本发明涉及零部件制造领域。
背景技术：
物质传导热量的性能称为导热性，若某些零件在使用中需要大量吸热或散热时，则要用导热性好的材料。然而，在选用零件材料时，导热性往往不能与诸如力学性能等其他性能相兼顾。特别是近年开发的很多新材料(高分子、合金、陶瓷等)，其力学性能相当优异，但是将其制作成零部件时，靠近热源或产生热量的一端不能够迅速地将热量传递给远离热源的一端，导致整个零件温差较大，对零件自身的寿命和整个装置的可靠性带来严重的影响。
现有技术往往是通过布置散热管道等方式来解决零件的散热问题。但这些方法都不能够显著地改善零件自身的热传递性能。
现有技术中，采用传统机械加工方式(通常是切削)对零件进行二次加工。即在零件上制造一些散热结构，以改善零件的散热性能。但传统方式很难处理一些微小的零件，特别是对零件内表面的处理，甚至造成结构的破坏。随着微电子行业的飞速发展，电子器件的热流密度不断提高，传统的制造技术难以提高零件的传热极限，严重限制微电子元件的发展。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种嵌入有毛细结构管道的零件制造方法，拟制造的零件内部分布着至少一条中空管道；所述中空管道的侧壁上具有毛细结构；
制造时，包括以下步骤：
1)绘制拟制造的零件的模型；所述模型中，中空管道至少具有一个出口；
2)将步骤1)得到的模型导入增材制造设备，通过所述增材制造设备制造出所述零件的毛坯；
3)采用超声波清洗的方式来清洗步骤2)得到的毛坯；
4)将所述管道抽真空；
5)向已经抽真空的管道内充入导热介质；
6)将所述管道的出口密封。
进一步，所述毛细结构选自沟槽毛细结构、丝网毛细结构、烧结毛细结构中的至少一种毛细结构。
进一步，所述毛细结构为沟槽毛细结构；管道侧壁上的每一条沟槽从管道的一端向另一端直线延伸或螺旋延伸。
进一步，所述毛细结构为为复合毛细结构；管道的一部分侧壁采用沟槽毛细结构，其余部分采用烧结粉末毛细结构。当然也可以是交叉形式，即一小段采用两种毛细结构复合，另外一小段采用单一毛细结构。他们之间可以单独使用，也可以混合使用，按照散热方案进行设计和布置。
进一步，步骤2)的具体过程是：将零件模型的STL文件载入具有基板的增材制造打印机，所述STL文件具有限定用于在其中蒸汽流动的通道和具有毛细结构的内表面的液体流动通道的所述零件的切片；
将合金粉末层放置在所述增材制造打印机中的所述基板上；
将能量束引导到所述基板上的所述粉末以选择性地将所述粉末熔化成来自所述STL文件的二维切片形状；
将所述基板降低等于一个层的厚度的距离；以及在现有层上增加新的粉末层并将所述粉末熔化成来自所述STL文件的下一个二维切片的形状，以及用额外的粉末层重复直至来自STL文件的所有二维切片都已经用于形成零件的实体部分。
进一步，通过转换所述零件的CAD文件以及将所述CAD文件切成厚度与所述粉末直径厚的切片形成所述STL文件。
进一步，在零件中的所述管道为直线型或曲线型；当其为曲线型时，选自L型、环形、S型、U型、螺旋型或连续变化曲线。
进一步，所述管道的截面形状选自圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形或环形封闭图形。
进一步，所述管道的截面尺寸不大于8毫米。
进一步，所述沟槽的高度(深度)也是是渐变的，即从靠近热源的一端向另一端逐渐均匀地变低(浅)。
本发明的有益效果是：相比于传统的设计和制造方法，本发明是基于增材制造技术制备的高性能导热零件，零件自身具有较高的热传导效率。嵌入式管道的外形尺寸可以根据散热空间的布置需求进行灵活设计，特别适合电子设备的微型化发展，同时又能满足高热流密度电子器件的单位面积散热量的要求。通过管体与毛细结构的一体化设计与制造，同时改进热管侧壁毛细结构，有效地提高了热管的最大传热量、加快了热传导效率。本方法还具有制作方法简单快速、投入成本低、耗材少等特点，可广泛用于电子、机械、化学、空间飞船等高热流密度设备的散热与冷却。
附图说明
图1为本发明实施例中直线型沟槽的示意图；
图2为本发明实施例中螺旋型沟槽的示意图；
图3为本发明实施例中零件的剖视图；
图4为本发明实施例中零件的截面图；
图5为本发明实施例中零件的截面图；
图6为本发明实施例中管道的形状示意图；
图7为本发明原理图；
图8为本发明实施例中热传递实验结果；
图9为本发明实施例中热传递实验结果；
图10为本发明实施例中导热系数结果；
图11为本发明实施例中零件的剖视图；
图12为本发明实施例中零件的剖视图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1
参见图2～图5，拟制造的零件1内部分布着至少一条中空管道 3；中空管道3的两个出口分别在零件1的两个表面上。其一端记为 A端、另一端记为B端。实施例中，A端为靠近热源的一端、B端为远离热源的一端。
参见图1或图2所述中空管道的侧壁上具有若干条沟槽2。实施例中，所述沟槽2可以像图1那样，从A端向B端直线延伸，也可以像图2那样，从A端向B端呈螺旋延伸。
制造时，包括以下步骤：
1)绘制拟制造的零件1的模型；所述模型中，管道2的A端和 B端出口可以均敞开，也可以让其中一个封闭。
2)将步骤1)得到的模型导入增材制造设备，通过所述增材制造设备制造出所述零件1 的毛坯；
3)采用超声波清洗的方式来清洗步骤2)得到的毛坯；
4)将所述管道2抽真空；
5)向已经抽真空的管道内充入导热介质；
6)将所述管道2的两端出口密封。
实施例2：
本实施例的主要结构同实施例1。进一步地，所述沟槽2的宽度是渐变的，即从A端向B端逐渐变宽。
实施例3：
本实施例的主要结构同实施例1。进一步地，任意两条沟槽2之间的实体部分的横截面为矩形、三角形、梯形或圆形。
实施例4：
本实施例的主要结构同实施例1。进一步地，参见图6，零件的材料选自金属、陶瓷或高分子材料。其内部的管道2的形状为S形、 U形或螺旋形。
实施例5：
本实施例中，拟制造的零件1(后续实验中记为零件Ⅰ)为一个如图3那样的金属块。其内部分布着一条中空管道3，长度为291mm；这条中空管道3的两个出口分别在零件1的上下表面。其下端记为A 端、上端记为B端。实施例中，A端为靠近热源的一端、B端为远离热源的一端。零件1中，中空管道3的侧壁上具有12条沟槽2。
所述沟槽2像图1那样，从A端向B端直线延伸。所述沟槽2的宽度与深度是渐变的，即从A端向B端逐渐变宽，同时逐渐变浅。
实施例中，管道3的直径为D＝8mm。
沟槽2的宽度可以为0.1mm～1mm(由0.1mm渐变到1mm，D的 1/80～1/8)，本实施例选择为0.39mm～0.45mm(由0.39mm渐变到 0.45mm，D的39/800～9/160)。
沟槽2的深度可以为1mm～0.2mm(由1mm渐变到0.2mm，D的1/8～1/40)，本实施例选择为0.5mm～0.3mm(由0.5mm渐变到0.3mm，D 的1/16～3/80)。
制造时，零件1包括以下步骤：
1)绘制拟制造的零件1的模型；所述模型中，管道3的A端封闭、B端敞开。
2)将步骤1)得到的模型导入增材制造设备，通过所述增材制造设备制造出所述零件1的毛坯；
3)采用超声波清洗的方式来清洗步骤2)得到的毛坯；
4)将所述管道3抽真空；
5)向已经抽真空的管道3内充入导热介质；所述导热介质可以为蒸馏水，其可以占管道3总容积的25％～80％，本实施例选择为35％。
6)将所述管道3的两端出口密封，即采用焊接的方式封闭B端。实施例6
本实施例采用复合毛细结构，即使用沟槽毛细结构与烧结毛细结构复合的形式。参见图11，图中所示的零件1(实验中记为零件Ⅴ) 的主要结构同实施例5。进一步地，在已经通过增材制造形成的沟槽 2中填充 具有烧结粉末结构。
实施例7
本实施例采用拼接毛细结构，即使用沟槽毛细结构与烧结毛细结构复合 拼接的形式。参见图12，图中所示的零件1(实验中记为零件Ⅵ)的主要结构同实施例5。与之不同的是，管道3靠近热源的一段管壁上没有沟槽2。这一段没有沟槽2的管壁上具有烧结粉末层。
实验效果
为了更好地反映本发明的技术效果，需要制作了一个与上述零件 1外形尺寸相同的零件Ⅱ、零件Ⅲ、零件Ⅳ、零件Ⅴ和零件Ⅵ。其中，零件Ⅳ的未进行抽真空和充入导热介质。
值得说明的是，参见图7，管内的液体在靠近热源的一端(L1) 受热，通过管壁传导到内部，液体受热，由于真空，温度达到40度左右开始汽化，在压力差的推动下随着蒸汽通道迅速到达远离热源的一端(L3)，通过放热形成液体。液体附着在管壁，由于通过增材制造的方式，制造出了管壁上宽度与高度均匀变化的沟槽，因此在远离热源的一端(L3)的毛细结构渗透率大，液体容易进入到沟槽内部。随后液体通过毛细力的作用，非常迅速地回流到L1段。形成一个自发循环过程。参见图8，将上述两个零件至于相同的热源，即使得其 A端靠近热源、B端远离热源。在同一个测试点测试温度并记录在坐标图中。其中，横坐标表示加热时间，随着时间的增加，加热功率也从5W增加到20W。纵坐标表示温度。不难发现抽真空并充入导热介质的管子比普通管子升温迅速，其热传导效率高。沿着管长方向设置若干个温度测试点，参见图9，横坐标表示管长，纵坐标表示温度，不难发现，真空并充入导热介质的管子比普通管子温度恒定。零件Ⅰ到Ⅵ在加热功率在20W时的传热系数如图10所示。进行充液和抽真空后的零件(零件Ⅰ、零件Ⅱ、零件Ⅴ和零件Ⅵ)的传热系数比没有毛细结构的零件Ⅲ和未抽真空充液的零件Ⅳ至少高一个数量级。渐变式沟槽的零件Ⅰ比均匀沟槽的零件Ⅱ传热效果好，因为管道内部液体循环速度快，因此传热效率得到提高。采用复合毛细结构的零件Ⅴ和零件Ⅵ传热效果最佳，采用复合毛细结构在保持渗透率的同时提高毛细能力，传热效果得到加强。