一种具有抗振动特性的吸液芯结构及其制造方法

摘要

本发明涉及一种具有抗振动特性的吸液芯结构，包括金属基体，金属基体上设有金属粉末吸液芯和丝网吸液芯，金属粉末吸液芯两端分别连接于金属基体和丝网吸液芯，丝网吸液芯设有多个微孔，金属粉末吸液芯与金属基体的连接边界以及金属粉末吸液芯和丝网吸液芯的连接边界分别设有密封装置。丝网吸液芯微孔能够防止工质在振动过程中溢出，丝网结构能够防止金属粉末吸液芯在振动过程中发生破坏。丝网吸液芯的丝网结构具有较高的渗透率，工质能够在冷凝段与蒸发端快速发生相变转换，丝网吸液芯与金属粉末吸液芯具有较高的毛细力，使得相变传热元件具有优良的等温特性和传热性能。本发明还涉及一种具有抗振动特性的吸液芯结构的制造方法。

说明书

技术领域

本发明涉及吸液芯技术领域，特别是涉及一种具有抗振动特性的吸液芯结构及其制造方法。

背景技术

航空、机车等装载平台上的高功率电子设备均工作在振动条件下，并且有特殊的散热需求，而目前相变传热元件的主要研究邻域是在无振动条件下的传热性能。

相变传热元件的传热过程主要是由工质的相变而造成，吸液芯的毛细综合性能对相变传热元件的传热性能有重要的影响。

目前吸液芯结构主要有粉末烧结结构、沟槽结构、粉末烧结与沟槽复合结构以及纤维结构等，这些吸液芯结构的缺点是在振动的条件下容易引起工质的溢出，从而影响工质的回流速度，导致相变传热元件的等温性能下降；并且长期处在振动条件下容易造成吸液芯结构的破坏，从而使毛细综合性能下降，导致相变传热元件传热性能降低。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种具有抗振动特性的吸液芯结构，在振动的条件下能够避免工质溢出，吸液芯结构不容易遭到破坏，提升了相变传热元件的传热性能。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种具有抗振动特性的吸液芯结构的制造方法，通过该方法制造的吸液芯结构在振动的条件下能够避免工质溢出，吸液芯结构不容易遭到破坏，提升了相变传热元件的传热性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有抗振动特性的吸液芯结构，包括金属基体，金属基体上设有金属粉末吸液芯和丝网吸液芯，金属粉末吸液芯两端分别连接于金属基体和丝网吸液芯，丝网吸液芯设有多个微孔，金属粉末吸液芯与金属基体的连接边界以及金属粉末吸液芯和丝网吸液芯的连接边界分别设有密封装置。

进一步，丝网吸液芯为采用金属纤维沿同一方向交叉编织而形成的丝网结构。

进一步，丝网吸液芯厚度为0.1～0.15mm。

进一步，金属纤维为铜纤维或不锈钢纤维。

进一步，丝网吸液芯的微孔为矩形、菱形或三角形。

进一步，金属基体间隔设有多个突起，多个突起分别与金属粉末吸液芯对应设置。

进一步，突起纵截面由上至下逐渐增大，突起高度为0.1～0.2mm。

进一步，金属基体为板状或管状，金属粉末吸液芯和丝网吸液芯的形状均与金属基体相适应。

进一步，金属基体为铜、不锈钢或合金，金属粉末吸液芯采用铜粉或不锈钢粉制成，金属粉末吸液芯厚度为0.08～0.1mm。

一种具有抗振动特性的吸液芯结构的制造方法，包括以下步骤，

将金属粉末吸液芯和丝网吸液芯依次铺设于金属基体上；

在金属粉末吸液芯与金属基体的连接边界以及金属粉末吸液芯和丝网吸液芯的连接边界分别涂抹银焊膏；

用夹具压实金属基体、金属粉末吸液芯和丝网吸液芯后，放置于保护气氛750～850℃条件下沿涂抹的银焊膏轨迹进行焊接，焊接完成后放置于真空环境下冷却至室温；

松开夹具得到具有抗振动特性的吸液芯结构。

总的说来，本发明具有如下优点：

由于丝网吸液芯设有多个微孔，其较小的孔径能够有效防止工质在振动过程中溢出，同时，丝网吸液芯的丝网结构能够保护金属粉末吸液芯，防止金属粉末吸液芯在振动过程中发生破坏。由于丝网吸液芯的丝网结构具有较高的渗透率，使得工质的流动阻力小，工质能够在冷凝段与蒸发端快速发生相变转换，并且丝网吸液芯与金属粉末吸液芯具有较高的毛细力，从而使得相变传热元件具有优良的等温特性和传热性能。

附图说明

图1是具有抗振动特性的吸液芯结构截面示意图(金属基体为板状)。

图2是具有抗振动特性的吸液芯结构的板状金属基体截面示意图。

图3是具有抗振动特性的吸液芯结构的丝网吸液芯的几种截面示意图。

图4是具有抗振动特性的吸液芯结构的石墨磨具装配示意图(金属基体为板状)。

图5是具有抗振动特性的吸液芯结构的截面示意图(金属基体为管状)。

图6是具有抗振动特性的吸液芯结构的石墨棒装配示意图(金属基板为管状)。

附图标记说明：

1-金属基体，11-突起；2-银焊膏；3-金属粉末吸液芯；4-丝网吸液芯；5-石墨上盖体；6-石墨下盖体；7-石墨棒。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种具有抗振动特性的吸液芯结构，包括金属基体1，金属基体1上设有金属粉末吸液芯3和丝网吸液芯4，金属粉末吸液芯3两端分别连接于金属基体1和丝网吸液芯4，丝网吸液芯4设有多个微孔，金属粉末吸液芯3与金属基体1的连接边界以及金属粉末吸液芯3和丝网吸液芯4的连接边界分别设有密封装置。

工作时，工质在金属基体1、金属粉末吸液芯3、丝网吸液芯4和密封装置合围而成的空间内流动。由于丝网吸液芯4设有多个微孔，其较小的孔径能够有效防止工质在振动过程中溢出，同时，丝网吸液芯4的丝网结构能够保护金属粉末吸液芯3，防止金属粉末吸液芯3在振动过程中发生破坏。由于丝网吸液芯4的丝网结构具有较高的渗透率，使得工质的流动阻力小，工质能够在冷凝段与蒸发端快速发生相变转换，并且丝网吸液芯4与金属粉末吸液芯3具有较高的毛细力，从而使得相变传热元件具有优良的等温特性和传热性能。本实施例的具有抗振动特性的吸液芯结构具有制造成本低、制造简单的优点，能够满足产业化生产的需求。

丝网吸液芯4为采用金属纤维沿同一方向交叉编织而形成的丝网结构。

金属纤维具有强韧性能，采用金属纤维编织而成的丝网结构能够有效保护金属粉末吸液芯3，防止金属粉末吸液芯3在振动过程中发生破坏。

丝网吸液芯4厚度为0.1～0.15mm。

金属纤维为铜纤维或不锈钢纤维。

如图3的a、b、c所示，丝网吸液芯4的微孔为矩形、菱形或三角形。

金属基体1间隔设有多个突起11，多个突起11分别与金属粉末吸液芯3对应设置。

金属基体1的多个突起11呈现为鳞状，采用铣削的加工方式加工成型，是一种吸液芯结构，其提高了金属基体1的毛细性能，提升了整个具有抗振动特性的吸液芯结构的等温特性和传热性能。

突起11纵截面由上至下逐渐增大，突起11高度为0.1～0.2mm。

具体地，如图2所示，金属基体1厚度为0.2～0.3mm，突起11纵截面为倾斜的三角形，三角形的底边位于金属基体1底面，三角形高度为0.1～0.2mm。突起11侧部与金属基体1底面之间的锐角夹角α为45°～70°，优选为65°，突起11另一侧侧部与金属基体1底面之间的钝角夹角β为135°，具有较好的毛细性能。

如图1、图5所示，金属基体1为板状或管状，金属粉末吸液芯3和丝网吸液芯4的形状均与金属基体1相适应。

基于板状或管状的金属基体1能够制作不同形状的具有抗振动特性的吸液芯结构，能够适用于更多应用环境。

金属基体1为铜、不锈钢或合金，金属粉末吸液芯3采用粒径为100～200目铜粉或不锈钢粉固相烧结形成，烧结后的金属粉末吸液芯3厚度为0.08～0.1mm。

实施例2

一种具有抗振动特性的吸液芯结构的制造方法，包括以下步骤，

将金属粉末吸液芯3和丝网吸液芯4依次铺设于金属基体1上；

在金属粉末吸液芯3与金属基体1的连接边界以及金属粉末吸液芯3和丝网吸液芯4的连接边界分别涂抹银焊膏2；

用夹具压实金属基体1、金属粉末吸液芯3和丝网吸液芯4后，放置于保护气氛(比如氮气或氢气)750～850℃条件下沿涂抹的银焊膏2轨迹进行焊接，焊接完成后放置于真空环境下冷却至室温；在保护气氛高温环境下焊接可以减少氧化反应，能够获得更好的焊接效果，焊接完成后在真空环境下冷却能够保持焊接效果。

松开夹具得到具有抗振动特性的吸液芯结构。

具体地，将金属基体1固定好后，沿金属基体1的四周涂上银焊膏2；

将固相烧结好的金属粉末吸液芯3裁剪成与金属基体1相同的大小，均匀铺在金属基体1上；

裁剪丝网吸液芯4，使其大小能够分布在金属基体1的中部，并在丝网吸液芯4与金属粉末吸液芯3相贴合的表面四周涂上银焊膏2；

如图4所示，如果金属基体1为板状，则将石墨上盖体5的中心线与金属基体1的中心轴线重合，并且石墨上盖体5与石墨下盖体6采用螺栓连接；如图6所示，如果金属基体1为管状，则使圆柱形石墨棒7中心轴线与管状金属基体1的轴线重合，将圆柱形石磨棒插入到管状金属基体1中，对吸液芯起到压实和固定的作用；

将固定好的石墨磨具放在保护气氛750～850℃条件下进行焊接，焊接完成后放在真空环境下冷却至室温；

完成后将石墨磨具松开，取出焊接好的吸液芯结构。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。