一种长寿命超亲多尺度不锈丝网吸液芯结构及制备方法

专利类型 发明授权 法律事件 实质审查; 授权;
专利有效性 有效专利 当前状态 授权
申请号 CN202411331901.9 申请日 2024-09-24
公开(公告)号 CN119212311B 公开(公告)日 2025-05-13
申请人 华南理工大学; 申请人类型 学校
发明人 张仕伟; 刘晓龙; 汤勇; 邵常焜; 肖声荣; 谭志锋; 何耀宗; 第一发明人 张仕伟
权利人 华南理工大学 权利人类型 学校
当前权利人 华南理工大学 当前权利人类型 学校
省份 当前专利权人所在省份:广东省 城市 当前专利权人所在城市:广东省广州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:广东省广州市天河区五山路381号 邮编 当前专利权人邮编:510641
主IPC国际分类 H05K7/20 所有IPC国际分类 H05K7/20C25D5/00C25D5/36C25D7/00
专利引用数量 1 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 1 专利文献类型 B
专利代理机构 北京领果世纪知识产权代理有限公司 专利代理人 王杰;
摘要 本 申请 公开了一种长寿命超亲 水 多尺度不锈 钢 丝网吸液芯结构及制备方法,属于金属 表面处理 技术领域,加工步骤包括将 不锈钢 丝网吸液芯置于炉中在保护气氛中 烧结 ,在表面生成微纳米复合结构,提供良好的综合毛细性能,并采用恒 电流 电 镀 的方式在吸液芯表面镀上致密薄 铜 膜,在保留高毛细性能同时提升吸液芯在以水为工质的均热板中的使用寿命。本 发明 采用不锈钢材料作为吸液芯,具有低成本优势,同时采用工艺成熟的 热处理 和 电镀 处理方式,便于大批量生产,进一步降低成本,提高竞争 力 。
权利要求

1.一种长寿命超亲多尺度不锈丝网吸液芯结构,其特征在于,包括不锈钢丝网吸液芯,不锈钢丝网吸液芯的表面分布有纳米级结构以及微米级结构,纳米级结构以及微米级结构以及不锈钢丝网吸液芯的外表面分布有薄膜;
所述的一种长寿命超亲水多尺度不锈钢丝网吸液芯结构的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将不锈钢裁剪,置于炉中烧结,得到超亲水不锈钢丝网;
步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,加入浓硫酸,得到电液;
步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,外加电源进行电镀,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构;
步骤1中,烧结氛围包括氮气氩气,或者为真空状态;
步骤1中烧结温度在400℃到1100℃之间,保温时间在0‑3h;
步骤2中铜离子的浓度控制在0.1‑1mol/L,氢离子浓度在0‑0.5mol/L;步骤3中浸泡时间为0‑1h;
2
步骤4中电镀采用恒电流电镀方法,电流大小为1‑50mA/cm,电镀时间为0‑2h。

说明书全文

一种长寿命超亲多尺度不锈丝网吸液芯结构及制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及金属表面处理技术领域,特别涉及一种长寿命超亲水多尺度不锈钢丝网吸液芯结构及制备方法。

背景技术

[0002] 随着通讯技术、人工智能等领域的快速发展,电子设备的集成化越发明显,导致了在电子产品的狭小空间内热流密度超出预期,为保证电子设备的可靠运行,超薄均热板的设计制造尤为重要,而吸液芯作为均热板的重要组成部分之一,为均热板的长期稳定工作提供不可替代的作用。
[0003] 传统均热板往往较少采用不锈钢材料制造壳板和吸液芯,原因在于水蒸气和不锈钢材料不能长期稳定共存,但考虑到不锈钢的高强度和低成本,因此通过处理不锈钢材料表面使得能够与水蒸气长期稳定共存后,不锈钢也逐渐被作为超薄均热板的材料之一。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种长寿命超亲水多尺度不锈钢丝网吸液芯结构的制备方法,将不锈钢丝网吸液芯置于炉中在保护气氛中烧结,在表面生成微纳米复合结构,提供良好的综合毛细性能,并采用恒电流的方式在吸液芯表面镀上致密薄膜,在保留高毛细性能同时提升吸液芯在以水为工质的均热板中的使用寿命。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供了一种长寿命超亲水多尺度不锈钢丝网吸液芯结构,包括不锈钢丝网吸液芯,不锈钢丝网吸液芯的表面分布有纳米级结构以及微米级结构,纳米级结构以及微米级结构以及不锈钢丝网吸液芯的外表面分布有薄铜膜。
[0006] 本发明提供了一种长寿命超亲水多尺度不锈钢丝网吸液芯结构的制备方法,包括以下步骤:
[0007] 步骤1、将不锈钢裁剪,置于炉中烧结,得到超亲水不锈钢丝网;
[0008] 步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,加入浓硫酸,得到电镀液;
[0009] 步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
[0010] 步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,外加电源进行电镀,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
[0011] 步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0012] 优选的,步骤1中,烧结氛围包括氮气氩气,或者为真空状态。
[0013] 优选的,步骤1中烧结温度在400℃到1100℃之间,保温时间在0‑3h。
[0014] 优选的,步骤2中铜离子的浓度控制在0.1‑1mol/L,氢离子浓度在0‑0.5mol/L。
[0015] 优选的,步骤3中浸泡时间为0‑1h。
[0016] 优选的,步骤4中电镀采用恒电流电镀方法,电流大小为1‑50mA/cm2,电镀时间为0‑2h。
[0017] 因此,本申请提供了一种长寿命超亲水多尺度不锈钢丝网吸液芯结构及制备方法,具有以下有益效果:
[0018] (1)不锈钢丝网吸液芯置于炉中在保护气氛中烧结,在表面生成微纳米复合结构,提供良好的综合毛细性能,并采用恒电流电镀的方式在吸液芯表面镀上致密薄铜膜,在保留高毛细性能同时提升吸液芯在以水为工质的均热板中的使用寿命。
[0019] (3)不锈钢作为吸液芯的材料,大大降低了材料成本。附图说明
[0020] 图1是本发明结构示意图;
[0021] 图2是本发明制造的工艺流程图
[0022] 图3是实施例2‑5电化学测试结果图;
[0023] 图中H为800°,热处理2h,浸泡0h,电镀0h;HE1为800°热处理2h,浸泡0.5h,电镀0.5h;HE2为800°热处理2h,浸泡0.5h,电镀1h;HE3为800°热处理2h,浸泡0.5h,电镀1.5h;
HE4为800°热处理2h,浸泡0.5h,电镀2h。
[0024] 图4是实施例2‑5的自腐蚀电流对比图;
[0025] 图5是实施例2‑5的毛细性能对比图;
[0026] 图6为对比例1和实施例2的结果图,其中a为对比例1的结果图,b为实施例2的结果图。
[0027] 附图标记
[0028] 1、不锈钢吸液芯丝网;2、电镀铜膜;11、纳米级结构;12、微米级结构。

具体实施方式

[0029] 实施例1
[0030] 如图1所示,不锈钢丝网吸液芯结构包括不锈钢丝网吸液芯1,不锈钢丝网吸液芯的表面分布有纳米级结构11以及微米级结构12,纳米级结构11以及微米级结构12以及不锈钢丝网吸液芯1的外表面分布有薄铜膜2。不锈钢丝网1经过热处理后得到纳米级结构11和微米级结构12,可以通过改变热处理工艺温度和时间等来控制纳米级结构11和微米级结构12,以保证丝网吸液芯具有良好的毛细性能。此时的不锈钢丝网表面被和铬的化物所覆盖,为进一步保证不锈钢材质的吸液芯在以水为工质的均热板中保持高寿命稳定工作,采用恒电流电镀的处理方式在不锈钢吸液芯的表面镀上薄铜膜2,在确保吸液芯具有较高毛细性能的前提下仍具有长寿命。
[0031] 实施例2
[0032] 不锈钢丝网吸液芯的制备方法如下:
[0033] 步骤1、将不锈钢裁剪成尺寸为100mm*20mm,置于炉中在流量为0.7L/min的氩气气氛下烧结,烧结温度为800℃,烧结后保温2h,得到超亲水不锈钢丝网;
[0034] 步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,铜离子的浓度控制在0.5mol/L,逐滴加入浓硫酸使得溶液中硫酸浓度稀释到0.1mol/L,得到电镀液;
[0035] 步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡0.5h,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
[0036] 步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,2
外加电源进行电镀,电流大小为30mA/cm,电镀时间为0.5h,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
[0037] 步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0038] 实施例3
[0039] 不锈钢丝网吸液芯的制备方法如下:
[0040] 步骤1、将不锈钢裁剪成尺寸为100mm*20mm,置于炉中在流量为0.7L/min的氩气气氛下烧结,烧结温度为800℃,烧结后保温2h,得到超亲水不锈钢丝网;
[0041] 步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,铜离子的浓度控制在0.5mol/L,逐滴加入浓硫酸使得溶液中硫酸浓度稀释到0.1mol/L,得到电镀液;
[0042] 步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡0.5h,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
[0043] 步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,2
外加电源进行电镀,电流大小为30mA/cm,电镀时间为1h,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
[0044] 步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0045] 实施例4
[0046] 不锈钢丝网吸液芯的制备方法如下:
[0047] 步骤1、将不锈钢裁剪成尺寸为100mm*20mm,置于炉中在流量为0.7L/min的氩气气氛下烧结,烧结温度为800℃,烧结后保温2h,得到超亲水不锈钢丝网;
[0048] 步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,铜离子的浓度控制在0.5mol/L,逐滴加入浓硫酸使得溶液中硫酸浓度稀释到0.1mol/L,得到电镀液;
[0049] 步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡0.5h,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
[0050] 步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,2
外加电源进行电镀,电流大小为30mA/cm,电镀时间为1.5h,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
[0051] 步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0052] 实施例5
[0053] 不锈钢丝网吸液芯的制备方法如下:
[0054] 步骤1、将不锈钢裁剪成尺寸为100mm*20mm,置于炉中在流量为0.7L/min的氩气气氛下烧结,烧结温度为800℃,烧结后保温2h,得到超亲水不锈钢丝网;
[0055] 步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,铜离子的浓度控制在0.5mol/L,逐滴加入浓硫酸使得溶液中硫酸浓度稀释到0.1mol/L,得到电镀液;
[0056] 步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡0.5h,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
[0057] 步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,2
外加电源进行电镀,电流大小为30mA/cm,电镀时间为2h,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
[0058] 步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0059] 实施例6
[0060] 步骤1、将不锈钢裁剪成尺寸为100mm*20mm,置于炉中在流量为0.7L/min的氩气气氛下烧结,烧结温度为400℃,烧结后保温2h,得到超亲水不锈钢丝网;
[0061] 步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,铜离子的浓度控制在0.1mol/L,逐滴加入浓硫酸使得溶液中硫酸浓度稀释到0.1mol/L,得到电镀液;
[0062] 步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡0.5h,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
[0063] 步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,2
外加电源进行电镀,电流大小为10mA/cm,电镀时间为0.5h,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
[0064] 步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0065] 实施例7
[0066] 步骤1、将不锈钢裁剪成尺寸为100mm*20mm,置于炉中在流量为0.7L/min的氩气气氛下烧结,烧结温度为1100℃,烧结后保温2h,得到超亲水不锈钢丝网;
[0067] 步骤2、将五水硫酸铜溶于水中,铜离子的浓度控制在0.5mol/L,逐滴加入浓硫酸使得溶液中硫酸浓度稀释到1mol/L,得到电镀液;
[0068] 步骤3、将步骤1得到的超亲水不锈钢丝网放于步骤2中的电镀溶液中浸泡0.5h,得到浸泡后的超亲水不锈钢丝网;
[0069] 步骤4、将步骤3得到的浸泡后的超亲水不锈钢丝网,置于步骤2的新电镀溶液中,2
外加电源进行电镀,电流大小为50mA/cm,电镀时间为0.5h,得到电镀后的超亲水不锈钢丝网;
[0070] 步骤5、步骤4得到的电镀后的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,完成不锈钢丝网的长寿命超亲水多尺度表面处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0071] 对比例1
[0072] 不锈钢丝网吸液芯的制备方法如下:
[0073] 步骤1、将不锈钢裁剪成尺寸为100mm*20mm,置于炉中在流量为0.7L/min的氩气气氛下烧结,烧结温度为800℃,烧结后保温2h,得到超亲水不锈钢丝网;
[0074] 步骤2、步骤1得到的超亲水的不锈钢丝网进行清洗烘干处理,得到不锈钢丝网吸液芯结构。
[0075] 图3‑图5是根据上述步骤操作制备的吸液芯的电化学测试结果图和毛细性能测试结果图,由结果可知,相较于正常不锈钢的疏水表面,通过热处理后能使其表面具备多尺度结构,能够提供良好的毛细性能,在此基础上进一步加入电镀工艺,在多尺度结构表面覆上一层薄铜膜,提高不锈钢与水蒸气的相容性。电镀时间较短或过长均不有利,时间较短时无法形成致密的表面膜,无法起到良好的隔绝作用;时间过长则会在不锈钢丝网交叉处形成较大铜颗粒,减小了丝网的孔隙率并且容易脱落从而破坏表面膜完整性。
[0076] 因此,本申请提供了一种长寿命超亲水多尺度不锈钢丝网吸液芯结构及制备方法,在保留高毛细性能同时提升吸液芯在以水为工质的均热板中的使用寿命。本发明采用不锈钢材料作为吸液芯,具有低成本优势,同时采用工艺成熟的热处理和电镀处理方式,便于大批量生产,进一步降低成本,提高竞争
[0077] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实验例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实验例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实验例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实验例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实验例或示例中以合适的方式结合。
[0078] 最后应说明的是:以上实验例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实验例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
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