本發(fā)明涉及熱管技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超薄型熱管激光制備方法。
背景技術(shù)：
熱管是依靠自身內(nèi)部工作流體相變實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱的導(dǎo)熱組件，其具有高導(dǎo)熱性、優(yōu)良等溫性等優(yōu)良特性，導(dǎo)熱效果好，應(yīng)用廣泛。近年來(lái)電子技術(shù)迅速發(fā)展，電子器件的高頻、高速以及集成電路的密集 及微型化，使得單位容積電子器件發(fā)熱量劇增，熱管技術(shù)以其高效、緊湊以及靈活可靠等特點(diǎn)，適合解決目前電子器件因性能提升所衍生的散熱問(wèn)題。
熱管包括管體、密封頭、吸液芯和工作介質(zhì)，其中吸液芯是一個(gè)重要的組成部分。吸液芯的結(jié)構(gòu)形式直接影響到熱管和熱管換熱器的性能。近年來(lái)熱管技術(shù)得到了快速的發(fā)展，各種形式的吸液芯液得到了廣泛的應(yīng)用。常用的有：絲網(wǎng)狀、溝槽狀和燒結(jié)狀。
絲網(wǎng)吸液芯是最普通的吸液芯，由多層金屬絲網(wǎng)卷繞而成，層與層之間相互交錯(cuò)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉，但缺點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)中液體流動(dòng)阻力與金屬絲網(wǎng)卷繞的松緊程度有關(guān)，而且吸液芯與管體不是一體成型，網(wǎng)層間及絲網(wǎng)與管壁之間有間隙，導(dǎo)致熱阻較大。
燒結(jié)吸液芯是在熱管內(nèi)壁燒結(jié)一層金屬粉末或金屬纖維，即燒結(jié)金屬粉末吸液芯和燒結(jié)金屬氈吸液芯。這種吸液芯與熱管內(nèi)壁有良好的接觸，因此具有較小的熱阻，同時(shí)燒結(jié)金屬的孔比較小(通過(guò)控制金屬絲的直徑與粉末的粒度，可使孔徑控制在3~400Lm)，能夠產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力，但也增加了液體回流的阻力。
溝槽式吸液芯一般有軸向溝槽和環(huán)向溝槽兩種形式，軸向溝槽吸液芯是在熱管內(nèi)壁加工的一些流體通道，與壁面為一整體。這一特點(diǎn)帶來(lái)兩方面的優(yōu)勢(shì)：首先，壁面與吸液芯結(jié)構(gòu)之間的熱阻較??；其次，二次加工性能好，在彎曲、壓扁等加工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)吸液芯結(jié)構(gòu)與壁面剝離甚至脫落現(xiàn)象，保持了良好的傳熱性能。槽道式吸液芯是熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)中制造比較簡(jiǎn)單的一種，采用整體成型工藝制造，成本是一般燒結(jié)吸液芯式熱管的2/3。但溝槽式熱管具有一個(gè)十分明顯的缺點(diǎn)，即對(duì)溝槽深度和寬度的尺寸要求很高而且方向性很強(qiáng)，當(dāng)熱管本身形狀需要大彎折時(shí)，溝槽吸液芯的方向性特性就成了致命缺點(diǎn)，其會(huì)導(dǎo)致熱管傳熱性能的大幅下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種超薄型熱管激光制備方法，使用激光雕刻，雕刻出的溝槽細(xì)小密集，還設(shè)置漏空部避免溝槽的損壞，工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低，制備出的熱管體積小、傳熱性能好、回流阻力小。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種超薄型熱管激光制備方法，其特征在于：包括下列步驟：
步驟（一）：預(yù)處理：將基材進(jìn)行清洗；
步驟（二）：制備溝槽：在基材表面激光雕刻出溝槽；
步驟（三）：熱管成型：對(duì)基材彎折成型、激光焊接、預(yù)留充氣口制得成型熱管；
步驟（四）：焊接封口：對(duì)成型熱管填充工作介質(zhì)再焊接封口；
其中，所述溝槽為對(duì)稱(chēng)設(shè)置，溝槽中間設(shè)置有漏空部。
本發(fā)明的熱管激光制備使用激光雕刻溝槽，使雕刻出的溝槽整齊細(xì)小，溝槽之間設(shè)置有漏空部能有效地解決熱管彎曲成型時(shí)對(duì)溝槽的損壞，同時(shí)對(duì)周邊進(jìn)行魚(yú)鱗激光焊接，焊接密封性好，制備出的熱管卡體積小、傳熱性能好、回流阻力小。
基材的材質(zhì)為銅、鋁、不銹鋼或其他合金，金屬的導(dǎo)熱性能好的物體，吸熱快，散熱也快，很適合熱管對(duì)吸熱散熱的要求。
其中，所述預(yù)處理采用超聲波清洗：超聲波的頻率10~50KHz，功率密度0.3~5W/cm2，清洗溫度30℃~70℃，清洗溶劑為水基清洗劑。水基清洗劑包括下列重量份數(shù)的原料：椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉2-4份，壬基酚聚氧乙烯醚3-6份，十二烷基苯磺酸鈉0.5-3份，三聚磷酸鈉0.5-2份，水10-30份，該清洗劑無(wú)毒安全、清洗高效，水基清洗劑細(xì)膩，不僅能高效地清洗基材表面的油污和灰塵，也能滲入基材表面的小孔和深孔中，清洗更全面，以便于后續(xù)的激光雕刻，同時(shí)水基清洗劑對(duì)基材表面是化學(xué)作用，結(jié)合超聲波清洗的物理作用，使清洗更徹底。優(yōu)選地，超聲波的頻率20KHz，功率密度2.5W/cm2，清洗溫度60℃。
其中，所述激光雕刻采用二次雕刻，第一次激光雕刻的功率70%~95%，脈寬2~1000nm，頻率15~150KHz，掃描速度150~1200mm/s，填充密度0.008~0.1mm，第二次激光雕刻的功率50%~75%，脈寬2~500nm，頻率80~120KHz，掃描速度200~1500mm/s，填充密度0.01~0.1mm，第一次激光雕刻主要對(duì)基材表面進(jìn)行溝槽雕刻，第二次激光雕刻主要對(duì)溝槽雕刻后產(chǎn)生的毛邊、毛角進(jìn)行修整，使溝槽更整齊，表面更平整，便于工作介質(zhì)的傳遞；同時(shí)激光雕刻較細(xì)，需要嚴(yán)格控制激光雕刻的功率、脈寬、頻率、掃描速度和填充密度才能雕刻出細(xì)小精密的溝槽，而且雕刻出的溝槽傳遞熱量有效。
其中，所述激光焊接采用魚(yú)鱗式激光焊接，焊接功率200~300W，焊接能量8~20J，焊點(diǎn)直徑0.3~0.8mm。魚(yú)鱗式激光焊接相對(duì)于點(diǎn)式激光焊接更牢固，而且魚(yú)鱗式激光焊接為密封式焊接，便于熱管抽真空和填充工作介質(zhì)；同時(shí)焊接點(diǎn)直徑較小，需要嚴(yán)格配合焊接功率與焊接能量才能焊接出密封性好的魚(yú)鱗式激光焊接。
其中，所述魚(yú)鱗式激光焊接采用三面魚(yú)鱗式激光焊接。激光雕刻出的溝槽為對(duì)稱(chēng)設(shè)置，中間設(shè)置有漏空部，漏空部便于基材的彎曲折疊，彎曲后漏空部為熱管的密封部，再在熱管的其余三面進(jìn)行三面魚(yú)鱗式激光焊接，對(duì)熱管進(jìn)行進(jìn)一步的密封；漏空部的設(shè)置不僅避免了溝槽的損壞，而且使用基材本身部分做成熱管一端，保證了熱管的高強(qiáng)度的抗壓性，節(jié)省了材料。
其中，所述溝槽為豎向溝槽、橫向溝槽、交叉溝槽和斜向溝槽中的一種或二種以上。豎向溝槽和橫向溝槽為相互水平設(shè)置的溝槽，豎向溝槽為圓周型的水平溝槽，溝槽為曲線，對(duì)熱管的環(huán)向的導(dǎo)熱性好，橫向溝槽為相互水平的直線溝槽，對(duì)熱管的水平導(dǎo)熱性更好，交叉溝槽和斜向溝槽對(duì)熱管的四面的導(dǎo)熱性好，直線型與曲線型混合使用，便于將吸熱段熱量傳遞到冷凝段，有利于散熱。
其中，所述溝槽的寬度為0.01~0.1mm。本發(fā)明利用激光制備出的溝槽的寬度相對(duì)于傳統(tǒng)的技術(shù)，更精細(xì)，溝槽更細(xì)小密集，導(dǎo)熱性大大提高。優(yōu)選地，溝槽的寬度為0.04mm。
其中，所述溝槽一端的槽孔小于或等于另一端的槽孔。溝槽小而密，主要對(duì)工作介質(zhì)起毛細(xì)力作用，使冷凝段的工作介質(zhì)迅速地回流至吸熱段進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，優(yōu)選地將冷凝段溝槽的槽孔小于吸熱段溝槽的槽孔，使冷凝段的毛細(xì)力更大，利于工作介質(zhì)的回流，使熱管的導(dǎo)熱性更好。
其中，步驟（四）中焊接封口的方法：在成型熱管中填充1/2~3/4的工作介質(zhì)，并充入惰性氣體使工作介質(zhì)在氣壓在1.5~3mpa下維持1~2小時(shí)，再抽出惰性氣體使氣壓維持在-10-2~-10-4mpa并焊接封口。充入工作介質(zhì)和惰性氣體并對(duì)熱管進(jìn)行加壓處理，使工作介質(zhì)在熱管內(nèi)壁能夠進(jìn)行充分的接觸，特別是能夠使溝槽表面粘附有工作介質(zhì)，便于熱管密封后工作介質(zhì)在溝槽中的毛細(xì)作用；最后抽出惰性氣體維持熱管內(nèi)負(fù)壓，使工作介質(zhì)容易汽化蒸發(fā)，加快熱量的傳遞。
其中，所述惰性氣體為氮?dú)狻鍤饣蚝?，惰性氣體穩(wěn)定性好，不與工作介質(zhì)反應(yīng)，安全無(wú)毒，便于操作。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的一種超薄型熱管激光制備方法，先對(duì)基材面進(jìn)行清洗，使激光雕刻出的溝槽更堅(jiān)固，不易破裂，激光雕刻出的溝槽細(xì)小密集，同時(shí)溝槽為對(duì)稱(chēng)設(shè)置，中間設(shè)備有漏空部，避免彎折時(shí)對(duì)溝槽的損壞，周邊進(jìn)行魚(yú)鱗激光焊接，焊接密封性好，制備出的熱管卡體積小、傳熱性能好、回流阻力小。
具體實(shí)施方式
結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1
一種超薄型熱管激光制備方法，其特征在于：包括下列步驟：
步驟（一）：預(yù)處理：將基材進(jìn)行清洗；
步驟（二）：制備溝槽：在基材表面激光雕刻出溝槽；
步驟（三）：熱管成型：對(duì)基材彎折成型、激光焊接、預(yù)留充氣口制得成型熱管；
步驟（四）：焊接封口：在成型熱管中填充1/2的工作介質(zhì)，并充入惰性氣體使工作介質(zhì)在氣壓在1.5mpa下維持1.5小時(shí)，再抽出惰性氣體使氣壓維持在-10-2mpa并焊接封口；
其中，所述溝槽為對(duì)稱(chēng)設(shè)置，溝槽中間設(shè)置有漏空部。
所述預(yù)處理采用超聲波清洗：超聲波的頻率12KHz，功率密度0.35W/cm2，清洗溫度40℃，清洗溶劑為水基。水基清洗劑包括下列重量份數(shù)的原料：椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉2份，壬基酚聚氧乙烯醚3份，十二烷基苯磺酸鈉2.5份，三聚磷酸鈉0.5-2份，水10-30份。
所述激光雕刻采用二次雕刻，第一次激光雕刻的功率80%，脈寬20nm，頻率20KHz，掃描速度200mm/s，填充密度0.01mm，第二次激光雕刻的功率50%，脈寬20nm，頻率80KHz，掃描速度200mm/s，填充密度0.01mm。
所述激光焊接采用魚(yú)鱗式激光焊接，焊接功率200W，焊接能量8J，焊點(diǎn)直徑0.3mm。所述魚(yú)鱗式激光焊接采用三面魚(yú)鱗式激光焊接。所述溝槽為豎向溝槽。所述基材的材質(zhì)為銅。所述溝槽的寬度為0.01mm。所述溝槽一端的槽孔等于另一端的槽孔。所述惰性氣體為氮?dú)狻?/p>
實(shí)施例2
實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述預(yù)處理采用超聲波清洗：超聲波的頻率10KHz，功率密度3W/cm2，清洗溫度60℃，清洗溶劑為水基。水基清洗劑包括下列重量份數(shù)的原料：椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉4份，壬基酚聚氧乙烯醚6份，十二烷基苯磺酸鈉3份，三聚磷酸鈉2份，水30份。
所述激光雕刻采用二次雕刻，第一次激光雕刻的功率95%，脈寬800nm，頻率150KHz，掃描速度1200mm/s，填充密度0.1mm，第二次激光雕刻的功率75%，脈寬500nm，頻率120KHz，掃描速度1500mm/s, 填充密度0.1mm。
所述激光焊接采用魚(yú)鱗式激光焊接，焊接功率280W，焊接能量16J，焊點(diǎn)直徑0.8mm。
所述溝槽為橫向溝槽和交叉溝槽混合使用。所述溝槽的寬度為0.08mm。所述溝槽一端的槽孔小于另一端的槽孔。所述基材的材質(zhì)為鋁。所述惰性氣體為氬氣。
步驟（四）中焊接封口的方法：在成型熱管中填充3/4的工作介質(zhì)，并充入惰性氣體使工作介質(zhì)在氣壓在2.0mpa下維持1.5小時(shí)，再抽出惰性氣體使氣壓維持在-10-4mpa并焊接封口。
實(shí)施例3
實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述預(yù)處理采用超聲波清洗：超聲波的頻率40KHz，功率密度5W/cm2，清洗溫度30℃，清洗溶劑為水基。水基清洗劑包括下列重量份數(shù)的原料：椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉2份，壬基酚聚氧乙烯醚3份，十二烷基苯磺酸鈉0.5份，三聚磷酸鈉1.5份，水10份。
所述激光雕刻采用二次雕刻，第一次激光雕刻的功率70%，脈寬2nm，頻率15KHz，掃描速度150mm/s，填充密度0.008mm，第二次激光雕刻的功率50%，脈寬10nm，頻率80KHz，掃描速度2000mm/s，填充密度0.05mm。所述激光焊接采用魚(yú)鱗式激光焊接，焊接功率240W，焊接能量10J，焊點(diǎn)直徑0.5mm。所述溝槽為交叉溝槽。所述溝槽的寬度為0.01~0.1mm。所述基材的材質(zhì)為不銹鋼。所述溝槽一端的槽孔等于另一端的槽孔。所述惰性氣體為氦氣。
步驟（四）中焊接封口的方法：在成型熱管中填充5/8的工作介質(zhì)，并充入惰性氣體使工作介質(zhì)在氣壓在2.0mpa下維持2小時(shí)，再抽出惰性氣體使氣壓維持在-10-2mpa并焊接封口。
實(shí)施例4
實(shí)施例4與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述預(yù)處理采用超聲波清洗：超聲波的頻率50KHz，功率密度4.5W/cm2，清洗溫度30℃，清洗溶劑為水基，水基清洗劑包括下列重量份數(shù)的原料：椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉4份，壬基酚聚氧乙烯醚3份，十二烷基苯磺酸鈉0.5份，三聚磷酸鈉0.5份，水10份。
所述激光雕刻采用二次雕刻，第一次激光雕刻的功率70%，脈寬30nm，頻率25KHz，掃描速度250mm/s，填充密度0.02mm，第二次激光雕刻的功率60%，脈寬20nm，頻率120KHz，掃描速度200mm/s, 填充密度0.1mm。
所述激光焊接采用魚(yú)鱗式激光焊接，焊接功率280W，焊接能量8J，焊點(diǎn)直徑0.3mm。
所述溝槽為斜向溝槽中。所述基材的材質(zhì)為銅鋁合金。所述溝槽的寬度為0.01mm。所述溝槽一端的槽孔小于另一端的槽孔。所述惰性氣體為氮?dú)狻?/p>
步驟（四）中焊接封口的方法：在成型熱管中填充3/4的工作介質(zhì)，并充入惰性氣體使工作介質(zhì)在氣壓在3mpa下維持2小時(shí)，再抽出惰性氣體使氣壓維持在-10-3mpa并焊接封口。
實(shí)施例5
實(shí)施例5與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述預(yù)處理采用超聲波清洗：超聲波的頻率50KHz，功率密度5W/cm2，清洗溫度40℃，清洗溶劑為水基，水基清洗劑包括下列重量份數(shù)的原料：椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉2份，壬基酚聚氧乙烯醚5份，十二烷基苯磺酸鈉2.5份，三聚磷酸鈉1.5份，水20份。
所述激光雕刻采用二次雕刻，第一次激光雕刻的功率95%，脈寬1000nm，頻率150KHz，掃描速度150mm/s，填充密度0.008mm，第二次激光雕刻的功率50%，脈寬250nm，頻率100KHz，掃描速度1200mm/s, 填充密度0.1mm。
所述激光焊接采用魚(yú)鱗式激光焊接，焊接功率280W，焊接能量11J，焊點(diǎn)直徑0.6mm。
所述溝槽為交叉溝槽。所述溝槽的寬度為0.06mm。所述基材的材質(zhì)為銅。所述溝槽一端的槽孔等于另一端的槽孔。所述惰性氣體為氦氣。
步驟（四）中焊接封口的方法：在成型熱管中填充5/8的工作介質(zhì)，并充入惰性氣體使工作介質(zhì)在氣壓在2mpa下維持2小時(shí)，再抽出惰性氣體使氣壓維持在-10-2mpa并焊接封口。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。