陳文瓊 黃茂科 路小倩

CHEN Wenqiong HUANG Maoke LU Xiaoqian

珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070

Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070

1 引言

目前行業(yè)上常見的換熱器鋁箔有非親水性和親水性兩大類。非親水鋁箔簡稱素箔，即由各鋁基材軋制而成的鋁箔。親水鋁箔是利用物理、化學(xué)方法在素箔表面涂覆一層穩(wěn)定的高親水性膜，使親水鋁箔上的冷凝水由珠狀被吸附為膜狀，如圖1。

為了增加空調(diào)換熱器鋁箔的防腐性能，常用的防腐工藝主要有三種。

1.1 增加涂膜厚度

將鋁箔防腐涂膜由常規(guī)厚度均值1.1um增加到1.5um、2.8um，但是隨著厚度的增加，換熱性能會隨之下降。

1.2 鋁箔端面防腐工藝

翅片沖裁過程中，鋁基會暴露在空氣中成為薄弱易腐蝕點，通過鋁箔噴漆工藝將端面的鋁基覆蓋新的一層保護膜，增強其防腐性能。但是此種工藝手段效率較低，且多層兩器的防腐效果不佳。

1.3 換熱器電泳工藝

將換熱器整體電泳處理，通過電泳漆層提供保護膜，增強其防腐性能。但是因電泳液污染大且廢液處理難度高，電泳工藝正逐步淘汰。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展與日益成熟，項目組將從納米材料的方向進行研究，開發(fā)新的防腐工藝。

2 納米涂覆工藝

納米涂層在換熱器上的涂覆情況直接影響著整體性能。項目組從納米涂覆的工藝流程進行研究。通過以下工藝處理的兩器納米涂層均勻、附著力優(yōu)異，能充分發(fā)揮納米涂層的各種特性。如圖2所示。

2.1 清洗

（1）用翅片梳整理翅片，針對有變形、彎曲的地方進行梳理；

（2）清洗劑用量：1.2～1.5kg清洗劑/立方水，攪拌均勻；

（3）清洗液用電加熱器加熱至50～55℃；

（4）浸泡時間根據(jù)換熱器大小浸泡15～20min，隨后用高壓水槍清洗至換熱器不再殘留白色泡沫，水流清澈；

（5）清洗干凈后用吹風(fēng)槍吹翅片至不再有水珠殘留。

注意事項：a.清洗前需對換熱器管口進行密封；b.清洗后不能用手直接接觸換熱器表面。

2.2 干燥

（1）自然晾干或者電風(fēng)扇吹，時間都較長；

（2）烤箱烘烤，130～180℃烘烤5～10min至完全烘干。

2.3 浸泡

（1）用酒精噴壺噴灑涂料表層，去除涂料表層的泡沫，或者用紙板將氣泡刮到一邊去除；

（2）涂料充分?jǐn)嚢韬笥眠^濾網(wǎng)去掉納米涂料中的氣泡；

（3）用粘稠度儀測定涂料的粘稠度；

（4）粘稠度儀在使用期間盡量不要直接暴露在空氣中，做到即用即洗；

（5）浸泡時間為60～90s。

圖1 親水鋁箔結(jié)構(gòu)圖

圖2 涂覆工藝總流程圖

圖3 實驗樣機損失圖

2.4 瀝干與補噴

（1）換熱器傾斜45°角懸掛，下方放置接料盤，方便涂料回收；

（2）瀝1～2min后，用吹風(fēng)槍沿翅片方向從上到下輕吹表面氣泡，使表面光滑無異常；

（3）放置10min涂料無明顯流動后觀察翅片、裸露的銅管和鈑金等；涂料多余的地方，特別是底部，可以用吹風(fēng)槍梳理多余的涂料流出；浸泡不足處可適當(dāng)補噴，翅片處需要大風(fēng)量補噴，銅管和鈑金處需要小風(fēng)量補噴；

（4）瀝干時間依據(jù)換熱器大小而定。

2.5 固化

（1）換熱器在進烤箱前除去原有柱塞，防止高溫熔化；管內(nèi)有壓力則需要泄壓，防止升溫過程發(fā)生事故；

（2）換熱器進烤箱后45°傾斜放置，懸掛密度間隔要求在10cm以上；溫度探頭接觸換熱表面，以保證檢測到換熱器本體的溫度；

（3）換熱器烘烤結(jié)束后，讓換熱器自然冷卻或者電風(fēng)扇吹，在沒降至常溫前嚴(yán)禁異物接觸換熱器表面；

（4）烘干后表面應(yīng)平整光滑。

在生產(chǎn)工藝當(dāng)中浸泡工序和固化工序為重點、難點工序，其生產(chǎn)工藝的好壞決定了納米涂層性能的發(fā)揮，生產(chǎn)過程中需加強把控。為實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，國外某品牌空調(diào)在固化工序中，將集裝箱改造為大烤箱，通過增加簡易風(fēng)道將熱風(fēng)均勻送入集裝箱，實現(xiàn)了空調(diào)批量化固化納米涂層。

3 納米涂料性能研究

納米涂料主要成分：納米TiO2、改性環(huán)氧樹脂、苯乙烯共聚物、乙二醇單丁醚、Ag+。項目組對納米涂料的防腐性和抗菌性進行了研究分析。

3.1 防腐性

對涂覆納米涂料的換熱器和鋁片進行耐中性鹽霧實驗測試。實驗標(biāo)準(zhǔn)為ASTM B117-2011，準(zhǔn)備樣件如下：

5份未涂涂層的鋁翅片樣品；5份涂有涂層的鋁翅片樣品。

實驗測試持續(xù)時間：5000個小時。

要求在500個小時，1000個小時，3000個小時和5000個小時等時間點稱量有涂層和無涂層的樣品鋁板的重量。從鋁板的損失情況判斷樣件的被腐蝕程度。

實驗進行到500h時，未涂涂層鋁翅片樣板，表面變出現(xiàn)生銹和光腐蝕跡象；涂有涂層的鋁翅片樣板，沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕的痕跡，上面有極少的鹽霧干燥后留下的斑點，這個沉淀物很松軟，不會附著在表面上。未涂涂層的換熱器，最初便在表面發(fā)現(xiàn)明顯的電腐蝕痕跡，特別是在彎曲端和釬焊銅端，電腐蝕非常明顯；涂有涂層換熱器，與涂有涂層的板相似，只有極少干燥后的鹽點落在涂有涂層的表面。這些只是很疏松的鹽霧顆粒。測量重量結(jié)果如表1所示。

實驗進行到1000h時，未涂涂層換熱器，在換熱器組上出現(xiàn)很嚴(yán)重的電偶腐蝕，在彎曲端特別明顯；涂有涂層換熱器，有極少的干燥鹽霧的微小斑點。這些鹽斑點非常疏松，輕輕一抹就能抹掉。沒有明顯鹽腐蝕的證據(jù)，也沒有任何表明電偶腐蝕存在于樣件表面的痕跡。測量重量結(jié)果如表2所示。

實驗進行到3000h時，未涂涂層的換熱器，出現(xiàn)非常嚴(yán)重的電腐蝕。因為嚴(yán)重的鋁金屬損失，鋁片的一體性明顯受損。鋁片表現(xiàn)出很明顯的易損性，輕輕一碰便會破損；涂有涂層的換熱器，沒有證據(jù)表明翅片上存在電腐蝕或者任何表面腐蝕。觀察到非常少數(shù)量的干燥鹽霧的“微小斑點”。在翅片和底板的極少區(qū)域有鹽微斑，只是落在表面上。測量重量結(jié)果如表3所示。

實驗進行到5000h時，未涂涂層的換熱器，很明顯的證據(jù)表明出現(xiàn)嚴(yán)重鹽腐蝕，可以觀察到警備級的電腐蝕。存在很明顯鋁損失的證據(jù)，鋁片變得很易碎；涂有涂層的換熱器，未發(fā)現(xiàn)電腐蝕存在的證據(jù)，未檢測到電腐蝕。在涂有涂層換熱器的一些表面處，我們發(fā)現(xiàn)存在為數(shù)不多的鹽微斑。測量重量結(jié)果如表4所示。

將實驗結(jié)果繪制成統(tǒng)計圖，如圖3所示。從數(shù)據(jù)可以看出隨著實驗時間的推移，有涂層樣機均無受到腐蝕破壞，涂層起到良好的保護作用。無涂層保護的樣機隨著實驗時間的推移，腐蝕破壞金屬件逐漸加深。由此實驗可證實納米涂層有著較優(yōu)異的防鹽腐蝕能力。

涂層除了對中性鹽霧進行考量，還進行了嚴(yán)酷的耐候試驗，耐候?qū)嶒瀰⒄誈B/T 1865-2009。實驗溫度將黑板溫度設(shè)置在65±2℃，試驗箱內(nèi)空氣溫度設(shè)置為38±3℃。樣板的濕潤及實驗箱體中的相對濕度要求：采取聯(lián)系運行的模式，實驗濕潤時間18min，干燥時間102min，干燥期間的相對濕度為40%～60%。實驗箱內(nèi)氙燈波長300～400nm，連續(xù)循環(huán)實驗2000h，觀察納米涂層兩器表面無明顯變化。

表1 500h后重量對比

表2 1000h后重量對比

表3 3000h后重量對比

表4 5000h后重量對比

3.2 抗菌性

對涂覆納米涂料的換熱器和鋁片進行耐霉菌實驗測試。實驗標(biāo)準(zhǔn)為GJB 150.10A-2009。

3.2.1 準(zhǔn)備樣件

5份未涂涂層的鋁翅片樣品；5份涂有涂層的鋁翅片樣品。

3.2.2 測試條件

（1）菌種：黑曲霉AS3.3928，繩狀青霉AS3.3875，土曲霉AS3.3935，宛氏擬青霉AS3.4253，綠色木霉AS3.2942，短柄帚霉AS3.3985；

（2）實驗溫度：30℃±1℃；

（3）實驗濕度：95%±5%；

（4）持續(xù)時間：28天；

（5）孢子懸液濃度1.0×106個/L。

3.2.3 測試結(jié)果

實驗后涂有涂層的樣件評定等級為0級—無生長，材料無霉菌生長。未涂涂層的樣機評定等級為2級—材料表面霉菌斷續(xù)蔓延或菌落松散分布，或整個表面有菌絲連續(xù)延伸，但霉菌下面的材料表面依然可見。

附，樣品表面觀察到的霉菌生長情況評價等級：

0級——無生長，材料無霉菌生長；

1級——微量生長，分散、稀少或非常局限的霉菌生長；

2級——輕度生長，材料表面霉菌斷續(xù)蔓延或菌落松散分布，或整個表面有菌絲連續(xù)延伸，但霉菌下面的材料表面依然可見；

3級——中度生長，霉菌大量生長，材料可出現(xiàn)可視的結(jié)構(gòu)改變；

4級——嚴(yán)重生長，厚重的霉菌生長。

從實驗結(jié)果可以看出，納米涂層包含的長效銀離子（Ag+=銀離子），可有效減少換熱器內(nèi)部發(fā)霉和滋生細(xì)菌。保護換熱器免受微生物污染。一個干凈、干燥、無生物膜的換熱器會比受污染的換熱器換熱效率更高、更節(jié)省能量、更健康環(huán)保。

4 總結(jié)

納米涂層兩器具有優(yōu)異的抗鹽害性能，可以推廣到沿海區(qū)域、海島、船舶等高鹽分、高紫外線地區(qū)，能有效保障空調(diào)的使用壽命。納米涂層兩器還具有抗菌性能，可以推廣到家用高端內(nèi)機中，實現(xiàn)無菌自清潔功能。同時，納米涂層在食品冷凍冷藏中也有廣泛的推廣價值。納米涂層的性能優(yōu)異，如何實現(xiàn)控制其涂覆質(zhì)量是值得進一步研究的課題。