CN113218226A - 一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，包括扁平状外壳、具有毛细结构的吸液芯和端盖，吸液芯烧结设置在外壳内；吸液芯由球形铝粉或者球形铝合金粉烧结而成，吸液芯的空隙率在20％‑70％之间；外壳上设置有进口和出口。本发明中，通过铝粉或者铝合金粉烧结成具有毛细结构的吸液芯；烧结出来的吸液芯的孔隙率是可以调节的，具有高空隙率的具有毛细结构的吸液芯具有吸液速率高和传热效率高的特点。同时，本发明的铝热管是薄片的结构，并且中间的由铝粉或者铝合金粉烧结而成的吸液芯是可以承受一定程度的弯曲的；所以本发明的铝热管是可以在一定程度上进行弯曲的从而扩大应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝热管，尤其涉及一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构及其制备方法。
背景技术
热管是现在最高效的传热元件，在电子元器件与电力设备等领域中具有重要的运用；它是利用相变潜热将热量有一端传递到另一端。典型的热管由外壳、吸液芯和端盖组成；在吸液芯内充满工作介质后密封就成为了一个热管。
目前管式结构和块式结构的热管不能够弯曲成弧形，使得这两种热管的应用场景受限。现在的薄型均热板；例如实用新型专利207543468U披露了一种超薄均热板，在沟槽中分布铜粉或者金属纤维毛细结构。该结构仍然存在吸液速率低、强度弱、传热效率低等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构及其制备方法；这种薄型铝热管不仅可以弯曲并且还具有吸液速率高和传热效率高的特点。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，包括扁平状外壳、具有毛细结构的吸液芯和端盖，所述吸液芯烧结设置在外壳内；所述吸液芯由球形铝粉或者球形铝合金粉烧结而成，吸液芯的空隙率在20％-70％之间；所述外壳上设置有进口和出口。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，优选的，所述吸液芯的空隙的孔径在50μm-900μm之间。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，优选的，所述外壳包括外壳本体，所述外壳本体的中间烧结有吸液芯，吸液芯四侧的外壳本体卷起后搭接在一起通过焊接密封。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，优选的，所述外壳包括具有凹槽的壳底和壳盖，所述壳盖密封连接在壳底上，所述壳底或者壳盖上设置有进口和出口。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，优选的，所述壳盖为凹槽一侧或者两侧的预留壳底。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，优选的，所述壳底呈弧形状，所述壳盖的形状与壳底的形状匹配。在本发明中，具有弧形的扁平状外壳就非常适合用于管式材料的散热。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，优选的，所述吸液芯的厚度为0.5-2mm。
一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的制备方法，包括以下步骤；
1)浆料的配置；将粒径为1-100微米的球形铝粉或者球形铝合金粉倒入到分散剂中，分散剂的量覆盖球形铝粉，搅拌均匀；然后加入造孔剂和粘结剂，并且混合均匀；
2)将步骤1)配置好的浆料转移到外壳本体上，静置粘结成型；
3)将步骤2)的装有浆料的壳底放入到真空烧结炉中，并且将真空烧结炉内的空气排空，将真空烧结炉的温度升高到580-660摄氏度，保温1min-10min；随炉冷却；
4)将步骤3)完成的烧结体置于超声波清洗装置中清洗，并且在纯水中煮沸3-10min；使得烧结体的表面干净；
5)将烧结体密封设置在外壳内，抽真空并且充入工作介质；密封得到具有铝质毛细结构的薄型铝可变形热管。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的制备方法，优选的，所述步骤3)中分阶段烧结：所述分阶段烧结包括将真空烧结炉温度升高到400-500摄氏度，保温1-2h后升温到580-660摄氏度，保温1min-10min，然后将温度降至400-450摄氏度，保温1-12h；最后将温度降至室温。
上述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的制备方法，优选的，所述造孔剂包括樟脑丸或者其他呈粉末状的碳氢化合物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中，通过铝粉或者铝合金粉烧结成具有毛细结构的吸液芯；烧结出来的吸液芯的孔隙率是可以调节的，具有高空隙率的具有毛细结构的吸液芯具有吸液速率高和传热效率高的特点。同时，本发明的铝热管是薄片的结构，并且中间的由铝粉或者铝合金粉烧结而成的吸液芯是可以承受一定程度的弯曲的；所以本发明的铝热管是可以在一定程度上进行弯曲的从而扩大应用场景。
附图说明
图1为实施例1中具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的展开结构示意图。
图2为实施例2中具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的结构示意图。
图3为实施例3中具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的结构示意图。
图例说明
1、外壳本体；2、吸液芯；3、壳底；4、壳盖。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示的一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，包括扁平状外壳、具有毛细结构的吸液芯2和端盖，吸液芯2设置在外壳内；吸液芯2由球形铝粉或者球形铝合金粉烧结而成，吸液芯2的空隙率在20％-70％之间；外壳上设置有进口和出口。在本实施例中，吸液芯2的厚度为1mm。在本实施例中，吸液芯的空隙的孔径在50μm-900μm之间的任意数值，例如100μm；200μm；400μm；600μm等。目前有热管是采用的铜粉烧结的，但是铝粉烧结的目前没有出现，这是因为铝粉的烧结异常困难，甚至铝粉的烧结块在国内都还没有在市场上销售。
在本实施例中，外壳由铝片制作而成，本实施例的铝片本身称之为外壳本体1；在外壳本体1的中间烧结有吸液芯2，吸液芯2四侧的外壳本体1卷起后搭接在一起通过焊接密封。整的结构就是用外壳本体1将吸液芯2包裹起来。
本实施例的一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的制备方法，包括以下步骤；
1)浆料的配置；将粒径为1-100微米的球形铝粉或者球形铝合金粉倒入到分散剂中，分散剂的量覆盖球形铝粉，搅拌均匀；然后加入造孔剂和粘结剂，并且混合均匀；
2)将步骤1)配置好的浆料转移到铝片上，静置粘结成型；在成型的时候可以用模具辅助成型，也就是先将模具放置在铝片上，然后静置等待铝粉或者铝合金粉在铝片上粘结成型后拿走模具即可；在模具的作用下粘结成型后的铝粉或者铝合金粉的尺寸是可以控制的，以更好的实现批量生产。
3)将步骤2)的装有浆料的壳底放入到真空烧结炉中，并且将真空烧结炉内的空气排空，将真空烧结炉的温度升高到580-660摄氏度，保温1min-10min；随炉冷却。步骤3)中分阶段烧结：所述分阶段烧结包括将真空烧结炉温度升高到400-500摄氏度，保温1-2h后升温到580-660摄氏度，保温1min-10min，然后将温度降至400-450摄氏度，保温1-12h；最后将温度降至室温。
4)将步骤3)完成的烧结体置于超声波清洗装置中清洗，并且在纯水中煮沸3-10min；使得烧结体的表面干净；烧结体具有毛细结构。
5)将烧结体密封设置在外壳内，抽真空并且充入工作介质；密封得到具有铝质毛细结构的薄型铝可变形热管。在密封的时候，将烧结体四周多出来的铝片卷起来相互焊接密封即可。
在需要去除铝片与烧结体之间的间隙的时候，可以在烧结体四周多出来的铝片先涂覆一层导热胶然后再相互密封焊接在一起。也可以在烧结体四周多出来的铝片上涂覆一层薄的锡焊膏，然后将多出来的铝片卷起使得铝片贴紧烧结体进行锡焊后将铝片密封焊接即可。
在本实施例中，造孔剂包括樟脑丸或者其他呈粉末状的碳氢化合物。在本申请中，在加入造孔剂的时候，需要对造孔剂的路径进行控制；造孔剂的粒径一定要比铝粉或者铝合金粉的粒径小，最好是造孔剂的粒径比铝粉或者铝合金粉粒径的二分之一还要小。这是因为过大的粒径会造成烧结体内存在大的空隙，这个大的空隙会影响工作介质的雾化，从而使得热管的传热效率降低。
本实施例的散热结构能够用于均温板和热管；当本实施例的用于均温板的时候，将本实施例的散热结构放置到均温板的工作介质的回流腔内。当本实施例的散热结构用于热管的时候，本实施的散热结构的宽度会受到限制以适合热管的宽度。
本实施例中，通过铝粉或者铝合金粉烧结成具有毛细结构的吸液芯；烧结出来的吸液芯的孔隙率是可以调节的，具有高空隙率的具有毛细结构的吸液芯具有吸液速率高和传热效率高的特点。同时，本发明的铝热管是薄片的结构，并且中间的由铝粉或者铝合金粉烧结而成的吸液芯是可以承受一定程度的弯曲的；所以本发明的铝热管是可以在一定程度上进行弯曲的从而扩大应用场景。
实施例2
如图2所示，外壳包括壳盖4和具有凹槽的壳底3，壳底和壳盖均是由铝或者铝合金制作而成；壳盖4密封焊接在壳底3上，壳底3或者壳盖4上设置有进口和出口。在进行烧结体烧结的时候，先将配置好的浆料转移到壳底3的凹槽内，浆料将凹槽装满；静置粘结成型；烧结后再将壳盖4密封焊接在壳底3上。
在本实施例中，实际上外壳是一个腔体，吸液芯在烧结之前的浆料填充到腔体内，然后烧结成为烧结体也就是吸液芯，然后通过壳盖将吸液芯密封在外壳内。在本实施例中，外壳的厚度可以为1.5mm，宽度可以为8cm，长度可以是15cm。当然在保证厚度足够薄的情况下，长度和宽度是可以按照需要进行调整的。
本实施例的其他地方与实施例1相同
实施例3
在本实施例中，外壳包括壳盖4和具有凹槽的壳底3；如图3所示，壳底3呈弧形，壳盖4的形状与壳底3匹配。在本实施例中，在浆料填充到壳底3凹槽的时候，浆料的流动性要低，也就是填充到壳底凹槽内一直到静如烧结炉内烧结的过程中，浆料要不流动；也就是当浆料具有一定的粘度在填充到壳底的凹槽内，等浆料完全固化在再送入到烧结炉内烧结。
本实施例的其他部分与实施例2相同。
Claims (10)
1.一种具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，其特征在于：包括扁平状外壳、具有毛细结构的吸液芯和端盖，所述吸液芯烧结设置在外壳内；所述吸液芯由球形铝粉或者球形铝合金粉烧结而成，吸液芯的空隙率在20％-70％之间；所述外壳上设置有进口和出口。
2.根据权利要求1所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，其特征在于：所述吸液芯的空隙的孔径在50μm-900μm之间。
3.根据权利要求1所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，其特征在于：所述外壳包括外壳本体，所述外壳本体的中间烧结有吸液芯，吸液芯四侧的外壳本体卷起后搭接在一起通过焊接密封。
4.根据权利要求1所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，其特征在于：所述外壳包括具有凹槽的壳底和壳盖，所述壳盖密封连接在壳底上，所述壳底或者壳盖上设置有进口和出口。
5.根据权利要求4所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，其特征在于：所述壳盖为凹槽一侧或者两侧的预留壳底。
6.根据权利要求4所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，其特征在于：所述壳底呈弧形状，所述壳盖的形状与壳底的形状匹配。
7.根据权利要求1所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构，其特征在于：所述吸液芯的厚度为0.5-2mm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；
1)浆料的配置；将粒径为1-100微米的球形铝粉或者球形铝合金粉倒入到分散剂中，分散剂的量覆盖球形铝粉，搅拌均匀；然后加入造孔剂和粘结剂，并且混合均匀；
2)将步骤1)配置好的浆料转移到外壳本体上，静置粘结成型；
3)将步骤2)的装有浆料的壳底放入到真空烧结炉中，并且将真空烧结炉内的空气排空，将真空烧结炉的温度升高到580-660摄氏度，保温1min-10min；随炉冷却；
4)将步骤3)完成的烧结体置于超声波清洗装置中清洗，并且在纯水中煮沸3-10min；使得烧结体的表面干净；
5)将烧结体密封设置在外壳内，抽真空并且充入工作介质；密封得到具有铝质毛细结构的薄型铝可变形热管。
9.根据权利要求8所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中分阶段烧结：所述分阶段烧结包括将真空烧结炉温度升高到400-500摄氏度，保温1-2h后升温到580-660摄氏度，保温1min-10min，然后将温度降至400-450摄氏度，保温1-12h；最后将温度降至室温。
10.根据权利要求8所述的具有铝质毛细结构的薄型可变形散热结构的制备方法，其特征在于：所述造孔剂包括樟脑丸或者其他呈粉末状的碳氢化合物。
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