[发明专利]强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属多孔材料技术领域，具体涉及一种强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法。

背景技术

随着科技的进步，人们对沸腾传热提出了越来越高的性能要求。目前各国学者对沸腾传热进行了广泛的理论分析、实验研究和技术探索，提出了多种强化沸腾传热的理论和方法，其中最有效的强化沸腾传热方法是采用各种类型的强化沸腾传热材料。现有的强化沸腾传热材料通常带有各种形状的沟槽、肋片或多孔表面，其中带有多孔表面的强化沸腾传热材料，以其高沸腾换热效率、低温差沸腾、高临界热流密度和良好的反堵塞能力而受到广泛的关注。此种材料的制造方法也应运而生，如烧结法、机械加工法、火焰喷涂法、电化学腐蚀法、电镀法等等。然而，采用传统方法制备的强化沸腾传热材料的换热表面积相对较小，汽化核心数目少，生成气泡的频率低，使得强化沸腾传热效率低下。

因此，亟需研发一种增加换热表面积、汽化核心数目、生成气泡的频率高、传热效果好的沸腾强化传热材料的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法。该方法制备方法简单，设计合理，易于实现，可操作性强，适于大规模生产；采用该方法制备的多孔铜材料为双重孔结构，比表面积大，汽化核心数目多，生成气泡的频率高，传热效果好，具有重要的实用价值和推广意义。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将铜基体和铜纤维毡分别放入盛装有清洗剂的超声波清洗机中进行超声波清洗，然后置于烘箱中烘干；所述铜纤维毡为铜纤维毛坯毡或铜纤维烧结毡；

步骤二、将步骤一中烘干后的铜纤维毡铺覆于烘干后的铜基体表面，然后将铺覆有铜纤维毡的铜基体放入烧结炉中，在氢气气氛的保护下进行烧结，自然冷却后在铜基体表面附着一层厚度为0.5mm～3mm，孔隙率为80%～95%的铜纤维多孔层；所述烧结的温度为850℃～1000℃，所述烧结的时间为1h～2h；

步骤三、以KOH溶液为阳极氧化电解液，以步骤二中附着有铜纤维多孔层的铜基体为阳极，以不锈钢板为阴极，在电流密度为0.5mA/cm²～2mA/cm²，电压为220V的条件下阳极氧化5min～20min，得到强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料。

上述的强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铜基体为铜板或铜管。

上述的强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法，其特征在于，所述铜板的厚度为1mm～5mm，所述铜管的外径为6mm～20mm，所述铜管的壁厚为1mm～2mm。

上述的强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铜纤维毛坯毡和铜纤维烧结毡的丝径均为30μm～160μm。

上述的强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述清洗剂为丙酮或无水乙醇。

上述的强化沸腾传热用双重孔结构多孔铜材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述KOH溶液的浓度为0.5mol/L～2mol/L。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明首先将铜纤维毡铺覆于铜基体表面，再进行烧结处理，将铜基体与铜纤维毡烧结为一体，并在铜基体表面形成具有高孔隙率的铜纤维多孔表面，并且所形成的孔为微米级大孔，然后进行阳极氧化处理，通过对工艺参数的控制和优化，使得铜纤维表面形成数量众多的纳米级微孔。由于具有微米级大孔和纳米级微孔共存的双重孔结构，本发明所制备的多孔铜材料具有更大的热交换面积和更多的汽化核心数目，沸腾传热效果得到显著提高。

2、本发明强化沸腾传热用多孔铜材料的表面为双重孔结构，由微米级大孔和纳米级微孔组成，该双重孔结构的比表面积大，汽化核心数目多，传热效果好。本发明强化沸腾传热材料的沸腾传热性能比光面材料的沸腾传热性能提高了5倍以上，比具有传统单孔结构的材料提高了1倍以上。

3、本发明采用铜管或铜板为基体材料，采用铜纤维毡为多孔骨架制备强化沸腾传热材料，充分利用金属铜优良的导热性能，所制备的强化沸腾传热材料热传导性能优良，沸腾传热效率高。

4、本发明制备方法简单，设计合理，易于实现。

5、本发明可操作性强，适于大规模生产，具有重要的实用价值和推广意义。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明