CN103319174A

CN103319174A - 一种用于热管成型的芯棒的制备方法

Info

Publication number: CN103319174A
Application number: CN2013102886686A
Authority: CN
Inventors: 钱林峰
Original assignee: YIXING YUNBO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YIXING YUNBO TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明公开了一种用于热管成型的芯棒的制备方法，包括以下步骤：S1、将呈粉末状的原料在搅拌装置中搅拌至少两小时，所述原料包括氧化锆94～96wt％、氧化钇3～5wt％、三氧化二铝0.5～1wt％；S2、将搅拌后的原料填充于模具，通过液压干粉压制机中在20mpa的压力下浮动压制至少3秒后脱模，以形成素胚；S3、将素胚置于陶瓷套管中，再于隧道窑中1560℃～1600℃烧结成型，以形成芯棒基体；S4、将芯棒基体外缘进行若干次磨削处理，以形成表面光滑的芯棒；S5、倒角处理。在本发明中，通过先形成芯棒基体，再进行外缘磨削处理及表面抛光处理，以及浮动压制工艺，有效地防止了芯棒在烧结过程中发生曲翘，并提高了芯棒的质量及使用寿命。

Description

一种用于热管成型的芯棒的制备方法

技术领域

本发明属于无机非金属材料制备技术领域，具体涉及一种用于热管成型的芯棒的制备方法。

背景技术

热管是一种在计算机中电子元件的散热装置，其主要包括中空的管壳、紧贴于管壳内壁的毛细吸液芯及密封在管壳内的导热液体，其通过铜管的高导热率及毛细吸液芯的毛细管原理，从而具有较高的散热效率，并主要用于计算机中电子元件的散热。

在现有技术中，通常将不锈钢制成的芯棒插入铜管中。芯棒的直径略小于铜管的内径。然后将铜粉添加到铜管与芯棒之间的缝隙中，通过高温烧结而在铜管的内壁上形成具毛细管结构的毛细吸液芯。目前用于热管成型的芯棒通常采用不锈钢制作，其使用寿命只有十次至五十次，从而导致热管的制造成本高昂。

同时，在现有技术中，也使用三氧化二铝作为主要原料而制备的芯棒。但是通过模具制作的素胚在烧制过程中极易发生弯曲，从而导致用这种芯棒很难插入笔直的铜管中，导致铜管内壁上形成的毛细吸液芯的壁厚不均匀，因此会显著地降低热管的导热效率。

有鉴于此，有必要对现有技术中的用于热管成型的芯棒的制备方法予以改进，以解决上述瑕疵。

发明内容

本发明的目的在于公开一种用于热管成型的芯棒的制备方法，防止芯棒在烧结过程中发生曲翘，提高提高芯棒的质量及使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明公开了一种用于热管成型的芯棒的制备方法，包括以下步骤：

S1、将呈粉末状的原料在搅拌装置中搅拌至少两小时，所述原料包括氧化锆94～96wt％、氧化钇3～5wt％、三氧化二铝0.5～1wt％；

S2、将搅拌后的原料填充于模具，通过液压干粉压制机中在20mpa的压力下浮动压制至少3秒后脱模，以形成素胚；

S3、将素胚置于陶瓷套管中，再于隧道窑中1560℃～1600℃烧结成型，以形成芯棒基体；

S4、将芯棒基体外缘进行若干次磨削处理，以形成表面光滑的芯棒；

S5、倒角处理。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1还包括在原料中加入原料的0.1～0.4wt％脱模剂。

作为本发明的进一步改进，所述脱模剂包括硬脂酸镁。

作为本发明的进一步改进，所述呈粉末状的氧化锆、氧化钇、三氧化二铝、硬脂酸镁的平均粒径为2～5um。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的模具为八角形钢模。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中陶瓷套管在隧道窑的推进速度为22～44cm/小时。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4具体包括：对芯棒基体进行至少一次外缘磨削处理，以及至少一次表面抛光处理。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中的“外缘磨削处理”具体为：将芯棒基体置于外圆磨床中，并使用粒径为60～100目的聚酯金刚石砂轮磨削芯棒基体的外缘至指定直径，以形成呈直线的圆柱体的芯棒。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中的“表面抛光处理”具体为：将经过外缘磨削处理后形成的芯棒置于无心磨床中，并使用粒径为800～6000目聚酯金刚石砂轮对芯棒的外缘进行至少一次抛光处理。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5具体为：将表面抛光处理后的芯棒置于外圆磨床中，使用粒径为60～80目的聚酯金刚石砂轮对芯棒的一端端部进行倒角处理，以在芯棒的一端端部形成一圆锥部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

首先，在用于制备芯棒的呈粉末状的原料中加入氧化钇，可有效地降低晶粒度，提高芯棒的稳定性，同时由于氧化锆的熔点也高于三氧化二铝，因此通过此种配比可有效地防止芯棒在烧结的过程中发生曲翘；

其次，先烧结形成直径较大的芯棒基体然后进行外缘磨削处理及表面抛光处理，因此也可进一步防止芯棒发生曲翘，从而提高了芯棒的质量及使用寿命；

最后，通过浮动压制工艺，也可实现用于烧结的素胚的密度更加均一，因此提高了芯棒的质量及使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种用于热管成型的芯棒的制备方法的工艺流程图；

图2为本发明所使用的八角形钢模的横截面示意图；

图3为使用本发明一种用于热管成型的芯棒的制备方法所制备的一种用于热管成型的芯棒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

请参图1所示，图1为本发明一种用于热管成型的芯棒的制备方法的一种具体实施方式。在本实施方式中，一种用于热管成型的芯棒的制备方法，包括以下步骤：

S1、将呈粉末状的原料在搅拌装置中搅拌至少两小时，所述原料包括氧化锆94～96wt％、氧化钇3～5wt％、三氧化二铝0.5～1wt％。

在本实施方式中，在制备芯棒的原料中加入了氧化钇，可有效地降低晶粒度，提高芯棒的稳定性，同时由于氧化锆的熔点也高于三氧化二铝，因此通过此种配比可有效地防止芯棒在烧结的过程中发生曲翘，提高了芯棒的质量，延长了芯棒的使用寿命。

作为优选的实施方式，所述步骤S1还包括在原料中加入原料的0.1～0.4wt％脱模剂，所述脱模剂包括硬脂酸镁。通过在原料中加入脱模剂可在由原料所形成的素胚从模具中脱模的过程中，防止素胚在脱模过程中发生曲翘。当然，所述脱模剂也可为合成石蜡、滑石或者聚硅氧烷。

进一步的，所述呈粉末状的氧化锆、氧化钇、三氧化二铝、硬脂酸镁的平均粒径为2～5um，并优选为2um。

S2、将搅拌后的原料填充于模具，通过液压干粉压制机中在20mpa的压力下浮动压制至少3秒后脱模，以形成素胚。所述步骤S2中的模具为八角形钢模。

如图2所示，在本实施方式中，所述液压干粉压制机中所夹持的八角形钢模分10为上合模11、下合模12。该上合模11与下合模12分别为对称结构的四边形且呈纵长延伸的钢模。当然，该模具也可以六边形或者椭圆形且呈对称开合结构的上合模及下合模(未示出)。

具体的，所述液压干粉压制机对原料进行浮动压制的时间优选为3秒。

S3、将素胚置于陶瓷套管中，再于隧道窑中1560℃～1600℃烧结成型，以形成芯棒基体。具体的，在本实施方式中，所述陶瓷套管为三氧化二铝(俗称刚玉)。该陶瓷套管为圆柱形且为中空结构，其长度比素胚的长度长大约2～10cm；同时，该陶瓷套管的内径比素胚的直径大1～5cm。

更优选的，素胚在隧道窑中最高的烧结温度为1580℃。

在本实施方式中，该陶瓷套管可有效地支撑素胚的自重，防止素胚在烧结前及其烧结过程中发生曲翘变形。

具体的，在本实施方式中，用于烧结该素胚的窑炉为使用天然气的隧道窑，该隧道窑的长度为9至13米。所述步骤S3中陶瓷套管在隧道窑的推进速度为22～44cm/小时，并优选为22cm/小时。

S4、将芯棒基体外缘进行若干次磨削处理，以形成表面光滑的芯棒。

所述步骤S4具体包括：对芯棒基体进行至少一次外缘磨削处理，以及至少一次表面抛光处理。

步骤S4中的“外缘磨削处理”具体为：将芯棒基体置于外圆磨床中，并使用粒径为60～100目的聚酯金刚石砂轮磨削芯棒基体的外缘至指定直径，以形成呈直线的圆柱体的芯棒。在本实施方式中，分别使用粒径为60目的聚酯金刚石砂轮及粒径为100目的聚酯金刚石砂轮对烧结后形成的芯棒基体进行两次外缘磨削处理。具体的，所述外圆磨床的型号为M1432A。

所述步骤S4中的“表面抛光处理”具体为：将经过外缘磨削处理后形成的芯棒置于无心磨床中，并使用粒径为800～6000目聚酯金刚石砂轮对芯棒的外缘进行至少一次抛光处理。

结合图3所示，在本实施方式中，先使用粒径为800目的聚酯金刚石砂轮对芯棒100的外缘进行第一次抛光处理，再使用粒径为6000目的聚酯金刚石砂轮对芯棒100的外缘进行第二次抛光处理，以确保芯棒100表面具有较高的光洁度，以便于在使用该芯棒100制造热管的过程中能够方便地被抽出，防止芯棒100破坏铜管(未示出)内壁上形成的毛细吸液芯(未示出)，从而提高了使用该芯棒所制成的热管的导热效率。具体的，所述无心磨床的型号为M1050A。

S5、倒角处理。

所述步骤S5具体为：将表面抛光处理后的芯棒100置于外圆磨床中，使用粒径为60～80目的聚酯金刚石砂轮对芯棒100的一端端部进行倒角处理，并优选为粒径为60目的聚酯金刚石砂轮，以在芯棒的一端端部形成一圆锥部101(如图3所示)。具体的，所述外圆磨床的型号为M1432A。

在本实施方式中，该圆锥部101起到当芯棒插入铜管后，起到定位的作用，防止芯棒100在铜管内部倾斜，确保铜管内壁所形成的毛细吸液芯壁厚均一，从而提高了使用该芯棒所制成的热管的导热效率。

在本实施方式中，首先，在用于制备芯棒的呈粉末状的原料中加入氧化钇，可有效地降低晶粒度，提高芯棒的稳定性，同时由于氧化锆的熔点也高于三氧化二铝，因此通过此种配比可有效地防止芯棒在烧结的过程中发生曲翘；

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种用于热管成型的芯棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S5、倒角处理。

2.根据权利要求1所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述步骤S1还包括在原料中加入原料的0.1～0.4wt％脱模剂。

3.根据权利要求2所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述脱模剂包括硬脂酸镁。

4.根据权利要求1或3所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述呈粉末状的氧化锆、氧化钇、三氧化二铝、硬脂酸镁的平均粒径为2～5um。

5.根据权利要求1所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的模具为八角形钢模。

6.根据权利要求1所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中陶瓷套管在隧道窑的推进速度为22～44cm/小时。

7.根据权利要求1所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：对芯棒基体进行至少一次外缘磨削处理，以及至少一次表面抛光处理。

8.根据权利要求7所述的芯棒的制备方法，其特征在于，步骤S4中的“外缘磨削处理”具体为：将芯棒基体置于外圆磨床中，并使用粒径为60～100目的聚酯金刚石砂轮磨削芯棒基体的外缘至指定直径，以形成呈直线的圆柱体的芯棒。

9.根据权利要求7所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的“表面抛光处理”具体为：将经过外缘磨削处理后形成的芯棒置于无心磨床中，并使用粒径为800～6000目聚酯金刚石砂轮对芯棒的外缘进行至少一次抛光处理。

10.根据权利要求1或9所述的芯棒的制备方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：将表面抛光处理后的芯棒置于外圆磨床中，使用粒径为60～80目的聚酯金刚石砂轮对芯棒的一端端部进行倒角处理，以在芯棒的一端端部形成一圆锥部。