一种不锈钢热管多孔吸液芯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢热管多孔吸液芯的制备方法。具体工艺步骤为：将不锈钢管清洗后真空烘干待用，将聚乙烯醇缩丁醛溶解于乙醇中，加入吐温

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢热管多孔吸液芯的制备方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及散热领域的相变传热技术，具体是一种不锈钢热管多孔吸液芯的制备方法。
[0003]核电是一种清洁能源，具有经济、可靠、安全、清洁等优点，是我国未来能源可持续发展的重要基础。而近年来核电站泄漏事故的发生使核电的发展面临着严峻的考验，核泄漏事故来源之一就是未能在设施断电或损坏时使堆芯和乏燃料有效冷却。因此，在核电领域对非能动散热系统的研究显得至关重要，非能动散热系统即使在设备丧失电源的情况下，也能保证热源的顺利散出。在现有的技术当中，热管由于依靠管内工质的相变进行传热，无需额外动力提供就能将大量热量导出，且具有高导热率、良好均温性及高可靠性的优点，在温控领域得到了广泛的关注和实际应用。
[0004]热管作为一种高效的相变传热元件，主要由管壳、吸液芯及工质组成。其中吸液芯作为核心部件具有传输液体工质的作用，其性能决定了热管的传热性能，一般可分为丝网型、沟槽型、纤维型、烧结型。沟槽吸液芯具有流动阻力小的优点，但抗重力性能差；丝网吸液芯具有结构简单，孔隙率大的特点，但是其径向热阻较大，毛细力较小，容易损坏，生产效率低下；纤维吸液芯具有大比表面积和高渗透率，但是热阻较大，毛细压力小；而烧结吸液芯表面形貌粗糙，具有比表面积大、质轻、毛细力大、抗重力性能好等优点，因此，烧结式热管是商业上应用最广的一种高效热管。
[0005]另一方面，从材料因素考虑，目前市面上应用最多的是铜热管，而鉴于核电站高温高压、强辐射、强腐蚀性的严苛环境，对热管材质提出了更高的要求，而不锈钢具有耐高温、抗腐蚀、抗辐射、抗氧化和强度高等特点，在核电领域更适合作为热管材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了一种不锈钢热管多孔吸液芯的制备方法，其特征在于具体是按以下步骤完成：
[0007]a.预处理：将所需长度的无缝304不锈钢管内壁用丙酮清洗后放入乙醇中超声清洗30min，置于真空干燥箱烘干；
[0008]b.浆料配置：称量好所需质量的304不锈钢粉末，将相对粉末质量3
‑
6％的聚乙烯醇缩丁醛粉末以一定比例溶解至乙醇中，再加入相对乙醇质量3％
‑
4％的吐温
‑
20、甘油、聚乙二醇，置于磁力搅拌直至溶液澄清无杂质，加入称量好的不锈钢粉末后并搅拌均匀，得到不锈钢浆料；
[0009]c.涂层覆盖：通过多次提拉法在不锈钢管内壁均匀覆盖所需厚度的不锈钢涂层，提拉法具体为如下：将准备好的不锈钢管以垂直方向完全浸入配置好的不锈钢浆料中，匀速提拉出来后以垂直方向置于真空干燥箱15min，烘干管内浆料后，将不锈钢管垂直翻转180
°
后完成一次提拉法；
[0010]d.装配：在完成涂层覆盖后的不锈钢管内填充满40
‑
60目的氧化铝粉末，并在不锈钢管两端套上筛网套压紧，使用抱箍箍紧筛网套，装配至石墨夹具后置于真空炉中；
[0011]e.烧结：启动真空炉加热，真空度不低于2
×
10
‑2Pa，烧结工艺为：
⑴
以4℃/min的升温速度，从室温升至300℃后保温120min；
⑵
以2℃/min的升温速度升至700℃后保温60min；
⑶
以2℃/min的升温速度升至900℃后保温60min；
⑷
以5℃/min的升温速度升至1020℃后保温20min；
[0012]f.最后随炉冷却到室温后拆除装配件完成制备，得到所述的不锈钢热管多孔吸液芯。
[0013]步骤b中304不锈钢粉末的粒度为20
‑
30μm。
[0014]步骤b中聚乙烯醇缩丁醛粉末的粘度为15
‑
18s。
[0015]步骤b中聚乙烯醇缩丁醛粉末的溶解比例是1:10
‑
1:15。
[0016]本专利技术公开了一种不锈钢热管多孔吸液芯的制备方法，其优点在于：
[0017](1)该方法能配合不同形状复杂的内壁导热槽制备出各种复合型不锈钢热管；
[0018](2)所制备的多孔吸液芯比表面积大、抗重力性能好，渗透率高，毛细驱动力强，有利于热管传热性能的提高，且结构稳定、厚度可控；
[0019](3)采用不锈钢作原材料，所制备的热管质轻、耐高温、抗腐蚀、抗辐射、抗氧化和强度高，应用范围广，能在苛刻的工况下长期使用，稳定性高；
[0020](4)工艺流程简单可控，制备周期短，且绿色无污染，安全可靠，适合批量生产。
附图说明
[0021]图1为不锈钢热管多孔吸液芯的剖面示意图。
[0022]图2为实施例1中，不锈钢热管多孔吸液芯的扫描电镜图。
[0023]图3为实施例1中，不锈钢热管多孔吸液芯的背散射图。
具体实施方案
[0024]下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步的阐述，但本专利技术不仅限于这些实施例。
[0025]实施例1
[0026]a.预处理：将所需长度的无缝304不锈钢管内壁用丙酮清洗后放入乙醇中超声清洗30min，置于真空干燥箱烘干；
[0027]b.浆料配置：称量好所需质量的粒度为25μm的304不锈钢粉末，将相对粉末质量3％的粘度为15s的聚乙烯醇缩丁醛粉末以1：12.5比例溶解至乙醇中，再加入相对乙醇质量3％的吐温
‑
20、甘油、聚乙二醇，置于磁力搅拌直至溶液澄清无杂质，加入称量好的不锈钢粉末后并搅拌均匀，得到不锈钢浆料；
[0028]c.涂层覆盖：通过2次提拉法在不锈钢管内壁均匀覆盖所需厚度的不锈钢涂层，提拉法具体为如下：将准备好的不锈钢管以垂直方向完全浸入配置好的不锈钢浆料中，匀速提拉出来后以垂直方向置于真空干燥箱15min，烘干管内浆料后，将不锈钢管垂直翻转180
°
后完成一次提拉法；
[0029]d.装配：在完成涂层覆盖后的不锈钢管内填充满40目的氧化铝粉末，并在不锈钢
管两端套上筛网套压紧，使用抱箍箍紧筛网套，装配至石墨夹具后置于真空炉中；
[0030]e.启动真空炉加热，真空度不低于2
×
10
‑2Pa，烧结工艺为：
⑴
以4℃/min的升温速度，从室温升至300℃后保温120min；
⑵
以2℃/min的升温速度升至700℃后保温60min；
⑶
以2℃/min的升温速度升至900℃后保温60min；
⑷
以5℃/min的升温速度升至1020℃后保温20min；
[0031]f.最后随炉冷却到室温后拆除装配件完成制备，得到所述的不锈钢热管多孔吸液芯。
[0032]对获得的不锈钢热管多孔吸液芯进行抽吸性能测试，工质为乙醇，毛细上升高度为10cm时用时7min 46s。
[0033]实施例2
[0034]a.预处理：将所需长度的无缝304不锈钢管内壁用丙酮清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢热管多孔吸液芯的制备方法，其特征在于具体是按以下步骤完成：a.预处理：将所需长度的无缝304不锈钢管内壁用丙酮清洗后放入乙醇中超声清洗30min，置于真空干燥箱烘干；b.浆料配置：称量好所需质量的304不锈钢粉末，将相对粉末质量3
‑
6％的聚乙烯醇缩丁醛粉末以一定比例溶解至乙醇中，再加入相对乙醇质量3％
‑
4％的吐温
‑
20、甘油、聚乙二醇，置于磁力搅拌直至溶液澄清无杂质，加入称量好的不锈钢粉末后并搅拌均匀，得到不锈钢浆料；c.涂层覆盖：通过多次提拉法在不锈钢管内壁均匀覆盖所需厚度的不锈钢涂层，每完成一次提拉法后将不锈钢管垂直翻转180
°
后进行下一次提拉，提拉法具体为如下：将准备好的不锈钢管以垂直方向完全浸入配置好的不锈钢浆料中，匀速提拉出来后以垂直方向置于真空干燥箱15min，烘干管内浆料后完成提拉法；d.装配：在完成涂层覆盖后的不锈钢管内填充满40
‑
60目的氧化铝粉末，并在不锈钢管两端套上筛网套压紧，使用抱箍箍紧筛网套，装配至...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴靓，周子坤，肖逸锋，陈翀，张乾坤，莫欣雅，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：