[发明专利]一种脱合金反应制备多孔微通道的装置及方法

说明书

本发明公开了一种脱合金反应制备多孔微通道的装置及方法。该装置包括储液箱、磁力泵、流量计、恒温水槽、反应段、冷凝管、废液回收箱。该多孔微通道的制备方法如下：通过热压烧结成形得到Cu‑Al合金微通道；清洗后装配放置于反应段中，将储液箱中稀盐酸泵入反应段的微通道中，通过加热器对反应段内稀盐酸溶液加热，对微通道进行脱合金反应，去除掉Cu‑Al合金微通道中的Al成分，清洗干燥后得到多孔微通道。本发明生成的多孔微通道显著增大了换热面积和汽化核心，从而强化换热。采用该方法制备多孔结构生产效率高，操作简单方便，成本低廉，热影响区小。

技术领域

本发明属于散热器制备技术领域，具体涉及一种脱合金反应制备多孔微通道的装置及制备方法。

背景技术

在微电子、光电、航空、核电化工等多个领域，器件都朝着大功率、集成化、微型化的趋势发展。高热流密度的元器件日趋增长，由此带来的散热问题亟待解决。传统的风冷已无法满足散热需求，研制和开发高效散热器成为业界的共识。微通道散热器具有高比表面积、高传热系数，紧凑度高等优点，已成为解决高热流密度器件散热难题的理想选择。

微通道散热器由于充分利用沸腾时相变传热的原理，显著增大了传热效率。而提高沸腾传热的关键在于增加换热表面的汽化核心，强化核态沸腾。而提高散热表面的沸腾传热性能关键在于增加换热表面的汽化核心，强化核态沸腾。在过热度一定时，只有当汽化核心的半径大于气泡生长所需的最小半径，生成的气泡才会继续长大，核态沸腾才会产生。多孔微通道散热器中，由于槽道壁面的多孔结构吸附了大量微小的气体或蒸汽，能够为核态沸腾提供理想的汽化核心。目前在微通道表面多孔结构的制备方法主要有：机械加工、烧结、喷涂和扩散钎焊等，但加工出的表面具有比表面积小、效率低、高成本、可控性差等缺陷，且微通道内微尺度结构尺寸限制了上述加工方法的实施。

脱合金法是一种利用化学反应腐蚀其中的某一成分，而达到局部空心的方法，是制备多孔结构的一种理想方法。其具有热影响区小、对加工材料无形状限制等优点，且不受微通道内微尺度结构尺寸的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有多孔微通道制备的不足，提供了一种脱合金反应制备多孔微通道的装置及制备方法，实现多孔微通道的高效、低成本制备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：

本发明首先提供了一种脱合金反应制备多孔微通道的装置，该装置包括储液箱1、磁力泵2、流量计3、恒温水槽4、反应段5、冷凝器6、废液回收箱7；其中，储液箱1通过管道与反应段5的入口14a连接，在储液箱1与反应段5的入口14a连接的管道上依次设有磁力泵2、流量计3、恒温水槽4；反应段5的出口14b通过导管与废液回收箱7连接，在反应段5的出口14b与废液回收箱7的管道上设有冷凝器6；所述储液箱中储存有脱合金反应溶液，所述反应段5放置有合金材料组成的微通道基体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应段由上盖板、密封圈、中间腔板、微通道基体、加热器、底板组成，由上至下依次连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上盖板、中间腔板、底板为保温性能良好的聚醚醚酮(PEEK)板；所述脱合金反应溶液为稀盐酸溶液；所述合金材料为Cu-Al合金。

作为本发明的一种优选技术方案，所述多孔微通道截面形状为梯形、矩形、V形、半圆形。

本发明的另一目的在于提供一种脱合金反应制备多孔微通道的制备方法，采用前述装置，包括如下步骤：

(i)微通道基体制备：将纯铜粉和纯铝粉按一定比例进行混合均匀后，置于热压烧结炉中，通过热压烧结成形得到Cu-Al合金微通道；