CN100457293C - 换热器及其表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种换热器，具有一个亲水的表面涂层，该表面涂层包括由氧化物组成或包含氧化物的纳米微粒，涂层纳米微粒和/或嫁接纳米微粒。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器，特别涉及一种用于汽车的换热器及其表明处理方法。
背景技术
传统的换热器经常会遇到腐蚀、微生物繁殖和沾染污浊的问题。这些问题主要由于空气中冷凝液的沉积，这些冷凝液会流过安装在冷却液所流经的圆板及管道之间的各波纹板。此外，灰尘和污物也会积累，以至于在潮湿、受污的表面会积聚微生物，而这些微生物可能形成不期望的气味。
通过采取换热器表面的亲水性设计，能够使得冷凝液从换热器表面流走，同时基于亲水性会在换热器表面形成一薄薄的液体薄膜，它能持续从波纹板表面流下。这样便具有了所谓的自净效果或者清洗效果，同时能够减少灰尘和污物持续的积聚，并且能避免换热器表面微生物的聚积。此外，波纹板表面干得更快。通过这种方法保持及改进了换热器的总效率。
EP 115 40 42 A1公开了一种换热器化学表面处理的方法，其中5至1000纳米之间的中等直径的硅酸盐微粒以及稀薄的聚乙烯醇溶液被涂抹在换热器的表面。首先使用酸洗来进行表面预处理，随后构建含铬或锆的转换层。经过这样处理的换热器，再使用上面提到的亲水性化学材料进行涂层，从而使处理过的表面具有亲水特性。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的换热器。
该目的通过如下特征的换热器实现。
按照本发明，换热器，特别是用于汽车的换热器具有一个优选的亲水表面涂层，该涂层中含有纳米微粒，涂覆纳米微粒(beschichtetenNanopartikel)和/或嫁接纳米微粒(aufgepfropfte Nanopartikel)。亲水表面涂层确保在表面形成一薄薄的封闭液体薄膜，该液体薄膜可持续从波纹板表面或从换热器的圆板/管道流下。这便具有了自净效果或者清洗效果，同时能够减少灰尘和污物持续的积聚，并且能避免换热器表面微生物的聚积。此外，波纹板表面干得更快。
在本发明各实施形式的变型中，表面涂层除了或取代亲水功能外，还具有一项或多项另外的优势功能，例如阻蚀或防腐蚀功能。
这些纳米微粒最好近100％或者完全由氧化物构成。
对于涂层内的纳米微粒来说，除了那些至少在涂层纳米微粒内核存有的氧化物外或者取代这些氧化物，涂层内也可存在其它的化合物。纳米微粒涂层能够包含有机和/或无机成分，以及具有抗微生物作用的有机和/或无机成分。
嫁接纳米微粒主要是指带有一内核的纳米微粒，并且该内核具有连有侧基的氧化物或直接由这类氧化物构成。这些侧基通过化学的方法连结在纳米微粒内核的表面，例如借助氧桥或氮桥联结。为了生成该类纳米微粒，例如会使用双功能的化合物，例如双氨和/或双醇。通过这种方法能够改变纳米微粒的表面特性(例如疏水性、亲水性、分散及溶解稳定性)。此外还可在纳米微粒上嫁接一带有反应活性侧链的聚合物链，例如含有OH或者COOH或者OR基团的侧链，或者在聚合物网络内嫁接一非过度活性的基团，例如OH或COOH或OR基团。
这些纳米微粒最好(为了简便起见在接下来的描述中，只要没有改用其它的表达，纳米微粒也应理解为涂层和/或嫁接的纳米微粒)包含氧化物和/或水合氧化物(Oxidhydrate)和/或氮化物和/或碳化物。此处，最好优先使用第II主族和/或第III主族元素的氧化物，和/或锗、锡、铅的氧化物，和过渡金属(第IV和第V副族为佳)的氧化物，和/或锌和/或铈的氧化物。
水合氧化物、氮化物和碳化物最好由第II和/或第III主族元素和/或第IV主族元素，和/或由过渡金属(第IV和第V副族为佳)，和/或由锌和/或铈构成。
该纳米微粒的优点是可以在包含优选有机胶合剂的水中扩散或溶解，和/或在一种包含优选有机胶合剂的有机扩散剂或有机溶剂中扩散或溶解，或者存在于一种溶胶内，这种纳米微粒在溶胶-凝胶涂层中作为涂层材料起作用。
在溶胶状态下，最好使用包含以下元素的羟氧基化合物：第III主族元素(例如铝、硼、铟)和/或第IV主族元素(例如硅、锡)和/或过渡金属—最好是第IV副族的过渡金属(例如钛、锆、铪)和/或第V副族的过渡金属(例如钒、铌、钽)。
本发明—优化设计在于，将羟氧基化合物一部分可水解的羟氧基残留(Alkoxyreste)替换为烷基和/或芳基残留(Arylreste)，或者设计为由纯羟氧基化合物和部分包含烷基和/或芳基残留的羟氧基化合物所构成的混合物。这些化合物最好经过卤化，特别是经过氟化处理。
纳米微粒、涂层纳米微粒和嫁接纳米微粒，其直径最好为1至1000纳米之间的中等直径，尤其是在50至500纳米之间为佳。
表面涂层优选包含具有抗微生物效果的组分。这些组分可以是纳米微粒的组成成分，例如嫁接或者涂层的纳米微粒的组成成分，或者这些组分可包含在表面涂层的其余部分内。这类补充成分可改善表面涂层的抗微生物效果并使得微生物无法在换热器的表面积聚，或者至少妨碍它们的积聚。
表面涂层的涂覆通过浸渍、浇注或者喷涂(Sprühen)的方法完成为佳。
较好的方法是，借助酸性或碱性的腐蚀剂完成预处理，并紧接着进行酸洗和/或转换处理。该预处理最好也是通过浸渍、浇注或者喷涂的方法完成。转换处理用于构建钝化层，该钝化层，例如通过形成混合氧化物和表面牢牢固定。该钝化层主要用于防止腐蚀侵蚀。
预处理之后可进行干燥处理，在完成表面涂层后进行干燥处理本来也是必要的。
附图说明
下面，根据两个实施例并结合附图对本发明进行进一步说明。图中：
图1本发明第一实施例中涂覆有本发明涂层的换热器表面区域附近的剖面图。
图2本发明第二实施例中涂覆有本发明涂层的换热器表面区域附近的剖面图。
具体实施方式
图1展示了带有亲水表面涂层2的第一个实施例中一铝制换热器波纹板1表面附近的区域。此处表面涂层2由一溶胶(Sol)构成，该溶胶含有基本上由纯氧化铝构成的纳米微粒3。纳米微粒3的直径为处于10至100纳米之间的中等直径，并且在整个表面涂层2内相对均匀地分布。
该溶胶为铝的羟氧基化合物，并且使用的是由纯羟氧基化合物和那些其中部分可水解的羟氧基残留被烷基残留(Alkylreste)取代的羟氧基化合物所构成的混合物。
在使用一酸性的腐蚀剂进行表面清洁之后，通过在一胶质溶胶溶液内浸渍完成表面涂层2的涂覆，且该溶胶溶液内分散有由氧化铝构成的纳米微粒。随后进行一干燥程序。
图2展示了第二个实施例中一换热器波纹板11表面附近的区域。这里在含有纳米微粒13的亲水表面涂层12和波纹板之间，设有转换层14。转换层14主要由铝和锆的混合氧化物构成。
纳米微粒13为所谓的带有侧链基团的嫁接纳米微粒。该纳米微粒13具有一含有氧化物的内核，该内核周围环绕通过化学键连结在纳米微粒内核表面的双功能有机化合物。这些双功能有机化合物主要为具有抗微生物作用的侧链基团。所用的表面涂层12，由一个含有有机胶合剂的有机基层组成。这一有机基层通过有机扩散或溶解形成，在扩散或溶解过程中，嫁接纳米微粒13分布在其中。嫁接纳米微粒13的氧化物内核，基本上由二氧化锆和二氧化钛构成。
为了准备用于涂覆表面涂层13的表面，该表面上配有含有由铝和锆构成的混合氧化物的转换层14。为此，通过浸渍的方法将一含有锆的化学物质涂覆于表面，并形成由铝和锆构成的混合氧化物，从而构成和表面的牢固连接。
干燥后，可以形成表面涂层12。表面涂层12通过浸入分散有纳米微粒13的物质中而形成，随后进行一系列干燥处理。
Claims (11)
1.一种换热器，具有波纹板，该波纹板带有亲水表面涂层，其特征在于该表面涂层由溶胶构成，该溶胶含有纳米微粒；该纳米微粒具有一含有氧化物的内核，该内核周围环绕通过化学键连结在纳米微粒内核表面的双功能有机化合物，该双功能有机化合物为具有抗微生物作用的侧链基团。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述氧化物由二氧化锆和二氧化钛构成。
3.根据上述权利要求之一所述的换热器，其特征在于，该纳米微粒，直径在1-1000纳米之间。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，该纳米微粒，直径在10-100纳米之间。
5.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，亲水表面涂层和波纹板之间设有转换层；转换层由铝和锆的混合氧化物构成。
6.带有亲水表面涂层的换热器的涂层方法，其特征在于，在换热器表面涂覆一层符合上述权利要求之一的含有纳米微粒的表面涂层。
7.根据权利要求6所述的带有亲水表面涂层的换热器的涂层方法，其特征在于，该表面涂层通过浸渍、浇注和/或喷涂的方法完成涂覆。
8.根据权利要求6或7所述的带有亲水表面涂层的换热器的涂层方法，其特征在于，该方法包括借助酸性或者碱性的腐蚀剂完成预处理，并紧接着进行酸洗和/或转换处理。
9.根据权利要求8所述的带有亲水表面涂层的换热器的涂层方法，其特征在于，转换处理过程中生成混合氧化物和/或混合氟化物。
10.根据权利要求6或7所述的带有亲水表面涂层的换热器的涂层方法，其特征在于，在使用酸性或者碱性的腐蚀剂进行预处理并紧接着完成酸洗和/或转换处理后，进行干燥处理。
11.根据权利要求6或7所述的带有亲水表面涂层的换热器的涂层方法，其特征在于，紧接表面涂层涂覆过程之后为一系列干燥程序。
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