[发明专利]一种原位生成铜包铁热管吸液芯材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种原位生成铜包铁热管吸液芯材料的制备方法，包括：将质量比为1‑3:5‑7的氧化亚铜粉末和铁粉混合均匀，将得到的混合粉末注入热管模具中，在还原气氛条件下进行烧结，制备得到吸液芯材料。通过该制备方法，实现了铜包覆在铁粉颗粒上，原位生成铜包铁核壳结构的吸液芯，其导热性能与直接烧结铜粉得到的吸液芯相近。本发明提供的制备方法用氧化亚铜和铁粉代替了工业中常用的铜粉，原料价格低，且工艺流程短，大幅降低了热管吸液芯的生产成本，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及器件散热材料制备技术领域，具体涉及一种原位生成铜包铁热管吸液芯材料的制备方法。

背景技术

热管作为最有效的传热元件，具有导热性能好、结构简单、工作可靠、温度均匀等优点，导热系数为铜的数千倍，且无需动力装置驱动，被广泛应用于航空、航天以及高科技电子器件等领域。

热管属于一种“封闭两相传热系统”，即在一个封闭的体系内，依靠流体的相态变化(液相变为气相或是气相变为液相)来传递热量，主要由毛细吸液芯结构、工质和壁壳组成。在热管的一端加热，工质会沸腾或蒸发，吸收汽化潜热，由液体变为蒸汽。产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，流动到冷却段，蒸汽遇到冷的壁面会凝结成液体，同时放出汽化潜热，通过管壁传给外面的冷源。冷凝下来的液体依靠重力或者管内壁的多孔材料所产生的毛细管力再回流到加热段，重新开始蒸发吸热过程。这样，通过管内介质的连续相变，并再次受热汽化，如此循环往复，连续不断的将热量由一端传向另一端，完成了热量的连续转移。

吸液芯是热管的一个重要组成部分。吸液芯的结构形式、材料组成等将直接影响到热管的传热性能。烧结金属吸液芯是吸液芯组成的一个重要分支，通常是将金属铜粉末通过加温直接烧结在管壁上，形成不易脱落的毛细结构，由于金属铜粉末不紧密，烧结过程中空气膨胀使得成型结构具有优良的渗透性。然而由于纯铜粉的价格较为昂贵，使得通过烧结铜粉制备吸液芯的方法具有成本较高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位生成低成本铜包铁热管吸液芯材料的制备方法。该制备方法利用氧化亚铜粉末和还原铁粉为原料，高温还原烧结处理后，实现铜包覆在铁粉颗粒上，原位形成铜包铁核壳结构，很好兼具了铜导热的性能，代替了工业中常用的铜粉，原材料价格低，且工艺流程短，大幅降低了热管吸液芯生产成本，应用前景广阔。

为此，第一方面，本发明提供一种原位生成铜包铁热管吸液芯材料的制备方法，包括：取氧化亚铜粉末和铁粉混合均匀，得到混合粉末；将所述混合粉末注入热管模具中，在还原气氛条件下进行烧结，即制备得到所述吸液芯材料；

其中，所述氧化亚铜粉末和所述铁粉的质量比例为1-3:5-7；例如1:5，2:7，3:7等。

进一步，所述氧化亚铜粉末的粒度为0.01-2μm，例如0.01μm、0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm等。

进一步，所述铁粉的粒度为10-150μm，例如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm等。

进一步，所述铁粉的松装密度为1.8-2.5g/cm³，例如1.8g/cm³、2.0g/cm³、2.2g/cm³、2.5g/cm³等。

进一步，所述铁粉为铸铁粉、还原铁粉中的一种或两种的组合；在具体实施方式中，优选为还原铁粉，具有价格便宜、生成的吸液芯材料形貌和性能优良的优点。

进一步，所述混合的时间为5-10h。