CN1799747B - 在铝板元件上形成熔剂层的方法和具有熔剂层的铝板元件 - Google Patents

在铝板元件上形成熔剂层的方法和具有熔剂层的铝板元件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种由在铝板元件（1）表面上形成的由5-25g/m 2的固体组分组成的熔剂层（2），方法是在完成用于去油的加热步骤后的余热下板元件（1）的温度保持在120-180℃时通过喷嘴（20）向厚度为0.2-1.6mm的板元件（1）喷涂熔剂组合物，并利用余热自然干燥以使熔剂组合物的挥发性组分挥发，其中该铝板被压模并在加热去油炉（10）中被加热以便去油。本发明的目的在于提供一种在铝板元件上形成熔剂层的方法，其中在喷涂一种熔剂组合物之后用于干燥的加热步骤可以省略。

Description

在铝板元件上形成熔剂层的方法和具有熔剂层的铝板元件
技术领域
本发明涉及一种在铝板元件上形成熔剂层的方法，该形成方法中所用熔剂组合物，以及其上形成有熔剂层的铝板元件。尤其对于在构成铝制热交换器的板元件上形成熔剂层的应用，本发明是有效的。 
背景技术
传统的方法包括日本未审专利公开号2002-66731中公开的熔剂层形成方法，该熔剂层用于铝合金工件表面的钎焊。在该形成方法中，将一种含熔剂和粘结剂的液体喷涂到加热后的工件上，且然后在经过加热干燥步骤后，在工件表面形成一熔剂层。 
在形成用于钎焊的熔剂层的传统方法中，尽管在喷涂液体之前采用工件加热步骤，但是在喷涂步骤后将工件加热和干燥的加热-干燥步骤也是必须的。因此，传统方法存在加工工件所需时间长以及使步骤变复杂和设备尺寸变大的问题。 
发明内容
本发明的发明人把注意力集中在熔剂层形成步骤之前采用的去油步骤，与挤压过程等相伴的较大量的操作油粘附于铝板元件时，在去油步骤中将铝板元件(由铝材料或铝合金材料制成)加热到相当高的温度。 
本发明人认为，如果在喷涂步骤之前用去油用的加热步骤的余热能使喷涂的熔剂组合物完全干燥，那么在喷涂后就没有必要对板元件进行加热和干燥处理。 
他们认真研究发现，如果在加热步骤之后的喷涂期间板元件的温度、和在喷涂步骤中所喷涂的熔剂组合物的量等等理想地组合，则可以在铝板元件表面形成用于钎焊的良好熔剂层，而不需要在喷涂熔剂组合物步骤之后设置加热-干燥步骤。 
考虑上述观点构想的本发明，目的在于提供可去掉喷涂步骤之后的用于干燥的加热步骤的在铝板元件上形成熔剂层的方法，该形成方法所用熔剂组合物，以及其上形成有熔剂组合物的铝板元件。 
为达到上述目的，本发明提供一种在铝板元件上形成熔剂层的方法，包括： 
将铝板元件加热来去油的加热步骤，和 
加热步骤之后在板元件上喷涂熔剂组合物的喷涂步骤，该熔剂组合物由含有熔剂和粘结剂的固体组分、及溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成，其中 
板元件的厚度为0.2-1.6mm，且 
在喷涂步骤中，当加热步骤后的余热下板元件的温度在120-180℃的范围内时喷涂该熔剂组合物，并使该挥发性组分挥发以在该板元件的表面上形成由5-25g/m2固体组分组成的熔剂层。 
本发明还提供一种熔剂组合物，由含有熔剂和粘结剂的固体组分、和溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成，固体组分的浓度为总重量的30-50wt％。 
本发明还提供一种铝板元件，其中该板元件的厚度是0.2-1.6mm，在用于去油的加热步骤后的余热下板元件的温度在120-180℃的范围内时喷涂由含有熔剂和粘结剂的固体组分以及溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成的熔剂组合物，并且通过使所述挥发性组分挥发在该板元件的表面上形成由5-25g/m2固体组分组成的熔剂层。 
附图说明
图1是说明根据本发明的一种具体实施方案中在铝板元件表面形成钎焊用熔剂层的步骤的示意图。 
图2是主要部分的放大图，以说明熔剂组合物的喷涂。 
图3是铝板元件在每一步骤中温度变化的图示。 
具体实施方式
本发明提供了一种在铝板元件上形成熔剂层的方法，包括： 
将铝板元件加热以便去油的加热步骤，和 
加热步骤之后在板元件上喷涂熔剂组合物的喷涂步骤，该熔剂组合物由含有熔剂和粘结剂的固体组分以及溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成，特征在于
板元件的厚度为0.2-1.6mm，且 
在涂覆步骤中，当加热步骤后的余热下板元件的温度在120-180℃的范围内时喷涂该熔剂组合物，并使该挥发性组分挥发以便在该板元件的表面上形成由5-25g/m2固体组分组成的熔剂层。 
根据上述发明的在铝板元件上形成熔剂层的方法，可通过用铝板元件的余热使喷涂的熔剂组合物中的挥发性组分挥发，在铝板元件表面上形成由固体组分组成的熔剂层。 
换言之，可通过利用用于去油的加热步骤结束后的余热使熔剂组合物自然干燥，在铝板元件的表面上形成良好的熔剂层，而无需在喷涂熔剂组合物的涂覆步骤之后设置任何特别的加热干燥步骤。因此，可去掉喷涂步骤之后的用于干燥的加热步骤。 
其中，如果铝板元件的厚度小于0.2mm，则因没有足够的热容而难以利用余热完成自然干燥。铝板元件厚度大于1.6mm是不优选的，因为此时加热步骤中的热量变大。 
在喷涂期间铝板元件的温度低于120℃是不优选的，因为此时自然干燥将花费很长时间。温度高于180℃也是不优选的，因为此时挥发性组分的挥发速度太高，并且很容易出现熔剂组合物被排斥和涂层不均匀。 
此外，如果伴随自然干燥在铝板元件表面上由熔剂组合物的固体组分形成的熔剂层不足5g/m2，则在钎焊期间很难获得良好的钎焊。熔剂层大于25g/m2也是不优选的，因为很容易产生熔剂残余物，并导致成本增加。 
根据本发明所述的熔剂层形成方法，其特征在于：在涂覆步骤中，在板元件的表面形成由10-20g/m2范围内的固体组分组成的熔剂层。 
从钎焊期间的钎焊性能、防止产生熔剂残余物和降低成本的观点出发，该方法是更优选的。 
根据本发明的熔剂层形成方法，其特征在于：在涂覆步骤中待喷涂的熔剂组合物包含占总重量30-50wt％的固体组分。 
固体组分的含量小于30wt％是不优选的，因为此时挥发性组分的数量较大，并且很难利用余热完成自然干燥。固体组分的含量大于50wt％也是不优选的，因为很难采用在低压下进行空气喷涂这一简单易行的方法。 
因此，根据上述发明，可采用简单易行的喷涂方法喷涂熔剂组合物，并稳妥地利用余热使挥发性组分挥发完成自然干燥。 
根据本发明的熔剂层形成方法，其特征在于：挥发性组分由水溶性、可挥发且闪点不低于30℃的醇和水组成，且其中醇和水之重量比为0.05-3.5。 
醇与水的重量比小于0.05是不优选的，因为铝板元件容易排斥熔剂组合物，并容易导致喷涂不均匀。此外，由于在熔剂组合物中的熔剂很容易分离和沉淀，因此该比例也是不优选的。另一方面，醇和水的重量比大于3.5也是不优选的，因为挥发性组分容易具有易燃烧性。 
因此，根据上述发明，可防止熔剂分离和沉淀，也可减少熔剂组合物的排斥性。此外，也很容易防止熔剂组分燃烧。 
根据本发明的熔剂层形成方法，醇的一个具体实例可以是3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇。 
根据本发明的熔剂层形成方法，其特征在于：熔剂组合物的固态组分中的粘结剂由丙烯酸树脂组成，并且熔剂和丙烯酸树脂之间的重量比为8.5∶1.5-9.5∶0.5。 
在熔剂和丙烯酸树脂的重量比中丙烯酸树脂超过8.5∶1.5是不优选的，因为此时很难在钎焊期间获得良好的钎焊。在熔剂和丙烯酸树脂的重量比中丙烯酸树脂小于9.5∶0.5也是不优选的，因为此时所形成的熔剂层与铝板元件之间的附着力容易降低。 
因此根据上述发明，可在铝板元件的表面上形成具有良好粘附性能的熔剂层，其能导致良好的钎焊。 
根据本发明所述的熔剂组合物，其特征在于：熔剂组合物由含有熔剂和粘结剂的固体组分以及溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成，固体组分的浓度为总重量的30-50wt％。 
当采用这种熔剂组合物时，可能实施上述的本发明的熔剂层形成方法。 
根据本发明所述的熔剂组合物，其特征在于：挥发性组分由水溶性、可挥发且闪点不低于30℃的醇和水组成，且其中醇和水之重量比为0.05-3.5。 
当采用这种熔剂组合物时，可实施上述的本发明的熔剂层形成方法。 
根据本发明所述的熔剂组合物，挥发性组分中醇的一个具体实例可以是3-甲氧基3-甲基-1-丁醇。 
根据本发明所述的熔剂组合物，其特征在于：固体组分中的粘结剂由丙烯酸树脂组成，并且熔剂和丙烯酸树脂之间的重量比为8.5∶1.5-9.5∶0.5。 
当采用这种熔剂组合物时，可实施上述的本发明的熔剂层形成方法。 
根据本发明的铝板元件，其特征在于：该铝板元件的厚度为0.2-1.6mm，在用于去油的加热步骤后的余热下板元件的温度在120-180℃的范围内时喷涂由含有熔剂和粘结剂的固体组分以及溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成的熔剂组合物，并且通过使所述挥发性组分挥发在该板元件的表面上形成由5-25g/m2固体组分组成的熔剂层。 
可通过上述的熔剂层形成方法获得的在其表面上形成这种熔剂层的铝板元件。 
根据本发明所述的铝板元件，其特征在于：在该铝板元件的表面上形成由10-20g/m2的固体组分组成的熔剂层。 
可以通过上述的熔剂层形成方法获得的在其表面上形成这种熔剂层的铝板元件。 
根据本发明的铝板元件，其特征在于：该铝板元件的厚度为0.2-1.6mm，在用于去油的加热步骤后的余热下板元件的温度在120-180℃的范围内时喷涂上述的熔剂组合物，并且通过使所述挥发性组分挥发在该板元件的表面上形成由5-25g/m2固体组分组成的熔剂层。 
根据本发明所述的铝板元件，其特征在于：在该铝板元件的表面形成由10-20g/m2的固体组分组成的熔剂层。 
可以通过上述的熔剂层形成方法获得的在其表面上形成这些熔剂层之任一的铝板元件。 
实施例 
根据附图，说明本发明的具体实施例如下： 
图1是用于介绍本实施例中在一铝板元件(由铝材料或铝合金构成)表面上形成用于钎焊的熔剂层的步骤的示意图。图2是主要部分的放大图，以说明熔剂组合物的喷涂。图3是每一步骤中铝板元件温度的图示。 
该实施例的铝板元件1(此后称之为“板元件”)是一种用于构造铝制热交换器中传热介质流动通道的元件。其通过与其它构件相互钎焊结合并构成热交换器。 
如图1所示，该板元件1(在本实施例中其厚度约为0.8mm)被挤压成所需的形状，然后相继经过以下步骤进行处理：加热和除去挤压操作油的加热-去油步骤(本实施例中的加热步骤)，喷涂熔剂组合物并在板元件1表面形成钎焊用熔剂层2的喷涂步骤(本实施例中的涂覆步骤)，和使板元件冷却在其上形成熔剂层2的冷却步骤。 
在加热-去油步骤中，板元件1置于网带式传送机11上，并被送入加热-去油炉10内。在此期间，通过引入加热-去油炉10中的热空气将板元件1加热(在本实施例中加热至约150℃)，加热并除去在前面挤压加工步骤中粘附在表面上的挤压操作油。 
在加热-去油步骤中去油的板元件1迅速移送至喷涂步骤，置于轧辊或链式传送机21上(在本实施例中为链式传送机)，并被传送。在链式传送机21的上部，如图1所示布置有喷嘴20，并向被传送的板元件1喷涂熔剂组合物。 
在本实施例中，从安全和成本出发，采用低压空气喷涂方法(例如，在0.01-0.5MPa的空气压力下喷涂的方法)。 
在本实施例中，从喷嘴20喷出的熔剂组合物是35wt％的熔剂(在本实施例中，是钾和铝的氟化物，如KAlF4)，4wt％的粘结剂(本实施例中是丙烯酸树脂)，46wt％的醇(在本实施例中为3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇)以及15wt％的水的混合物。 
如上所述的醇和水是喷涂后挥发的挥发性组分，熔剂和粘结剂是挥发性组分挥发后在板元件1表面形成熔剂层2的固体组分。在本实施例的熔剂组合物中，微粒形式的熔剂分散在醇和水的混合溶液中，作为粘结剂的丙烯酸树脂溶解于醇和水的混合溶液中。 
优选具有水溶性和挥发性且闪点不低于30℃的醇。例如，可以采用日本未审专利公开号2000-153393中所公开的醇。 
例如，可以采用日本未审专利公开号11-123588中所公开的丙烯酸树脂作为粘结剂。 
图2示出从传送板元件1的方向看(从图1的左侧看)的喷涂部分，多个喷嘴20(在本实施例中为2个喷嘴)在板元件的宽度方向上并列安装(与传送板元件的方向垂直的方向)。喷嘴这样排列以在板元件的上表面均匀喷涂上述熔剂组合物。在本实施例中，涂覆在板元件上表面的熔剂组合物的数量与以约15g/m2均匀涂覆固体组分的量对应。 
当在喷涂步骤期间在链式传送机21上传送板元件1时，喷涂有熔剂组合物的板元件1自然干燥(无需任何加热步骤的干燥)。 
如图3所示板元件1的温度变化，开始喷涂熔剂组合物时(图3所示A点)，在用于去油的加热步骤中被加热的板元件1在余热下的温度为约150℃。 
喷涂熔剂组合物，然后熔剂组合物中的挥发性组分在板元件1的余热下开始在板元件1表面挥发，并且由于汽化热该温度降到约120℃(导致图3所示B点)。然后穿过喷涂区的板元件1在板元件1的余热下自然干燥，使熔剂组合物中的挥发性组分完全挥发形成仅由熔剂组合物中的固体组分组成的熔剂层2。 
该链式传送机21以约50m/min的速度传送该板元件1。该板元件的一点在约0.1秒的时间内穿过从喷嘴20喷涂熔剂组合物的区域，然后在约2秒钟内自然干燥(产生图3所示C点)。 
在该喷涂步骤中，表面上有通过熔剂组合物自然干燥而形成的熔剂层2的板元件1立即被送入冷却步骤。 
在冷却步骤中，将其上形成熔剂层2的板元件1置于网带式传送机31上，并运送至冷却炉30内。在此期间，用引入冷却炉30内的冷空气(在常温或在室温下的空气)使板元件冷却至可处理的温度。 
尽管在上述实施例中，板元件1的厚度约为0.8mm，但优选的厚度范围为0.2-1.6mm。 
板元件1的厚度小于0.2mm是不优选的，因为这样板元件1的热容不足，而难以在余热下完成自然干燥。板元件1的厚度超过1.6mm也是不优选的，因为用于去油的加热步骤的热量变得太大，包含板元件1作为构件的热交换器的重量增大。 
在喷涂熔剂组合物期间，板元件1的温度(与图3所示A点至B点对应的温度)优选为120-180℃。 
在喷涂熔剂组合物期间，板元件1的温度低于120℃是不优选的，因为该温度接近挥发组份中水的沸点而导致完全自然干燥需要很长的时间且生产效率会降低。也不优选板元件1在喷涂期间的温度高于180℃，因该温度高于3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇的沸点(176℃)，挥发性组分的挥发速率太高，并且很容易发生熔剂组合物被排斥和涂覆不均匀。 
由于上述原因，为使熔剂组合物中的挥发性组分稳定且快速地挥发，在喷涂熔剂组合物期间板元件1的温度更优选在140-160℃的范围内。 
喷涂熔剂组合物的量按固体组分的量(熔剂层2的量)计优选为5-25g/m2。 
熔剂层2的量小于5g/m2是不优选的，因为这样在钎焊期间很难进行良好的钎焊。熔剂层2的量大于25g/m2也不优选，因为在钎焊期间容易产生熔剂残渣，并增加成本。 
由于上述原因，为了同时获得钎焊性能和防止发生故障如熔剂残渣，喷涂熔剂组合物的数量按固体组分的量计更优选为10-20g/m2。 
在熔剂组合物中固体组分的浓度优选30wt-50wt％(熔剂和丙烯酸树脂的重量比例，如上述实施例中的为39％)。 
固体组分的浓度小于总重量的30wt％是不优选的，因为挥发性组分的量变大，并且通过余热完成自然干燥将变得困难。固体组分的浓度大于50wt％也是不优选的，因为难以采用简单易行的低压空气喷涂方法。如果通过无空气法喷涂包含熔剂微粒的组合物，则容易发生与泵部件的密封耐用性有关的故障。虽然存在采用用于高粘度的空气喷射装置的方法以及在高压下喷涂的方法，但仍然不优选这些方法，因为该设备机构复杂并且昂贵。 
由于上述原因，为了同时获得干燥性能和喷雾加工性能，熔剂组合物中固体组分的浓度更优选为总重量的35-45wt％。 
在熔剂组合物的挥发性组分中，醇和水的重量比优选0.05-3.5(在上述实施例中约为3.1)。 
如果醇和水的重量比小于0.05，板元件1很容易排斥该熔剂组合物，并难以均匀地形成熔剂层2。此外，水的比例变大是不优选的，因为在熔剂组合物中的熔剂很容易沉淀。另一方面，醇(3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇)和水的重量比 大于3.5也是不优选的，因为此时出现闪点。 
由于上述原因，为了同时实现形成均匀熔剂层和防止出现闪点，在熔剂组合物的挥发性组分中的醇和水的重量比更优选为1.0-3.2。 
对于熔剂组合物的固体组分，熔剂和丙烯酸树脂的重量比优选为8.5∶1.5-9.5∶0.5(在上述实施例中约为9∶1)。 
在熔剂与丙烯酸树脂的重量比中的丙烯酸树脂的含量大于8.5∶1.5是不优选的，因为在钎焊期间难以进行良好的钎焊。在熔剂与丙烯酸树脂的重量比中的丙烯酸树脂的含量小于9.5∶0.5也是不优选的，因为所形成的熔剂层2与板元件1之间的附着力将减弱。 
由于上述原因，为了同时获得钎焊性能和熔剂层的粘附性能，熔剂与丙烯酸树脂之间的重量比最优选为9∶1。 
根据上述的熔剂组合物和熔剂层形成方法，可通过板元件1所含余热使喷涂步骤中喷涂于板元件1上的熔剂组合物中的挥发性组分挥发，在板元件1表面上形成由熔剂组合物的固体组分组成的熔剂层2。 
换言之，可通过利用完成用于去油的加热步骤后的余热使熔剂组合物自然干燥，在板元件1的表面上形成良好的熔剂层2，而无需在喷涂步骤后设置用于干燥的加热步骤。因此，可省去喷涂步骤后的加热干燥步骤。 
(另一个具体实施例) 
尽管在上述实施例中，利用在喷涂步骤前进行的用于去油的加热步骤中的余热使喷涂在板元件1表面上的熔剂组合物干燥，但是在喷涂步骤之前进行的步骤可以是用于板元件去油的任何加热步骤。 
例如，在喷涂步骤之前的在先步骤是用于使从板元件上去油所用的溶剂组分干燥的加热步骤，并且也可以是利用此加热步骤的余热使喷涂步骤中喷涂的熔剂组合物自然干燥的步骤。 
尽管在上述实施例中，在喷涂步骤中，用两个喷嘴20喷涂熔剂组合物，但是根据板元件的形状和数量，喷嘴的数目可以是1个或不少于3个。 
此外，尽管在上述实施例中，板元件1是由铝材料或铝合金材料制成的板元件，但是本发明可有效地应用于表面预先包覆钎焊材料的任何板元件。 

Claims (8)

1.一种在铝板元件上形成熔剂层的方法，包括：
将铝板元件加热以便去油的加热步骤，和
加热步骤之后在板元件上喷涂熔剂组合物的喷涂步骤，该熔剂组合物由含有熔剂和粘结剂的固体组分以及溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成，特征在于
板元件的厚度为0.2-1.6mm，且
在涂覆步骤中，当加热步骤后的余热下板元件的温度在120-180℃的范围内时喷涂该熔剂组合物，并使该挥发性组分挥发以便在该板元件的表面上形成由5-25g/m2固体组分组成的熔剂层。
2.根据权利要求1所述的在铝板元件上形成熔剂层的方法，其中，在涂覆步骤中，该板元件表面上形成由10-20g/m2的固体组分组成的熔剂层。
3.根据权利要求1所述的在铝板元件上形成熔剂层的方法，其中，在喷涂步骤中喷涂的熔剂组合物包含占总重量30-50wt％的固体组分。
4.根据权利要求1所述的在铝板元件上形成熔剂层的方法，其中，挥发性组分由水溶性、可挥发且闪点不低于30℃的醇和水组成，且其中醇和水之重量比为0.05-3.5。
5.根据权利要求4所述的在铝板元件上形成熔剂层的方法，其中醇为3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇。
6.根据权利要求1所述的在铝板元件上形成熔剂层的方法，其中，
在熔剂组合物的固体组分中的粘结剂由丙烯酸树脂组成，并且
熔剂和丙烯酸树脂之间的重量比为8.5∶1.5-9.5∶0.5。
7.一种铝板元件，其中
该铝板元件的厚度为0.2-1.6mm，在用于去油的加热步骤后的余热下板元件的温度在120-180℃的范围内时在该铝板元件上喷涂由含有熔剂和粘结剂的固体组分以及溶解或分散所述固体组分的除所述固体组分之外的挥发性组分组成的熔剂组合物，并且通过使所述挥发性组分挥发在该板元件的表面上形成由5-25g/m2固体组分组成的熔剂层。
8.根据权利要求7所述的铝板元件，其中在该铝板元件的表面上形成由10-20g/m2的固体组分组成的熔剂层。
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