本發(fā)明涉及一種熱管，具體涉及一種茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管及其制作方法。

背景技術：

電子設備的小型化、輕量化、高功率化方向發(fā)展引起設備內(nèi)部有效散熱空間減小，熱流密度增加。散熱問題成為電子設備進一步發(fā)展的關鍵。熱管作為一種有效的散熱器件，從問世起就得到了廣泛的應用。溝槽式熱管重量輕、體積小，成為普遍使用的散熱器件。然而受微溝槽結構毛細極限的影響，溝槽式熱管難以滿足日益增長的散熱需求。同時，彎曲、壓扁等工藝會嚴重破壞微溝槽結構，限制了溝槽式熱管的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對以上問題的提出，而研究設計一種茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管及其制作方法。本發(fā)明采用的技術手段如下：

一種茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管，包括截面為異形的熱管主體，所述熱管主體的內(nèi)壁上設有溝槽，所述熱管主體的內(nèi)壁上鋪設有茸狀翅纖維層，所述茸狀翅纖維為表面上具有不規(guī)則凸起和/或凹坑并且具有茸狀翅片結構的金屬纖維。

進一步地，所述茸狀翅纖維層燒結于熱管主體的內(nèi)壁上，在茸狀翅纖維之間以及茸狀翅纖維與熱管主體的內(nèi)壁之間形成燒結頸。

進一步地，所述茸狀翅纖維層定向鋪設或雜亂鋪設于熱管主體的內(nèi)壁上。

進一步地，所述茸狀翅纖維層為定向鋪設，鋪設方向為平行于熱管軸向或與熱管軸向呈一定角度。

進一步地，所述茸狀翅纖維層的纖維直徑為100～200μm，所述茸狀翅纖維層的孔隙率為60％～90％。

進一步地，所述茸狀翅纖維層的纖維直徑為150μm。

進一步地，所述溝槽為平行于熱管軸向或與熱管軸向呈一定角度的縱向凹槽，所述溝槽的寬度為0.1～0.2㎜，所述溝槽的深度為0.2～0.3㎜。

進一步地，所述熱管主體的內(nèi)壁周向上的溝槽數(shù)量為30～70。

進一步地，所述溝槽由犁切-擠壓成形法制成。

一種茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管的制作方法，包括以下步驟：

①將茸狀翅纖維層燒結于圓形溝槽式熱管的內(nèi)壁上，燒結溫度為850～900℃；

②將燒結后的熱管在250～300℃下加工至所需的形狀；

③將步驟②所得的熱管放入脹管模具，在250～300℃下加熱，得到茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管。

與現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明所述的茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管具有以下優(yōu)點：

1、茸狀翅纖維層與設有溝槽的熱管主體內(nèi)壁燒結，在茸狀翅纖維之間、茸狀翅纖維與熱管主體的內(nèi)壁之間形成燒結頸，形成多孔結構，做為液態(tài)工質(zhì)回流的通道，同時熱管內(nèi)部空腔作為氣態(tài)工質(zhì)流動通道，有效提高了熱管吸液芯的毛細吸力，實現(xiàn)熱管內(nèi)部液、汽分流，有效增強了熱管的傳熱性能，彌補了溝槽式熱管極限功率較低的不足；同時克服了銅粉燒結式吸液芯重量較重、使用過程中銅粉會因振動出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品可靠性。

2、茸狀翅纖維排列方向與溝槽均為縱向設置，有效提高了液體滲透率，減小了液體工質(zhì)回流的阻力；

3、茸狀翅纖維層通過燒結和溝槽結構結合在一起，使得熱管在彎曲、壓扁過程中也可以保持完整的多孔結構，解決傳統(tǒng)溝槽式熱管不能彎曲、壓扁的不足，熱管為異型管，并且可以根據(jù)實際需求進行調(diào)整，能夠更好的適應不同空間的散熱需求。

4、異型管由圓管壓扁而成，增大了空氣流動截面積，可有效降低空氣阻力，增大冷卻空氣流量，提高換熱性能。

本發(fā)明所述的茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管的制作方法采用先燒結茸狀翅纖維層，再擠壓、彎曲至異型管的工藝，茸狀翅纖維層通過燒結和溝槽結構結合在一起，使得熱管在彎曲、壓扁過程中也可以保持完整的多孔結構，制造工藝簡單，可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，便于實際生產(chǎn)中的大規(guī)模應用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例所述的茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例所述的茸狀翅纖維的掃描電鏡圖。

圖3是圖2的A處放大5倍的掃描電鏡圖。

圖4是本發(fā)明實施例所述的異形熱管的制作方法過程示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例所述的脹管模具的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管，包括截面為異形的熱管主體1，所述熱管主體的內(nèi)壁上設有溝槽2，相鄰溝槽2之間形成凸起，所述熱管主體1的內(nèi)壁上鋪設有茸狀翅纖維層3。所述異形熱管是指截面不為圓形的熱管，具體可以為橢圓形、矩形或扁圓形等形狀，扁圓形即為兩個弧形和兩個線段對接成的類似跑道的形狀，也可以根據(jù)需要加工為其他規(guī)則或不規(guī)則的形狀。

所述茸狀翅纖維是用特制多齒刀具經(jīng)切削法制成的表面粗糙的細絲狀體，因刀具前刀面與成型面的擠壓、摩擦，在纖維表面形成不規(guī)則的凸起或缺陷，以及大量的微小茸狀翅片結構，絲體細長連續(xù)且具有較高強度和一定韌性，其翅片結構高度為纖維當量直徑的5％～25％，如圖2和圖3所示。所述茸狀翅纖維層3燒結于熱管主體1的內(nèi)壁上，通過燒結過程，茸狀翅纖維之間、茸狀翅纖維與微溝槽結構的凸起之間形成燒結頸，共同組成多孔結構4，將熱管冷凝段的液體工質(zhì)運送回蒸發(fā)段。所述茸狀翅纖維層3定向鋪設或雜亂鋪設于熱管主體1的內(nèi)壁上。本實施例中，所述茸狀翅纖維層3為定向鋪設，鋪設方向為平行于熱管軸向或與熱管軸向呈一定角度，有效提高了茸狀翅纖維層3的滲透率，減小液體工質(zhì)回流的阻力。所述茸狀翅纖維層3的纖維直徑為100～200μm，根據(jù)不同的散熱要求，所述茸狀翅纖維層3的孔隙率為60％～90％。實驗測試驗證表面茸狀翅纖維的直徑為150um時毛細性能最佳，因此優(yōu)選茸狀翅纖維層3的纖維直徑為150μm。茸狀翅纖維層3的長度與溝槽的長度保持基本一致，定向鋪設、燒結在微溝槽的表面，形成茸狀翅纖維復合溝槽式吸液芯。如圖2所示，多齒刀具切削形成的茸狀翅纖維，由于切削過程中的擠壓、變形作用，在纖維表現(xiàn)形成了微小的翅片結構和粗糙的表面，對于提高茸狀翅纖維層的毛細吸力有極大的促進作用。

所述溝槽2為平行于熱管軸向或與熱管軸向呈一定角度的縱向凹槽，所述溝槽2的寬度為0.1～0.2㎜，所述溝槽2的深度為0.2～0.3㎜，本實施例中，所述溝槽2的截面為“V”形。所述熱管主體1的內(nèi)壁周向上的溝槽2數(shù)量為30～70，具體根據(jù)需要進行設置。茸狀翅纖維層3的長度與溝槽2的長度保持基本一致，定向鋪設、燒結在溝槽2的表面，形成茸狀翅纖維復合溝槽式吸液芯，溝槽2的寬度優(yōu)選和茸狀翅纖維直徑保持基本一致，或者小于茸狀翅纖維直徑，以避免茸狀翅纖維進入微溝槽內(nèi)部造成堵塞。所述溝槽由犁切-擠壓成形法制成。

本實施例所述的茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管由圓形茸狀翅纖維復合溝槽式熱管進一步加工得到。

如圖4和圖5所示，一種茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管的制作方法，包括以下步驟：

①將茸狀翅纖維層3燒結于圓形溝槽式熱管5的內(nèi)壁上，燒結溫度為850～900℃，以保持茸狀翅纖維表面的微小翅片結構和粗糙表面。

②將燒結后的熱管在250～300℃下加工至所需的形狀，通過熱壓將圓形熱管壓扁成為扁管6，溫度優(yōu)選為260℃，并保溫3min后進行加工，保溫是為了使熱管內(nèi)部工質(zhì)汽化，管體處于膨脹狀態(tài)，避免熱管在壓扁過程產(chǎn)生凹陷。

③將步驟②所得的扁管6在250～300℃下放入模具7加熱進行脹管，得到茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管，加熱過程中，熱管內(nèi)部工質(zhì)汽化，熱管管體向外膨脹，受到脹管模具的限制，得到最終的茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管。

脹管采用的模具由兩個具有相同結構的模具組合構成，如圖4所示，模具內(nèi)輪廓8與最終的茸狀翅纖維復合溝槽式異形熱管的外部輪廓相同。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。