JPH0240752B2 - - Google Patents

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JPH0240752B2
JPH0240752B2 JP60253184A JP25318485A JPH0240752B2 JP H0240752 B2 JPH0240752 B2 JP H0240752B2 JP 60253184 A JP60253184 A JP 60253184A JP 25318485 A JP25318485 A JP 25318485A JP H0240752 B2 JPH0240752 B2 JP H0240752B2
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JP
Japan
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porous layer
forming
plating
substrate
layer according
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Yasuo Masuda
Tsutomu Takahashi
Yoshio Takizawa
Shoichi Yoshiki
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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Priority to EP86115606A priority patent/EP0224761B1/en
Publication of JPS62112796A publication Critical patent/JPS62112796A/ja
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Priority to US07/221,999 priority patent/US4826578A/en
Publication of JPH0240752B2 publication Critical patent/JPH0240752B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/046Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/623Porosity of the layers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2200/00Prediction; Simulation; Testing
    • F28F2200/005Testing heat pipes

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Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、例えば空調用の熱交換器の蒸発管や
凝縮管の伝熱面、あるいはヒートパイプのウイツ
クなどを構成するのに好適な多孔質層の形成方法
に関し、特に、形成のためのコストが安く、伝熱
特性を向上させることができる多孔質層の形成方
法に関する。 [従来の技術] 内部の媒体と外部の媒体との熱交換を行わせる
ための伝熱管において、その伝熱効率を上げるた
めには、 (1) 伝熱面積を大きくする。 (2) 核沸騰を起こしやすくする。 (3) 毛細管現象を起こしやすくする。 (4) 乱流を起こしやすくする。 ことが有効とされている。 この(1)、(4)を満たすような方法として、銅管の
内面に螺旋状の溝を転造法などにより形成する方
法が用いられている。 また、(2)を満たすような方法としては、伝熱体
の表面に核沸騰の核となる多孔質層を形成する方
法が知られており、板状の伝熱体においては焼結
あるいは鑞付法によりそのような多孔質層を形成
することが行われている。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような従来の方法におい
ては、それぞれ次のような問題点があつた。 すなわち、螺旋溝を形成する場合には、上記の
伝熱効率を上げる方法のうち、最も効果の高い核
沸騰現象を利用しておらず、また、転造工具の製
作技術上及び転造の技術上から、螺旋溝の条数や
ねじれの角度に制限があることなどの理由によ
り、通常の溝無し管と比べても熱特性値が1.2〜
1.5倍程度にしかならず、性能が不充分であつた。
また、製造において、転造工具と管内面の摩擦力
が大きいため、大きな加圧力を必要とし、従つて
大規模な装置を必要とするとともに、工具の寿命
が短くなつて、製作コストが高くなるという問題
点があつた。 一方、多孔質層を形成する方法については、伝
熱管のような管状構造のものの内面に、焼結、鑞
付などにより多孔質層を形成することは困難であ
つた。また、金属表面にスクリーン印刷等により
パターンマスキングを施した後、電気鍍金するこ
とにより多孔質層を形成することは可能である
が、この方法により管内面に多孔質層を形成する
ことは困難であり、また、印刷、焼き付け等の複
雑な工程を必要とし、製造コストが高くなるとい
う問題点があつた。 本発明は、上記のような問題点に鑑み、核沸騰
を起こさせて伝熱特性を向上させる多孔質層を管
状体の内面においても容易に形成でき、伝熱特性
の優れた伝熱体を安価に製造するのに役立つ多孔
質層の形成方法を提供することを目的とするもの
である。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、加工成形時において表面に潤滑油の
薄膜を形成したままの金属製の基体を陰極とし、
不溶性の陽極を用いて電気鍍金を行い、上記基体
の表面に、開口部が狭められた空孔(以下、狭口
空孔という)を有する鍍金層を形成するようにし
たものである。 [作用] この方法において基体表面に狭口空孔が形成さ
れる機構は、次のように考えられる。まず、不溶
性陽極を用いて鍍金を行うことにより、鍍金液中
の水が電気分解され、陽極において酸素ガスが生
成される。そして、この酸素ガスの一部が鍍金液
の移動とともに陰極の基体の表面に運ばれるが、
表面に形成された疎水性の潤滑油薄膜により基体
の鍍金液に対する濡れ性が悪くなつており、運ば
れたガスは基体の表面に気泡として付着する。従
つて、電析金属はこの気泡を包みこむ形で成長
し、均一かつ微細な狭口空孔が形成される。この
ため、基体に付着する気泡の径や数は、陽極電流
密度、あるいは鍍金液の基体に対する相対的移動
速度を変えることにより制御することができる。
なお、陽極電流密度が20A/dm2以下では酸素ガ
スの発生が不充分であり好ましくない。 [実施例] 以下、本発明の方法を伝熱体(銅管)に対して
応用した例について具体的に述べる。 本発明において管体の表面に疎水性の薄膜を形
成するには、特別の工程を設けず、加工成形時に
おける潤滑油を利用している。すなわち、銅管を
プラグとダイスを用いてスピンナブロツクあるい
はドローベンチ等の抽伸機により、上記管体の内
面との間に潤滑油を介在せしめた状態で製品寸法
に抽伸した後、通常の洗浄、脱脂工程を行わずに
鍍金を施すと、抽伸の際に使用された潤滑油がそ
のまま薄膜して、ちようどよい厚さで残留する。 このような管体の内面を鍍金する際には、特に
管体が細長いような場合、陽極用のワイヤを管体
の軸上に張力をかけて張り渡し、また、ワイヤの
周囲に絶縁性のスペーサを適当な間隔で設けて管
体とワイヤの接触による短絡を防ぐとよい。 鍍金の電流としては、断続電流、通常のパルス
電流またはPR電流などのパルス電流を適宜使い
分ける。このようなパルス電流は、直流に比べて
空孔内への金属イオンの搬送を容易にするので、
電析速度を増大させることができるとともに、直
流の場合に生じる局部的な髭状の析出を抑え、電
析金属による短絡を防止する。また、PR電流で
は、正電と逆電を交互に周期的に通すので、電析
膜の成長を一様にすることができる。 また、本方法においては不溶性の陽極を用いて
いるので、電析金属のイオンを適宜補充してその
濃度を適当な値に保つことが必要である。 実施例 1 第1図に示すように、外径9.35mm、肉厚0.35mm
の銅管1を抽伸により成形し、長さ1000mmに切断
して内面に潤滑油被膜2を残したままで陰極と
し、銅管1内に、樹脂製のスペーサ3を一定間隔
で取り付けたTi−Pt製のワイヤを挿入し、両端
に張力をかけて張り渡して不溶性の陽極4とし
た。 そして、硫酸銅鍍金液(硫酸銅200g/、硫
酸50g/)を貯留する貯槽5と、この鍍金液を
銅管1に流すケミカルポンプ6とを設け、この貯
槽5で鍍金により減少した銅イオンに見合う量の
塩基性炭酸銅を補充して、循環使用するよに構成
した。 上記のような装置により、鍍金液の温度30℃、
陰極電流密度33A/dm2、鍍金液の流速2m/s
の条件下で10分間鍍金を施し、銅管1内面に、第
2図及び第3図に示すような、孔径250μの均質
な狭口空孔が空孔率で18%形成された厚さ50μの
電着金属層を得た。 なお、この銅管1の内面を水洗し、乾燥した
後、銅管1を万力で押し潰すテストを行い、ま
た、銅管1を530℃で20分焼鈍し、ママンドレル
による拡管を試みたが、いずれにおいても電着金
属層の剥離、脱落は全く見られず、優れた密着性
と強度を示した。 上記のように製作した銅管について、第4図に
示すような熱特性試験装置により、次頁の表に示
すような条件下で熱特性を測定した。 装置中、Tは温度センサ、Pは圧力計、PDは
差圧計、10はポンプ、11はバルブ、12は流
量計、13は膨張弁、14はコンプレツサ、15
はサブコンデンサ、16はサブエバポレータ、1
7は恒温水槽であり、18が供試管としての銅管
である。この熱特性試験装置においては、供試管
18の内部にコンプレツサ14から供給される冷
媒が流され、外部には恒温水槽17からの温水が
冷媒に対向して流されるようになつている。恒温
水の温度は各冷媒流量に対応して、冷媒系が安定
するように制御した。 なお、この図中、矢印A,A′はそれぞれ蒸発
試験の場合の冷媒及び水の流れる方向を示し、矢
印B,B′はそれぞれ凝縮試験の場合の冷媒及び
水の流れる方向を示している。
【表】 この試験の結果、本発明の方法によつて得られ
た実施例1の銅管1は、その内側の境膜伝熱係数
が第5図にCとして示すような値を示し、同図に
Dとして示した通常の銅管に比べて7〜8倍の優
れた熱特性を有することが判つた。 実施例 2 上記実施例1の素材と同一形状の銅管の内側
に、転造により螺旋溝を形成し、その後、実施例
1の方法により、螺旋溝の減斜壁に狭口空孔を有
する鍍金層を形成した。そして、同様の方法で伝
熱特性の測定を行つた結果、通常の銅管と比べて
ほぼ10倍の熱伝達特性を示した。 実施例 3 ロール圧延されて200×100×1(t)mmに形成
された銅板に、圧延と同時に形成された潤滑油被
膜をそのまま残し、陰極電流密度25A/dm2、鍍
金液の流速2m/sで10分間鍍金を行つた。この
銅板を温水中に入れ、温水を下面より熱したとこ
ろ、空孔から核沸騰が起るのが確認された。 なお、上記各例においては、基体の金属として
銅を用いたが、本発明の実施は勿論これに限られ
るものではない。また、本発明の応用は伝熱体に
限られるものではない。 [発明の効果] 以上詳述したように、本発明は、加工成形時に
おいて表面に潤滑油の薄膜が形成された金属製の
基体を得、ついで表面に潤滑油の薄膜が形成され
たままの金属製の基体を陰極とし、不溶性の陽極
を用いて電気鍍金を行い、上記基体の表面に開口
部が狭められた空孔を有する鍍金層を形成するよ
うにしたものであるので、管状の金属の内表面に
も均一な狭口空孔を有する鍍金層を、その空孔の
大きさや数を制御しながら形成することができ、
従つて、例えば、伝熱体に応用した場合には、核
沸騰を利用した伝熱特性の良い伝熱体を効率的に
製造することができるとともに、そのための素材
や装置として複雑な、あるいは大規模なものを必
要とせず、しかも基体の表面に疎水性の薄膜を形
成するための特別な処理工程を必要とすることが
ないうえに、特に銅管のように、一巻きの長さが
数Kmにおよぶものについても、その内面に略一様
の厚さの疎水性薄膜層を容易かつ確実に形成する
ことができるため、製造コストが安く、かつ一様
な品質のものが得られるなどの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法の実施例を示す概略図、
第2図は本発明の方法により形成された多孔質層
の断面の形状を示す顕微鏡写真、第3図は同じく
多孔質層の表面の形状を示す顕微鏡写真、第4図
は伝熱特性を試験するための装置の概略図、第5
図は本発明の方法を適用して製造された伝熱体の
伝熱特性を示すグラフである。 1……基体、2……潤滑油薄膜、4……不溶性
陽極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 加工成形時において表面に潤滑油の薄膜が形
    成された金属製の基体を得、ついで上記表面に潤
    滑油の薄膜が形成されたままの上記金属製の基体
    を陰極とし、不溶性の陽極を使用して電気鍍金を
    行い、上記基体の表面に、開口部が相対的に狭め
    られた空孔を形成することを特徴とする多孔質層
    の形成方法。 2 パルス電流により上記鍍金を行うことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の多孔質層の形
    成方法。 3 上記基体が銅製であり、上記鍍金に使用する
    鍍金液が硫酸銅鍍金液であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の多孔質層の形成方法。 4 上記基体が管状であることを特徴とする特許
    請求の範囲第3項記載の多孔質層の形成方法。 5 上記基体と上記鍍金液とを相対的に移動させ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の
    多孔質層の形成方法。 6 上記基体と上記鍍金液との相対的移動速度が
    0.5〜5m/secであることを特徴とする特許請求
    の範囲第5項記載の多孔質層の形成方法。 7 上記鍍金時における陰極電流密度が15A/d
    m2以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の多孔質層の形成方法。 8 上記鍍金時における陽極電流密度が20A/d
    m2以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の多孔質層の形成方法。
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DE8686115606T DE3677338D1 (de) 1985-11-11 1986-11-11 Waermeuebertragungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung.
EP86115606A EP0224761B1 (en) 1985-11-11 1986-11-11 Heat-transfer material and method of producing same
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US07/221,999 US4826578A (en) 1985-11-11 1988-07-20 Method of producing heat-transfer material

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