一种异形金属热管及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115979030A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211605394.4(22)申请日2022.12.14(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人梁加淼王俊李飞周阳孙宝德(74)专利代理机构上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227专利代理师周一新(51)Int.Cl.F28D15/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种异形金属热管及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种异形金属热管及其制备方法，由同种材料的金属外壳和多孔吸液芯组成；金属外壳形状为异形结构，多孔吸液芯厚度为0.2‑2毫米，位于金属外壳内表面与金属外壳内壁之间冶金结合，孔结构为三维网状分布的连通结构，孔径为30‑300微米，孔隙率为20％‑80％，且孔径沿厚度方向呈梯度分布或均匀分布，制备方法包括：表面具有多孔结构特征的陶瓷型芯通过物理或化学气相沉积，在多孔结构的孔道表面沉积金属薄膜；熔融金属液浇入带有多孔陶瓷型芯的模壳；冷却后高压蒸煮去除陶瓷型芯和多孔模版。本发明可制备具有复杂形状和结构的腔体热管，热管壳体和吸液芯之间界面结合良好，有利于提高金属热管的传热效率和工作寿命。CN115979030ACN115979030A权利要求书1/2页1.一种异形金属热管，其特征在于，所述异形金属热管由同种材料的金属外壳和多孔吸液芯组成；所述金属外壳为包含楔形的异形结构；所述多孔吸液芯位于金属外壳内表面，与金属外壳内壁之间冶金结合；所述多孔吸液芯的厚度为0.2‑2毫米，孔结构为三维网状分布的连通结构，孔径为30‑300微米，孔隙率为20％‑80％，且孔径沿厚度方向呈梯度分布或均匀分布。2.根据权利要求1所述的异形金属热管，其特征在于，所述金属外壳和多孔吸液芯的材料选自高温合金、不锈钢、铜或铝合金中的一种。3.权利要求1或2所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据异型结构形状和尺寸制备陶瓷模壳和陶瓷型芯；步骤2：石英粉末和粘结剂按比例混合均匀，制成具有粘度和流动性的混合浆料；步骤3：步骤2中制备的石英粉混合浆料均匀涂覆在步骤1中制备的陶瓷型芯表面，放入干燥箱烘干，重复以上操作若干次，直至陶瓷型芯表面涂覆的石英混合浆料厚度达到要求为止；步骤4：步骤3中表面涂覆有石英混合浆料的陶瓷型芯放入高温炉中进行脱脂和烧结，制成具有多孔结构的石英面层；步骤5：通过化学气相沉积或物理气相沉积的方法在多孔石英的孔道表面沉积一层金属镍薄膜；步骤6：烧结后的陶瓷型芯放入陶瓷模壳内并固定，将陶瓷模壳和陶瓷型芯进行预热；步骤7：熔化好的液态金属浇铸到陶瓷模壳内部，自然冷却至室温；步骤8：待陶瓷模壳和金属熔体完全凝固和冷却后，敲掉表面的陶瓷模壳，得到异形结构的金属铸件；步骤9：将金属铸件放入高压釜中浸泡，直至金属铸件内部的陶瓷型芯以及铸件内表面多孔金属内部的石英颗粒全部去除，得到异形结构的金属腔体；步骤10：去除金属腔体表面毛刺并进行表面抛光；步骤11：将异形结构腔体焊接密封并充入液态工质，制得异形的金属热管。4.根据权利要求3所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述陶瓷模壳和陶瓷型芯材料为熔融石英。5.根据权利要求3所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，步骤2中的石英粉末为球形或不规则形状，粒径分布在100‑500微米之间。6.根据权利要求3所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，步骤2中，混合浆料中石英粉末体积分数为70％‑95％，粘结剂含量为5％‑30％。7.根据权利要求3所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，步骤2中，所用混合设备为行星式球磨机，混合参数为：转速50‑200转/分钟，料球质量比为1:1‑5:1，磨球为钢球或玛瑙球，球磨罐为不锈钢或尼龙球磨罐。8.根据权利要求3所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，步骤3中，混合浆料的涂覆方式为人工涂覆或机械手涂覆。9.根据权利要求3所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，步骤3中，所用干燥设备为真空干燥箱或鼓风干燥箱，干燥温度为50‑200℃，干燥时间为2‑10小时。2CN115979030A权利要求书2/2页10.根据权利要求3所述异形金属热管的制备方法，其特征在于，步骤4中，高温炉为管式炉或箱式烧结炉，脱脂温度为300‑550℃，脱脂时间1‑4小时，烧结温度为900‑1200℃之间，烧结时间为0.5‑3小时；和/或步骤7中，浇注温度为高于金属熔点150‑300℃，浇注在真空或惰性气氛保护下进行；和/或步骤9中，碱液为氢氧化钠溶液，碱液浓度为30％‑50％，碱液温度为50‑300℃，浸泡时间为3‑50小时。3CN115979030A说明书