CN115682793B - 一种具有互通网格空腔的吸液芯制备方法及吸液芯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及湿法蚀刻技术领域，尤其是指一种具有互通网格空腔的吸液芯制备方法及应用该方法所制得的吸液芯，该方法主要包括以下步骤：A.在金属工件表面铺设一层金属粉末；B.对金属工件表面的金属粉末进行选区熔化，以使得该选区的金属粉末与金属工件熔化并黏连以形成黏连结构；C.重复步骤A‑B，直至金属工件表面形成网状空腔结构；D.对金属工件进行除粉；E.对金属工件进行蚀刻前处理；F.往金属工件以及网状空腔结构进行喷淋蚀刻液；G.清洗工件。本发明通过选区熔化的方式，制备处相邻空腔彼此连通的网状空腔结构，再对其进行蚀刻处理以加工出纳米级的多孔结构，从而形成了结构更为复杂的吸液芯结构，使得毛细性能大幅度提升。
Description
技术领域
本发明涉及湿法蚀刻技术领域，尤其是指一种具有互通网格空腔的吸液芯制备方法及吸液芯。
背景技术
金属蚀刻加工，即光化学金属蚀刻，是通过蚀刻液去除金属材料达到结构的加工成型，具有工艺流程简单、加工快速、成本低等优点，被广泛应用于金属图案化加工、PCB线路板、柔性折叠屏手机结构件等产品的制造过程。
随着微电子制造技术的快速发展，推动了微尺度散热器件的快速发展，尤其是热管以及平板型热管（均热板）的发展，热管体形的微尺度化使得市场对其内部结构提出了更高的要求。热管性能主要由内部吸液芯的毛细性能决定，但目前吸液芯多为表面开放型，即吸液芯进的槽仅为顶部开口，所有槽彼此之间互不联通，而现有技术并未提供一种能让吸液芯内部相互连通的结构，因此吸液芯的毛细性能依然有进一步提升的空间。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种具有互通网格空腔的吸液芯制备方法及吸液芯。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的一种具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，包括以下步骤：
A.在金属工件表面铺设一层金属粉末；
B. 对金属工件表面的金属粉末进行选区熔化，以使得该选区的金属粉末与金属工件熔化并黏连以形成黏连结构；
C.重复步骤A-B，直至金属工件表面形成网状空腔结构，该网状空腔结构具有多个空腔，且相邻的空腔之间具有通道，通道用于连通彼此相邻的两个空腔；
D.对金属工件进行除粉；
E.对金属工件进行蚀刻前处理；
F.往金属工件表面喷淋蚀刻液，以使得工件以及网状空腔结构均形成纳米级的多孔结构；
G.清洗工件。
进一步的，步骤B具体包括：
B1.对金属工件表面的金属粉末进行选区熔化；
B2.控制金属工件下降，下降的高度与黏连结构的高度相同。
进一步的，所述下降的高度为0.24-0.27mm。
进一步的，网状空腔结构的密度为480-510目。
进一步的，在步骤D中，采用高压气枪对金属工件表面喷出高压气体以进行除粉。
进一步的，步骤E具体包括：
E1. 使用1-1.5 %浓度的除油粉水溶液，在PH值为13、温度为45-55℃环境下对金属工件进行除油；
E2.对除油后的金属工件进行水洗；
E3.采用5%浓度的盐酸对金属工件进行酸洗；
E4.对酸洗后的金属工件进行水洗；
E5.把金属工件置于温度为45-55℃的环境下进行烘干。
进一步的，步骤F采用浓度为30%的三氯化铁溶液作为蚀刻液，在温度为48-51℃、压力为3Kg/cm2的环境下由阵列喷头喷洒至网状空腔结构中。
进一步的，在步骤D与E之间还包括D1.把经步骤D收集的金属粉末进行回收，并重新应用至步骤A中。
进一步的，步骤A中所铺设的金属粉末面积为A*B，其中A为28-31mm，B为98-101mm。
本发明还提供了一种具有互通网格空腔的吸液芯，包括金属工件，所述金属工件的一面设置有网状空腔结构，网状空腔结构具有多个空腔，且相邻的空腔之间具有通道，通道用于连通彼此相邻的两个空腔，金属工件以及网状空腔结构均具有纳米级的多孔结构；
所述网状空腔结构通过上述的方法制备而成。
本发明的有益效果：本发明通过选区熔化的方式，制备处相邻空腔彼此连通的网状空腔结构，再对其进行蚀刻处理以加工出纳米级的多孔结构，从而形成了结构更为复杂的吸液芯结构，使得毛细性能大幅度提升。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的吸液芯的示意图。
图3为本发明的吸液芯在选区熔化后的示意图。
图4为图3的A处放大图。
图5为本发明的吸液芯在除粉后的示意图。
图6为图5的B处放大图。
附图标记：1—金属工件，2—网状空腔结构，3—空腔，4—通道，5—金属粉末。
实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的一种具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，包括以下步骤：
A.在金属工件1表面铺设一层金属粉末5；
B.对金属工件1表面的金属粉末5进行选区熔化，以使得该选区的金属粉末5与金属工件1熔化并黏连以形成黏连结构；
C.重复步骤A-B，直至金属工件1表面形成网状空腔结构2，该网状空腔结构具有多个空腔3，且相邻的空腔3之间具有通道4，通道4用于连通彼此相邻的两个空腔3；
D.对金属工件1进行除粉；
E.对金属工件1进行蚀刻前处理；
F.往金属工件1表面喷淋蚀刻液，以使得工件以及网状空腔结构2均形成纳米级的多孔结构；
G.清洗工件。
具体的，步骤A-C可统一采用EBSM技术（电子束选区熔化技术）实现，即在金属工件1表面铺设一层与其材料相同的金属粉末5（例如铜、铝等）后，通过程序控制，由设备发出激光而使得金属工件1特定位置以及该位置上的金属粉末5进行熔化烧结，从而让两者粘结为一体；随后再铺设一层金属粉末5，由程序控制设备发出激光在特定位置进行熔化烧结……在此过程中，当遇到需要形成空腔3的位置时，只需在特定步骤不对该位置发射激光即可；通过不断执行上述动作，从而让金属工件1表面形成相邻空腔3可连通的网状空腔结构。通过上述技术制造的网状空腔结构为微米级的结构，随后再通过湿法蚀刻在金属工件1表面以及网状空腔结构表面进行蚀刻，从而形成纳米级的多孔结构。
具体的，该通道4是位于空腔3的侧壁内，其顶部并不为开放型，而图4和图6显示的通道4仅仅代表通道4所处的位置，以便于对本发明的理解。
如图2至图6所示，经过上述方法制备的吸液芯，其必然包括金属工件1，所述金属工件1的一面设置有网状空腔结构2，网状空腔结构2具有多个空腔3，且相邻的空腔3之间具有通道4，通道4用于连通彼此相邻的两个空腔3，金属工件1以及网状空腔结构2均具有纳米级的多孔结构。
由于该吸液芯具有更为复杂且内部连通的网状空腔结构，相较于现有技术中的表面开放结构具有更强的毛细性能；此外，由于吸液芯具有微米级和纳米级两种孔结构，因此毛细性能比起单一级别的孔结构更高，从而在体积不便的前提下能满足更高的要求。
在本实施例中，步骤B具体包括：
B1.对金属工件1表面的金属粉末5进行选区熔化；
B2.控制金属工件1下降，下降的高度与黏连结构的高度相同。
实际工作时，步骤B1中所述的下降的高度为0.24-0.27mm，而上述的网状空腔结构的密度为480-510目。即每次下降的高度必然是金属粉末5熔化再烧结后所形成的结构的高度，从而保证网状空腔结构2的强度与稳定。
在本实施例中，在步骤D中，采用高压气枪对金属工件1表面喷出高压气体以进行除粉，以保证金属工件1表面以及网状空腔结构内均不残留金属粉末5。而该金属粉末5可进行回收后，继续应用在上述的步骤A中，达到了循环利用的效果。
在本实施例中，步骤E具体包括：
E1. 使用1-1.5 %浓度的除油粉水溶液，在PH值为13、温度为45-55℃环境下对金属工件1进行除油；
E2.对除油后的金属工件1进行水洗；
E3.采用5%浓度的盐酸对金属工件1进行酸洗；
E4.对酸洗后的金属工件1进行水洗；
E5.把金属工件1置于温度为45-55℃的环境下进行烘干。
通过上述前处理的步骤，能够保证彻底清除金属工件1表面的油污以及氧化膜，保证了蚀刻步骤可顺利进行。
在本实施例中，步骤F采用浓度为30%的三氯化铁溶液作为蚀刻液，在温度为48-51℃、压力为3Kg/cm2的环境下由阵列喷头喷洒至网状空腔结构2中。
为了保证成型效果，步骤A中所铺设的金属粉末5面积为A*B，其中A为28-31mm，B为98-101mm；而每次铺设的金属粉末5的厚度优选为5mm，即金属粉末5之间必然具有间隙，而当金属粉末5被熔化后与金属工件1黏连时，该间隙被消除了，从而导致厚度降低，例如本实施例中金属粉末5厚度5mm变成了每次形成的黏连结构的2.5mm厚度。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A.在金属工件表面铺设一层金属粉末；
B.对金属工件表面的金属粉末进行选区熔化，以使得该选区的金属粉末与金属工件熔化并黏连以形成黏连结构；
C.重复步骤A-B，直至金属工件表面形成网状空腔结构，该网状空腔结构具有多个空腔，且相邻的空腔之间具有通道，通道用于连通彼此相邻的两个空腔；网状空腔结构为微米级的结构，通道位于空腔的侧壁内，且通道的顶部不为开放型；
D.对金属工件进行除粉；
E.对金属工件进行蚀刻前处理；
F.往金属工件表面喷淋蚀刻液，以使得工件以及网状空腔结构均形成纳米级的多孔结构；
G.清洗工件。
2.根据权利要求1所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：步骤B具体包括：
B1.对金属工件表面的金属粉末进行选区熔化；
B2.控制金属工件下降，下降的高度与黏连结构的高度相同。
3.根据权利要求2所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：所述下降的高度为0.24-0.27mm。
4.根据权利要求1所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：网状空腔结构的密度为480-510目。
5.根据权利要求1所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：在步骤D中，采用高压气枪对金属工件表面喷出高压气体以进行除粉。
6.根据权利要求1所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：步骤E具体包括：
E1. 使用1-1.5 %浓度的除油粉水溶液，在PH值为13、温度为45-55℃环境下对金属工件进行除油；
E2.对除油后的金属工件进行水洗；
E3.采用5%浓度的盐酸对金属工件进行酸洗；
E4.对酸洗后的金属工件进行水洗；
E5.把金属工件置于温度为45-55℃的环境下进行烘干。
7.根据权利要求1所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：步骤F采用浓度为30%的三氯化铁溶液作为蚀刻液，在温度为48-51℃、压力为3Kg/cm2的环境下由阵列喷头喷洒至网状空腔结构中。
8.根据权利要求1所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：在步骤D与E之间还包括D1.把经步骤D收集的金属粉末进行回收，并重新应用至步骤A中。
9.根据权利要求1所述的具有互通网格空腔的吸液芯制备方法，其特征在于：步骤A中所铺设的金属粉末面积为A*B，其中A为28-31mm，B为98-101mm。
10.一种具有互通网格空腔的吸液芯，其特征在于：包括金属工件，所述金属工件的一面设置有网状空腔结构，网状空腔结构具有多个空腔，且相邻的空腔之间具有通道，通道用于连通彼此相邻的两个空腔，金属工件以及网状空腔结构均具有纳米级的多孔结构；
所述网状空腔结构通过权利要求1-9任意一项所述的方法制备而成。
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