JPH0238676B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0238676B2 JPH0238676B2 JP60266812A JP26681285A JPH0238676B2 JP H0238676 B2 JPH0238676 B2 JP H0238676B2 JP 60266812 A JP60266812 A JP 60266812A JP 26681285 A JP26681285 A JP 26681285A JP H0238676 B2 JPH0238676 B2 JP H0238676B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous layer
- forming
- substrate
- plating solution
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
本発明は、例えば空調用の熱交換器の蒸発管や
凝縮管の伝熱面、あるいはヒートパイプのウイツ
クなどを構成するのに好適な多孔質層の形成方法
に関し、特に、形成のためのコストが安く、伝熱
特性を向上させることができる多孔質層の形成方
法に関する。 [従来の技術] 内部の媒体と外部の媒体との熱交換を行わせる
ための伝熱管において、その伝熱効率を上げるた
めには、 (1) 伝熱面積を大きくする。 (2) 核沸騰を起こしやすくする。 (3) 毛細管現象を起こしやすくする。 (4) 乱流を起こしやすくする。 ことが有効とされている。 この(1)、(4)を満たすような方法として、銅管の
内面に螺旋状の溝を転造法などにより形成する方
法が用いられている。 また、(2)を満たすような方法としては、伝熱体
の表面に核沸騰の核となる多孔質層を形成する方
法が知られており、板状の伝熱体においては焼結
あるいはろう付け法によりそのような多孔質層を
形成することが行われている。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような従来の方法におい
ては、それぞれ次のような問題点があつた。 すなわち、螺旋溝を形成する場合には、上記の
伝熱効率を上げる方法のうち、最も効果の高い核
沸騰現象を利用しておらず、また、転造工具の製
作技術上及び転造の技術上から、螺旋溝の条数や
ねじれの角度に制限があることなどの理由によ
り、通常の溝無し管と比べても熱特性値が1.2〜
1.5倍程度にしかならず、性能が不充分であつた。
また、製造において、転造工具と管内面の摩擦力
が大きいため、大きな加圧力を必要とし、従つて
大規模な装置を必要とするとともに、工具の寿命
が短くなつて、製作コストが高くなるという問題
点があつた。 一方、多孔質層を形成する方法においては、伝
熱管のような管状構造のものの内面に、焼結、ろ
う付けなどにより多孔質層を形成することは困難
であつた。また、金属表面にスクリーン印刷等に
よりパターンマスキングを施した後、電気鍍金す
ることにより多孔質層を形成することは可能であ
るが、この方法により管内面に多孔質層を形成す
ることは困難であり、また、印刷、焼き付け等の
複雑な工程を必要とし、製造コストが高くなると
いう問題点があつた。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、上記のような問題点を解決するため
に、金属製の基体の表面に絶縁性の薄膜を形成し
た後、該基体を陰極とし、可溶性の陽極を用い、
陽極スライムが生成される陽極電流密度域におい
て電気鍍金を行い、上記基体の表面に、樹枝状、
粒状の金属を析出させるようにしたものである。 [作用] この方法において基体表面に多孔質層が形成さ
れる機構は、次のように考えられる。可溶性陽極
を用いて高い電流密度で鍍金を行うと、陰極であ
る基体の表面に形成された絶縁性薄膜の特に薄い
部分あるいはとぎれた部分において、初期電析が
起こり、無数の鍍金針状核が形成され、多孔質電
析層の基礎が形成される。次に、陽極が溶解され
てその表面上に粉状の陽極金属(スライム)が生
成され、この陽極スライムは鍍金液の移動ととも
に陰極の基体表面に運ばれ、厚さ方向に成長しつ
つある初期電析部の鍍金針状核に取り込まれる。
このスライムは導電性を有するので、さらにこれ
を核として次の電析金属の成長が起こり、多方向
への針状的な成長と、相互に絡み合つた架橋構造
を伴いつつ、鍍金液の流動あるいは電流密度など
の条件に応じて樹枝状金属または粒状金属からな
る多孔質層が容易に形成される。なお、陽極電流
密度は、可溶性陽極の材料の種類により異なる
が、20A/dm2以下では充分な陽極スライムが生
成されないので、20A/dm2以上であることが好
ましい。 絶縁性薄膜を構成する物質としては、薄膜層が
容易に得られ、その薄膜が適度な絶縁性すなわち
適度な絶縁欠陥を有することが要求され、そのた
め、鍍金液に溶けにくい油が好ましい。特に、油
が抽伸加工時に工具と基体との摩擦を防止するた
めに用いられる潤滑油である場合には、金属基体
を抽伸すると同時に絶縁性薄膜を形成できる利点
がある。基体と鍍金液の相対移動速度は0.5〜5
m/secが好ましく、これ以下では、基体表面へ
の金属イオンの移動が妨げられてもろい電析膜し
か得られず、またこれ以上にしても、エネルギー
コストが増大するのみで特段の効果が認められな
い。 [実施例] 以下、本発明の方法を伝熱体に対して応用した
例について具体的に述べる。 実施例 1 第1図に示すように、外径9.52mm、肉厚0.35mm
の銅管1を長さ1000mmに切断し、その内面にトリ
クレン洗浄を施して清浄化し、シリコンオイルを
エタノールで3倍に希釈した溶液を通して塗布し
た後、エタノールを蒸発させて除去して内面にシ
リコンオイルの被膜2を形成した。この銅管1内
に、樹脂製のスペーサ3をスパイラル状に巻き付
けた銅製の外径4mmφのワイヤ4を挿入し、両端
に張力をかけてたわみを矯正した。 そして、銅管1内に硫酸銅鍍金液(硫酸銅200
g/、硫酸50g/)を貯槽5からケミカルポ
ンプ6により循環させながら、銅管1を陰極に、
ワイヤ4を陽極にして、鍍金液の温度30℃、陰極
電流密度17A/dm2、陽極電流密度310A/dm2、
鍍金液の流速1.5m/sの条件下で15分間鍍金を
施し、銅管1の内面に、第2図に示すような、粒
状の多孔質層からなる厚さ50μの電着金属層を得
た。 なお、この銅管1の内面を水洗し、乾燥した
後、銅管1を万力で押し潰すテストを行つたが、
電着金属層の剥離、脱落は全く見られず、優れた
密着性と強度を示した。 上記のように製作した銅管について、第3図に
示すような熱特性試験装置により、次の表に示す
ような条件下で熱特性を測定した。 この装置中、Tは温度センサ、Pは圧力計、
PDは差圧計、10はポンプ、11はバルブ、1
2は流量計、13は膨張弁、14はコンプレツ
サ、15はサブコンデンサ、16はサブエバポレ
ータ、17は恒温水槽であり、18が供試管とし
ての銅管である。この熱特性試験装置において
は、供試管18の内部にコンプレツサ14から供
給される冷媒が流され、外部には恒温水槽17か
らの温水が冷媒に対向して流されるようになつて
いる。恒温水の温度は各冷媒流量に対応して、冷
媒系が安定するように制御した。
凝縮管の伝熱面、あるいはヒートパイプのウイツ
クなどを構成するのに好適な多孔質層の形成方法
に関し、特に、形成のためのコストが安く、伝熱
特性を向上させることができる多孔質層の形成方
法に関する。 [従来の技術] 内部の媒体と外部の媒体との熱交換を行わせる
ための伝熱管において、その伝熱効率を上げるた
めには、 (1) 伝熱面積を大きくする。 (2) 核沸騰を起こしやすくする。 (3) 毛細管現象を起こしやすくする。 (4) 乱流を起こしやすくする。 ことが有効とされている。 この(1)、(4)を満たすような方法として、銅管の
内面に螺旋状の溝を転造法などにより形成する方
法が用いられている。 また、(2)を満たすような方法としては、伝熱体
の表面に核沸騰の核となる多孔質層を形成する方
法が知られており、板状の伝熱体においては焼結
あるいはろう付け法によりそのような多孔質層を
形成することが行われている。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような従来の方法におい
ては、それぞれ次のような問題点があつた。 すなわち、螺旋溝を形成する場合には、上記の
伝熱効率を上げる方法のうち、最も効果の高い核
沸騰現象を利用しておらず、また、転造工具の製
作技術上及び転造の技術上から、螺旋溝の条数や
ねじれの角度に制限があることなどの理由によ
り、通常の溝無し管と比べても熱特性値が1.2〜
1.5倍程度にしかならず、性能が不充分であつた。
また、製造において、転造工具と管内面の摩擦力
が大きいため、大きな加圧力を必要とし、従つて
大規模な装置を必要とするとともに、工具の寿命
が短くなつて、製作コストが高くなるという問題
点があつた。 一方、多孔質層を形成する方法においては、伝
熱管のような管状構造のものの内面に、焼結、ろ
う付けなどにより多孔質層を形成することは困難
であつた。また、金属表面にスクリーン印刷等に
よりパターンマスキングを施した後、電気鍍金す
ることにより多孔質層を形成することは可能であ
るが、この方法により管内面に多孔質層を形成す
ることは困難であり、また、印刷、焼き付け等の
複雑な工程を必要とし、製造コストが高くなると
いう問題点があつた。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、上記のような問題点を解決するため
に、金属製の基体の表面に絶縁性の薄膜を形成し
た後、該基体を陰極とし、可溶性の陽極を用い、
陽極スライムが生成される陽極電流密度域におい
て電気鍍金を行い、上記基体の表面に、樹枝状、
粒状の金属を析出させるようにしたものである。 [作用] この方法において基体表面に多孔質層が形成さ
れる機構は、次のように考えられる。可溶性陽極
を用いて高い電流密度で鍍金を行うと、陰極であ
る基体の表面に形成された絶縁性薄膜の特に薄い
部分あるいはとぎれた部分において、初期電析が
起こり、無数の鍍金針状核が形成され、多孔質電
析層の基礎が形成される。次に、陽極が溶解され
てその表面上に粉状の陽極金属(スライム)が生
成され、この陽極スライムは鍍金液の移動ととも
に陰極の基体表面に運ばれ、厚さ方向に成長しつ
つある初期電析部の鍍金針状核に取り込まれる。
このスライムは導電性を有するので、さらにこれ
を核として次の電析金属の成長が起こり、多方向
への針状的な成長と、相互に絡み合つた架橋構造
を伴いつつ、鍍金液の流動あるいは電流密度など
の条件に応じて樹枝状金属または粒状金属からな
る多孔質層が容易に形成される。なお、陽極電流
密度は、可溶性陽極の材料の種類により異なる
が、20A/dm2以下では充分な陽極スライムが生
成されないので、20A/dm2以上であることが好
ましい。 絶縁性薄膜を構成する物質としては、薄膜層が
容易に得られ、その薄膜が適度な絶縁性すなわち
適度な絶縁欠陥を有することが要求され、そのた
め、鍍金液に溶けにくい油が好ましい。特に、油
が抽伸加工時に工具と基体との摩擦を防止するた
めに用いられる潤滑油である場合には、金属基体
を抽伸すると同時に絶縁性薄膜を形成できる利点
がある。基体と鍍金液の相対移動速度は0.5〜5
m/secが好ましく、これ以下では、基体表面へ
の金属イオンの移動が妨げられてもろい電析膜し
か得られず、またこれ以上にしても、エネルギー
コストが増大するのみで特段の効果が認められな
い。 [実施例] 以下、本発明の方法を伝熱体に対して応用した
例について具体的に述べる。 実施例 1 第1図に示すように、外径9.52mm、肉厚0.35mm
の銅管1を長さ1000mmに切断し、その内面にトリ
クレン洗浄を施して清浄化し、シリコンオイルを
エタノールで3倍に希釈した溶液を通して塗布し
た後、エタノールを蒸発させて除去して内面にシ
リコンオイルの被膜2を形成した。この銅管1内
に、樹脂製のスペーサ3をスパイラル状に巻き付
けた銅製の外径4mmφのワイヤ4を挿入し、両端
に張力をかけてたわみを矯正した。 そして、銅管1内に硫酸銅鍍金液(硫酸銅200
g/、硫酸50g/)を貯槽5からケミカルポ
ンプ6により循環させながら、銅管1を陰極に、
ワイヤ4を陽極にして、鍍金液の温度30℃、陰極
電流密度17A/dm2、陽極電流密度310A/dm2、
鍍金液の流速1.5m/sの条件下で15分間鍍金を
施し、銅管1の内面に、第2図に示すような、粒
状の多孔質層からなる厚さ50μの電着金属層を得
た。 なお、この銅管1の内面を水洗し、乾燥した
後、銅管1を万力で押し潰すテストを行つたが、
電着金属層の剥離、脱落は全く見られず、優れた
密着性と強度を示した。 上記のように製作した銅管について、第3図に
示すような熱特性試験装置により、次の表に示す
ような条件下で熱特性を測定した。 この装置中、Tは温度センサ、Pは圧力計、
PDは差圧計、10はポンプ、11はバルブ、1
2は流量計、13は膨張弁、14はコンプレツ
サ、15はサブコンデンサ、16はサブエバポレ
ータ、17は恒温水槽であり、18が供試管とし
ての銅管である。この熱特性試験装置において
は、供試管18の内部にコンプレツサ14から供
給される冷媒が流され、外部には恒温水槽17か
らの温水が冷媒に対向して流されるようになつて
いる。恒温水の温度は各冷媒流量に対応して、冷
媒系が安定するように制御した。
【表】
なお、この図中、矢印A,A′は、それぞれ蒸
発試験の場合の冷媒及び水の流れる方向を示し、
矢印B,B′はそれぞれ凝縮試験の場合の冷媒及
び水の流れる方向を示している。 この試験の結果、本発明の方法によつて得られ
た実施例1の銅管1は、その内側の境膜伝熱係数
が第4図にCとして示すような値を示し、同図に
Dとして示した通常の銅管に比べて約10倍の優れ
た熱特性を有することが判つた。 実施例 2 上記実施例1の素材と同一形状の銅管の内面
に、転造により螺旋溝を形成し、その後、実施例
1の同一の前処理及び鍍金を行つて、第5図に示
すような多孔質層を形成した。そして、同様の方
法で伝熱特性の測定を行つた結果、第4図にEと
して示すような優れた熱伝達特性を示した。 実施例 3 上記実施例1と同一の素材につき、同一の前処
理を施し、鍍金条件を、鍍金液の温度30℃、陰極
電流密度27A/dm2、陽極電流密度500A/dm2、
鍍金液の移動速度1.5m/sとして10分間鍍金を
施し、第6図のような樹枝状の多孔質層を得た。
前例と同様の方法で伝熱特性を測定し、第4図に
Fとして示すような特性値を得た。 なお、これらの実施例においては、基体として
銅管を用いたが、本発明の実施はこれに限られる
ことなく、銅以外の金属、あるいは平板状部材に
応用してもよい。表面に絶縁性の薄膜を形成しな
くてもよく、また、可溶性陽極として基体と同一
の金属を用いずに異種の金属を多孔質層として電
折させてもよい。また、この発明は伝熱体への実
施に限られるものではない。 [発明の効果] 以上詳述したように、本発明は、金属製の基体
の表面に絶縁性の薄膜を形成した後、該金属製の
基体を陰極とし、可溶性の陽極を用い、陽極スラ
イムが生成される陽極電流密度域において電気鍍
金を行い、上記基体の表面に、樹枝状、粒状の金
属を析出させるようにしたものであるので、細い
管体の内面などにも多孔質層を容易に形成するこ
とができ、従つて、核沸騰を利用した伝熱特性の
良い伝熱体を効率的に製造することができるとと
もに、そのための素材や装置として複雑な、ある
いは大規模なものを必要としないので製造コスト
が安いなどの利点を有する。また、鍍金液の移動
速度や鍍金の条件を変化させることによつて、目
的に合つた種々の形状の多孔質層を形成できる等
の優れた効果を奏する。
発試験の場合の冷媒及び水の流れる方向を示し、
矢印B,B′はそれぞれ凝縮試験の場合の冷媒及
び水の流れる方向を示している。 この試験の結果、本発明の方法によつて得られ
た実施例1の銅管1は、その内側の境膜伝熱係数
が第4図にCとして示すような値を示し、同図に
Dとして示した通常の銅管に比べて約10倍の優れ
た熱特性を有することが判つた。 実施例 2 上記実施例1の素材と同一形状の銅管の内面
に、転造により螺旋溝を形成し、その後、実施例
1の同一の前処理及び鍍金を行つて、第5図に示
すような多孔質層を形成した。そして、同様の方
法で伝熱特性の測定を行つた結果、第4図にEと
して示すような優れた熱伝達特性を示した。 実施例 3 上記実施例1と同一の素材につき、同一の前処
理を施し、鍍金条件を、鍍金液の温度30℃、陰極
電流密度27A/dm2、陽極電流密度500A/dm2、
鍍金液の移動速度1.5m/sとして10分間鍍金を
施し、第6図のような樹枝状の多孔質層を得た。
前例と同様の方法で伝熱特性を測定し、第4図に
Fとして示すような特性値を得た。 なお、これらの実施例においては、基体として
銅管を用いたが、本発明の実施はこれに限られる
ことなく、銅以外の金属、あるいは平板状部材に
応用してもよい。表面に絶縁性の薄膜を形成しな
くてもよく、また、可溶性陽極として基体と同一
の金属を用いずに異種の金属を多孔質層として電
折させてもよい。また、この発明は伝熱体への実
施に限られるものではない。 [発明の効果] 以上詳述したように、本発明は、金属製の基体
の表面に絶縁性の薄膜を形成した後、該金属製の
基体を陰極とし、可溶性の陽極を用い、陽極スラ
イムが生成される陽極電流密度域において電気鍍
金を行い、上記基体の表面に、樹枝状、粒状の金
属を析出させるようにしたものであるので、細い
管体の内面などにも多孔質層を容易に形成するこ
とができ、従つて、核沸騰を利用した伝熱特性の
良い伝熱体を効率的に製造することができるとと
もに、そのための素材や装置として複雑な、ある
いは大規模なものを必要としないので製造コスト
が安いなどの利点を有する。また、鍍金液の移動
速度や鍍金の条件を変化させることによつて、目
的に合つた種々の形状の多孔質層を形成できる等
の優れた効果を奏する。
第1図は本発明の方法の実施例を示す概略図、
第2図は本発明の方法により形成された第1実施
例の多孔質層の表面の形状を示す図面、第3図は
伝熱特性を試験するための装置の概略図、第4図
は本発明の方法を適用して製造された伝熱体の伝
熱特性を示すグラフ、第5図は本発明の第2実施
例の多孔質層の図面、第6図は第3実施例の多孔
質層の図面である。 1……基体、2……絶縁性薄膜、4……可溶性
陽極。
第2図は本発明の方法により形成された第1実施
例の多孔質層の表面の形状を示す図面、第3図は
伝熱特性を試験するための装置の概略図、第4図
は本発明の方法を適用して製造された伝熱体の伝
熱特性を示すグラフ、第5図は本発明の第2実施
例の多孔質層の図面、第6図は第3実施例の多孔
質層の図面である。 1……基体、2……絶縁性薄膜、4……可溶性
陽極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 金属製の基体の表面に絶縁性の薄膜を形成し
た後、該基体を陰極とし、可溶性の陽極を用い、
陽極スライムが生成される陽極電流密度域におい
て電気鍍金を行い、上記基体の表面に、樹枝状あ
るいは粒状の金属を析出させることを特徴とする
多孔質層の形成方法。 2 上記基体が銅製であり、鍍金液が硫酸銅鍍金
液であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の多孔質層の形成方法。 3 上記基体が管状であることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載の多孔質層の形成方法。 4 上記基体と鍍金液とを相対的に移動させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の多孔
質層の形成方法。 5 上記基体と鍍金液の相対的移動速度が0.5〜
5m/secであることを特徴とする特許請求の範
囲第4項記載の多孔質層の形成方法。 6 陽極電流密度が20A/dm2以上であることを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の多孔質層
の形成方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26681285A JPS62127494A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 多孔質層の形成方法 |
| FI864684A FI86475C (fi) | 1985-11-27 | 1986-11-18 | Vaermeoeverfoeringsmaterial och dess framstaellningsfoerfarande. |
| US06/934,652 US4780373A (en) | 1985-11-27 | 1986-11-25 | Heat-transfer material |
| DE8686116447T DE3680191D1 (de) | 1985-11-27 | 1986-11-27 | Waermeaustauschelement und verfahren zu dessen herstellung. |
| EP86116447A EP0226861B1 (en) | 1985-11-27 | 1986-11-27 | Heat-transfer material and method of producing same |
| US07/222,142 US4824530A (en) | 1985-11-27 | 1988-07-21 | Method of producing heat-transfer material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26681285A JPS62127494A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 多孔質層の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127494A JPS62127494A (ja) | 1987-06-09 |
| JPH0238676B2 true JPH0238676B2 (ja) | 1990-08-31 |
Family
ID=17436014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26681285A Granted JPS62127494A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 多孔質層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62127494A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4018264A (en) * | 1975-04-28 | 1977-04-19 | Borg-Warner Corporation | Boiling heat transfer surface and method |
-
1985
- 1985-11-27 JP JP26681285A patent/JPS62127494A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62127494A (ja) | 1987-06-09 |
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