CN110608628A - 均温板、均温板的亲水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了均温板、均温板的亲水处理方法。该均温板包括第一盖板和第二盖板，第一盖板与第二盖板之间形成密封的腔室，腔室内设置有吸液芯，且腔室由工作介质填充；其中，第一盖板的内表面、第二盖板的内表面和吸液芯的表面中的至少之一设置有亲水层，并且，亲水层由亲水化处理的铝材料形成。本发明所提出的均温板，其内表面被特殊亲水化处理的铝材料改性，与水的接触角较小而对水的浸润性较强，并且，亲水层的导热性能较高，从而使均温板的传热效率变得更高，进而使均温板的均温效果更高。

Description

均温板、均温板的亲水处理方法
技术领域
本发明涉及散热器技术领域，具体的，本发明涉及均温板、均温板的亲水处理方法。
背景技术
均温板，是依靠自身内部工作流体相变实现快速传热的导热组件，主要包括上下盖板、密封头、吸液芯和工作介质，其中，吸液芯的毛细结构直接影响到均温板的性能，毛细结构要求毛细力强且水流阻力小。现阶段均温板表面浸润性的改性方法仍有待改进。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于提出一种铝材料的亲水层表面改性的均温板、对均温板的内表面进行亲水处理的方法，实现均温板与水的接触角更小、浸润性更强且均温效果更好。
在本发明实施例的第一方面，提出了一种均温板。
根据本发明的实施例，所述均温板包括第一盖板和第二盖板，所述第一盖板与所述第二盖板之间形成密封的腔室，所述腔室内设置有吸液芯，且所述腔室由工作介质填充；其中，所述第一盖板的内表面、所述第二盖板的内表面和所述吸液芯的表面中的至少之一设置有亲水层，并且，所述亲水层由亲水化处理的铝材料形成。
本发明实施例的均温板，其内表面被特殊亲水化处理的铝材料改性，与水的接触角较小而对水的浸润性较强，并且，亲水层的导热性能较高，从而使均温板的传热效率变得更高，进而使均温板的均温效果更高。
在本发明的第二方面，提出了一种均温板的亲水处理方法。
根据本发明的实施例，所述亲水处理方法包括：对均温板的第一盖板、第二盖板和吸液芯中的至少之一的表面形成一层铝膜；对所述铝膜的表面进行亲水化处理，以获得具有微纳米结构的亲水层。
采用本发明实施例的亲水处理方法，在均温板的内表面形成由亲水化处理的铝材料形成的亲水层，其微纳米结构可以与水的接触角更小，从而增加均温板的内表面对水的浸润性，并且，铝材料的导热性能更好，进而使亲水处理后的均温板的均温效果更好。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的均温板的截面结构示意图；
图2是本发明一个实施例的表面具有微纳结构亲水层的示意图；
图3是本发明另一个实施例的表面具有微纳结构亲水层的示意图；
图4是本发明一个实施例的均温板的亲水处理方法的流程示意图。
附图标记
100 第一盖板
110 凸起
200 第二盖板
300 腔室
400 吸液芯
500 工作介质
600 亲水层
610 微纳结构
620 铝膜
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。
在本发明实施例的一个方面，提出了一种均温板。
根据本发明的实施例，参考图1，均温板包括第一盖板100和第二盖板200，第一盖板100与第二盖板200之间形成密封的腔室300，腔室300内设置有吸液芯400，且腔室300由工作介质500(例如水)填充；其中，参考图2，第一盖板100的内表面、第二盖板200的内表面和吸液芯400的表面中的至少之一(例如图2中的第一盖板100的内表面)设置有亲水层600，并且，亲水层600由亲水化处理的铝材料(包括金属铝、氧化铝和铝盐)形成。如此，亲水层600可以使工作介质水在腔室300内的流动更顺畅，从而提升均温板的热传导效率。在本发明的一些实施例中，第一盖板100、第二盖板200和吸液芯400中的至少之一可以由铜材料(包括金属铜和铜合金)形成，且吸液芯400具有毛细结构(例如网状、沟槽状或烧结状的毛细结构)。发明人在研究过程发现，铜材料具有高的导热性能和吸附力，但是，铜表面容易氧化，且与水的接触角较大(铜与水的接触角为10°以上)且浸润性不强；虽然，可以通过亲水氧化物涂层或涂覆碳材料进行表面改性，但是，SiO2、TiO2等氧化物的导热性能弱而影响均温板的传热效率，而碳纤维、碳管等与铜材料的表面结合力弱而易堵塞毛细孔。
所以，发明人在铜材料表面形成一层亲水性更高的铝材料的亲水层，从而在保留铜的高导热性的同时，还能增加均温板内表面对水的浸润性，进而增加均温板的传热效率。在一些具体事例中，吸液芯400可以采用铜网，吸液芯400的表面形成亲水层600，如此，铜网的多孔结构可以减小对水流的阻力，同时，表面由亲水化处理的铝材料形成的亲水层600还能增加对水的浸润性，从而使吸液芯400的毛细力更高，进而使均温板的传热效率更高。
在本发明的一些实施例中，参考图2，亲水层600可以由纯的金属铝(Al)形成，且亲水层600的表面具有微纳米结构610。需要说明的是，“微纳米结构”具体是指尺寸在纳米或微米级别的粗化结构，例如亚微米级别(不大于1微米)。如此，通过表面超亲水结构的设计，可以使亲水层600对水的与的接触角不大于5°，从而对水的浸润效果更好。
在一些具体示例中，参考图3，微纳米结构610可以由氧化铝(Al2O3)形成，如此，可以通过酸性或碱性的氧化剂将对纯的金属铝形成的亲水层600平整表面进行氧化，形成氧化铝的微纳米结构610，从而增加亲水层600的表面粗糙度，进而进一步增加亲水层600对水的浸润效果，能使0.3mm厚的均温板在5W热源的测试中温差ΔT改善30％以上，并且，氧化铝的表面强度和稳定性都更高。
在本发明的一些实施例中，亲水层600的厚度可以不大于10微米，具体例如2微米、5微米或8微米等，如此，明显改善吸液芯400对水的浸润性，同时，较薄的亲水层600又不会影响铜网的传热效率，从而使均温板的均温效果提升30％以上。
根据本发明的实施例，参考图1，均温板的第一盖板100靠近腔体300的表面还可以设置有多个向下的凸起110，如此设计，可进一步增加支撑力，防止中空的第一盖板100下陷而影响到吸收芯400的毛细作用，并且，凸起110可以和吸收芯400直接接触，高导热铜材料的第一盖板100可以更快地将热量传导给吸收芯400，再传递给工作介质水进行进一步的散热，从而使均温板的均温效果和长期使用稳定性都进一步提升。
综上所述，根据本发明的实施例，提出了一种均温板，其内表面被特殊亲水化处理的铝材料改性，与水的接触角较小而对水的浸润性较强，并且，亲水层的导热性能较高，从而使均温板的传热效率变得更高，进而使均温板的均温效果更高。
在本发明实施例的另一个方面，提出了一种均温板的亲水处理方法。根据本发明的实施例，参考图4，亲水处理方法包括：
S100：对均温板的第一盖板、第二盖板和吸液芯中的至少之一的表面形成一层铝膜。
在该步骤中，对均温板的第一盖板100、第二盖板200和吸液芯400中的至少之一的表面形成一层铝膜620，其中，铝膜620由单质铝形成，如此，可以增加均温板内表面对工作介质水的浸润性，从而可以增加均温板的均温效果。在本发明的一些实施例中，可以在吸液芯400的表面形成一层铝膜620，如此，可以增加铜网状的吸液芯400对水的浸润性。
根据本发明的实施例，形成铝膜620的方法可以采用直流磁控溅射法，如此，可使亲水层600与铜材料之间得结合力更强，从而获得的均温板内部的亲水层600不易脱落而避免堵塞毛孔、降低传热效率；并且，其具体的工艺参数，本领域技术人员可根据铝膜620实际的厚度以及表面平整度进行相应地选择。在本发明的一些实施例中，直流磁控溅射法的真空度可以选择4.0～10.0*10-4Pa、氩气流量可以选择20cm3/s、工作电压可以选择300V且工作电流可以选择1A，如此，可以形成一层厚度不超过10微米且完全覆盖铜网的铝膜620。
S200：对铝膜的表面进行亲水化处理，以获得具有微纳米结构的亲水层。
在该步骤中，对步骤S100形成的铝膜620进行亲水化处理，以获得具有微纳米结构610的亲水层600。
根据本发明的实施例，由于铝是一种两性金属，所以亲水化处理可以是铝与酸性溶液的反应，也可以是铝与碱性溶液的反应，本领域技术人员可以根据亲水化处理后亲水层600与水的接触角大小进行相应地选择，具体的，亲水化处理可以包括氧化反应，如此，反应后铝膜620的表面被粗糙化并形成微纳米结构610，从而使亲水层600与水的接触角不大于5°。
在本发明的一些实施例中，亲水化处理可以采用铁离子的酸性溶液，例如二价铁离子(Fe2+)或三价铁离子(Fe3+)，具体例如硫酸铁、氯化铁或硝酸铁的酸性溶液，如此，将铝膜620浸入浓度为0.01～1mol/L的铁离子的酸性溶液中5～180分钟，会发生金属铝与铁离子的氧化还原反应(2Al+3Fe2+→2Al3++3Fe或Al+Fe3+→Al3++Fe)，从而在铝膜620的表面形成纳米级的粗化结构，进一步高温处理后可获得与水的接触角不大于5°的亲水层600。并且，采用铁离子的酸性溶液，氧化反应更加温和，且可在亲水层600表面形成厚度在微纳米级别的微纳米结构，而不会破坏到亲水层600和盖板本体或吸液芯本体。
在本发明的另一些实施例中，亲水化处理也可以采用六次甲基四胺的碱性溶液，具体可以将铝膜620浸入浓度为0.1～1mol/L的六次甲基四胺溶液中，并在25～100摄氏度下反应1～3小时，如此，可在铝膜620的表面形成微米级的球状氢氧化铝(Al(OH)3),进一步高温处理后氢氧化铝发生脱水分解成六方晶的氧化铝(Al2O3)，从而增加亲水层600的表面粗糙度，进而获得与水的接触角不大于5°的亲水层600。并且，采用六次甲基四胺的碱性溶液，氧化反应也温和，且可在亲水层600表面形成厚度在微纳米级别的微纳米结构，而不会破坏到亲水层600和盖板本体或吸液芯本体。
根据本发明的实施例，上述高温处理的具体工艺条件，具体例如400摄氏度以上，本领域技术人员可根据铝盐或氢氧化铝转化成氧化铝的表面形貌对应的与水的接触角大小进行相应地调整，在此不再赘述。
在在一些具体事例中，可以在步骤S200之后，可以进一步包括：S300继续对步骤S200亲水化处理后的亲水层600表面进行清洗直至PH值呈中性，再可以在80～300摄氏度下烘干1小时；S400最后可以对亲水化处理的第一盖板100、第二盖板200和吸液芯400中的至少之一在200～400摄氏度的高温下进行还原气体处理，以降低铜或铜合金表面的氧化程度，从而使恢复铜材料的导热性能。如此，可以获得导热性能高且表面亲水的均温板。
综上所述，根据本发明的实施例，提出了一种亲水处理方法，在均温板的内表面形成由亲水化处理的铝材料形成的亲水层，其微纳米结构可以与水的接触角更小，从而增加均温板的内表面对水的浸润性，并且，铝材料的导热性能更好，进而使亲水处理后的均温板的均温效果更好。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种均温板，其特征在于，包括第一盖板和第二盖板，所述第一盖板与所述第二盖板之间形成密封的腔室，所述腔室内设置有吸液芯，且所述腔室由工作介质填充；其中，所述第一盖板的内表面、所述第二盖板的内表面和所述吸液芯的表面中的至少之一设置有亲水层，并且，所述亲水层由亲水化处理的铝材料形成。
2.根据权利要求1所述的均温板，其特征在于，所述第一盖板、所述第二盖板和所述吸液芯中的至少之一由铜材料形成，且所述吸液芯具有毛细结构。
3.根据权利要求1所述的均温板，其特征在于，所述亲水层由铝形成且表面具有微纳米结构。
4.根据权利要求3所述的均温板，其特征在于，所述微纳米结构由氧化铝形成。
5.根据权利要求2所述的均温板，其特征在于，所述亲水层的厚度不大于10微米。
6.根据权利要求2所述的均温板，其特征在于，所述亲水层与水的接触角不大于5°。
7.一种均温板的亲水处理方法，其特征在于，包括：
对均温板的第一盖板、第二盖板和吸液芯中的至少之一的表面形成一层镀铝膜；
对所述铝膜的表面进行亲水化处理，以获得具有微纳米结构的亲水层。
8.根据权利要求7所述的亲水处理方法，其特征在于，所述亲水化处理包括氧化反应，且所述亲水层与水的接触角不大于5°。
9.根据权利要求8所述的亲水处理方法，其特征在于，所述亲水化处理包括：
将所述铝膜浸入铁离子的酸性溶液中，在所述铝膜的表面氧化生成铝盐；
对所述氧化反应后的所述铝膜进行高温处理，将所述铝盐变成氧化铝。
10.根据权利要求8所述的亲水处理方法，其特征在于，所述亲水化处理包括：
将所述铝膜浸入六次甲基四胺的碱性溶液中，在所述铝膜的表面氧化生成氢氧化铝；
对所述氧化反应后的所述铝膜进行高温处理，将所述氢氧化铝分解成氧化铝。
11.根据权利要求9或10所述的亲水处理方法，其特征在于，进一步包括：
对所述亲水化处理后的所述铝膜进行清洗和烘干处理；
对所述第一盖板、第二盖板和吸液芯中的至少之一进行还原处理。
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