CN103697751A - 一种换热器表面涂层以及换热器表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换热器表面涂层，涂层由内到外包括底漆层和特氟龙层，所述底漆层厚度为7～9μm，所述特氟龙层厚度为20～30μm。另外，本发明公开了一种换热器的表面处理方法，换热器表面经过烘干脱脂，除去表面油类杂质，然后经过喷砂或漂洗，除去表面漆层或氧化物杂质；喷涂底漆层和特氟龙层，然后在特氟龙涂层外浸润一层油脂。其中底漆层将铝基表面与特氟龙层紧密粘合，特氟龙具有疏水亲油特性，能将选取的油层紧密地吸附在表面。这种涂层表面兼具了疏水表面的防雾和延缓结霜特性，以及油层的易于排霜排水特性。

Description

一种换热器表面涂层以及换热器表面处理方法
技术领域
本发明设计的是一种换热器的表面处理方法，具体是一种具有防霜特性的换热器的表面喷涂处理方法。
背景技术
近年来，随着制冷工业的发展和铜换热器原材料成本的提升，对空调节能和节约成本的改进使得防霜化霜成为研究应用的热点。
热泵空调在执行制热循环时，室外换热器从外界吸热，供给制冷剂，传统的换热器管道和翅片为铜材质的，管道直径0.8-2cm，换热效率较低，并且铜材料的成本越来越高，所以研究热点开始落足于铝材质平行流扁管换热器，其通道直径为0.5～0.8mm，属于微通道平行流，由于微通道的换热效率大为提高，其履行制热工况时的吸热量就更大，导致管道与翅片表面的结霜现象就更为严重而通常采用的3003铝合金表面呈轻微的亲水特性，接触角在50～60°之间，不利于防雾和防霜。
由于结霜现象的加剧，换热器的换热效率大为降低，最常采用的解决方案是利用反馈控制启动化霜机制，使换热器反向运行，一段时间之后再继续进行制热循环。
发明内容
本发明针对以上技术问题提供一种具有防霜特性的换热器的表面涂层，以及喷涂处理方法，有利于提高化霜机制的效率。
一方面，本发明提供了一种换热器表面涂层，所述涂层由内到外包括底漆层和特氟龙层，所述底漆层厚度为7～9μm，所述特氟龙层厚度为20～30μm。
优选地，所述涂层还包括油层，所述油层为在所述特氟龙层表面浸润一层油脂。
优选地，所述底漆层为黑色颜料，更优选为工业级黑色颜料。工业级黑色颜料优选为炭黑。
优选地，所述特氟龙层选自PTFE、PFA和FEP中的一种或多种。
优选地，所述油脂选自Krytox GPL系列中的一种或多种。
另一方面，本发明提供了一种换热器表面处理方法，包括如下步骤：
（1）换热器金属基体表面处理
换热器金属基体表面处理包括但不限于机械处理，除油脱脂、去氧化皮、表面转化等。应认识到，此处仅提供处理目的，未提供处理方法，故凡能达到处理目的的各种方法都应视为考虑范围内，如除油脱脂处理方法包括但不限于高温处理法、有机溶剂法、化学法、电化学法、擦拭法、滚筒法、超声波法和高压水气法等等。本发明中优选采用机械处理采用喷砂法，其中压缩空气喷砂工艺参数如下，对平行流扁管石英砂粒度为0.5mm，空气压强为0.25Pa；对翅片石英砂粒度为0.2mm，空气压强为0.1MPa。喷砂粗化之后，采用碱液除油、除氧化皮方法。碱液配方为Na2CO345g/L、Na3PO440g/L、Na2SiO315g/L和非离子表面活性剂10ml，在65℃条件下浸泡工件1-3min。经喷砂及除油除氧化皮处理后，可进行化学氧化处理。方法为，采用浓度为85%的H3PO450g/L、CrO325g/L、(NH4)2HPO42g/L、H3BO31g/L配比的氧化处理溶液在35℃处理5min即可形成致密氧化膜。处理后室温干燥。
（2）喷涂底漆层
底漆厚度控制在10μm以下，喷枪口径0.3mm，喷涂时喷枪口距离工件距离及单次喷涂时间由操作个人掌握，以成膜厚度均匀、节省涂料为原则。底漆涂料配方不一，但以增强结合能力为原则。本发明中优选配方组分包括，聚四氟乙烯分散液、去离子水、H3PO4和Cr2O3，其中各组分重量份数比为60：30：7.5：7.5。同时将H3PO4、Cr2O3、和去离子水混合均匀，再缓慢滴入聚四氟乙烯分散液中，不断搅拌混合即成底漆涂料。喷涂后室温固化10min。
（3）喷涂特氟龙层
特氟龙层厚度控制在30μm以下，喷枪口径0.3mm，喷涂时喷枪口距离工件距离及单次喷涂时间由操作个人掌握，以成膜厚度均匀、节省涂料为原则。特氟龙层涂料配方不一，以增强结合能力、疏水性、多孔性为主要原则。本发明中优选配方组分包括，聚四氟乙烯分散液、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、乙二醇丁醚、聚苯硫醚、MoS2、炭黑、去离子水，各组分的重量份数比为60：6：2：10：5：2：5：10。称取所需聚四氟乙烯分散液、乙二醇丁醚及去离子水混合高速搅拌，添加所需量的MoS2、炭黑、十二烷基硫酸钠及聚苯硫醚树脂高速搅拌，缓慢加入聚乙烯醇搅拌。喷涂后在80℃下干燥10min，然后在250℃条件下烘焙10min脱润湿剂和低分子量的聚四氟乙烯，烘焙后升温至380℃烧结10min熔融成膜。
（4）浸润油脂
在特氟龙涂层表面浸润一层油脂。
通过本发明的技术方案，换热器经脱脂，喷砂或漂洗，然后喷涂底漆层和喷涂特氟龙层，经干燥，烧成，浸润油，使表面获得一层表面能低的，不易凝结和结霜的涂层。
特氟龙层中添加工业级黑色颜料，对铝基表面及特氟龙材料均有较好的粘附性。
本发明中的特氟龙层具有良好的抗湿性和疏水性，接触角在100～120°之间，并且耐高温、耐腐蚀、耐磨损，并且表面结构呈多孔结构。
浸润油层对特氟龙表层有较好的浸润性，不易损耗，与水的置换性差。
上述涂层与传统涂层相比，改善了表面的排水排霜性能，与没有涂层的表面相比，增加了疏水性，延缓了结霜时间。底漆层将铝基表面与特氟龙层紧密粘合，特氟龙具有疏水亲油特性，能将选取的油层紧密地吸附在表面。涂层表面兼具了疏水表面的防雾和延缓结霜特性，以及油层的易于排霜排水特性。
具体实施方式
本实施例中，所用的化试剂、材料均从市售渠道购买获得。
换热器表面处理方法为：
（1）换热器金属基体表面处理
换热器金属基体表面处理包括但不限于机械处理，除油脱脂、去氧化皮、表面转化等。应认识到，此处仅提供处理目的，未提供处理方法，故凡能达到处理目的的各种方法都应视为考虑范围内，如除油脱脂处理方法包括但不限于高温处理法、有机溶剂法、化学法、电化学法、擦拭法、滚筒法、超声波法和高压水气法等等。现介绍一种处理过程。机械处理采用喷砂法，其中压缩空气喷砂工艺参数如下，对平行流扁管石英砂粒度为0.5mm，空气压强为0.25Pa；对翅片石英砂粒度为0.2mm，空气压强为0.1MPa。喷砂粗化之后，采用碱液除油、除氧化皮方法。可使用碱液配方一种，其中Na2CO345g/L、Na3PO440g/L、Na2SiO315g/L和非离子表面活性剂10ml,在65℃条件下浸泡工件1-3min。经喷砂及除油除氧化皮处理后，可进行化学氧化处理。一种方法如下，采用浓度为85%的H3PO450g/L、CrO325g/L、(NH4)2HPO42g/L、H3BO31g/L配比的氧化处理溶液在35℃处理5min即可形成致密氧化膜。处理后室温干燥。
（2）喷涂底漆层
底漆厚度控制在10μm以下，喷枪口径0.3mm，喷涂时喷枪口距离工件距离及单次喷涂时间由操作个人掌握，以成膜厚度均匀、节省涂料为原则。底漆涂料配方不一，但以增强结合能力为原则。一种配方由聚四氟乙烯分散液、去离子水、H3PO4和Cr2O3组成，各组分的重量分数比为60：30：7.5：7.5。同时将H3PO4、Cr2O3和去离子水混合均匀，再缓慢滴入聚四氟乙烯分散液中，不断搅拌混合即成底漆涂料。喷涂后室温固化10min。
（3）喷涂特氟龙层
特氟龙层厚度控制在30μm以下，喷枪口径0.3mm，喷涂时喷枪口距离工件距离及单次喷涂时间由操作个人掌握，以成膜厚度均匀、节省涂料为原则。面漆层涂料配方不一，以增强结合能力、疏水性、多孔性为主要原则。一种配方由聚四氟乙烯分散液、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、乙二醇丁醚、聚苯硫醚、MoS2、炭黑、去离子水组成，各组分重量份数比为60：6：2：10：5：2：5：10。称取所需聚四氟乙烯分散液、乙二醇丁醚及去离子水混合高速搅拌，添加所需量的MoS2、炭黑、十二烷基硫酸钠及聚苯硫醚树脂高速搅拌，缓慢加入聚乙烯醇搅拌。喷涂后在80℃下干燥10min，然后在250℃条件下烘焙10min脱润湿剂和低分子量的聚四氟乙烯，烘焙后升温至380℃烧结10min熔融成膜。
（4）浸润油脂
在特氟龙涂层表面浸润一层油脂。
本实施中，基材首先经过烘干脱脂，除去表面油类杂质，然后经过喷砂或漂洗，除去表面漆层或氧化物杂质，之后喷涂底漆层、特氟龙层，带均匀喷涂完后经干燥、烧成，使涂层固化，最后在固化的涂层表面浸润一层油脂，使表面获得表面能低的，不易凝结和结霜的涂层。其中底漆层为工业级黑色颜料，厚度为7～9μm，对基材表面及特氟龙材料均有较好的粘附性。特氟龙包括但不限于PTFE、PFA、FEP，涂层厚度为20～30μm，其具有良好的抗湿性和疏水性，接触角在100～120°之间，并且耐高温、耐腐蚀、耐磨损，并且表面结构呈多孔结构。浸润油层对特氟龙表层有较好的浸润性，不易损耗，与水的置换性差。
防霜特性实验：
在换热器微通道内通入低温制冷剂，当内部流体温度为-9℃时，无涂层换热器表面开始结霜的时间为3-4分钟，根据本发明添加涂层的换热器表面开始结霜的时间为9-10分钟，结霜时间延长了5-7分钟，化霜时油涂层表面的凝结水流动性比无涂层表面更好，化霜时间短于无涂层表面0.5-1分钟。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种换热器表面涂层，其中，所述涂层由内到外包括底漆层和特氟龙层，所述底漆层厚度为7～9μm，所述特氟龙层厚度为20～30μm。
2.如权利要求1所述的涂层，其中，所述涂层还包括油层，所述油层为在所述特氟龙层表面浸润的一层油脂。
3.如权利要求1或2所述的涂层，其中，所述特氟龙层添加有黑色颜料。
4.如权利要求3所述的涂层，其中，所述黑色颜料为炭黑。
5.如权利要求1或2所述的涂层，其中，所述特氟龙层选自PTFE、PFA和FEP中的一种或多种。
6.如权利要求2所述的涂层，其中，所述油脂选自Krytox GPL系列中的一种或多种。
7.一种换热器表面处理方法，包括如下步骤：
（1）换热器金属基体表面处理
采用喷砂法，其中压缩空气喷砂工艺参数为，
对平行流扁管石英砂粒度为0.5mm，空气压强为0.25Pa；或者，对翅片石英砂粒度为0.2mm，空气压强为0.1MPa；
喷砂粗化之后，采用碱液除油、除氧化皮，碱液配方为Na2CO345g/L、Na3PO440g/L、Na2SiO315g/L和非离子表面活性剂10ml，在65℃条件下浸泡工件1-3min；
经喷砂及除油除氧化皮处理后，进行化学氧化处理，方法为，采用wt浓度为85%的H3PO450g/L、CrO325g/L、(NH4)2HPO42g/L、H3BO31g/L配比的氧化处理溶液在35℃处理5min即可形成致密氧化膜；处理后室温干燥；
（2）喷涂底漆层
底漆配方组分包括，聚四氟乙烯分散液、去离子水、H3PO4和Cr2O3，各组分重量份数比为60：30：7.5：7.5；
同时将H3PO4、Cr2O3、和去离子水混合均匀，再缓慢滴入聚四氟乙烯分散液中，不断搅拌混合即成底漆涂料，喷涂后室温固化10min；
（3）喷涂特氟龙层
特氟龙层配方组分包括，聚四氟乙烯分散液、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、乙二醇丁醚、聚苯硫醚、MoS2、炭黑、去离子水，各组分的重量份数比为60：6：2：10：5：2：5：10；
配制方法为，称取所需聚四氟乙烯分散液、乙二醇丁醚及去离子水混合搅拌，添加所需量的MoS2、炭黑、十二烷基硫酸钠及聚苯硫醚树脂并搅拌，缓慢加入聚乙烯醇搅拌；
喷涂后在80℃下干燥10min，然后在250℃条件下烘焙10min脱润湿剂和低分子量的聚四氟乙烯，烘焙后升温至380℃烧结10min熔融成膜；
（4）浸润油脂
在特氟龙涂层表面浸润一层油脂。
8.如权利要求7所述的方法，其中，步骤2）中喷涂底漆层厚度为7～9μm。
9.如权利要求7所述的方法，其中，步骤3）中喷涂特氟龙层厚度为20～30μm。
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