一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱管技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品不斷朝著高性能化與輕薄化的方向發(fā)展，這兩個不同的發(fā)展趨勢造成一系列的散熱問題，電子芯片產(chǎn)生的高熱量若未能及時散去，將嚴(yán)重影響電子芯片的穩(wěn)定性和壽命，高熱流密度問題成為了制約電子行業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。熱管因具有高導(dǎo)熱率、高可靠性、熱響應(yīng)快、無需額外電力驅(qū)動等特點(diǎn)，成為解決電子芯片高熱流密度問題的理想解決方案。熱管的傳熱性能主要取決于吸液芯結(jié)構(gòu)，熱管常用的吸液芯結(jié)構(gòu)有:溝槽型、燒結(jié)型和絲網(wǎng)型，其中燒結(jié)型又分為銅粉燒結(jié)、泡沫銅燒結(jié)等。超薄熱管是為了適應(yīng)輕薄型電子設(shè)備狹小散熱空間而制造的新型熱管，其整體厚度小于1.5mm,由于厚度的限制，傳統(tǒng)的吸液芯結(jié)構(gòu)應(yīng)用在超薄管中會導(dǎo)致性能嚴(yán)重下降甚至失效。
[0003]中國發(fā)明專利201310025270.3公開了一種超薄熱管的制造方法，該超薄熱管的吸液芯采用了銅粉燒結(jié)與局部溝槽組成的復(fù)合吸液芯結(jié)構(gòu)，該發(fā)明采用的溝槽銅管齒高為0.08 mm ~0.15mm，管材壁厚為0.18 mm ~0.3mm，因此加工出來的超薄熱管的整體厚度為0.8 mm ~1.5mm。但對于目前電子設(shè)備特別是手機(jī)而言，0.8mm的超薄熱管厚度已經(jīng)不能滿足其要求，要求超薄熱管做得更薄。而且該發(fā)明制造的超薄熱管的汽液通道分配不明顯，整體通道幾乎都被吸液芯結(jié)構(gòu)所占據(jù)，必然會導(dǎo)致蒸汽流動阻力增大，特別是當(dāng)超薄熱管厚度進(jìn)一步減少時，將導(dǎo)致蒸發(fā)段的蒸汽無法流動至冷凝段。另外，現(xiàn)有技術(shù)的超薄熱管的制造方法存在工藝復(fù)雜，且生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)。
[0004]另外，現(xiàn)有技術(shù)中，熱管常用的吸液芯均為單層結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)的單層吸液芯包括單層銅粉吸液芯、單層泡沫銅吸液芯、單層絲網(wǎng)吸液芯、以及CN102345994公開的由紫銅粉末顆粒和紫銅纖維混合而成的單層吸液芯。其中，單層銅粉吸液芯、單層泡沫銅吸液芯、以及CN102345994公開的由紫銅粉末顆粒和紫銅纖維混合而成的單層吸液芯的厚度均比較大，其厚度一般均要達(dá)到0.3mm以上，因為，如果其厚度在0.3mm以下就很容易折斷。另外，單層絲網(wǎng)吸液芯雖然可以達(dá)到0.3mm以下而不容易折斷，但是，單層絲網(wǎng)吸液芯存在毛細(xì)壓力小的缺點(diǎn)而導(dǎo)致單層絲網(wǎng)吸液芯的性能比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種厚度薄，且傳熱功率高和熱阻小的復(fù)合型吸液芯超薄熱管，該復(fù)合型吸液芯超薄熱管的復(fù)合吸液芯具有厚度薄且不易折斷的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的之二在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種工藝簡單，且生產(chǎn)成本低的復(fù)合型吸液芯超薄熱管的制造方法，該制造方法所制造的復(fù)合型吸液芯超薄熱管具有厚度薄、傳熱功率高和熱阻小的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為達(dá)到上述目的之一，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0008]提供一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管，包括具有密閉空腔的管殼、設(shè)置于所述密閉空腔的工質(zhì)和具有孔隙通道的復(fù)合吸液芯；
所述復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于所述絲網(wǎng)層的一個面或兩個面的燒結(jié)層；所述密閉空腔分設(shè)有液體流動通道和蒸汽流動通道；所述液體流動通道為所述復(fù)合吸液芯的孔隙通道。
[0009]所述復(fù)合吸液芯設(shè)置于所述密閉空腔的中部，所述復(fù)合吸液芯的兩側(cè)保留有空間作為所述蒸汽流動通道。
[0010]所述燒結(jié)層為泡沫銅層或銅粉層。
[0011]優(yōu)選的，所述復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于所述絲網(wǎng)層的一個面的泡沫銅層；
或，所述復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于所述絲網(wǎng)層的兩個面的泡沫銅層；
或，所述復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于所述絲網(wǎng)層的一個面的銅粉層；
或，所述復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于所述絲網(wǎng)層的兩個面的銅粉層；
或，所述復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層、燒結(jié)于所述絲網(wǎng)層的一個面的泡沫銅層、以及燒結(jié)于所述絲網(wǎng)層的另一個面的銅粉層。
[0012]所述絲網(wǎng)層的厚度為0.05mm~0.1mm，所述絲網(wǎng)層的目數(shù)為150目~250目；
所述泡沫銅層的厚度為0.1mm-0.3mm，所述泡沫銅層的孔隙率為70%~80% ；
所述銅粉層的厚度為0.05mm~0.1mm，所述銅粉層的銅粉的粒徑為能過80目-200目篩。
[0013]所述管殼的管壁的厚度為0.1mm-0.15mm ;所述復(fù)合型吸液芯超薄熱管的整體厚度為 0.4mm~0.8mmο
[0014]為達(dá)到上述目的之二，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0015]提供一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管的制造方法，它包括如下步驟:
步驟一，復(fù)合吸液芯的制備:塊狀復(fù)合吸液芯燒結(jié)完成后，根據(jù)超薄熱管的形狀和尺寸，裁剪出相應(yīng)的尺寸的復(fù)合吸液芯；
步驟二，管殼的準(zhǔn)備:將紫銅圓管裁切出一定長度，然后清洗至管殼表面無油污、無污漬；然后將紫銅圓管在90°C ~110°C的烤箱中烘烤15分鐘~30分鐘；
步驟三，縮口一:對步驟二的紫銅圓管的第一端進(jìn)行縮口 ；
步驟四，復(fù)合吸液芯的填入:將步驟一中裁剪好的復(fù)合吸液芯放置于步驟三中已經(jīng)進(jìn)行了第一端縮口的紫銅圓管的內(nèi)部，并將芯棒插入紫銅圓管的內(nèi)部將復(fù)合吸液芯壓緊；步驟五，燒結(jié):將復(fù)合吸液芯固定好后的紫銅圓管放置于真空燒結(jié)爐中加熱，并升溫至9000C ~1000°C下保溫30分鐘~120分鐘；燒結(jié)完成后，爐冷至室溫；
步驟六，打標(biāo):從真空燒結(jié)爐中取出燒結(jié)好的紫銅圓管，并標(biāo)記好復(fù)合吸液芯的方向，拔出芯棒，即得到帶復(fù)合吸液芯的紫銅圓管；
步驟七，縮口二:對步驟六中的紫銅圓管的第二端進(jìn)行縮口 ；
步驟八，焊接一:對步驟七中的紫銅圓管的第二端進(jìn)行焊接密封；
步驟九，退火:將步驟八的紫銅圓管放入退火爐中進(jìn)行退火處理；
步驟十，注液和抽真空:從紫銅圓管的第一端向紫銅圓管內(nèi)部灌注液態(tài)工質(zhì)，并對紫銅圓管內(nèi)部進(jìn)行抽真空處理； 步驟十一，焊接二:對紫銅圓管的第一端進(jìn)行焊接密封；
步驟十二，壓扁:先將紫銅圓管加熱至180°C ~220°C，然后將紫銅圓管根據(jù)打標(biāo)的位置壓扁，使紫銅圓管壓扁至厚度均勻，且上下扁平，即得到復(fù)合型吸液芯超薄熱管。
[0016]上述技術(shù)方案中，所述步驟二中，紫銅圓管的清洗步驟為:將紫銅圓管經(jīng)過超聲波清洗，化學(xué)清洗，清水清洗三道清洗工序后，再依次經(jīng)冷脫脂清洗10分鐘~20分鐘，熱脫脂清洗10分鐘~20分鐘，清洗劑清洗2分鐘~4分鐘。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述步驟九中，退火處理是在600°C ~700°C的還原氣氛下進(jìn)行；所述還原氣氛為氮?dú)?，或者氮?dú)夂蜌錃獾幕旌衔铮凰龅獨(dú)獾牧髁繛?0L/h ~110L/h，所述氮?dú)夂蜌錃獾幕旌衔锏牧髁繛?50 L/h ~170L/h。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述步驟十中，所灌注的液體工質(zhì)為電阻率為14 ΜΩ.m -18.2ΜΩ.m的去離子水；對紫銅圓管內(nèi)部進(jìn)行抽真空的時間為40秒~60秒。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明的一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管，其管殼壁的厚度為0.1mm-0.15_，該復(fù)合型吸液芯超薄熱管的整體厚度為0.4mm~0.8mm，因此，該復(fù)合型吸液芯超薄熱管具有厚度薄的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足電子設(shè)備更加輕薄化的要求。
[0020](2)本發(fā)明的一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管，由于管殼的密閉空腔分設(shè)有液體流動通道和蒸汽流動通道，且液體流動通道為復(fù)合吸液芯的孔隙通道，即，該復(fù)合型吸液芯超薄熱管將液體流動通道和蒸汽流動通道分開，保證液體工質(zhì)與蒸汽能夠流動暢通，因此，該復(fù)合型吸液芯超薄熱管具有傳熱功率高和熱阻小的優(yōu)點(diǎn)。
[0021](3)本發(fā)明的一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管，由于復(fù)合吸液芯設(shè)置于密閉空腔的中部，復(fù)合吸液芯的兩側(cè)保留有空間作為蒸汽流動通道，因此，一方面能夠使得蒸汽的流動阻力小，另一方面，有利于外部熱量的傳入，且能夠減少徑向熱阻。
[0022](4)本發(fā)明的一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管，由于復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于絲網(wǎng)層的一個面或兩個面的燒結(jié)層包括至少兩層由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合燒結(jié)而成的層疊結(jié)構(gòu)；該材料包括絲網(wǎng)、泡沫銅或銅粉中的一種；該層疊結(jié)構(gòu)的超薄熱管用復(fù)合吸液芯復(fù)合吸液芯具有毛細(xì)壓力大、工質(zhì)回流阻力小、熱阻低、傳熱性能好且厚度小的優(yōu)點(diǎn)；其中，通過提高汽液交界面面積，從而減少蒸發(fā)和降低冷凝熱阻，其中，燒結(jié)層為泡沫銅層或銅粉層，由于絲網(wǎng)具有很好的韌性和支撐作用(即力學(xué)性能好)，在絲網(wǎng)層的一個面或兩個面設(shè)置燒結(jié)層后形成的超薄熱管用復(fù)合吸液芯復(fù)合吸液芯，當(dāng)所形成的超薄熱管用復(fù)合吸液芯復(fù)合吸液芯的厚度比較薄該超薄熱管用復(fù)合吸液芯復(fù)合吸液芯也不容易折斷，本發(fā)明制得的超薄熱管用復(fù)合吸液芯復(fù)合吸液芯的厚度能夠達(dá)到0.1mm-0.2mm，也不容易折斷，該0.1, mm~0.2mm的厚度能夠很好地滿足輕薄型電子產(chǎn)品的需求。
[0023](5)本發(fā)明的一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管，優(yōu)選的，復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于絲網(wǎng)層的一個面的泡沫銅層為單層絲網(wǎng)與單層泡沫銅復(fù)合燒結(jié)而成的層疊結(jié)構(gòu)，由于絲網(wǎng)層具有力學(xué)性能好和工質(zhì)流動阻力小的優(yōu)點(diǎn)，但存在毛細(xì)壓力小的缺點(diǎn)，而泡沫銅層具有毛細(xì)壓力大的優(yōu)點(diǎn)，但由于泡沫銅層的空隙小而存在工質(zhì)流動阻力大的缺點(diǎn)，且泡沫銅層的力學(xué)性能較差，在薄厚度下容易折斷，通過單層絲網(wǎng)層與單層泡沫銅層復(fù)合燒結(jié)而成的層疊結(jié)構(gòu)，使所制得的超薄熱管用復(fù)合吸液芯復(fù)合吸液芯不容易折斷絲網(wǎng)與泡沫銅能夠彌補(bǔ)各自的不足，使得該超薄熱管用復(fù)合吸液芯復(fù)合吸液芯且具有力學(xué)性能好、毛細(xì)壓力大和工質(zhì)流動阻力小的優(yōu)點(diǎn)。
[0024](6)本發(fā)明的一種復(fù)合型吸液芯超薄熱管，優(yōu)選的，復(fù)合吸液芯包括絲網(wǎng)層，以及燒結(jié)于絲網(wǎng)層的兩個面的