一種利用粉末擠壓成型技術(shù)制備多孔導(dǎo)熱銅管的方法
【專利說明】一種利用粉末擠壓成型技術(shù)制備多孔導(dǎo)熱銅管的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于粉末冶金注射成型領(lǐng)域，具體涉及一種利用粉末擠壓成型技術(shù)制備多孔導(dǎo)熱銅管的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]導(dǎo)熱銅管具有高的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，被廣泛應(yīng)用到空調(diào)、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?zhí)?200510017984.5)通過在600~860°C對銅的型材進(jìn)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?zhí)?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]上述方法都只能制造出致密的管材，不能在管材上制造出多孔結(jié)構(gòu)。把導(dǎo)熱銅管的內(nèi)壁做成多孔狀結(jié)構(gòu)，可以使熱交換液體在流過銅管時產(chǎn)生紊流，極大的提高熱交換的效率，是近年來導(dǎo)熱管制造的熱點。中國專利(申請?zhí)?201310549812.7)將鋼棒插入銅管內(nèi)，然后在鋼棒和銅管之間的縫隙內(nèi)倒入粒徑為75~150 μπι的粗銅粉，在600~800°C之間進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)完成后把鋼棒抽出，得到表面致密，內(nèi)壁多孔的銅管結(jié)構(gòu)。由于銅粉和管壁之間的摩擦力較大，這種工藝不適合做長徑比大的多孔銅管。此外，不容易保證燒結(jié)前銅粉分布的均勻性，從而得不到整體均勻分布的孔隙度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，為了克服現(xiàn)有技術(shù)在制備多孔導(dǎo)熱銅管的不足，提供一種利用粉末擠壓成型技術(shù)制備多孔導(dǎo)熱銅管的方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的上述技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種利用粉末擠壓成型技術(shù)制備多孔導(dǎo)熱銅管的方法，包含如下步驟:
51.喂料制備:把高分子粘結(jié)劑和銅粉在密煉機(jī)中混合均勻，然后造粒得到結(jié)構(gòu)均勻的喂料；
52.擠壓成形和切割:把喂料加入單螺桿的擠出機(jī)，在100~160°C的溫度區(qū)間內(nèi)擠出管狀生坯；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(jìn)行脫脂；
54.燒結(jié):使用脫脂燒結(jié)爐，利用載氣脫脂的方法在負(fù)壓下進(jìn)行熱脫脂，使得最后一部分粘結(jié)劑從生坯中脫除；然后把樣品在保護(hù)氣氛中加熱燒結(jié)即得所述的多孔導(dǎo)熱銅管。
[0007]優(yōu)選地，S1.所述的喂料中紫銅粉所占的體積百分比為40~60% ;高分子粘結(jié)劑所占的體積百分比為40~60%。所述的銅粉為紫銅粉。
[0008]優(yōu)選地，S1.中銅粉的粒徑大小為10~75 μπι。
[0009]優(yōu)選地，所述的高分子粘結(jié)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。
[0010]更優(yōu)選地，所述的高分子粘結(jié)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。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的高分子粘結(jié)劑為:由40~60wt%石錯、40~50wt%聚乙稀和5~10wt%硬脂酸組成；或由80~90 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。
[0012]最優(yōu)選地，所述的高分子粘結(jié)劑選為: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。
[0013]本發(fā)明通過大量的實驗，摸索出使用上述用量及組合的高分子粘結(jié)劑時，可使得該方法能在低于200°C溫度下進(jìn)行擠壓成形，并且突破了傳統(tǒng)金屬熱擠壓成形工藝在制造復(fù)雜形狀和細(xì)微結(jié)構(gòu)上的限制。
[0014]優(yōu)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(jié)劑，混合均勻后造粒。
[0015]優(yōu)選地，當(dāng)粘結(jié)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(jìn)行萃取，從生坯中脫除掉大部分的粘結(jié)劑；當(dāng)粘結(jié)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(jìn)行催化脫脂，使聚甲醛分解成為甲醛，從生坯中揮發(fā)出來并在爐內(nèi)燃燒掉。
[0016]優(yōu)選地，S4.中所述的保護(hù)氣氛N2、Ar或H2 ;燒結(jié)溫度為700~850°C，燒結(jié)時間為
0.5-3小時。
[0017]本發(fā)明通過大量的實驗摸索，得出在上述條件下進(jìn)行燒結(jié)，可以制造得到孔隙率為20-50%的多孔狀銅管。
[0018]優(yōu)選地，將制備得到的多孔導(dǎo)熱銅管的外壁孔洞進(jìn)行封閉，從而得到外表致密，內(nèi)壁多孔的多孔導(dǎo)熱銅管。
[0019]有益效果:(1)粉末擠壓成形技術(shù)是一項將塑料擠壓成型技術(shù)和粉末冶金技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的針對金屬材料的新型加工技術(shù)；(2)該方法巧妙地結(jié)合了塑料擠壓成形和粉末冶金兩種技術(shù)的優(yōu)點，可以大批量、高效率地生產(chǎn)多孔導(dǎo)熱銅管；(3)該方法可以在低于200°C的溫度下進(jìn)行擠壓成形，并且突破了傳統(tǒng)金屬熱擠壓成形工藝在制造復(fù)雜形狀和細(xì)微結(jié)構(gòu)上的限制，在工業(yè)上有著廣闊的應(yīng)用前景；(4)該方法可以得到孔隙率為20~50%的多孔狀銅管，孔洞間相互連通，此外，銅管的外壁可以用熱噴涂等方式把孔洞進(jìn)行封閉，從而得到外表致密，內(nèi)壁多孔的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0020]圖1用粉末擠壓成形制造多孔銅管的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合具體實施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實施例對本發(fā)明不做任何形式的限定。
[0022]實施例1 在粒徑D50為45 μ m紫銅粉中加入占總體積為45 vol.%的高分子粘結(jié)劑(50 wt.%的石錯，45 wt.%的聚乙稀以及5 wt.%的硬脂酸)，在密煉機(jī)中首先把金屬粉末加熱到160 °C，然后逐步加入聚乙烯、石蠟和硬脂酸。混煉均勻后，再通過造粒機(jī)制造成粒狀的喂料。在130 °(:通過擠出機(jī)成形，制造出管狀生坯(內(nèi)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