一种陶瓷晶须增强的金属纤维毛细芯及其制备方法与流程

本发明涉及散热器零部件制造，特别涉及一种陶瓷晶须增强的金属纤维毛细芯及其制备方法。

背景技术：

1、环路热管是一种高效的毛细力驱动的自循环两相传热装置，具有传热能力高、反重力能力强、布局简单、均温性能优良等特点。环路热管的核心部件是蒸发器，而蒸发器中的毛细芯是提供整个环路热管工质循环动力的主要来源。毛细芯的结构设计与孔径、孔隙率等关键物性指标有关：孔径越小，毛细芯可提供的毛细力越大；孔隙率越大，则流动阻力越小。因此，如何制造更小孔径、更高孔隙率的毛细芯是提升整个环路热管系统传热能力的关键。

2、亚微米级粒径、大长径比金属短纤维或陶瓷晶须烧结是理想的毛细芯制备技术路线，通过纤维之间的相互搭接所构建的多孔材料可同时满足小孔径与高孔隙率两项关键技术指标。然而，纯金属纤维构建的多孔材料质地较软，在极端力学振动环境下容易发生变形；纯陶瓷晶须构建的多孔材料质地较脆，在极端力学冲击环境下容易产生断裂。

3、如何制备小孔径、大孔隙率同时又具备一定强度的毛细芯成了亟待解决的难题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中毛细芯的关键参数无法同时满足孔径、孔隙率及强度等市场需求的技术问题，本发明中披露了一种陶瓷晶须增强的金属纤维毛细芯及其制备方法，本发明的技术方案是这样实施的：

2、一种陶瓷晶须增强的金属纤维毛细芯，所述毛细芯材质为金属纤维和陶瓷晶须；

3、其中，金属纤维为链球状羰基镍粉或羰基多晶镍纤维；

4、陶瓷晶须的体积占比为5％-30％；

5、所述链球状羰基镍粉粒径为100nm-1μm，长径比为10-50；

6、羰基多晶镍纤维粒径为100nm-1μm，长径比为50-100；

7、陶瓷晶须粒径为100nm-1μm、长径比100-150。

8、优选地，所述陶瓷晶须选自包括钛酸钾、硼酸镁、硼酸铝、氧化镁、氧化铝、氮化硅或碳化钛中的一种。

9、一种陶瓷晶须增强金属纤维的毛细芯制备方法，包括如下步骤：

10、s1,将体积占比为5％-30％的陶瓷晶须与体积占比为70％-95％的金属纤维放入超声波振荡器中混合；

11、s2，将混合后的纤维放入真空干燥箱进行烘干；

12、s3，将烘干后的混合纤维置入模具，并在振动台上将混合纤维振实；

13、s4，重复s3步骤，直至模具中的物料符合装料量要求；

14、s5，将模具放入等静压机压制成胚料；

15、s6，将成形后的胚料进行惰性气体保护烧结；

16、s7，将烧结后的毛细芯进行机加工，加工内孔、外圆、以及表面开槽；

17、s8，机加工后的毛细芯进行表面化学蚀刻，腐蚀掉表面加工产生的堵孔。

18、优选地，所述s1步骤中，以丙酮作为超声媒介，超声波的功率为5kw-5.5kw，分散时间2h-2.5h小时。

19、优选地，所述s2步骤中，烘干的真空度为3.5pa-5pa,烘干的温度80℃-100℃。

20、优选地，所述s5步骤中，成形压力为30mpa-100mpa，保压时间为150s-500s。

21、本发明的有益效果为：陶瓷晶须增强金属纤维毛细芯具备金属纤维毛细芯1μm左右的平均孔径，以及70％左右的开孔孔隙率的基本特征，且产品兼具足够的强度和韧性，可以适应极端振动与冲击力学环境使用条件。

技术特征：

1.一种陶瓷晶须增强的金属纤维毛细芯，其特征在于，所述毛细芯材质为金属纤维和陶瓷晶须；

2.根据权利要求1所述的陶瓷晶须增强的金属纤维毛细芯，其特征在于，所述陶瓷晶须选自包括钛酸钾、硼酸镁、硼酸铝、氧化镁、氧化铝、氮化硅或碳化钛中的一种。

3.一种陶瓷晶须增强金属纤维的毛细芯制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述s1步骤中，以丙酮作为超声媒介，超声波的功率为5kw-5.5kw，分散时间2h-2.5h小时。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述s2步骤中，烘干的真空度为3.5pa-5pa,烘干的温度80℃-100℃。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述s5步骤中，成形压力为30mpa-100mpa，保压时间为150s-500s。

技术总结
本发明涉及散热器零部件制造技术领域的一种陶瓷晶须增强的金属纤维毛细芯及其制备方法，所述毛细芯材质为金属纤维和陶瓷晶须；其中，金属纤维为链球状羰基镍粉或羰基多晶镍纤维；陶瓷晶须的体积占比为5％‑30％；所述链球状羰基镍粉粒径为100nm‑1μm，长径比为10‑50；羰基多晶镍纤维粒径为100nm‑1μm，长径比为50‑100；陶瓷晶须粒径为100nm‑1μm、长径比100‑150。本发明中的毛细芯具备金属纤维毛细芯1μm左右的平均孔径，以及70％左右的开孔孔隙率的基本特征，且产品兼具足够的强度和韧性，可以适应极端振动与冲击力学环境使用条件。

技术研发人员：谢龙,赵洁莲,牛雷,赵京
受保护的技术使用者：上海格熵航天科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13