CN111238276B - 加压烧结法制备吸液芯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用加压烧结制备吸液芯的方法，该吸液芯由金属管壳、毛细管（1）和毛细管（2）组成。毛细管（1）插入金属管壳中形成空腔，加料装置通过高速的上下往复运动，将金属粉末以极微量的速度连续装入空腔中并压实，通过高频感应加热使金属粉末烧结成型，实现吸液芯的一步制备，整个过程在真空下完成。本发明将加压烧结与高频感应同时进行，不仅可以避免常规烧结中的收缩问题，使毛细管（2）与金属管壳紧密贴合，而且有效提高毛细芯（2）孔隙率均匀性。另外，吸液芯的常规做法由金属外管和吸液芯装配而成，这对两者的配合尺寸要求极高，本发明通过一步烧结可以避免此问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种加压烧结法制备吸液芯的方法，可应用于航空热控及电子设备冷却领域。
背景技术
环路热管是一种高效的两相热控技术，以其高效传热率远距离传输的便利性，良好的等温性以及结构设计的灵活方便成为换热领域在航天航空、高密度电子设备的冷却、热回收以及空调制冷等领域得到越来越多的应用。
典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段)，另一端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时吸液芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环，实现热量的转移。
中国专利CN104759627A公开的一种吸液芯的制备工艺，将不同粒度的氧化铜粉加入到外管和中间柱之间，利用氢气还原烧结。专利CN1040755603以石墨凸台为内膜，金属外套管为外模，在次空间中填装金属粉末烧结成吸液芯。该两种方法由于其使用松装烧结的方式，在烧结过程中收缩率较大，金属颗粒往中间柱方向收缩，容易与铜管剥离；其次受重力作用，下方的粉末趋于密实，使得整支吸液芯孔隙率不均，性能不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸液芯的制备方法，以解决现有技术中烧结过程收缩严重，孔隙率不均匀等问题，本发明通过将连续加粉、感应加热、加压烧结相结合的方式制备吸液芯。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种加压烧结法制备吸液芯的方法，所述吸液芯由金属管壳、金属层（1）和金属层（2）组成。所述的金属层（1）插入所述的金属管壳中形成空腔，加料装置通过高速的上下往复运动，将金属粉末以极微量的速度连续装入空腔中并压实，通过高频感应加热使金属粉末烧结成所述的金属层（2），整个过程在真空下完成。在烧结过程中，感应线圈和加料装置的相对位置固定，金属管壳连同内部的金属层（1）以一定的速度向下运动，其运动速度与吸液芯的增长速度保持一致。
所述的金属管壳为钛合金管、不锈钢管或铜管。
所述的金属层（1）材质为不锈钢、铜、镍。
所述的金属层（1）孔径分布为5-500 μm，孔隙率为50-70 %。
所述的金属粉末为镍或铜，粒径为1-5μm。
所述的金属层（2）孔径分布为0.5-5 μm，孔隙率为70-90 %。
所述的高频感应加热的频率为50-10000 HZ。
所述的加料装置运动周期为0.02-0.2秒；所述的加料装置对所述的金属粉末压制压力为1-10 MPa。
有益效果
本发明提供的吸液芯制备方法，将加压烧结与高频感应同时进行，不仅可以避免常规烧结中的收缩问题，使吸液芯与金属管壳紧密贴合，而且有效提高吸液芯孔隙率均匀性。吸液芯的常规做法由金属外管和吸液芯装配而成，这对两者的配合尺寸要求极高，本发明通过一步烧结可以避免此问题。
附图说明
图1为本发明制备吸液芯的装置简图。
金属管壳；2. 感应加热线圈；3. 加料装置；4. 进料口；5. 吸液芯。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。
实施例1
·金属管壳选取18*3的金属钛管；金属层（1）选取多孔不锈钢，孔径为
13μm，孔隙率为65%。金属粉末选用粒径为2μm的镍粉。
如图1所示，将多孔不锈钢插入钛管中，下端固定。将镍粉从加料装置
上方倒入，设置加料装置的运动周期为1 s，加料装置对金属粉的压制压力为2MPa，感应线圈的频率为1000 HZ。
钛管的运动速度为0.2 cm/s。待钛管和多孔不锈钢之间充满镍粉烧结的
吸液芯后，停止各设备，即可完成吸液芯的制备。
实施例2
·金属管壳选取22*3的金属铜管；金属层（1）选取多孔不锈钢，孔径为
20μm，孔隙率为55%。金属粉末选用粒径为5μm的镍粉。
如图1所示，将多孔不锈钢插入铜管中，下端固定。将镍粉从加料装置
上方倒入，设置加料装置的运动周期为2 s，加料装置对金属粉的压制压力为3MPa，感应线圈的频率为2000 HZ。
钛管的运动速度为0.1 cm/s。待铜管和多孔不锈钢之间充满铜粉烧结的
吸液芯后，停止各设备，即可完成吸液芯的制备。
实施例3
·金属管壳选取16*1的金属铜管；金属层（1）选取多孔铜，孔径为
15μm，孔隙率为55%。金属粉末选用粒径为1μm的铜粉。
如图1所示，将多孔铜插入铜管中，下端固定。将铜粉从加料装置
上方倒入，设置加料装置的运动周期为3 s，加料装置对金属粉的压制压力为1MPa，感应线圈的频率为1500 HZ。
钛管的运动速度为0.4 cm/s。待铜管和多孔铜之间充满铜粉烧结的吸液
芯后，停止各设备，即可完成吸液芯的制备。
Claims (8)
1.一种加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述吸液芯由金属管壳、第一金属层和第二金属层组成，所述的第一金属层插入所述的金属管壳中形成空腔，加料装置通过高速的上下往复运动，将金属粉末以极微量的速度连续装入空腔中并压实，同时通过高频感应加热使金属粉末烧结成所述的第二金属层，整个过程在真空下完成。
2.根据权利要求1所述的加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述的金属管壳为钛合金管、不锈钢管或铜管。
3.根据权利要求1所述的加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述的第一金属层材质为不锈钢、铜、镍。
4.根据权利要求1所述的加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述的第一金属层孔径分布为5-500 μm，孔隙率为50-70 %。
5.根据权利要求1所述的加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述的金属粉末为镍或铜，粒径为1-5μm。
6.根据权利要求1所述的加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述的第二金属层孔径分布为0.5-5 μm，孔隙率为70-90 %。
7.根据权利要求1所述的加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述的高频感应加热的频率为50-10000 HZ。
8.根据权利要求1所述的加压烧结法制备吸液芯的方法，其特征在于：所述的加料装置运动周期为0.02-0.2秒；所述的加料装置对所述的金属粉末压制压力为1-10 MPa。
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