CN113865394A - 一种烧结式热管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结式热管的制造方法，该方法包括如下步骤：S1：提供第一芯棒及一中空的金属管，将第一芯棒置入金属管中，该第一芯棒与金属管的内壁之间形成有间隙空间；S2：提供金属粉末，将金属粉末填入间隙空间内进行烧结，冷却后拔出第一芯棒，得到结合有由金属粉末烧结而成的第一毛细结构的金属管；S3：提供网状毛细芯及第二芯棒，将网状毛细芯置入结合有第一毛细结构的金属管中，然后置入第二芯棒，进行烧结后拔出第二芯棒，该网状毛细芯形成第二毛细结构，且第二毛细结构覆盖并结合于第一毛细结构表面；S4：拔出第二芯棒，将结合有第一毛细结构和第二毛细结构的金属管内注入液体工质，然后经抽真空、封口、压扁，获得烧结式热管。
Description
技术领域
本发明属于热传导技术领域，具体涉及一种烧结式热管的制造方法。
背景技术
热管是一种高效的相变传热元件，在涉及传热、散热的技术领域有着极为广泛的应用，相关领域已作出了大量研究和实践。
常见的热管毛细芯(吸液芯)主要有沟槽、金属网、金属粉末烧结层等形式。毛细芯的性能(性状)对于热管至关重要，最常见的烧结式热管的毛细芯为金属粉末烧结层。如图8所示，该热管在进行压扁工序时，热管的受压端受压发生塑性变形而迫使金属粉末烧结成的毛细芯产生应力。当毛细芯产生的应力大于毛细芯与热管之间的结合力时，易造成毛细芯脱落(如图9所示)；当毛细芯产生的应力大于毛细芯的抗拉强度时，易造成毛细芯产生裂纹等现象(如图10所示)，从而影响毛细力，也会使致使孔隙率超出设计要求，致使出现性能不良。
发明专利CN201968362U公开了一种热管及其制造方法、包含该热管的设备，该专利通过将金属网与金属粉末置入管壳内只进行一次烧结工序，以完成复合型毛细芯的制造。虽然该发明减少了烧结次数(即减少了产品的制造工序)，但是其制造方法却增加了焊接工序，使其制造成本增加，且焊接过程中亦不能保证已插入管壳内的金属网是否产生折皱，从而导致其制造难度的增加，并且该制造方法还存在因粉体烧结冷却后会发生收缩现象而不能保持毛细芯厚度控制等情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烧结式热管的制造方法可有效解决上述技术问题。
本发明解决其技术问题所提供的技术方案如下：
一种烧结式热管的制造方法，包括如下步骤：
S1：提供第一芯棒及一中空的金属管，将第一芯棒置入所述金属管中，所述第一芯棒与所述金属管的内壁之间形成有间隙空间；
S2：提供金属粉末，将所述金属粉末填入所述间隙空间内，进行烧结后拔出第一芯棒，得到结合有由金属粉末烧结而成的第一毛细结构的金属管；
S3：提供网状毛细芯及第二芯棒，将所述网状毛细芯置入结合有第一毛细结构的所述金属管中，然后置入第二芯棒，进行烧结后拔出第二芯棒，所述网状毛细芯形成第二毛细结构，所述第二毛细结构覆盖并结合于第一毛细结构表面；
S4：将结合有第一毛细结构和第二毛细结构的金属管内注入液体工质，然后经抽真空、封口、压扁，获得烧结式热管。
优选地，在执行步骤S1前还包括步骤S0：将所述金属管的一端进行缩径处理，形成收缩部，另一端为开口状尾部。
优选地，在执行步骤S4之前还应将所述金属管的开口状尾部进行封口。
优选地，所述第一芯棒与第二芯棒插入所述金属管内的部分的横截面规格尺寸相同。
优选地，所述金属粉末包括有第一金属粉末及第二金属粉末，所述第一金属粉末的粉粒径小于所述第二金属粉末的粉粒径。
优选地，先将所述第一金属粉末填入所述金属管内，进行烧结，然后再将所述第二金属粉末置入已烧结有第一金属粉末的金属管内，再次进行烧结，所述第一毛细结构由经烧结后的第一金属粉末和第二金属粉末共同形成。
优选地，所述金属粉末为铜粉。
优选地，所述网状毛细芯的材质为铜。
优选地，所述金属管的材质为铜。
优选地，所述第一毛细结构结合于金属管的内壁面沿周向的局部位置，并沿金属管的轴向方向延伸设置，所述第二毛细结构覆盖所述第一毛细结构的沿金属管的轴向方向延伸的全长度区域的所有表面，沿金属管的内壁面的周向方向，所述第二毛细结构还覆盖至与第一毛细结构相邻的所述金属管的内壁上。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，本发明提供的一种烧结式热管的制造方法使烧结式热管在压扁工序时网状毛细芯烧结形成的第二毛细结构起到保护网的作用，可以有效的防止第一毛细结构产生裂纹或脱落等现象。
附图说明
下面将结合视图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明申请公开的一种制造方法所制造的第一实施方式中烧结式热管未压扁时沿金属管径向方向的截面示意图；
图2为第一实施方式步骤2中已填粉未烧结的烧结式热管沿金属管轴向方向的剖面示意图；
图3为图2中所示烧结式热管已烧结并拔出第一芯棒后的剖面示意图；
图4为第一实施方式步骤3中未烧结的烧结式热管沿金属管轴向方向的剖面示意图；
图5为图4中所示烧结式热管已烧结并拔出第二芯棒后的剖面示意图；
图6为本发明申请公开的一种制造方法所制造的第二实施方式中的烧结式热管未压扁时沿金属管径向方向的截面示意图；
图7为本发明申请公开的一种制造方法所制造的第三实施方式中的烧结式热管未压扁时沿金属管径向方向的截面示意图；
图8为现有实施方式中所示的烧结式热管未压扁时沿金属管径向方向的截面示意图；
图9为图8所示的烧结式热管受压扁时管内结构变化示意图，具体展示了当毛细芯产生的应力大于毛细芯与热管之间的结合力时毛细芯所发生结构改变的示意图；
图10为图8所示的烧结式热管受压扁时管内结构变化示意图，具体展示了当毛细芯产生的应力大于毛细芯的抗拉强度时毛细芯所发生结构改变的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图1至图5所示，为本发明申请公开的第一种实施方式的烧结式热管100，该烧结式热管100主要包括有金属管10、由金属粉末20烧结而成的第一毛细结构21以及由网状毛细芯30烧结形成的第二毛细结构31构成。本发明根据所示烧结热管100公开了一种制造方法，该制造方法包括如下步骤：
S1：提供第一芯棒50及一中空的金属管10，将第一芯棒50置入金属管10中，该第一芯棒50与该金属管10的内壁之间形成有间隙空间51；
S2：提供金属粉末20，将金属粉末20填入间隙空间51内，进行烧结，冷却后拔出第一芯棒50，得到结合有由金属粉末20烧结而成的第一毛细结构21的金属管10；
S3：提供网状毛细芯30及第二芯棒60，将网状毛细芯30置入结合有第一毛细结构21的金属管10中，然后置入第二芯棒60，进行烧结，冷却后拔出第二芯棒60，该网状毛细芯30形成第二毛细结构31，该第二毛细结构31覆盖并结合于第一毛细结构21表面；
S4：将结合有第一毛细结构21和第二毛细结构31的金属管10内注入液体工质，然后经抽真空、封口、压扁，获得烧结式热管100。
具体地，在执行步骤S1前还包括步骤S0：将金属管10的一端进行缩径处理而形成有收缩部11，该金属管10的另一端为开口状尾部12。该收缩部11用于承载第一芯棒50及第二芯棒60，也可用于阻挡金属粉末20沿收缩部11的端口处流出；同时，也便于放置在现有技术的振粉机台(附图中未示出)上进行振粉，其原理属于现有技术。
具体地，在执行步骤S4之前还应将金属管10的开口状尾部12进行封口，至于二次除气、整圆、校直、检验、清洗、电镀、折弯等常规工序或现有技术，按需设置在以上步骤中即可，故不在此叙述。
在本实施方式中，由金属粉末20烧结而成的第一毛细结构21与网状毛细芯30烧结形成的第二毛细结构31共同构成有该烧结式热管100的毛细芯40，该毛细芯40通过二次烧结成型。
具体地，该金属粉末20为铜粉，该网状毛细芯30的材质为铜，该金属管10的材质可为铜、铝及其合金。
在本实施方式中，该第一毛细结构21完全覆盖于该金属管10的内壁上。
具体地，该第二毛细结构31沿金属管10的轴向方向完全覆盖该第一毛细结构21，可用于增强本实施方式的烧结式热管100的毛细芯40的整体抗拉强度，可以有效的防止第一毛细结构21在烧结式热管100压扁工序时产生裂纹或脱落等情况从而影响烧结式热管100的热传递性能。具体表现为：当烧结式热管100在压扁工序时，第一毛细结构21的局部位置产生的应力大于其本身的抗拉强度时，第一毛细结构21易产生裂纹(如图10所示)，而影响散热性能；更胜者，第一毛细结构21或产生局部脱落(如图9所示:第一毛细结构21与热管内壁之间剥离)而阻塞烧结式热管100内的流道空间，影响散热性能，尤其是在热管压扁工序中型变量较大的区域。
具体地，该网状毛细芯30可为FIBER网，该FIBER网由至少一层金属丝网构成，每层金属丝网可根据不同热管结构及形状性能测试要求选择，例如：该FIBER网的其中一层金属丝网可选择丝径为0.04毫米的铜丝，且每1英寸内编织的交叉点数为5钼。其中，该FIBER网的渗透率相较于铜粉烧结的毛细结构层比较好，而铜粉烧结的毛细结构层的毛细力相较FIBER网更好，因热管本身是由毛细结构的毛细力和渗透力来决定毛细极限，所以相结合可以有效的提升Q-MAX(热传递的峰值)。
如图2、图3所示，金属粉末20填入间隙空间51内进行烧结，冷却后得到的第一毛细结构21的厚度会发生收缩现象。经过发明人大量实验及数据验证，发明人发现铜粉在烧结后所发生收缩现象的收缩比优选在8％～20％的范围内。例如：在本实施方式中，金属粉末20填入间隙空间51内的厚度为1毫米，烧结冷却后拔出第一芯棒50再测量时，第一毛细结构21的厚度大概在0.8～0.92毫米的范围之内，其中，第一毛细结构21的厚度优选为0.9毫米。因此，本发明提供的制造方法中所运用的第一芯棒50与第二芯棒60均可以为规格尺寸相同的芯棒，即所述第一芯棒50与第二芯棒60插入所述金属管20内的部分的横截面规格尺寸相同。其中，在本实施方式中所述的第一芯棒50与第二芯棒60优选为同一根芯棒。
如图6所示，为本发明申请公开的另一种实施方式的烧结式热管100′，该烧结式热管100′亦适用于上述所示的制造方法加以制造。其与第一种实施方式的烧结式热管100所不同的是该烧结式热管100′中的金属粉末20′只填充于该金属管10′的内壁面的局部位置，即烧结后的第一毛细结构21′结合于金属管10′的内壁面沿周向局部设置，并且沿金属管10′的轴向方向延伸设置。该第二毛细结构31′覆盖该第一毛细结构21′，具体表示为:该第二毛细结构31′沿该金属管10′的轴向方向延伸的全长度区域的所有表面，及沿金属管的内壁面的周向方向全覆盖该第一毛细结构21′，并且该第二毛细结构31′还覆盖至与第一毛细结构21′相邻的所述金属管10′的内壁上(如图6所示)。本实施方式由于该第二毛细结构31′的一部分结构直接烧结于该金属管10′的内壁面上，该结构设计更利于增强所述烧结式热管100′的毛细芯40′的整体抗拉强度；同时，由网状毛细芯30′烧结形成的第二毛细结构31′与金属管10′内壁之间的结合强度大于由金属粉末20′烧结形成的第一毛细结构21′与金属管10′内壁之间的结合强度，因此，本实施方式所述的烧结式热管100′还可避免第一毛细结构21′局部脱离金属管10′内壁而影响热传递性能。
如图7所示，为本发明申请公开的第三种实施方式的烧结式热管100″，该烧结式热管100″也适用于上述所示的制造方法加以制造。其与第一种实施方式的烧结式热管100所不同的是该烧结式热管100″中的金属粉末20″具有第一金属粉末22″及第二金属粉末23″，且第一金属粉末22″的粉粒径小于第二金属粉末23″的粉粒径，故该第一金属粉末22″所烧结成形的毛细结构的孔隙小于该第二金属粉末23″所烧结成形的毛细结构的孔隙。
在本实施方式中，先将第一金属粉末22″填入至所述金属管10″内，进行烧结，然后再将第二金属粉末23″置入已烧结有第一金属粉末22″的金属管10″内，再次进行烧结，所述的第一毛细结构21″由经烧结后的第一金属粉末22″和第二金属粉末23″共同形成。
在本实施方式中，本实施方式所烧结成型的烧结式热管100″的毛细芯40″具有三层毛细结构，即与金属管10″内壁面相贴接的由第一金属粉末22′′烧结而成的内层毛细结构311″、由第二金属粉末23″烧结而成且覆盖并结合于内层毛细结构311″的中层毛细结构312″，由网状毛细芯30″烧结形成且覆盖并结合于中层毛细结构312″的外层毛细结构313″。其中，由所述内层毛细结构311″与中层毛细结构312″所构成上述所述的第一毛细结构21″，由于内层毛细结构311″的孔隙较小，因此可维持较大的毛细力；由于中层毛细结构312″的孔隙较大，因此可降低冷凝后的液体工质回流时的阻力，故本实施方式所实施的烧结式热管100″的毛细芯40″具有较强的抗拉强度的同时还能使液体工质的传递效率得以提升，故本实施方式所烧结成型的烧结式热管100″的传热性能较优于第一实施方式所烧结成型的烧结式热管100。
综上所述，本发明公开了一种烧结式热管的制造方法，该制造方法制造的毛细芯可以通过二次烧结成型的方式较有效的保护网状毛细芯不易产生折皱，同时也可保持毛细芯厚度的控制等；该制造方法所制造的烧结式热管的毛细芯还存在整体抗拉强度有效提升等，可有效防止第一毛细结构拉裂等情况，同时，该网状毛细芯烧结形成的第二毛细结构也可作为毛细芯外围的保护网，可有效防止第一毛细结构产生脱落等情况。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例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 (10)
1.一种烧结式热管的制造方法，包括如下步骤：
S1：提供第一芯棒及一中空的金属管，将第一芯棒置入所述金属管中，所述第一芯棒与所述金属管的内壁之间形成有间隙空间；
S2：提供金属粉末，将所述金属粉末填入所述间隙空间内，进行烧结后拔出第一芯棒，得到结合有由金属粉末烧结而成的第一毛细结构的金属管；
S3：提供网状毛细芯及第二芯棒，将所述网状毛细芯置入结合有第一毛细结构的所述金属管中，然后置入第二芯棒，进行烧结后拔出第二芯棒，所述网状毛细芯形成第二毛细结构，所述第二毛细结构覆盖并结合于第一毛细结构表面；
S4：将结合有第一毛细结构和第二毛细结构的金属管内注入液体工质，然后经抽真空、封口、压扁，获得烧结式热管。
2.根据权利要求1所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，在执行步骤S1前还包括步骤S0：将所述金属管的一端进行缩径处理，形成收缩部，另一端为开口状尾部。
3.根据权利要求2所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，在执行步骤S4之前还应将所述金属管的开口状尾部进行封口。
4.根据权利要求1所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，所述第一芯棒与第二芯棒插入所述金属管内的部分的横截面规格尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，所述金属粉末包括有第一金属粉末及第二金属粉末，所述第一金属粉末的粉粒径小于所述第二金属粉末的粉粒径。
6.根据权利要求5所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，先将所述第一金属粉末填入所述金属管内，进行烧结，然后再将所述第二金属粉末置入已烧结有第一金属粉末的金属管内，再次进行烧结，所述第一毛细结构由经烧结后的第一金属粉末和第二金属粉末共同形成。
7.根据权利要求1所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，所述金属粉末为铜粉。
8.根据权利要求1所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，所述网状毛细芯的材质为铜。
9.根据权利要求1所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，所述金属管的材质为铜。
10.根据权利要求1至9项中任意一项所述的一种烧结式热管的制造方法，其特征在于，所述第一毛细结构结合于金属管的内壁面沿周向的局部位置，并沿金属管的轴向方向延伸设置，所述第二毛细结构覆盖所述第一毛细结构的沿金属管的轴向方向延伸的全长度区域的所有表面，沿金属管的内壁面的周向方向，所述第二毛细结构还覆盖至与第一毛细结构相邻的所述金属管的内壁上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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