專利名稱：熱管制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管制備方法，特別涉及一種節(jié)約成本、能使吸液芯緊貼熱管內(nèi)壁，并適合制備彎曲型熱管的熱管制備方法。
背景技術(shù)：
熱管是依靠自身內(nèi)部工作流體相變實現(xiàn)導(dǎo)熱的導(dǎo)熱組件，其具有高導(dǎo)熱性、優(yōu)良等溫性等優(yōu)良特性，導(dǎo)熱效果好，應(yīng)用廣泛。
近年來電子技術(shù)迅速發(fā)展，電子器件的高頻、高速以及集成電路的密集及微型化，使得單位容積電子器件發(fā)熱量劇增，熱管技術(shù)以其高效、緊湊以及靈活可靠等特點，適合解決目前電子器件因性能提升所衍生的散熱問題。
如圖1所示，典型熱管10由管殼11、吸液芯12(毛細結(jié)構(gòu))以及密封在管內(nèi)的工作流體13組成。熱管10的制作通常先將管內(nèi)抽成真空后充以適當工作流體13，使緊貼管管殼11內(nèi)壁的吸液芯12中充滿工作流體13后加以密封。熱管10的一端為蒸發(fā)段10a(加熱段)，另一端為冷凝段10b(冷卻段)，根據(jù)應(yīng)用需要可在蒸發(fā)段10a與冷凝段10b之間布置絕熱段。當熱管10蒸發(fā)段10a受熱時吸液芯12中工作流體13蒸發(fā)氣化形成蒸氣14，蒸氣14在微小壓力差作用下流向熱管10的冷凝段10b，凝結(jié)成工作流體13放出熱量15，工作流體13再靠毛細作用沿吸液芯12流回蒸發(fā)段10a。如此循環(huán)，熱量15由熱管10的蒸發(fā)段10a不斷地傳至冷凝段10b，并被冷凝段10b一端的冷源吸收。
熱管10在實現(xiàn)導(dǎo)熱過程中，包含以下六個相互關(guān)聯(lián)的主要過程(1)熱量15從熱源通過熱管管殼11和充滿工作流體13的吸液芯12傳遞給工作流體13；(2)工作液體13在蒸發(fā)段10a內(nèi)液-氣分接口上蒸發(fā)；(3)蒸氣14從蒸發(fā)段10a流到冷凝段10b；(4)蒸氣14在冷凝段10b內(nèi)氣-液分接口上凝結(jié)；(5)熱量15從氣-液分接口通過吸液芯12、工作液體13及管殼11傳給冷源；(6)在吸液芯12內(nèi)由于毛細作用使冷凝后工作流體13回流到蒸發(fā)段10a。
從上述六個過程看出，吸液芯12在過程(1)和過程(5)中起到重要的導(dǎo)熱作用，在過程(6)中對冷凝后的工作流體13迅速回流起到?jīng)Q定作用，因此，吸液芯12對于熱管10的正常有效地工作非常重要。
現(xiàn)有技術(shù)中吸液芯12一般為絲網(wǎng)型、溝槽型或燒結(jié)型。
其中絲網(wǎng)型吸液芯毛細性能較好，比較容易制作，在市場購置定型網(wǎng)目數(shù)的絲網(wǎng)，其材料一般為銅、不銹鋼、鐵絲網(wǎng)，可根據(jù)熱管工作流體的兼容性來選定，絲網(wǎng)買來后經(jīng)過清洗以及必要的處理后卷制成所需要的形狀插入熱管即可，因此在熱管中應(yīng)用較多。
但是，直接插入熱管管殼內(nèi)的吸液芯依靠其彈性張力貼于熱管管殼內(nèi)壁，彈性不夠時，易出現(xiàn)吸液芯貼合管殼內(nèi)壁不嚴實、不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致熱管導(dǎo)熱效率降低，甚至熱管局部過熱而損壞熱管甚至電子器件。
為確保絲網(wǎng)型吸液芯充分接觸熱管管殼內(nèi)壁，可用金屬絲網(wǎng)將熱管塞滿，但是，該方法需較多金屬絲網(wǎng)，使熱管成本提高。
另外，為配合電子器件散熱裝置的合理安裝，有時需將熱管制作成彎曲型。但是，在彎曲型熱管中形成毛細吸液芯比較困難，若在直管中形成毛細結(jié)構(gòu)后再將直管彎曲，則容易破壞彎曲部的毛細結(jié)構(gòu)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中彎曲型熱管一般通過焊接而成，首先在兩個半管內(nèi)壁形成燒結(jié)或溝槽型毛細結(jié)構(gòu)，再將兩個半管扣合焊接在一起。
但是，熱管內(nèi)部灌入工作流體前需要抽成真空，工作流體在熱管中不斷蒸發(fā)、冷卻、回流、再蒸發(fā)，要求無氣體雜質(zhì)干擾，如果熱管漏氣，將不利于熱管性能提高?？酆虾附佣傻臒峁?，焊縫容易導(dǎo)致熱管漏氣，不利于熱管性能提高。
因此，提供一種節(jié)約成本、使毛細吸液芯緊貼熱管管殼內(nèi)壁、特別適合制備彎曲型熱管的熱管制備方法非常必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中絲網(wǎng)型吸液芯貼合熱管管殼內(nèi)壁不嚴實、不均勻、成本高。
本發(fā)明進一步要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中彎曲型熱管毛細吸液芯形成困難，彎曲型熱管制備過程中留下焊縫，導(dǎo)致熱管容易漏氣。
本發(fā)明的目的在于提供一種成本降低、確保吸液芯能緊貼熱管管殼內(nèi)壁的熱管制備方法。
本發(fā)明進一步的目的在于提供一種適合制備彎曲型熱管的熱管制備方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供熱管制備方法，該方法包括下列步驟提供適量納米級含銅化合物纖維與適量有機溶劑的混合物；提供一端封口的中空管作為熱管管殼；將一直徑小于上述中空管內(nèi)徑的塑膠棒插入中空管中，使塑膠棒與中空管內(nèi)壁之間形成一空隙；將上述混合物注入上述空隙中；在還原氣氛中煅燒，以除去塑膠棒與有機溶劑，并使納米級含銅化合物纖維還原成銅纖維網(wǎng)；將中空管抽成真空；往中空管中灌入適量工作流體；將中空管封口，使工作流體密封于中空管中。
本發(fā)明所提供的彎曲型熱管的制備方法基本上與上述方法相同，僅在將塑膠棒插入中空管中之后多一步驟，即通過機械加工，將插入塑膠棒的中空管彎曲成所需的形狀。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的熱管制備方法具有以下優(yōu)點借助一直徑小于熱管管殼內(nèi)徑的塑膠棒，在塑膠棒與中空管內(nèi)壁之間形成一空隙，毛細吸液芯通過該空隙以及煅燒過程貼附在熱管管殼內(nèi)壁，并由于塑膠成本明顯低于金屬纖維成本，因而熱管制造成本降低；另外，本方法采用有機溶劑混合納米級含銅化合物纖維注入熱管管殼中，彎曲型熱管也適用，因此，在彎曲型熱管管殼內(nèi)形成毛細吸液芯不再困難，有利于制備彎曲型熱管。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)一般熱管工作原理示意圖。
圖2是本發(fā)明熱管制備方法流程圖。
圖3是提供一端封口的中空管示意圖。
圖4是往中空管中插入一塑膠棒的示意圖。
圖5是在空隙中注滿混合物的示意圖。
圖6是本發(fā)明第一實施例所制備的直型熱管軸向截面示意圖。
圖7是本發(fā)明第二實施例所制備的彎曲型熱管軸向截面示意圖。
具體實施方式下面結(jié)合圖標來說明本發(fā)明所提供的熱管制備方法實施方式如圖2所示，本發(fā)明第一實施例所提供的直型熱管制備方法包括步驟1，提供納米級含銅化合物纖維與有機溶劑的混合物；即提供適量納米級含銅化合物纖維以及適量有機溶劑，并將兩者混合形成一混合物；步驟2，提供一端封口的中空管；該中空管將作為熱管管殼，本步驟與步驟1無先后順序；步驟3，將一直徑小于上述中空管內(nèi)徑的塑膠棒插入中空管中，使塑膠棒與中空管內(nèi)壁之間形成一空隙；步驟4，將混合物注入空隙中；步驟5，在還原氣氛中煅燒，以除去塑膠棒與有機溶劑，并使納米級含銅化合物纖維還原成銅纖維網(wǎng)；步驟6，將中空管抽成真空；步驟7，往中空管中灌入適量工作流體；步驟8，將中空管封口，使工作流體密封于中空管中。
步驟1所提供的納米級含銅化合物纖維可通過電紡織法(electrospinning)制備10％聚乙烯醇溶液慢慢滴入醋酸銅溶液中，得到含銅離子凝膠；將該凝膠裝入一容器中，在凝膠中插入一銅電極(正極)以及一鋁電極(負極)，給凝膠通以20千伏的高壓電，鋁電極上即生成納米級含銅化合物纖維。該方法所得的含銅化合物纖維直徑一般小于200納米。該步驟還提供適量有機溶劑，該有機溶劑包括乙醇、異丙醇、丙酮等。將鋁電極上生成的含銅化合物纖維取下，與上述有機溶劑混合，為后續(xù)步驟備用。
步驟2，如圖3所示，提供一端封口的直型中空管21作為熱管管殼；管殼一般為銅管，亦可根據(jù)不同需要采用不同材料，如鋁、鋼、碳鋼、不銹鋼、鐵、鎳、鈦等及其合金。管徑為2毫米～200毫米，管長可從幾毫米至數(shù)十厘米。
本實施方式采用徑向截面為圓形的銅管，管徑為10毫米，長150毫米。
步驟3，如圖4所示，將一直徑小于上述中空管21內(nèi)徑的塑膠棒30插入中空管21中，塑膠棒30與中空管21內(nèi)壁之間形成一空隙31；其中塑膠棒30材質(zhì)包括聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等，塑膠棒30的直徑比中空管21的內(nèi)徑小1毫米以上。本步驟目的在于用塑膠棒30填補管殼21軸中心的空間，使后續(xù)步驟中熱管毛細吸液芯銅纖維網(wǎng)貼合管殼21的內(nèi)壁，而不需要銅纖維塞滿整個管殼內(nèi)部，從而降低熱管制備成本。
步驟4，如圖5所示，將步驟1所得混合物40注入步驟3所形成的空隙31中，將空隙注滿，利于后續(xù)步驟形成熱管毛細吸液芯；由于有機溶劑與納米級含銅化合物纖維的混合物具有流動性，適合注入任何形狀的管殼中，因此該方法也適合于制備彎曲型熱管的毛細吸液芯。
步驟5，在還原氣氛中煅燒，以除去塑膠棒30與有機溶劑，并使納米級含銅化合物纖維還原成銅纖維網(wǎng)，該銅纖維網(wǎng)貼附于中空管21內(nèi)壁，即構(gòu)成本實施例形成的熱管的毛細吸液芯22(如圖7所示)；煅燒溫度為600～900℃，還原氣氛為氫氣、氮氣或惰性氣體氬。由于高溫下塑膠棒與有機溶劑分解并碳化，碳具有還原性，故煅燒過程中只通以氮氣或氬氣等保護性氣體時，碳仍然能將銅化合物還原成銅金屬。
步驟6，將中空管抽成真空。
步驟7，往中空管中灌入適量液體作為工作流體；工作流體包括純水、氨水、甲醇、丙酮、庚烷等液體，也可在液體中添加導(dǎo)熱材料微粒，如銅粉、納米碳球、內(nèi)部填充有納米級銅粉的納米碳球等，以增加工作流體的導(dǎo)熱性能。
步驟8，將中空管封口，使工作流體密封于中空管中。
如圖6所示，本發(fā)明第一實施例所制備的熱管20包括管殼21、吸液芯22以及密封于管殼21內(nèi)的工作流體(圖未標示)，其中吸液芯22為金屬銅纖維網(wǎng)，緊貼在管殼21內(nèi)壁。
本發(fā)明第二實施例提供的彎曲型熱管制備方法包括步驟1，提供納米級含銅化合物纖維與有機溶劑的混合物；即提供適量納米級含銅化合物纖維以及適量有機溶劑，并將兩者混合形成一混合物；步驟2，提供一端封口的中空管；該中空管將作為熱管管殼，本步驟與步驟1無先后順序；步驟3，將一直徑小于上述中空管內(nèi)徑的塑膠棒插入中空管中，使塑膠棒與中空管內(nèi)壁之間形成一空隙；步驟4，機械加工；將中空管加工成所需彎曲形狀，如″L″型；步驟5，將混合物注入空隙中；步驟6，在還原氣氛中煅燒，以除去塑膠棒與有機溶劑，并使納米級含銅化合物纖維還原成銅纖維網(wǎng)；步驟7，將中空管抽成真空；
步驟8，往中空管中灌入適量工作流體；步驟9，將中空管封口，使工作流體密封于中空管中。
第二實施例所提供的熱管制備方法與第一實施例所提供的熱管制備方法相比，步驟1至步驟3完全相同，第一實施例的步驟4至步驟8分別與第二實施例的步驟5至步驟9相同，兩個完整方法不同之處在于第二實施例在步驟3之后進一步包括步驟4，即通過機械加工將中空管21加工成所需形狀，以便制備不同彎曲程度的彎曲型熱管；如本實施例將中空管51加工成″L″型。
如圖7所示，本發(fā)明第二實施例所制備的熱管50包括管殼51、吸液芯52以及密封在管殼51內(nèi)的工作流體(圖未標示)，其中吸液芯52為金屬銅纖維網(wǎng)，緊貼在管殼51內(nèi)壁。
本發(fā)明所提供的熱管制備方法具有以下優(yōu)點借助一直徑小于熱管管殼內(nèi)徑的塑膠棒，在塑膠棒與中空管內(nèi)壁之間形成一空隙，毛細吸液芯通過該空隙以及煅燒過程貼附在熱管管殼內(nèi)壁，并由于塑膠成本明顯低于金屬纖維成本，因而熱管制造成本降低；另外，本方法采用有機溶劑混合納米級含銅化合物纖維注入熱管管殼中，彎曲型熱管也適用，因此，在彎曲型熱管管殼內(nèi)形成毛細吸液芯不再困難，適合制備彎曲型熱管。
權(quán)利要求
1.一種熱管制備方法，其特征在于包括下列步驟提供適量納米級含銅化合物纖維與適量有機溶劑的混合物；提供一包括兩端且其中一端封口的中空管；將一直徑小于上述中空管內(nèi)徑的塑膠棒插入中空管中，使塑膠棒與中空管內(nèi)壁之間形成一空隙；將上述混合物注入上述空隙中；在還原氣氛中煅燒，以除去塑膠棒與有機溶劑，并使納米級含銅化合物纖維還原成銅纖維網(wǎng)；將中空管抽成真空；往中空管中灌入適量工作流體；將中空管另一端封口。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于將塑膠棒插入中空管中之后進一步包括機械加工，將中空管加工成所需彎曲型。
3.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于納米級含銅化合物纖維可通過電紡織(electrospinning)法制備。
4.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于有機溶劑包括乙醇、異丙醇或丙酮。
5.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于中空管為一直型管，其材質(zhì)包括銅、鋁、鋼、碳鋼、不銹鋼、鐵、鎳、鈦或其合金。
6.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于塑膠棒材質(zhì)包括聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯。
7.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于煅燒溫度為600～900℃。
8.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于煅燒還原氣氛包括氫氣、氮氣或惰性氣體氬。
9.如權(quán)利要求1所述的熱管制備方法，其特征在于工作流體中添加有導(dǎo)熱材料微粒。
10.如權(quán)利要求9所述的熱管制備方法，其特征在于導(dǎo)熱材料微粒包括銅粉、納米碳球或內(nèi)部填充有納米級銅粉的納米碳球。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱管制備方法。該熱管制備方法包括下列步驟提供適量納米級含銅化合物纖維與適量有機溶劑的混合物；提供一端封口的中空管作為熱管管殼；將一直徑小于上述中空管內(nèi)徑的塑膠棒插入中空管中，使塑膠棒與中空管內(nèi)壁之間形成一空隙；將上述混合物注入上述空隙中；在還原氣氛中煅燒，以除去塑膠棒與有機溶劑，并使含銅化合物纖維還原成銅纖維網(wǎng)貼附于中空管內(nèi)壁；將中空管抽成真空；往中空管中灌入適量工作流體；將中空管封口，使工作流體密封于中空管中。
文檔編號F28D15/04GK1629593SQ20031011760
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月20日
發(fā)明者黃全德, 黃文正 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司