一种微型超薄热管的生产工艺的制作方法

本发明涉及一种热管的生产工艺，特别是涉及一种微型超薄热管的生产工艺，属于热传导技术领域。

背景技术：

随着微纳米电子技术的飞速发展，芯片功率密度不断攀升，热障问题已成为制约高性能智能手机、平板电脑等小型电子设备进一步发展的瓶颈。目前，智能芯片、摄像头等发热元件一般采用受迫空气对流来冷却，但这种方法需要配备较高专属的风扇，由于空气的热容和热导率较低，使其冷却能力十分有限，该方式很难适应日益增长的高功率芯片的散热需求。散热不及时所带来的严重发热问题，极大地破坏了用户的操作舒适感，同时发热还会带来降频问题，直接影响设备的工作流畅度，而且智能手机、平板电脑等小型电子设备长时间工作在较高温度下，其内部电子元件的性能和寿命也会急剧下降。

热管是一种高效传热元件，其名义导热系数可达10⁵w/m·℃。其名义导热系数是普通金属材料的几百倍甚至上千倍。但是常规热管从直径到厚度均难以适应智能手机、平板电脑等小型电子设备狭小的空间。智能手机、平板电脑等小型电子设备用微型超薄热管厚度要求非常薄，其厚度大多在0.20-0.80毫米，而且在其内部还需设置相互分离的气液通道，以保证工作时气液循环高效传热。有鉴于此，对微型超薄热管制作的管壳壁厚提出了更高的要求。

中国专利申请号为201310743998.x的发明公开了一种具有纤维束的微型超薄热管的同轴编织毛细结构及其微型超薄热管，该微型超薄热管的吸液芯结构为纤维束同轴编织的毛细结构，其毛细结构分为主传输毛细部和同轴编织毛细部，主传输毛细部由若干根纤维束捆扎组成，同轴编织毛细部是由若干股交织且缠绕主传输毛细部的丝线组成，每股包含若干根。该毛细吸液芯结构的结构过于复杂，制造困难，难于量产，而且其毛细结构直径太大，制作的超薄管厚度太厚，不能用于手机散热。

中国专利申请号为201610568945.2的发明公开了一种手机散热用微型超薄热管及其生产工艺，该热管的吸液芯结构采用金属丝网吸液芯，由螺旋金属丝网或平面金属丝网或两者复合烧结而成。该吸液芯结构对金属丝网的要求太高，限制了微型超薄热管厚度进一步减小，而且在弯管时丝网内芯容易局部脱落，不利于散热。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微型超薄热管的生产工艺，该生产工艺具有工艺步骤操作方便、生产效率高和适合批量生产的特点，同时它还能有效避免制作微型超薄热管过程中的出现褶皱和凹陷。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种微型超薄热管的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

坯管定长步骤：根据所需成品微型超薄热管的长度确定金属管体的长度，裁切金属管体；

尾部缩管步骤：对经过坯管定长步骤后的金属管体的尾部进行缩口处理；

坯管清洗步骤：对经过尾部缩管步骤后的金属管体依次进行除油处理、去除表面氧化层处理；

坯管烘干步骤：对经过坯管清洗步骤后的金属管体进行烘干处理；

压扁步骤：使用压扁模具对经过坯管烘干步骤后的金属管体进行压扁成型，达到要求厚度；

尾部焊接步骤：对经过压扁步骤后的金属管体的尾部缩口部位进行焊接处理，形成尾部密封端；

灌入粉末步骤：将预设量的金属粉末灌入经过尾部焊接步骤后的金属管体内部，将金属管体水平放置，轻轻振动使灌入的金属粉末均匀分布在金属管体内部；

烧结步骤：将经过灌入粉末步骤后的金属管体放入还原气氛烧结炉内进行高温烧结处理，通过高温烧结后，使金属粉末粘结在金属管体的内壁上、形成金属粉末烧结毛细层；

退火步骤：将烧结步骤后的金属管体放入还原气氛烧结炉内进行退火处理，使金属管体内壁和金属粉末烧结毛细层充分还原；

抽真空步骤：对经过退火步骤后的金属管体进行抽真空处理；

注液步骤：对经过抽真空步骤后的金属管体进行充注工作介质的操作；

头部焊接步骤：将经过注液步骤后的金属管体的头部进行焊接处理，形成密封的球形焊缝；

检测步骤：对经过头部焊接步骤后的金属管体进行外观检测、尺寸检测和传热性能测试，剔除不良产品，得到合格的微型超薄热管。

进一步地，还包括成品处理步骤：对合格的微型超薄热管进行成品处理，包括清洗、抛光及表面钝化处理。

进一步地，抽真空步骤及注液步骤采用专用的抽真空及注液系统完成；所述抽真空及注液系统包括三通阀门、抽真空装置和注液装置，所述三通阀门包括输出口、抽真空连接口和注液连接口，所述抽真空连接口处设有抽真空阀门，所述注液连接口处设有注液阀门，所述三通阀门的输出口与金属管体连接，所述三通阀门的抽真空连接口与抽真空装置连接，所述三通阀门的注液连接口与注液装置连接；首先，关闭三通阀门的注液阀门，打开三通阀门的抽真空阀门，对金属管体进行抽真空；然后，关闭三通阀门的抽真空阀门，打开三通阀门的注液阀门，对金属管体进行注液。

进一步地，烧结步骤中，铜粉的烧结温度为900-950℃，烧结时间为5-30分钟；铝粉的烧结温度为580-600℃，烧结时间为5-20分钟；镁粉的烧结温度560-580℃，烧结时间5-20分钟。

进一步地，坯管烘干步骤与压扁步骤之间还包括折弯步骤，使用折弯模具对经过坯管烘干步骤后的金属管体进行弯折成型。

进一步地，折弯步骤中，折弯工艺在液压机上进行，使用成型模具缓慢压制圆形金属管坯的方式进行热管弯角的成型。

进一步地，压扁步骤前，对金属管坯进行退火处理。

进一步地，所述金属粉末烧结毛细层的厚度为0.05-0.60毫米。

进一步地，所述微型超薄热管的整体厚度为0.20-0.80毫米。

进一步地，所述金属粉末为铜粉、铝粉、镁粉中的一种或两种以上的混合物，所述金属粉末的粒径为100-500目。

进一步地，所述工作介质为纯水，乙醇与纯水的混合溶剂，丙酮与纯水的混合溶剂，氢氟烃134a，以及氨中的一种。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明的微型超薄热管的生产工艺，调整了工艺步骤及优化了工艺参数并采用了专用设备，具有工艺步骤操作方便、生产效率高和适合批量生产的特点。本发明所采用的微型超薄热管弯折和压扁成型方法能有效避免制作微型超薄热管时出现的各种褶皱和凹陷。

2、本发明的生产工艺得到的金属管体的壁厚为0.03-0.10毫米，其吸液芯是金属粉末经过高温烧结粘结在金属管体的内壁上而形成的金属粉末烧结毛细层，其具有多孔层结构。因此，微型超薄热管的气液通道分离且通畅，整体厚度完全适应手机内部狭小散热空间；吸液芯毛细力大，工作介质回流阻力小，传热性能好；吸液芯结构紧密，不易散开，力学性能好，易于弯折和压扁成型。

附图说明

图1为实施例1所述的微型超薄热管的结构示意图；

图2为实施例1所述的金属管体的结构示意图；

图3为实施例1的生产工艺的工艺流程图；

图4为实施例1的三通阀门与金属管体连接的结构示意图；

图5为实施例2的生产工艺的工艺流程图；

图6为实施例2的折弯后的金属管体的结构示意图。

图中：10、金属管体；11、密闭内腔；20、吸液芯；30、工作介质；41、三通阀门；411、输出口；412、抽真空连接口；413、注液连接口；42、抽真空阀门；43、注液阀门。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。

一种微型超薄热管的生产工艺，包括以下步骤：

坯管定长步骤：根据所需成品微型超薄热管的长度确定金属管体的长度，裁切金属管体；

尾部缩管步骤：对经过坯管定长步骤后的金属管体的尾部进行缩口处理；尾部缩口主要是为了方便后续焊接，确保形成密封可靠的焊缝；

坯管清洗步骤：对经过尾部缩管步骤后的金属管体依次进行除油处理、去除表面氧化层处理；

坯管烘干步骤：对经过坯管清洗步骤后的金属管体进行烘干处理；

压扁步骤：使用压扁模具对经过坯管烘干步骤后的金属管体进行压扁成型，达到要求厚度；

尾部焊接步骤：对经过压扁步骤后的金属管体的尾部缩口部位进行焊接处理，形成尾部密封端；优选采用tig焊接。

灌入粉末步骤：将预设量的金属粉末灌入经过尾部焊接步骤后的金属管体内部，将金属管体水平放置，轻轻振动使灌入的金属粉末均匀分布在金属管体内部；

烧结步骤：将经过灌入粉末步骤后的金属管体放入还原气氛烧结炉内进行高温烧结处理，通过高温烧结后，使金属粉末粘结在金属管体的内壁上、形成金属粉末烧结毛细层；

退火步骤：将烧结步骤后的金属管体放入还原气氛烧结炉内进行退火处理，使金属管体内壁和金属粉末烧结毛细层充分还原；

抽真空步骤：对经过退火步骤后的金属管体进行抽真空处理；对金属管体内部进行抽真空处理是为了实现管内较高的真空度，降低工作介质的沸腾温度，确保较低工作温度下，工作介质在热管内部能迅速汽化，进行正常的传热工作。

注液步骤：对经过抽真空步骤后的金属管体进行充注工作介质的操作；即向金属管体内部灌注工作介质，工作介质的质量主要由金属吸液芯的孔隙率、成品热管的长度以及热管的工作环境决定。

头部焊接步骤：将经过注液步骤后的金属管体的头部进行焊接处理，形成密封的球形焊缝；确保金属管体头部密封可靠，无泄露，头部焊接优选采用tig焊接。

检测步骤：对经过头部焊接步骤后的金属管体进行外观检测、尺寸检测和传热性能测试，剔除不良产品，得到合格的微型超薄热管。

进一步地，还包括成品处理步骤：对合格的微型超薄热管进行成品处理，包括清洗、抛光及表面钝化处理。

进一步地，抽真空步骤及注液步骤采用专用的抽真空及注液系统完成；所述抽真空及注液系统包括三通阀门、抽真空装置和注液装置，所述三通阀门包括输出口、抽真空连接口和注液连接口，所述抽真空连接口处设有抽真空阀门，所述注液连接口处设有注液阀门，所述三通阀门的输出口与金属管体连接，所述三通阀门的抽真空连接口与抽真空装置连接，所述三通阀门的注液连接口与注液装置连接；首先，关闭三通阀门的注液阀门，打开三通阀门的抽真空阀门，对金属管体进行抽真空；然后，关闭三通阀门的抽真空阀门，打开三通阀门的注液阀门，对金属管体进行注液。通过设计专业的抽真空及注液系统，能够方便精准地完成抽真空及注液操作，避免操作过程中外部气体的渗入。

进一步地，烧结步骤中，铜粉的烧结温度为900-950℃，烧结时间为5-30分钟；铝粉的烧结温度为580-600℃，烧结时间为5-20分钟；镁粉的烧结温度560-580℃，烧结时间5-20分钟。

进一步地，坯管烘干步骤与压扁步骤之间还包括折弯步骤，使用折弯模具对经过坯管烘干步骤后的金属管体进行弯折成型。

进一步地，折弯步骤中，折弯工艺在液压机上进行，使用成型模具缓慢压制圆形金属管坯的方式进行热管弯角的成型。能有效避免折弯过程金属管坯出现塌陷，确保弯角部位过渡圆滑，无褶皱。

进一步地，压扁步骤前，对金属管坯进行退火处理。能够确保压扁后微型超薄热管身平滑、无凹陷。

进一步地，所述金属粉末烧结毛细层的厚度为0.05-0.60毫米。

进一步地，所述微型超薄热管的整体厚度为0.20-0.80毫米。

进一步地，所述金属粉末为铜粉、铝粉、镁粉中的一种或两种以上的混合物，所述金属粉末的粒径为100-500目。

进一步地，所述工作介质为纯水，乙醇与纯水的混合溶剂，丙酮与纯水的混合溶剂，氢氟烃134a，以及氨中的一种。

一种微型超薄热管，包括金属管体、吸液芯和工作介质；

金属管体的壁厚为0.03-0.10毫米，其尾部和头部均为密封端，金属管体为具有密闭内腔的扁平状金属管体；

吸液芯设置于金属管体的密闭内腔中，吸液芯是金属粉末经过高温烧结粘结在金属管体的内壁上而形成的金属粉末烧结毛细层；

工作介质填充于金属管体的密闭内腔中。工作过程中，工作介质能够渗入金属粉末烧结毛细层进行毛细作用或受热成为蒸气。

实施例1：

参照图1-2，一种微型超薄热管，包括金属管体10、吸液芯20和工作介质30；

金属管体10的壁厚为0.10毫米，其尾部和头部均为密封端，金属管体为具有密闭内腔11的扁平状金属管体；金属管体的尾部设有缩口，金属管体的尾部的缩口处通过焊接形成尾部密封端，金属管体的头部通过焊接形成头部密封端。

吸液芯20设置于金属管体10的密闭内腔11中，吸液芯20是金属粉末经过高温烧结粘结在金属管体的内壁上而形成的厚度均匀的金属粉末烧结毛细层；

工作介质30填充于金属管体10的密闭内腔11中。工作过程中，工作介质能够渗入金属粉末烧结毛细层进行毛细作用或受热成为蒸气。

作为优选的实施方式，金属粉末烧结毛细层均匀分布于金属管体的整个内壁上，金属粉末烧结毛细层的厚度为0.20毫米。

作为优选的实施方式，微型超薄热管的整体厚度为0.80毫米。

作为优选的实施方式，金属粉末为铜粉，粒径为200目～300目。

作为优选的实施方式，工作介质为纯水。

参照图3-4，一种微型超薄热管的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

坯管定长步骤：根据所需成品微型超薄热管的长度确定金属管体的长度，裁切金属管体；

尾部缩管步骤：对经过坯管定长步骤后的金属管体的尾部进行缩口处理；

坯管清洗步骤：对经过尾部缩管步骤后的金属管体依次进行除油处理、去除表面氧化层处理；

坯管烘干步骤：对经过坯管清洗步骤后的金属管体进行烘干处理；

压扁步骤：使用压扁模具对经过坯管烘干步骤后的金属管体进行压扁成型，达到要求厚度；

尾部焊接步骤：对经过压扁步骤后的金属管体的尾部缩口部位进行焊接处理，形成尾部密封端；

灌入粉末步骤：将预设量的金属粉末灌入经过尾部焊接步骤后的金属管体内部，将金属管体水平放置，轻轻振动使灌入的金属粉末均匀分布在金属管体内部；

烧结步骤：将经过灌入粉末步骤后的金属管体放入还原气氛烧结炉内进行高温烧结处理，通过高温烧结后，使金属粉末粘结在金属管体的内壁上、形成金属粉末烧结毛细层；

退火步骤：将烧结步骤后的金属管体放入还原气氛烧结炉内进行退火处理，使金属管体内壁和金属粉末烧结毛细层充分还原；

抽真空步骤：对经过退火步骤后的金属管体进行抽真空处理；

注液步骤：对经过抽真空步骤后的金属管体进行充注工作介质的操作；

头部焊接步骤：将经过注液步骤后的金属管体的头部进行焊接处理，形成密封的球形焊缝；

检测步骤：对经过头部焊接步骤后的金属管体进行外观检测、尺寸检测和传热性能测试，剔除不良产品，得到合格的微型超薄热管。

成品处理步骤：对合格的微型超薄热管进行成品处理，包括清洗、抛光及表面钝化处理。

进一步地，烧结步骤中，烧结温度为930℃-950℃，烧结时间为10min-30min。

作为优选的实施方式，压扁步骤前，对金属管坯进行退火处理。能够确保压扁后微型超薄热管身平滑、无凹陷。

作为优选的实施方式，抽真空步骤及注液步骤采用专用的抽真空及注液系统完成；抽真空及注液系统包括三通阀门41、抽真空装置和注液装置，三通阀门41包括输出口411、抽真空连接口412和注液连接口413，抽真空连接口412处设有抽真空阀门42，注液连接口处设有注液阀门43，三通阀门的输出口与金属管体连接，三通阀门的抽真空连接口412与抽真空装置连接，三通阀门的注液连接口413与注液装置连接；首先，关闭三通阀门的注液阀门，打开三通阀门的抽真空阀门，对金属管体进行抽真空；然后，关闭三通阀门的抽真空阀门，打开三通阀门的注液阀门，对金属管体进行注液。通过设计专业的抽真空及注液系统，能够方便精准地完成抽真空及注液操作，避免操作过程中外部气体的渗入。具体情况可参照图4。

实施例2：

参照图5-6，本实施例的特点是：微型超薄热管的生产工艺的步骤中，坯管烘干步骤与压扁步骤之间还包括折弯步骤，使用折弯模具对经过坯管烘干步骤后的金属管体进行弯折成型。折弯步骤中，折弯工艺在液压机上进行，使用成型模具缓慢压制圆形金属管坯的方式进行热管弯角的成型。能有效避免折弯过程金属管坯出现塌陷，确保弯角部位过渡圆滑，无褶皱。

其它与实施例1相同。

实施例3：

本实施例的特点是：金属粉末烧结毛细层均匀分布于金属管体的整个内壁上，金属粉末烧结毛细层的厚度为0.05毫米。金属管体的壁厚为0.03毫米。微型超薄热管的整体厚度为0.20毫米。金属粉末为铝粉，粒径为200目-300目。工作介质为丙酮与纯水以任意比混合的混合溶剂。

其它与实施例1相同。

实施例4：

本实施例的特点是：金属粉末烧结毛细层均匀分布于金属管体的整个内壁上，金属粉末烧结毛细层的厚度为0.10毫米。金属管体的壁厚为0.05毫米。微型超薄热管的整体厚度为0.50毫米。金属粉末为镁粉，粒径为200目～300目。工作介质为乙醇与纯水以任意比混合的混合溶剂。

其它与实施例1相同。

实施例5：

本实施例的特点是：金属粉末烧结毛细层均匀分布于金属管体的整个内壁上，金属粉末烧结毛细层的厚度为0.25毫米。金属管体的壁厚为0.05毫米。微型超薄热管的整体厚度为0.80毫米。金属粉末为铜粉与铝粉的混合物，粒径为300目-500目。工作介质为氢氟烃134a或氨。

其它与实施例1相同。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。