CN116067202A - 换热器和换热器的处理方法 - Google Patents

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唐建华
余书睿
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Hangzhou Sanhua Research Institute Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种换热器和换热器的处理方法，包括集流管、翅片以及多个换热管；所述换热管与所述集流管相固定，所述换热管的内腔与所述集流管的内腔连通；所述翅片的至少部分固定于相邻的两个换热管之间；所述换热器还包括涂层；所述涂层覆设于所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者的至少一部分外表面；所述涂层包括第一配合层；所述第一配合层与所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者直接接触；或者，所述第一配合层与所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者之间还间隔有至少一种其他功能膜层；所述第一配合层包括疏水材料和纳米粒子类型的填料，所述第一配合层的单位面积重量为0.1g/m2～1g/m2。本申请有利于提高换热器的耐腐蚀性能。

Description

换热器和换热器的处理方法
技术领域
本发明涉及热交换装置技术领域，尤其涉及一种换热器和换热器的处理方法。
背景技术
在一些相关技术中，有采用溶胶凝胶法对二氧化硅粒子进行改性制备的疏水涂料，通过将疏水涂料涂覆在微通道换热器表面有利于形成溶胶凝胶体系的疏水涂层，上述涂层通过其疏水性能使得水珠不容易停留在换热器表面，从而使得换热器具有一定的耐腐蚀能力。
但是，溶胶凝胶涂层其自身的分子网络结构中具有微孔或者孔隙，从而容易成为腐蚀介质向金属基材扩散的路径，因此相关技术中的溶胶凝胶涂层仍然难以达到更为理想的耐腐蚀效果，相关技术存在改进的需求。
发明内容
本申请的发明目的在于提供一种耐腐蚀性能较好的换热器，相应的，本申请还提供了一种换热器的处理方法，通过该处理方法有利于使得换热器具有较好的耐腐蚀性能。
第一方面，本申请提供了一种换热器，所述换热器包括集流管、翅片以及多个换热管；所述换热管与所述集流管相固定，所述换热管的内腔与所述集流管的内腔连通；所述翅片的至少部分固定于相邻的两个换热管之间；
所述换热器还包括涂层；所述涂层覆设于所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者的至少一部分外表面；所述涂层包括第一配合层；所述第一配合层与所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者直接接触；或者，所述第一配合层与所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者之间还间隔有至少一种其他功能膜层；
所述第一配合层包括疏水材料和纳米粒子类型的填料，所述第一配合层的单位面积重量为0.1g/m2～1g/m2。
本申请的换热器，由于第一配合层中包括疏水材料和纳米粒子类型的填料，疏水材料本身有利于使得腐蚀介质不容易停留在换热器各零部件的外表面，纳米粒子类型的填料有利于填充入疏水材料的分子网络结构中，且通过将第一配合层的单位面积重量控制在0.1g/m2～1.0g/m2的合理范围内，可以使得第一配合层的膜层致密性、硬度等性能达到理想范围。相应的，也有利于提高第一配合层对腐蚀介质的阻隔性能，一定程度上延长腐蚀介质到达换热器各零部件的金属基材的时间。最终使得换热器具有较好的耐腐蚀性能。
第二方面，本申请提供了一种换热器的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
提供复合材料和换热器，所述复合材料包括疏水材料和纳米粒子类型的填料；所述换热器包括集流管、翅片和多根换热管，所述换热管与所述集流管相固定，所述换热管的内腔与所述集流管的内腔相连通，所述翅片的至少部分固定于相邻的两根换热管之间；所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的至少部分外表面裸露或者覆设有至少一种其他功能膜层；
将所述复合材料覆设于所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的至少部分外表面，或者，将所述复合材料覆设于所述其他功能膜层的外表面，固化后形成第一配合层。
本申请的换热器的处理方法，由于复合材料中包括疏水材料和纳米粒子类型的填料，换热器的表面经过处理后，疏水材料本身有利于使得腐蚀介质不容易停留在换热器各零部件的外表面，纳米粒子类型的填料有利于填充入疏水材料的分子网络结构中，可以提高第一配合层的膜层致密性和硬度等性能，相应的，也有利于提高第一配合层对腐蚀介质的阻隔性能，一定程度上延长腐蚀介质到达换热器各零部件的金属基材的时间，最终使得换热器具有较好的耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本申请一种实施方式提供的换热器的结构示意图；
图2为图1中的换热器的部分组件组装结构放大示意图；
图3为本申请一种实施方式中翅片对应的金属基材与涂层结合示意图；
图4为本申请一种实施方式中换热器的处理方法流程示意图；
图5为本申请一种实施方式中制备复合材料的方法流程示意图；
图6为本申请另一种实施方式中翅片对应的金属基材与涂层结合示意图；
图7为本申请的实施例1～5的盐雾测试后的样品形貌图。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
相关技术中，微通道换热器产品的应用在逐步扩大的同时，推广进度相对缓慢。其中的主要技术瓶颈包括：微通道换热器中各个零部件材质均为铝/铝合金，但是上述材质的耐腐蚀性能不佳，需要借助相关的耐腐涂层技术以提高换热器的耐腐性能。
有一些技术针对换热器表面进行疏水化处理。如在换热器表面涂覆疏水涂料以形成疏水涂层，该疏水涂层的疏水性表面能够使得换热器在结霜初期形成的水珠与换热器壁面接触角增大，接触面积减小，从而水珠冻结的比较慢，相应的能够达到延缓初始霜晶的形成。但是相关技术中所采用的疏水涂料多是由溶胶-凝胶法制备的改性二氧化硅类溶胶，硅溶胶凝胶涂层的制备通常是经过硅烷前驱体水解和高温固化交联两个阶段。溶胶中的Si-OH基团可以与换热器的金属基材Me-OH缩合成键，也可以相互交联成键形成-Si-O-Si-网状结构，因此硅溶胶凝胶涂层与换热器的金属基材结合相对紧密牢固。但是涂层中的微孔缺陷以及低交联度导致的孔隙会为腐蚀介质向金属基材界面扩散提供路径。基于此缺陷，如果采用继续增加硅溶胶凝胶的交联程度来进行改进，申请人发现，过度交联会使得涂层表面微裂纹增加，脆性增加甚至破裂。单一的硅烷膜厚度仅为几十至几百纳米，膜层较薄，对金属基材的腐蚀保护作用有限，一旦膜层受损，硅烷膜的屏障作用消失，腐蚀介质很容易渗透到金属基体表面造成金属腐蚀，这也限制了溶胶凝胶涂层的实际应用。
基于此，本申请实施例的技术方案提供了换热器和换热器的处理方法。针对换热器的处理方法，本申请也提供了用于形成涂层的复合材料的制备方法，本申请实施例的技术方法提供的换热器的涂层具有较好的耐腐蚀能力，这种涂层在保证疏水性能、抗结霜性能以及耐腐蚀性能的同时，较为绿色环保，制备涂层的配方中无刺激性气味和危险化学品，具有较好的用户体验。具体技术方案的描述参见下文。
本文中，除非另有说明，否则所涉及的百分数、比例或份数按照质量计。其中，“质量份”指多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，例如1份可以表示为1g，可以表示1.68g，也可以表示为5g等。
参考图1，本申请提供一种换热器100，换热器100包括集流管11、多个换热管12以及多个翅片13。在换热器100中，多个换热管12均与集流管11相固定，换热管12设有多个供制冷剂流通的通道122，并且换热管12的多个通道122均与集流管11的内腔连通，翅片13的至少部分固定于相邻的两个换热管12之间。集流管11上设有与其内腔相连通的流体进口101和流体出口102，从而方便流体进入换热器。
多个换热管12沿着集流管11的长度方向布置，集流管11的长度方向可参考图1中的X方向。换热管12为纵长延伸的管状结构，换热管12的长度方向可参考图1中的Y方向，换热管12的宽度方向可参考图2中的D方向。换热管12的宽度方向的尺寸大于换热管12的厚度方向的尺寸，换热管12的厚度方向与集流管11的长度方向大致重合。并且，换热管12的宽度方向与集流管11的长度方向不共向。在图2中，换热管12的宽度方向(D方向)与集流管11的长度方向(X方向)大致呈垂直关系。
在图1中，集流管11的数量为2个，换热管12长度方向的两端分别插入至该两个集流管11的内腔。这种类型的换热器业内也常称为单排换热器，在一些其他实施方式中，集流管11的数量可以为1个或者超过2个以上。相应的，换热管和翅片的数量也根据实际产品需要进行设定。
在一些实施方式中，可参考图2，翅片13在沿换热管12的长度方向(Y方向)上呈波形。翅片13包括沿换热管12的长度方向布置的多个翅片单元131，多个翅片单元131沿换热管12的长度方向依次相连，相邻的两个翅片单元131相连接的位置处形成翅片13对应的波形结构中的波峰或波谷，且翅片13在相邻的两个翅片单元131相连接的位置处与换热管12相固定。在装配时，集流管11、翅片13以及换热管12等部件可以预先组装在一起，经过钎焊工艺使得集流管11与换热管12固定，翅片13固定在相邻的两个换热管之间。
换热器100还包括涂层14，该涂层14覆设于集流管11、换热管12和翅片13中的至少一者的至少一部分外表面上。图1中位于多个换热管12的最左侧换热管12表面的阴影部分对涂层14进行了相关示意。本申请换热器100的涂层14可以为单层涂层，也可以为双层涂层，当然，还可以为层数更多的多层涂层。在本申请的一些实施方式中，涂层14与水的静态接触角大于150°，涂层14的水滴滚动角小于5°。
在一些实施方式中，集流管11、翅片13以及换热管12中的任一个对应的金属基材的材质包括铝、铜和不锈钢中的至少一种。为了方便涂层14的附着，提高换热器100的零部件对于的金属基材与涂层之间的连接强度，在一些实施方式中，参考图3和图5，上述附图均以翅片13作为示例，具体的，上述翅片13对应的金属基材的外表面包括凹凸不平的粗糙面40，该粗糙面40的粗糙度Ra为0.5μm～10μm，在一些实施方式中，上述粗糙面40的粗糙度Ra为1μm～3μm。具体地，上述粗糙面40的粗糙度可以为1μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2.0μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3μm等等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述各部件的金属基材的粗糙面40可以通过对换热器100喷砂而得到。需要注意的是，本申请对换热器100的喷砂处理是在换热器的各个金属零部件组装固定后的基础上进行喷砂，如果先对金属零部件进行喷砂处理，在后续各部件通过钎焊连接的工艺过程中，钎剂会附着在对应部件经喷砂后的粗糙面上，使得涂料难以附着。控制金属基材表面的粗糙度，能够使得在于后续其他涂层材料相结合时具备良好的耐久性能，虽然粗糙度大一些的情况有利于后续涂层的附着，但是粗糙度过大，例如超过10μm，则金属基材形变程度较大，对金属基材的厚度也相对要求较高，否则容易损坏金属基材。粗糙度过小则对涂层的耐久性的提升不太明显。
在本申请的一些实施方式中，第一配合层200与集流管11、换热管12和翅片13中的至少一者之间间隔有至少一种功能膜层。该至少一种功能膜层可以为耐腐蚀的稀土转化涂层，也可以是其他功能涂层。
具体的，参考图3，涂层14包括第一配合层200和第二配合层300，第二配合层300的至少部分与换热器100对应的金属基材表面相接触。第一配合层200的至少部分覆设于第二配合层300的表面。第一配合层200包括疏水材料和纳米粒子类型的填料。第一配合层200的单位面积重量为0.1g/m2～1.0g/m2。在图3中，纳米粒子类型的填料以圆形结构进行示意。
第二配合层300包括含稀土元素化合物，在图3中，第二配合层300与粗糙面40相接触，第一配合层200的至少部分位于第二配合层300远离所述粗糙面40的一侧。第一配合层200可以为暴露在环境中的顶涂层。
在制备上述涂层14时，可以先对换热器进行稀土转化处理，形成一层稀土转化涂层后再对换热器进行疏水性膜层表面处理，疏水的第一配合层200、经稀土转化处理后形成的第二配合层300以及经喷砂处理后的换热器100之间紧密结合，稀土转化处理后形成的第二配合层300可以进一步提升整个涂层14的耐腐蚀性能，在出现局部点蚀的时候，能够对阴极还原反应产生阻滞的作用，从而可以提高换热器的耐腐蚀性能。并且由于第二配合层300对换热器表面的耐腐蚀性能较好，换热器的金属基材表面不容易产生较多局部隆起的金属腐蚀氧化物，相应的对第一配合层200的破坏性影响较小，第二配合层300反过来也利于保持第一配合层200的耐久性。该第一配合层200可以利用其良好的疏水性能有效减少腐蚀溶液的附着和富集，避免了现有的铬盐钝化膜脆硬的不足，降低了腐蚀介质向金属基体的渗透，可以起到进一步提升换热器的耐腐蚀性能以及有效延长换热器表面的结霜时间的作用。从而，该换热器通过上述第一配合层200和第二配合层300的协同配合，不仅改善了换热器的耐腐蚀性能，有利于延长换热器的使用寿命，而且使得换热器表面具有疏水性能，能够起到延缓结霜的效能。进而，在换热器运用于空调系统、热泵系统中时有利于延长其使用寿命、提高换热器的换热效率。
在满足提升换热器耐腐蚀性能等需求的情况下，第二配合层300中的含稀土元素化合物的具体类型是可以多种多样的。具体地，在一些实施例中，含稀土元素化合物中的稀土元素包括镧系稀土元素，镧系稀土元素包括镧元素、铈元素、镨元素、钕元素、钷元素、钐元素和铕元素中的至少一种。例如，该含稀土元素化合物可以为含镧化合物，可以为含铈化合物，可以为含镨化合物，可以为含钕化合物，可以为含钷化合物，可以为含钐化合物，可以为含铕化合物，或者也可以为上述化合物中的任意两种或两种以上的任意比例组成的混合物。
在一些实施例中，上述稀土元素可以为铈元素，含稀土元素化合物可以为含铈化合物。具体地，在一些实施例中，含稀土元素化合物包括铈的氧化物(如氧化铈CeO2)和铈的氢氧化物(如氢氧化铈Ce(OH)4)。基于来源广泛性、容易获取程度或成本方面考虑，含稀土元素化合物选用含铈化合物，且该含铈化合物为CeO2和氢氧化铈Ce(OH)4共存的状态，如此化学性质稳定，利于提升抗点蚀的效果，可改善换热器的耐腐蚀性能。
在一些实施方式中，第二配合层300的单位面积重量控制在0.75g/m2～1.2g/m2之间。在一些实施方式中，第一配合层200的单位面积重量为0.1g/m2～1g/m2。适宜的第二配合层300(稀土转化涂层)和第一配合层200(疏水涂层)的膜层厚度在有效改善换热器的耐腐蚀性能和延缓结霜的效能的同时，不会过多的对换热器的换热效率造成负面影响。
在本申请的一些实施方式中，第一配合层200对应的疏水材料包括有机硅烷类的低表面能改性材料或者硅烷体系的溶胶凝胶。纳米粒子类型的填料可以为疏水性纳米二氧化硅。
二者协调配合时，首先，由于有机硅烷类的低表面能改性材料和硅烷体系的溶胶凝胶均为以硅烷类物质交联形成的硅氧三维网络结构，纳米二氧化硅填料加入后可以参与缩聚成膜过程，增加整个涂层结构的致密性，且硅烷类物质与作为填料的疏水性纳米二氧化硅相容性好。其次，作为填料的二氧化硅纳米颗粒可以填充至硅氧网络中，使得第一配合层更加致密紧实，硬度、耐磨性提升，延长了腐蚀介质到达基体界面的路径，提升其阻隔性能。最后，作为填料的纳米二氧化硅加入后对金属腐蚀的阴极反应起到一定抑制作用，也能一定程度上提升整个涂层的耐蚀性。
如采用硅烷体系的溶胶凝胶材料作为疏水材料，其通常是通过硅烷前驱体对二氧化硅粒子进行改性而得到，但是硅烷前驱体在反应体系中容易产生氨气等具有刺鼻性气味的气体以及产生酸洗腐蚀性溶液，这对生产制造人员具有损伤的风险。本申请的一些实施方式中选择有机硅烷类的低表面能改性材料作为疏水材料。
本申请实施方式中的有机硅烷类的低表面能改性材料包括十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。纳米二氧化硅类的疏水填料可以与有机硅烷类的低表面能改性材料相配合，从而形成致密的网络结构，低表面能改性材料和疏水性填料都具有疏水性，二者配合可以进一步将涂层14与水的静态接触角控制在大于150°以上的程度，可以称之为超疏水态。上述有机硅烷类的低表面能改性材料在对换热器处理过程中不容易产生刺激性气味或有害物质，因此可以降低生产制造过程中的风险。
通过添加纳米粒子类型的疏水粒子，可以增加第一配合层的厚度和致密性、提高其机械性能、并且提升第一配合层对腐蚀介质的阻隔性能，延长腐蚀介质到达金属基材的时间。但需要注意的是，作为填料的纳米二氧化硅粒子的加入量并不是越高越好，而是有最佳添加量范围，加入量过少，第一配合层的致密性、耐蚀性等效果达不到最佳状态，加入量过多会形成多孔膜层，反而会降低膜层耐蚀性。通过合理范围的纳米粒子类型的填料的加入，可以最终使得第一配合层200的单位面积重量控制在0.1g/m2～1g/m2。从而最终换热器100可以实现较好的耐腐蚀性能。
结合图3，参考图4所示，本申请所提供的一种换热器的处理方法包括步骤S11至S51：
步骤S11、提供换热器，换热器包括集流管、多个翅片和多个换热管，集流管和换热管固定，翅片固定在相邻的两个换热管之间。
步骤S21、对换热器进行喷砂处理。经过喷砂处理后的换热器满足在集流管、翅片和换热管中的至少一者对应的金属基材的至少部分外表面形成凹凸不平的粗糙面。
步骤S31、对经过喷砂处理后的换热器进行清洗和干燥处理。
集流管、翅片和换热管之间的焊接方式可以采用钎焊，即这些零部件通过钎焊焊接为一个整体，钎焊工艺有利于实现上述各部件连接位置之间的密封性。但是钎焊工艺会在集流管、翅片和换热管的金属基材外表面残留有钎剂，而钎剂本身受材料性质的限制，钎剂为无机材料，粘附性较差，与涂层材料结合较为困难，在实际应用时，钎剂本身容易脱离，从而有钎剂残留的位置涂层也难以持久保持。此外，换热器各零部件的金属基材长时间暴露在空气中，本申请也会形成氧化层，该氧化层同样不利于与部分类型的涂层材料相结合。因此，换热器涂覆涂层前需要对其表面进行处理，以去除表面的残留钎剂、氧化物、油渍和其他污染物，构造一定的表面粗糙结构便于涂层附着。
步骤S21中，对换热器的喷砂处理的步骤具体包括，选用磨料粒径在100目至280目之间的磨料对换热器表面进行1～3遍喷砂，磨料为刚玉材质的沙砾。一些实施例中选用的磨料粒径为120～180目，如磨料粒径为150目。在对换热器进行喷砂处理时，对翅片的喷砂遍数小于等于3，原因在于翅片相对较薄，而喷砂处理遍数过多会对使得翅片变形或损坏，从而在喷砂处理时可以仅对翅片喷砂1遍即可。
上述步骤S21的喷砂处理的好处包括，第一方面，可以去除金属基材表面残留的大量钎剂、氧化层、油污等，得到较为清洁的金属基材表面。第二方面，通过磨料的喷砂打磨作用，有利于在金属基材表面形成较好的微观粗糙面结构，从而增加后续与其他涂层材料的结合力，利于涂料的流平和装饰。第三方面，喷砂的切削和冲击使金属基材的表面的机械性能得到强化，提高了金属基材的抗疲劳性能。第四方面，喷砂可以去除金属基材表面的毛刺等不规整结构，在金属基材的表面，特别是各个零部件相连接的交界处打造出很小的圆角，使金属基材的表面更加平整美观，利于后续处理。经过喷砂处理后，金属基材的表面组织形态发生了改变，金属晶粒更加细化致密。经过喷砂处理后，金属基材的表面形成较多的羟基，在于涂层连接的过程中，涂层的羟基与金属基材的羟基脱水缩合，从而涂层与金属基材之间可以通过共价键连接，共价键连接的方式相对稳定，有利于提高金属基材与涂层连接的耐久性。
在其他实施方式中，还可以对换热器的表面通过酸洗或碱洗等化学处理构建一定的粗糙度，利用酸和碱等溶剂作为清洗剂与金属氧化物、钎剂等的化学反应除去金属基材表面多余的附着物。但是该方式所需的成本高，工艺较为复杂，清理过程存在一定的危险性。
步骤S31中，对经过喷砂处理后的换热器进行清洗以及干燥的步骤包括：采用去离子水、乙醇或者无水乙醇中的至少一种对经过喷砂处理后的换热器进行超声清洗，超声清洗的时长为5min～10min，超声清洗的超声频率为80Hz～100Hz，然后通过风机吹干、自然晾干或烘干的方式对换热器进行干燥。
步骤S41、提供稀土转化涂料，并使用稀土转化涂料对干燥处理后的换热器进行浸涂，得到带有第二配合层的换热器。
进一步的，步骤S41还包括两个子步骤，第一子步骤：制备稀土转化涂料。稀土转化涂料的制备方式可以包括：按质量份计，将1～3份的稀土原料溶于92.5～97.5份的去离子水中，混合处理得到中间液；将所述中间液加热至45℃～55℃，再向体系中加入1.5～4.5份的氧化剂，继续混合得到稀土转化涂料。
上述稀土原料是可以提供稀土元素的原料，如能提供铈(Ce)元素的原料。在一些实施例中，稀土原料包括但不限于，六水合硝酸铈、无水硝酸铈、氯化铈及其多水化合物、硫酸铈及其多水化合物、醋酸铈及其多水化合物中的一种或至少两种的组合。上述氯化铈及其多水化合物是无水氯化铈、氯化铈的多水化合物如七水氯化铈或八水合氯化铈等。类似的，上述硫酸铈及其多水化合物是无水硫酸铈、硫酸铈的多水化合物如四水硫酸铈；醋酸铈及其多水化合物是无水醋酸铈、醋酸铈的多水化合物如三水醋酸铈或四水醋酸铈等。
在一些实施例中，氧化剂包括但不限于，过氧化氢、高氯酸钠和叔丁基过氧化氢中的至少一种。例如，氧化剂可以为过氧化氢水溶液(过氧化氢的质量浓度约为27.5wt.％～30wt.％)，或者氧化剂可以为高氯酸钠，或者氧化剂可以为叔丁基过氧化氢水溶液或者是叔丁基过氧化氢的正丁醇溶液(叔丁基过氧化氢的质量浓度不低于60wt.％)。
第二子步骤：在换热器表面制备第二配合层的步骤。该制备第二配合层的步骤可以包括：将换热器整体通过浸涂的方法浸入稀土转化涂料中，在30℃～55℃下静置保温30min～50min。取出经干燥处理后，在集流管、翅片和换热管中的外表面得到包括含稀土元素化合物的第二配合层。
考虑到实施的便捷性，本申请采用浸涂的方式使得换热器整体浸入稀土转化涂料中，但是本申请的其他实施例中，将稀土转化涂料涂覆于喷砂预处理后的换热器表面的方式包括但不限于浸涂、喷涂、刷涂、淋涂或辊涂中的至少一种。其中，稀土转化涂料在换热器的铝表面发生氧化反应过程所涉及的方程式可如下所示：
铝表面反应：阳极(氧化反应)：Al→Al3++3e
阴极(还原反应)：O2+2H2O+4e→4OH-
H2O2+2e→2OH-
Ce3++OH-+1/2H2O2→Ce(OH)2 2+
Ce(OH)2 2++2OH-→Ce(OH)4
Ce(OH)4→CeO2+2H2O
由此可知，第二配合层中包含Ce(OH)4和CeO2共存的混合物。如此化学性质稳定，利于提升抗点蚀的效果，可改善换热器的耐腐蚀性能。
步骤S51、提供复合材料，并使用复合材料对具有第二配合层的换热器进行浸涂，得到同时带有第一配合层和第二配合层的换热器。
需要注意的是，复合材料覆设在带有第二配合层的换热器的至少部分表面之后，上述的整个结构需要进行高温固化，在高温固化的过程中，复合材料中的水性溶剂会随温度挥发，而如十七氟癸基三乙氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷等低表面能材料会在换热器铝材表面的形成膜层。当固化完成后，最终可以得到带有第一配合层和第二配合层的换热器产品。本申请复合材料对带有第二配合层的换热器浸涂的时间大于等于30s，进一步可选为2～3min。浸涂的次数为1～5次，进一步可选为1次。浸涂完毕后高温固化时长至5min～30min。固化的温度为110℃～130℃，进一步可选为120℃。
在本申请的一些实施例中，在步骤S51也包括子步骤即制备该复合材料的步骤，该复合材料的制备步骤包括：
按质量份计，取95～99份的疏水材料与1～5份的纳米粒子类型的填料进行混合得到所述复合材料，其中，填料通过至少一次的添加方式加入至体系中。
上述制备步骤中，溶剂包括乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种。溶剂的份数可以为90份、92份、94、96、98、98.5份、99份和99.5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。有机硅烷类的低表面能改性材料的份数可以为0.5份、1份、3份、5份、7份、8.5份、9份、10份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。进一步的，疏水材料的制备方式可以包括：按质量份计，将90～99.5份的溶剂与0.5～10份的有机硅烷类的低表面能改性材料进行混合，得到疏水材料。
纳米粒子类型的填料可以通过一次、两次或者更多次的添加方式加入到体系中，参考图5，以在制备复合材料的过程中添加两次填料的方式进行说明，如下：
步骤S201、按质量份计，将98份乙醇、1份十七氟癸基三甲氧基硅烷以及1份疏水气相纳米二氧化硅(第一次加入)进行混合，得到溶胶A。
步骤S202、按质量份计，取97.5份上述溶胶A，加入2.5份疏水气相纳米二氧化硅(第二次加入)进行混合，得到复合材料。
疏水气相纳米二氧化硅的添加总量可以占复合材料总质量份的1～5份。例如，疏水气相纳米二氧化硅的添加总量可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、4份、5份等等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。且通过多次添加入系统的方式，可以使得填料的混合均匀性更好。
参考图6，在本申请的一些其他实施方式中，涂层14包括第一配合层200，第一配合层200与集流管11、换热管12和翅片13中的至少一者直接接触。在图6中，涂层14的第一配合层200直接覆设在粗糙面40。
也就说是，在图6的实施方式中，换热器100不包括第二配合层300，相应的，在处理换热器时，也不需要执行将稀土转化涂料涂覆在换热器表面的步骤。针对图6所示意的换热器的结构，其对换热器的喷砂处理方式与图4所对应的实施方式中相同，复合材料的制备方式以及如何将复合材料浸涂涂覆在换热器的方式在前述实施方式中也进行了详细描述，在此不再过多赘述。
在本申请提供的其他实施方式中，本申请的复合材料还可以应用在非换热器的产品上，例如热泵热水器等。当然其他产品对疏水性能以及耐腐蚀性能有需求的产品都可以应用本申请实施方式所提供的复合材料。
为便于理解本发明，本申请进行了多组实验验证。下面结合具体实施例、对比例，对本发明作进一步说明。且为了便于进行性能测试，采用铝板代替换热器进行测试。也即，采用与换热器的材质相同的铝板，并在铝板上涂覆相关涂料形成涂层进行测试。
实施例1
1、涂料的制备
(a)稀土转化涂料的制备：按质量份计，称取1份六水合硝酸铈，加入95.1份去离子水，机械搅拌至固体全溶，溶液为无色透明。将该溶液水浴加热至50℃，加入2.4份过氧化氢叔丁基的正丁醇溶液(含量＞70％)，继续搅拌加热至50℃，制备得到稀土转化溶液。
(b)复合材料的制备：按质量份计，将98份乙醇、1份十七氟癸基三甲氧基硅烷和1份疏水气相二氧化硅超声混合15min，机械搅拌2h后得到复合材料。
2、板片处理
(c)板片预处理：板片采用120目白刚玉喷砂处理，喷枪与板片待涂覆位置处角度在45℃左右，喷枪与待涂覆位置处距离50mm，喷砂1遍，然后用无水乙醇对板片喷洗干净，40℃烘干备用。
(d)将上述步骤(c)的板片浸入步骤(a)得到的稀土转化涂料中，在50℃下经过静置保温40min后，取出冷风吹干或自然晾干，得到具有第二配合层的板片。
(e)将上述步骤(d)得到的具有第二配合层的板片浸入步骤(b)中的复合材料中，浸涂时长2min，浸涂1遍后，放入烘箱中，在120℃下固化20min，得到带有第二配合涂层和第一配合层的板片。
实施例2
与实施例1的不同之处在于步骤(b)中疏水气相二氧化硅的配比不同。
实施例2中，步骤(b)中复合材料的制备：按质量份计，将97.5份乙醇、1份十七氟癸基三甲氧基硅烷和2.5份疏水气相二氧化硅超声混合15min，机械搅拌2h后得到复合材料。
其余均与实施例1相同。
实施例3
与实施例1的不同之处在于步骤(b)中疏水气相二氧化硅的配比不同。
实施例3中，步骤(b)中复合材料的制备：按质量份计，将97份乙醇、1份十七氟癸基三甲氧基硅烷和3份疏水气相二氧化硅超声混合15min，机械搅拌2h后得到复合材料。
其余均与实施例1相同。
实施例4
与实施例1的不同之处在于步骤(b)中疏水气相二氧化硅的配比和加入方式不同。
实施例4中，步骤(b)中复合材料的制备：
按质量份计，将98份乙醇、1份十七氟癸基三甲氧基硅烷和1份疏水气相二氧化硅超声混合15min，机械搅拌2h后得到溶液A。
按质量份计，将97.5份上述溶液A和2.5份疏水气相二氧化硅超声混合15min，机械搅拌30min后得到复合材料。
其余均与实施例1相同。
实施例5
与实施例1的不同之处在于步骤(b)中疏水气相二氧化硅的配比和加入方式不同。
实施例5中，步骤(b)中复合材料的制备：
按质量份计，将98份乙醇、1份十七氟癸基三甲氧基硅烷和1份疏水气相二氧化硅超声混合15min，机械搅拌2h后得到溶液A。
按质量份计，将97份上述溶液A和3份疏水气相二氧化硅超声混合15min，机械搅拌30min后得到复合材料。
其余均与实施例1相同。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1中的板片中未设置稀土转化涂层和疏水涂层。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，步骤(b)复合材料的制备：按质量份计，将28份的六甲基二硅胺烷(HMDS)、71份的乙醇和1份的亲水性二氧化硅混合，在35℃水浴下机械搅拌反应30min，搅拌转速为250rpm，得到复合材料。
性能测试
1.疏水性能测试(接触角测试)
所用测试仪器为接触角测量仪，其采用光学成像原理，采用图像轮廓分析方式测量样品接触角。接触角是指在一固体水平平面上滴一滴液滴，固体表面上的固-液-气三相交界点处，其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所成的角。
测试时，打开接触角测量仪和与之相连的电脑，打开测试软件。
把试样放在水平工作台上，利用微量进样器调整液滴的量，体积一般为1μL左右，液滴在针头形成液滴，旋转旋钮使工作台上移，让试样表面与液滴接触，再下移工作台，试样上即可留下液滴。
通过测试软件进行测试和数据分析，得到这一区域的接触角。每一实施例和对比例的试样取5个不同的点进行测试后取平均值，记为该实施例和对比例试样的接触角。测试结果如表1所示。
表1
项目 静态接触角 处理过程环保度
实施例1 ＞150° 处理过程无异味
实施例2 ＞150° 处理过程无异味
实施例3 ＞150° 处理过程无异味
实施例4 ＞150° 处理过程无异味
实施例5 ＞150° 处理过程无异味
对比例1 90° 处理过程无异味
对比例2 ＞150° 有刺激性气味
结合表1，经过上述接触角的测试结果表明，实施例1至实施例5的试样表面初始接触角均大于150°，呈现超疏水态，说明本申请的各个实施例在试样表面所形成的涂层疏水性能相对优异，有利于促进在受限空间内的冷凝水排放。对比例1为裸板，其接触角大致为90°，即不表现出明显的疏水，也不表现出明显的亲水。对比例2虽然初始接触角也均大于150°，但是在对比例2的处理过程中，六甲基二硅胺烷(HMDS)在反应体系中会产生刺激性气味，该气味对生产制造人员不友好。
2、耐腐蚀性测试(盐雾测试)
将实施例1-5和对比例1制得的板片试样分别进行盐雾测试。其中，盐雾测试参照测试标准ASTM G85，进行酸性盐雾测试，将各试样放进盐雾箱，每隔一定时间取出观察表面腐蚀点情况。经过酸性盐雾测试后，取出各样品，观察其表面腐蚀情况并记录出现腐蚀点的时间。
表2
项目 盐雾测试结果 盐雾测试时间
实施例1 表面出现少量蚀点 72h
实施例2 表面出现少量蚀点 72h
实施例3 表面出现少量蚀点 96h
实施例4 表面基本上无蚀点 96h
实施例5 表面出现少量蚀点 96h
对比例1 表面出现较为密集的多点腐蚀 ＜24h
由表2的数据可知，本申请大部分实施例其经过七十多个小时的酸性盐雾测试后，表面形貌保持良好，仅是在表面出现轻微蚀点，耐腐蚀性能优异，特别是实施例4，在经过96小时后，表面也基本上无蚀点。这在一定程度上反应，在复合材料的制备过程中，在疏水材料共添加3.5份质量份的疏水气相二氧化硅的试样防腐效果较好。
需要说明的是，如果采用换热器产品去进行耐腐性能测试，可采用如下方式进行，当换热器覆设涂层以后，向换热器的内腔中填充氮气至压力为1MPa，然后将换热器的进出口密封，留一根接管连接气压表。然后将换热器放于盐雾箱中进行盐雾试验，观察气压表的压力值变化。当其压力下降时，表面换热器某部位即被腐蚀穿孔，此时记为换热器失效。在实际中可以通过比较换热器下降至某一压力所用的时长判断耐腐蚀性能的优劣。
此外，图7中(a)～(e)分别示出了本申请实施例1至实施例5(第一排从左至右依次为实施例1、实施例2、实施例3，第二排从左至右依次为实施例4和实施例5)的试样盐雾测试后的形貌图。通过图7可以看出，在相同的96h的盐雾实验后，实施例1的样品表面腐蚀点最多，实施例4的样品表面腐蚀点最少，几乎没有，说明其耐腐蚀性能良好。
在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。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施例或示例。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施例或示例中以合适的方式结合。本申请实施例所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种换热器，其特征在于，所述换热器包括集流管、翅片以及多个换热管；所述换热管与所述集流管相固定，所述换热管的内腔与所述集流管的内腔连通；所述翅片的至少部分固定于相邻的两个换热管之间；
所述换热器还包括涂层；所述涂层覆设于所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者的至少一部分外表面；所述涂层包括第一配合层；所述第一配合层与所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者直接接触；或者，所述第一配合层与所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者之间还间隔有至少一种其他膜层；
所述第一配合层包括疏水材料和纳米粒子类型的填料，所述第一配合层的单位面积重量为0.1g/m2～1g/m2。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括第二配合层，所述第二配合层与所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者相接触，所述第一配合层的至少部分覆设于所述第二配合层的表面；所述第二配合层包括含稀土元素化合物。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述含稀土元素化合物包括铈的氧化物和铈的氢氧化物。
4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一配合层对应的所述疏水材料包括有机硅烷类的低表面能改性材料或者硅烷体系的溶胶凝胶，所述纳米粒子包括疏水性气相二氧化硅。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述有机硅烷类的低表面能改性材料包括十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述换热器的所述集流管、所述翅片以及所述换热管通过钎焊组装固定为一体；多个所述换热管沿所述集流管的长度方向布置，所述换热管的宽度大于所述换热管的厚度，且所述换热管的宽度方向与所述集流管的长度方向不共向；所述翅片在沿所述换热管的长度方向上呈波形；所述翅片包括沿所述换热管的长度方向布置的多个翅片单元，相邻的两个翅片单元相连接的位置处形成所述翅片对应的波形结构中的波峰或波谷，且所述翅片在相邻翅片单元相连接的位置处与所述换热管相固定；
所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的外表面包括通过喷砂形成的粗糙面，且所述粗糙面的粗糙度(Ra)满足0.5μm≤Ra≤10μm；所述涂层至少部分覆设于所述粗糙面。
7.一种换热器的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
提供复合材料和换热器，所述复合材料包括疏水材料和纳米粒子类型的填料；所述换热器包括集流管、翅片和多根换热管，所述换热管与所述集流管相固定，所述换热管的内腔与所述集流管的内腔相连通，所述翅片的至少部分固定于相邻的两根换热管之间；所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的至少部分外表面裸露或者覆设有至少一种其他膜层；
将所述复合材料覆设于所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的至少部分外表面，或者，将所述复合材料覆设于所述其他功能膜层的外表面，固化后形成第一配合层。
8.根据权利要求7所述的换热器的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括制备所述复合材料的步骤，所述制备所述复合材料的步骤包括：
按质量份计，取95～99份的疏水材料与1～5份的纳米粒子类型的填料进行混合得到所述复合材料，其中，所述填料通过至少一次的添加方式加入至体系中。
9.根据权利要求7所述的换热器的处理方法，其特征在于，在所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的至少部分外表面覆设第二配合层的步骤包括；
按质量份计，将1～3份的稀土原料溶于92.5～97.5份的去离子水中，混合处理得到中间液；将所述中间液加热至45℃～55℃，再向体系中加入1.5～4.5份的氧化剂，继续混合得到稀土转化涂料。
将所述换热器通过浸涂的方法浸入所述稀土转化涂料中，在30℃～55℃下静置保温30min～50min；取出经干燥处理后，在所述集流管、所述翅片和所述换热管中的外表面得到包括含稀土元素化合物的第二配合层。
10.根据权利要求9所述的换热器的处理方法，其特征在于，所述在所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的至少部分外表面覆设第二配合层的步骤之前还包括：
对所述换热器进行喷砂处理，使得所述集流管、所述翅片和所述换热管中的至少一者的至少部分外表面形成凹凸不平的粗糙面；
对经过喷砂处理后的换热器进行清洗以及干燥；
以及，所述换热器的处理方法还包括如下技术特征a至g中的至少一种：
a.所述疏水材料包括溶剂和有机硅烷类的低表面能改性材料，所述溶剂包括乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种；所述有机硅烷类的低表面能改性材料包括十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；
b.所述纳米粒子类型的填料包括疏水性气相二氧化硅；在制备所述复合材料的步骤中，所述填料的质量份为3.5份；
c.在对所述换热器进行喷砂处理时，对所述翅片的喷砂遍数小于等于3；
d.对所述换热器进行喷砂处理的步骤包括：将白刚玉材质且粒径为100目～180目的磨料混合在压缩空气中，通过喷枪向所述换热器的外表面喷射；
e.对经过喷砂处理后的换热器进行清洗以及干燥的步骤包括：采用去离子水、乙醇或者无水乙醇中的至少一种对经过喷砂处理后的换热器进行超声清洗，所述超声清洗的时长为5min～10min，所述超声清洗的超声频率为80Hz～100Hz，然后通过风机吹干、自然晾干或烘干的方式对换热器进行干燥；
f.所述复合材料通过浸涂的方式覆设于所述第二配合层的表面，浸涂次数大于等于1次，每次浸涂时长大于等于30s。
g.所述复合材料固化处理对应的固化温度在110°～130°，固化时长在5min～30min。
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