[实用新型]低熔点金属复合相变散热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低熔点金属复合相变散热装置，该装置充分结合了相变工质的沸腾传热与低熔点金属液滴优异的传热性能，使得其换热效果较传统装置有较大的提高；并且，真空铜管内壁附着的铜粉烧结层的微细结构可降低低熔点金属在壁面的粘附能力，使低熔点金属液滴在脉动时不因易粘附在真空铜管内壁上而降低效果。同时，铜粉烧结层可增强相变工质的液体回流，增强热传输能力。本发明提供的低熔点金属复合相变散热装置可实现CPU、LED以及激光器的有效散热。

背景技术

热管可广泛应用于宇航、军工以及散热器制造行业。传统的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，内充有适量工作液体。工作时，在加热热管的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。完成一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。然而，传统的热管受到其体积以及工作液体相变潜热的限制，其传热能力极为有限。随着芯片等电子产品集成度的不断提高，其功率密度不断增大，传统的热管已经不能满足要求。

为此，本发明提出一种低熔点金属复合相变散热装置。通过将低熔点金属液滴填充于真空铜管均温板的底部，来达到增加换热面积、提升换热系数的效果；同时，利用现有烧结工艺，往真空铜管内壁上附着一层铜粉烧结层，其铜粉烧结层的微细结构可降低低熔点金属在壁面的粘附能力，使低熔点金属液滴在脉动时不因易粘附在真空铜管内壁上而降低效果。同时，铜粉烧结层可增强相变工质的液体回流，增强热传输能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点金属复合相变散热装置，该装置充分结合了相变工质的沸腾传热与低熔点金属液滴优异的传热性能，使得其换热效果较传统装置有较大的提高；同时，真空铜管内壁附着的铜粉烧结层的微细结构可降低低熔点金属在壁面的粘附能力，使低熔点金属液滴在脉动时不因易粘附在真空铜管内壁上而降低效果。同时，铜粉烧结层可增强相变工质的液体回流，增强热传输能力。本发明提供的低熔点金属复合相变散热装置可实现CPU、LED、以及激光器的有效散热。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种低熔点金属复合相变散热装置，如图1所示，其组成如下：

一真空铜管1，所述真空铜管内填充相变工质与低熔点金属液滴，真空铜管外侧与翅片相连；

一相变工质2，所述相变工质填充于真空铜管内，工质通过相变实现快速传热；

一低熔点金属液滴3，所述低熔点金属液滴填充于真空铜管内底部，用以增大传热面积及强化对流传热效果；

一铜粉烧结层4，所述铜粉烧结层附于真空铜管内壁，铜粉烧结层的微细结构可降低低熔点金属在壁面的粘附能力，使低熔点金属液滴在脉动时不因易粘附在真空铜管内壁上而降低效果。同时，铜粉烧结层可增强相变工质的液体回流，增强热传输能力；

一翅片5，所述翅片位于真空铜管外侧，将真空铜管内的热量传递至周围环境。

所述铜粉烧结层4的制作方法为：选取99.5％纯度的铜粉，铜粉单体粒径在75～150μm之间。首先使用工具将所述真空铜管内部清除干净，去除毛刺，倒入适量稀硫酸使用超声波清洗。清洗干净后得到内壁光滑、无氧化物的真空铜管。将一根钢管置于真空铜管中，将真空铜管一侧用铜片封闭。然后，将纯铜粉倒入真空铜管与钢铁的缝隙中。装填完毕之后放入烧结炉进行烧结。在烧结过程中，烧结炉峰值温度控制在800～850度。烧结完成之后使用一个辅助工具把真空铜管夹紧，使用工具把钢管拉出即可。

所述真空铜管1形状为圆筒形。

所述相变工质2为氨、水、丙酮、己烷、氟利昂或乙醇。

所述低熔点金属液滴3主要包括镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或铋基合金。

所述镓基二元合金为镓铟合金，镓铋合金或镓锡合金。

所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

工作时，热源6处的热量传递至真空铜管1底部并加热相变工质2与低熔点金属液滴3，相变工质2受热蒸发，其蒸气运动至整个真空铜管实现传热，当蒸气与真空铜管1温度较低的壁面接触时，凝结为液体并落回真空铜管1底部参与下一次循环；与此同时，受热的低熔点金属液滴3一方面与相变工质2进行热交换；另一方面，低熔点金属液滴3被蒸发的蒸气携带脉动，达到强化传热的效果；铜粉烧结层4的微细结构可降低低熔点金属在壁面的粘附能力，使低熔点金属液滴在脉动时不因易粘附在真空铜管内壁上而降低效果。同时，铜粉烧结层可增强相变工质的液体回流，增强热传输能力。