一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法
【專利說明】一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及粉末冶金領域，具體涉及一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法。
【背景技術】
[0003]導熱銅管具有高的導熱性和耐腐蝕性，被廣泛應用到空調、冰箱以及電子元器件的散熱元件上面。目前銅管一般是通過直接熱擠壓銅型材或者是通過連鑄的方法得到。中國專利(申請號:200510017984.5)通過在600~860°C對銅的型材進行熱擠壓，然后通過酸洗和光亮退火等工藝得到表面紅色的銅管。中國專利(申請號:200710065281.9)則是在1150~1300°C將銅合金熔化，然后通過連鑄的方式制造出精密管材。
[0004]為提高熱量通過導熱銅管的傳導，可以把導熱銅管的內壁做成溝槽狀結構，溝槽狀的內壁結構不僅增加了熱交換液體和銅管內壁的接觸面積，而且可以使熱交換液體在流經銅管時產生紊流，從而極大的提高導熱銅管的熱交換效率，這種設計近年來已經在導熱管制造中逐漸流行起來。在管材內壁加工出溝槽狀結構是一件復雜的事情。中國專利(申請號:201010144748.0)用銅坯制造出母管后，將母管進行流星乳制并矯直，成功的在內壁制造出齒輪狀溝槽。材料抗拉強度大于220MPa，導熱性能良好。而中國專利01105882.X通過制備母管、退火、內溝槽的成型拉伸、成型管坯退火以及成品管的拉伸等步驟，在銅管內壁制造出分布均勻的直溝槽。但是該方法較復雜、成本高、導熱性能也比較差。
[0005]上述的兩種方法都是直接通過管狀母材的塑形形變加工得到。由于金屬塑形變形時材料的流動性很差，和模具接觸處的摩擦力很大，很難做出細微而且表面平整的溝槽結構。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是，為了克服現有技術在制備帶內溝槽的導熱銅管所存在的上述不足，提供一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法。
[0007]本發明所要解決的上述技術問題通過以下技術方案予以實現:
一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法，包含如下步驟:
51.喂料制備:把高分子粘結劑和銅粉在密煉機中混合均勻，然后造粒得到結構均勻的喂料；
52.擠壓成形和切割:利用單螺桿擠出機將喂料通過具有特定形狀的模具，在100~160°C的溫度區間內擠出得到具有內溝槽的管狀型材生坯；隨后把管狀生坯切割到所需的長度；
53.脫脂:采用溶劑脫脂或催化脫脂的方法對生坯進行脫脂；
54.燒結:使用脫脂燒結爐，進行熱脫脂，使得最后一部分粘結劑從生坯中脫除；然后把樣品在保護氣氛中加熱燒結即得所述的帶內溝槽的導熱銅管。
[0008]優選地，S2.中所述的具有特定形狀的模具為帶凹槽的模具。所述的銅粉為紫銅粉。
[0009]優選地，S1.所述的喂料中銅粉所占的體積百分比為50~70% ;高分子粘結劑所占的體積百分比為50~70%。
[0010]優選地，S1.中銅粉的粒徑大小為5~20μπι。
[0011]優選地，S1.中所述的所述的高分子粘結劑選自聚甲醛(Ρ0Μ)、聚乙烯(ΡΕ)、聚丙烯(ΡΡ)、石蠟(PW)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和硬脂酸(SA)中任意兩種或兩種以上成分的組合。
[0012]更優選地，S1.中所述的高分子粘結劑選自石蠟、聚乙烯和硬脂酸組成的組合或聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和硬脂酸組成的組合。
[0013]進一步優選地，S1.中所述的高分子粘結劑為:由40~55wt%石錯、40~50wt%聚乙稀和5~10wt%硬脂酸組成；或由80~88 wt%聚甲醛、5~10wt%聚乙稀、5~10wt%乙稀-醋酸乙烯共聚物和l~3wt%硬脂酸組成。
[0014]最優選地，所述的高分子粘結劑為:由50wt%石錯、45wt%聚乙稀和5wt%硬脂酸組成；或由86 wt%聚甲醛、6wt%聚乙稀、6wt%乙稀-醋酸乙稀共聚物、和2wt%硬脂酸組成。
[0015]優選地，密煉過程中先加入銅粉末，加熱到150~180°C，然后加入高分子粘結劑，混合均勻后造粒。
[0016]優選地，當粘結劑選自由石蠟、聚乙烯和硬脂酸組成的組合時，采用溶劑脫脂的方法，所述的溶劑脫脂的方法為把生坯浸入正己烷或三氯乙烯中，加熱進行萃取，從生坯中脫除掉大部分的粘結劑；當粘結劑選自由聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和硬脂酸組成的組合時，用草酸作為催化劑，進行催化脫脂，使Ρ0Μ分解成為甲醛，從生坯中揮發出來并在爐內燃燒掉。
[0017]優選地，S4.中所述的保護氣氛N2、Ar或H2 ;燒結溫度為800~900°C，燒結時間為
0.5-3小時。
[0018]有益效果:(1)本發明所述方式是將塑料擠壓成型技術和粉末冶金技術結合起來而產生的針對金屬材料的新型加工技術；(2)該方法巧妙的結合了塑料擠壓成形和粉末冶金兩種技術的優點，可以大批量、高效率地生產帶內溝槽的導熱銅管；(3)該方法實現了在低于200°C的溫度下進行擠壓成形，并且突破了傳統金屬熱擠壓成形工藝在制造復雜形狀和細微結構上的限制，在工業上有著廣闊的應用前景；(4)該方法步驟簡單、生產成本低，且由該方法制備得到的帶內溝槽的導熱銅管結構致密、表面細微平整。
【附圖說明】
[0019]圖1為用粉末擠壓成形制造帶內溝槽的導熱銅管的工藝流程圖。
[0020]圖2為帶內溝槽的銅管的典型截面形狀。
【具體實施方式】
[0021]以下結合具體實施例來進一步解釋本發明，但實施例對本發明不做任何形式的限定。
[0022]實施例1 在粒徑D50為10 μ m紫銅粉中加入占總體積為40 vol.%的高分子粘結劑(50 wt.%的PW，45 wt.%的PE以及5 wt.%的SA)，在密煉機中首先把金屬粉末加熱到160 °C，然后逐步加入PW、PE和SA。混煉均勻后，再通過造粒機制造成粒狀的喂料。在120 °C通過擠出機成形，制造出帶內溝槽的管狀生坯(內徑016mm，外徑020mm)，隨后把管狀生坯切割為300mm的長度。把生坯浸泡到40 °C的正己烷的溶液中，保溫24小時進行溶劑脫脂。然后取出生坯，晾干后放入脫脂燒結爐。在脫脂燒結爐內通入流動的氬氣，在450°C通過熱脫脂去掉剩余的粘結劑。隨后把溫度逐漸上升到850°C，燒結2小時后降溫。最后得到具有內溝槽的致密的銅管。
[0023]實施例2
在粒徑D50為10 μ m紫銅粉中加入占總體積為40 vol.%的高分子粘結劑(86 wt%P0M、6wt%PE,6wt%EVA以及2wt%SA)，在密煉機中首先把金屬粉末加熱到180 °C，然后逐步加入PW、PE和SA。混煉均勻后，再通過造粒機制造成粒狀的喂料。在160 °C通過擠出機成形，制造出帶內溝槽的管狀生坯(內徑016mm，外徑020mm)，隨后把管狀生坯切割為300mm的長度。把生坯在脫脂爐中用草酸進行脫脂。然后放入脫脂燒結爐。在脫脂燒結爐內通入流動的氬氣，在500°C通過熱脫脂去掉剩余的粘結劑。隨后把溫度逐漸上升到800°C，燒結3小時后降溫。最后得到具有內溝槽的致密的銅管。
[0024]本發明專利提出一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法，避免傳統直接通過管狀母材的塑形形變加工得到，由于金屬塑形變形時材料的流動性很差，和模具接觸處的摩擦力很大，很難做出細微而且表面平整的溝槽結構，加工方式復雜、成本高、導熱性能也比較差的問題。通過本實施例的方法能夠有效的降低成本，實現更多細微復雜結構。
【主權項】
1.一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法，其特征在于，包含如下步驟: 51.喂料制備:把高分子粘結劑和銅粉在密煉機中混合均勻，然后造粒得到結構均勻的喂料； 52.擠壓成形和切割:利用單螺桿擠出機將喂料通過具有特定形狀的模具，在100~160°C的溫度區間內擠出得到具有內溝槽的管狀型材生坯；隨后把管狀生坯切割到所需的長度； 53.脫脂:采用溶劑脫脂或催化脫脂的方法對生坯進行脫脂； 54.燒結:使用脫脂燒結爐，進行熱脫脂，使得最后一部分粘結劑從生坯中脫除；然后把樣品在保護氣氛中加熱燒結即得所述的帶內溝槽的導熱銅管。2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，S2.中所述的具有特定形狀的模具為帶凹槽的模具；所述的銅粉為紫銅粉。3.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，S1.所述的喂料中銅粉所占的體積百分比為50~70% ;高分子粘結劑所占的體積百分比為50~30%。4.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，S1.中銅粉的粒徑大小為5~20μπι。5.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，S1.中所述的所述的高分子粘結劑選自聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、石蠟、乙烯-醋酸乙烯共聚物和硬脂酸中任意兩種或兩種以上成分的組合。6.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于，S1.中所述的高分子粘結劑選自石蠟、聚乙烯和硬脂酸組成的組合或聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和硬脂酸組成的組合。7.根據權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述的高分子粘結劑為:由40~55wt%石錯、40~50wt%聚乙稀和5~10wt%硬脂酸組成；或由80~88 wt%聚甲醛、5~10wt%聚乙稀、5~10wt%乙稀-醋酸乙稀共聚物和l~3wt%硬脂酸組成。8.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，密煉過程中先加入銅粉末，加熱到150~180°C，然后加入高分子粘結劑，混合均勻后造粒。9.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，當粘結劑選自由石蠟、聚乙烯和硬脂酸組成的組合時，采用溶劑脫脂的方法，所述的溶劑脫脂的方法為把生坯浸入正己烷或三氯乙烯中，加熱進行萃取，從生坯中脫除掉大部分的粘結劑；當粘結劑選自由聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和硬脂酸組成的組合時，用草酸作為催化劑，進行催化脫脂，使POM分解成為甲醛，從生坯中揮發出來并在爐內燃燒掉。10.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，S4.中所述的保護氣氛N2、Ar或H2;燒結溫度為800~900°C，燒結時間為0.5-3小時。
【專利摘要】本發明涉及粉末冶金領域，具體公開了一種帶內溝槽的導熱銅管的制造方法。所述方法包含如下步驟：S1.喂料制備：把高分子粘結劑和銅粉在密煉機中混合均勻，然后造粒得到結構均勻的喂料；S2.擠壓成形和切割：利用單螺桿擠出機將喂料通過具有特定形狀的模具，擠出得到具有內溝槽的管狀型材生坯；隨后把管狀生坯切割到所需的長度；S3.脫脂：采用溶劑脫脂或催化脫脂的方法對生坯進行脫脂；S4.燒結：使用脫脂燒結爐，進行熱脫脂，使得最后一部分粘結劑從生坯中脫除；然后把樣品在保護氣氛中加熱燒結即得所述的帶內溝槽的導熱銅管。該方法結合了塑料擠壓成形和粉末冶金兩種技術的優點，可以大批量、高效率地生產帶內溝槽的導熱銅管。
【IPC分類】B22F5/12
【公開號】CN105382262
【申請號】CN201510739348
【發明人】余鵬, 呂永虎, 顧道敏
【申請人】深圳艾利門特科技有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月4日