CN103182509A - 环路热管用多孔毛细芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环路热管用多孔毛细芯的制备方法，该多孔毛细芯是利用导热性能以及抗腐蚀性能较好的金属制备，本发明所制备的多孔毛细芯具有高可靠性能，高孔隙率，高渗透性能，耐腐蚀，孔径分布均匀的特点。该毛细芯可制备成柱状，也可制备成平板形，根据需要用于不同形状的蒸发室。本发明采用冷等静压成型，然后加工成所需形状，在真空气氛下烧结的方法制备。通过不同的金属粉末组合，可以制备出单一金属毛细芯和复合毛细芯。本发明用于散热量大、传输距离长的环路热管，可应用于航空、航天、电子等热控领域。
Description
技术领域
本发明属于热量控制领域，涉及一种用于环路热管进行热量传输的多孔毛细芯的制备方法。
背景技术
环路热管是一种依靠工质的蒸发和冷凝来进行换热的传热装置，有着很高的导热性，可以在较小的温差条件下实现长距离热量传输。毛细芯是环路热管传热装置的核心部件，其作用是利用毛细芯良好的抽吸力，使环路热管中的工作介质能够顺利地完成液相和气相的连续循环，从而达到对高温部件传热和散热的目的。
与常规热管相比，环路热管只在蒸发器内布置有毛细芯结构，气态工作介质管路和液态工作介质管路完全分离，从而降低了管路内工作介质流动的阻力，提高了环路热管的热量传输能力和传输距离，其传递的热流量比传统热管至少大一个数量级，同时，环路热管布置更加灵活，可提供一定的反重力高度。随着航空、航天以及电子行业的迅猛发展，产热部件热流密度越来越大，设备的集成度越来越高，需要长距离、高散热效率的散热装置来满足实际需要，但传统的散热装置已不能满足高散热量以及长距离散热的要求，环路热管可以同时满足长距离、高散热效率的要求，可以运用与航空、航天以及电子行业的关键部件的散热装置。
目前制备毛细芯的方法很多，如采用软纤维纺织或编制的毛细芯，采用烧结后再加工的多孔毛细芯，还有采用陶瓷制备的毛细芯。对于软纤维纺织或编制的毛细芯，这种毛细芯的孔径较大，渗透率过高，毛细抽吸力小，冷却效率低。采用烧结后再加工的毛细芯通常应用于单一金属多孔毛细芯的制备，但由于加工时切削表面堵塞造成孔隙率下降，造成产品质量不稳定。陶瓷制备的毛细芯具有较小的孔径，耐工作介质腐蚀，但陶瓷特有的脆性使其在震动环境下容易出现裂纹，造成毛细芯失效。
专利内容
针对上述不足，本发明提供了一种用于环路热管的多孔毛细芯的制备方法，多孔毛细芯是利用导热性能以及抗腐蚀性能较好的金属制备，所制备的多孔毛细芯具有高可靠性能，高孔隙率，高渗透性能，耐腐蚀，孔径分布均匀的特点。而且制备方法简单，机械强度高，优于陶瓷材料毛细芯以及软纤维材料编制的毛细芯。
一种用于环路热管的多孔毛细芯的制备方法，该方法如下：将金属粉末装入模具中然后封闭，放入冷等静压机中进行压制，对压制出的坯体进行机械加工，最后再烧结得到多孔毛细芯。
所述金属粉末为一种或多种金属粉末，当为一种金属粉末时，制得的多孔毛细芯是单一金属毛细芯；当为多种金属粉末时，要将多种金属粉末按顺序装入模具中，最终制得复合毛细芯。
所述的金属粉末可以为不锈钢粉、钛粉或镍粉等。
一种常用的情况是：金属粉末为两种，将两种金属粉末按顺序装入模具中，最终制得复合毛细芯，两种金属粉末优选不锈钢粉和镍粉。
可通过机械加工制备成柱状，也可制备成平板形，根据需要用于不同形状的蒸发室。相应制得的多孔毛细芯截面形状通常是圆形或长方形(如图1)。
所述压制时的成型压力为10MPa～300MPa。
所述烧结的温度为100℃～800℃，烧结气氛为真空、氩气、氢气或氮气。
本发明的有益效果为：
(1)毛细抽吸力大：由于毛细芯的最小孔径仅为0.1um，因此具有较大毛细抽吸力；
(2)渗透率高：毛细芯采用复合结构，通过对导热能力和孔径的配合，可以制备出高低孔隙率搭配，具有高渗透率，大毛细抽力的毛细芯。
(3)稳定性好：毛细芯采用金属材料，且采用冷等静压以及气氛烧结等方法，且与环路热管管壁热物理性能匹配，在温度变化较大的条件下可靠耐用。
(4)制备简单：采用冷等静压成型，然后机械加工出所需的形状，再进行烧结，制备周期短，成品率高成本低。
(5)应用范围广：可以制备出不同大小的毛细芯，通过不同的金属粉末组合，可以制备出单一金属毛细芯和复合毛细芯。可很方便的用于大型和小型散热装置中。本发明用于散热量大、传输距离长的环路热管，可应用于航空、航天、电子等热控领域。
附图说明
图1毛细芯横截面形状；
图2由两种金属粉末制成的复合毛细芯组合形式纵截面。
具体实施方式
本发明提供了一种环路热管用毛细芯的制备方法，该方法是将金属粉末装入模具中然后封闭，使其与外界达到密封状态，放入冷等静压机中在规定的工艺下压制，压制出的坯体通过机械加工成所需的形状以及尺寸，然后放入烧结炉中根据具体的工艺条件进行烧结，烧结后得到的就是所需毛细芯。
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：将平均粒度3um的Ti粉末装入模具中然后封闭，使其与外界达到密封状态，放入冷等静压机中在50MPa工艺下压制，压制出的坯体通过机械加工成高104mm直径42mm的圆柱，然后放入烧结炉中在500℃，保温120分钟真空气氛条件进行烧结，烧结后得到的就是高100mm直径40mm的圆柱毛细芯，孔隙度55％，渗透率8.24×10-14m2，平均孔径为0.97um。
实施例2：
将平均粒度30um的不锈钢粉末装入模具中然后封闭，使其与外界达到密封状态，放入冷等静压机中在150MPa工艺下压制，压制出的坯体通过机械加工成长325mm高10.7mm宽106mm的平板，然后放入烧结炉中在800℃，保温120分钟，氩气气氛条件进行烧结，烧结后得到的就是高长300mm高10mm宽100mm的平板毛细芯，孔隙度43％，渗透率4.18×10-12m2，平均孔径为8um。
实施例3：
将平均粒度10um的镍粉末装入模具中然后封闭，使其与外界达到密封状态，放入冷等静压机中在300MPa工艺下压制，压制出的坯体通过机械加工成高402mm直径30.2mm的圆柱，然后放入烧结炉中在100℃，保温120分钟，氢气气氛条件进行烧结，烧结后得到的就是高400mm直径30mm的圆柱毛细芯，孔隙度56％，渗透率4.33×10-14m2，平均孔径为3um。
实施例4：
将平均粒度2.6um的镍粉末以及平均粒度15um的不锈钢粉末按顺序装入模具中然后封闭，使其与外界达到密封状态，放入冷等静压机中在180MPa工艺下压制，压制出的坯体通过机械加工成高540mm直径55mm的圆柱，使不锈钢段长度为150mm，镍段长度为390mm(如图2)，然后放入烧结炉中在700℃，保温120分钟，氮气气氛条件进行烧结，烧结后得到的就是高500mm直径50mm的圆柱不锈钢/镍复合毛细芯。
Claims (8)
1.一种用于环路热管的多孔毛细芯的制备方法，其特征在于：该方法如下：
将金属粉末装入模具中然后封闭，放入冷等静压机中进行压制，对压制出的坯体进行机械加工，最后再烧结得到多孔毛细芯；
所述金属粉末为一种或多种金属粉末，当为一种金属粉末时，制得的多孔毛细芯是单一金属毛细芯；当为多种金属粉末时，要将多种金属粉末按顺序装入模具中，最终制得复合毛细芯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：金属粉末有两种，将两种金属粉末按顺序装入模具中，最终制得复合毛细芯。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：金属粉末为镍粉和不锈钢粉，将镍粉和不锈钢粉按顺序装入模具中，最终制得复合毛细芯。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属粉末为不锈钢粉、钛粉或镍粉中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述多孔毛细芯的截面形状是圆形或长方形。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述压制时的成型压力为10MPa～300MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烧结的温度为100℃～800℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烧结的气氛为真空、氩气、氢气或氮气气氛。
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