉积铜粗化层工序中有关参数为：

工作温度 30～45℃

电流密度 3～5A/dm2

时间 30～60min。