CN103882414A

CN103882414A - 铝管换热器及其表面处理方法

Info

Publication number: CN103882414A
Application number: CN201410098342.1A
Authority: CN
Inventors: 黄凤勇
Original assignee: Midea Group Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种铝管换热器，包括铝质传热管和部分包覆传热管的铝质翅片，其关键在于，所述传热管外表面镀有以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层；所述传热管无铝质翅片包覆的裸露部位另涂有缓蚀剂涂层或防腐涂层。本发明还提供一种制备上述铝管换热器的方法和具有上述铝管换热器的换热设备。本发明可提高传热管的耐腐蚀性能，延长冷凝换热器的使用寿命。

Description

铝管换热器及其表面处理方法

技术领域

本发明涉及铝管换热器技术领域，更具体地说，涉及一种铝管换热器及其表面处理方法。

背景技术

众所周知，铝具有良好的导热性和延展性，挤压和拉伸性能非常优良，很容易制备内外肋化系数高的圆管、内螺纹管、直齿管、椭圆管等，使得设备紧凑、重量轻、体积小；而且相对于铜合金来说，成本低廉且价格波动很小，因此被制冷用的换热器广泛使用。

室外机或冷凝器的铝管换热器长期处于室外环境中，由于室外环境的多样性和恶劣性，因此对其表面耐腐蚀性要求较高。例如高的温差以及大气中的CO_x，NO_X，SO_X等部分有害物质均对铝管换热器有强烈的直接腐蚀作用和溶滴腐蚀作用。此外，水蒸气凝结溶解了环境中的部分有害气体，形成含有硝酸根、亚硝酸根、氯酸根、硫酸根、亚硫酸根、氯离子等具有强酸强氧化性的腐蚀液，也会对室外机或冷凝器的铝管换热器表面造成腐蚀。特别对于窗机冷凝器而言，冷凝器的下半部分被泡在水里，整个冷凝器在散热时打水强制冷却，而水质不受控制，这些大大增强了换热器的耐腐蚀性难度，影响换热器的寿命。同时，冷凝式换热器还要求结构紧凑，体积小，重量轻，生产方便，成本低廉。因此冷凝换热器防腐和其换热器强化成为开发冷凝器窗机、除湿机、移动空调、分体机的技术关键。

铝管防腐蚀的方法有很多种，现有技术中包括进行表面隔绝处理或制造牺牲阳极作用。隔绝处理有无机镀层或有机涂层等方法；牺牲阳极有喷锌，镀锌，渗锌等方法。喷锌、渗锌、涂层处理对铝质冷凝式换热器在中低温，中低湿度，非腐蚀性气体下非常有作用，但是在高温、高湿以及腐蚀性气体等苛刻环境下，由于其将铝管表面作为牺牲阳极将导致铝管壁厚快速减薄，这对耐压强度并不高的铝合金换热器，其作为冷凝侧换热器***的安全性将大大打折扣。表面喷锌层快速腐蚀还会大大增加管翅冲胀接头的热阻，加快铝质换热器换热性能的衰减。而且喷锌以及表面整体式通过络酸盐进行钝化或电泳喷漆处理均会造成成本明显增高，有毒Cr离子残留或残液会对水有污染或挥发性的VOC排放，均对环境有明显有害的影响。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种铝管换热器，旨在改善作为冷凝器的铝管换热器的防腐蚀性能。

为了解决技术问题，本发明提供一种铝管换热器，包括铝质传热管和部分包覆传热管的铝质翅片，其关键在于，所述传热管外表面镀有以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层；所述传热管无铝质翅片包覆的裸露部位另涂有缓蚀剂涂层或防腐涂层。

优选地，所述传热管和铝质翅片的材质为铝锰合金，所述以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层其厚度为15～40微米。

优选地，所述以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层由以下组分按相应含量通过化学镀工艺成型在传热管表面：

硫酸镍：40～57g/L；

磷酸二氢钠：20～30g/L；

柠檬酸钠：35～45g/L；

醋酸铵：30～40g/L；

氟化铵：1～2g/L；

钼酸钠：1～5mg/L；包含有以上组分的镀液其PH值为7～9。

优选地，所述缓蚀剂的成分为:N-油酰肌氨酸及其十八铵盐与氢氧化钠的混合溶液或十二烷基磺酸钠溶液；所述防腐涂层为锌涂层。

优选地，所述传热管包括圆管、内螺纹管、椭圆管或直齿管；所述翅片包括平片、桥片、波纹片、开缝片或涡旋导流翅片。

本发明还提供一种制备前述铝管换热器的方法，其包括以下步骤：

选用铝锰合金为基材，加工成型传热管和翅片；

对传热管的外表面进行在线除油和碱蚀表面活化；

在常温、常压条件下进行以钼酸盐为添加剂的非晶Ni-P化学复合镀工艺，镀层的组分及含量为：硫酸镍：40～57g/L；磷酸二氢钠：20～30g/L；柠檬酸钠：35～45g/L；醋酸铵：30～40g/L；氟化铵：1～2g/L；钼酸钠：1～5mg/L；包含有以上组分的镀液其PH值为7～9；所述以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层其厚度为15～40微米；

对传热管进行在线清洁和在线退火处理，退火温度为380～550摄氏度；

对传热管进行表面镀层退火去氢处理和再结晶退火处理；

将翅片与带有镀层的传热管进行连接；

对传热管无翅片覆盖的部位进行缓蚀浸涂处理或刷防腐涂层处理。

优选地，所述镀层组分及其含量为：

硫酸镍：43g/L;

磷酸二氢钠：25g/L；

柠檬酸钠：40g/L;

醋酸铵：35g/L;

氟化铵：1g/L；

钼酸钠：2mg/L；

包含有以上组分的镀液其PH值为8；

所述镀液温度控制在85摄氏度；

所述表面镀层退火去氢处理和再结晶退火处理的工艺温度为510摄氏度。

本发明还提供一种换热设备，其包括铝管换热器，该铝管换热器包括铝质传热管和部分包覆传热管的铝质翅片，其关键在于，所述传热管外表面镀有以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层；所述传热管无铝质翅片包覆的裸露部位另涂有缓蚀剂涂层或防腐涂层。

优选地，前述换热设备为窗机空调、分体机空调、除湿机或移动空调。

本发明通过在传热管的表面成型以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层，与现有技术相比，具有以下优点及效果：镀膜致密性好，致密、均匀、光滑，提高了铝管换热器对室外环境以及冷凝液的耐腐蚀性；并且在传热管的裸露部位刷涂一层缓蚀剂或其他耐腐蚀涂层，进一步提升了传热管的耐腐蚀性能，延长了冷凝换热器的使用寿命，满足窗机，分体机，除湿机和移动空调等实际恶劣的冷凝侧使用环境，进一步推广了铝在换热器上的应用。

附图说明

图1是本发明一实施例中铝管换热器的整体结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1和图2，图1为本发明一实施例中铝管换热器的整体结构图；图2为图1中A处的局部放大示意图。本发明实施例提供一种铝管换热器，该铝管换热器包括铝质传热管1和部分包覆传热管的铝质翅片2。在传热管1外表面镀有以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层；所述传热管1无铝质翅片2包覆的裸露部位另涂有缓蚀剂涂层或防腐涂层3。

本发明实施例中，可根据对产品要求的耐腐蚀年限确定镀层厚度，再根据所需镀层厚度确定化学镀时间，从而制备成带有非晶态Ni-P化学复合镀层的防腐冷凝换热器，例如在ISO9223C4（人造环境中的腐蚀试验--盐雾试验）情况下，如果要求镀层的耐腐蚀年限约为5～6年，则可设置镀层厚度为20微米；如果要求耐腐蚀年限约为10年，则可设置镀层厚度为40微米。除湿机，移动空调等冷凝侧铝质换热器，使用涂层厚度为20微米时即能满足腐蚀寿命要求，而窗机，分体机等冷凝侧铝质换热器，使用涂层厚度为40微米时才能满足腐蚀寿命要求。

本发明一较佳实施例中，传热管1和铝质翅片2的材质优选为铝锰合金（例如普通国标牌号为铝合金3003、3005、3103的铝合金等），以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层其厚度为15～40微米。传热管1可以为圆管、内螺纹管、椭圆管或直齿管；翅片2可以为平片、桥片、波纹片、开缝片或涡旋导流翅片。可以选用3系铝锰合金为基材，分别加工成铝质翅片2和内螺纹管、圆管、椭圆管或直齿管等形状的传热管1，然后对传热管1表面进行除油后再进行化学镀，得到前述以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层。化学镀Ni-P是一种防腐蚀表面处理方法，但是在制冷空调等换热器上并不常用。因为单纯化学镀Ni-P合金镀膜本身为富氢的非晶态合金，尽管耐腐蚀性能，耐摩擦非常优异，但是其镀膜对基体附着力比较差，脆性很大，无法满足铝质换热器的弯管，胀管等高塑性形变的实际应用要求，为了满足实际应用，Ni-P镀层的铝管通常需要进行退火处理进行去氢和晶化；一般Ni-P镀层的退火温度不宜过高，一般为400度以下，而3系铝合金高温回复和再结晶温度通常在450摄氏度及以上，如果采用两套热处理工艺将大量增加加工成本。因此需要调整Ni-P镀配方并将两个热处理工艺合并成一个，从而满足整体工艺要求。本发明一实施例中，选用如下配方：硫酸镍：40～57g/L；磷酸二氢钠：20～30g/L；柠檬酸钠：35～45g/L；醋酸铵：30～40g/L；氟化铵：1～2g/L；钼酸钠：1～5mg/L；包含有以上组分的镀液其PH值为7～9；镀膜厚度为15～40微米。然后对传热管1进行在线清洁和在线退火处理，退火温度为380～550摄氏度。由于镀层中加了适量的钼酸盐稳定剂，同时P的含量控制适中，促使高温时，Ni-P镀层去氢后晶化时，晶粒比较稳定同时晶格畸变较小，不会造成长大过快造成附加拉应力，造成镀层从基体上脱落，同时在线退火温度只是持续60～120秒，整体热输入量相对于炉中退火40分钟左右，因此可以将两种退火合并成一起，即在一个工艺步骤中完成表面镀层退火去氢处理和再结晶退火处理，从而节省热处理成本。

退火去氢处理和再结晶退火处理完成之后，将带有镀层的传热管1和翅片2进行冲压、弯管、穿片和胀接等加工，使翅片2与传热管1连接在一起，然后再对无翅片2覆盖的传热管1的裸露部位进行缓蚀浸涂处理和无机锌涂层刷涂处理。优选地，缓蚀剂的成分为:N-油酰肌氨酸及其十八铵盐与氢氧化钠的混合溶液或十二烷基磺酸钠溶液；所述防腐涂层为锌涂层。例如，缓蚀剂N-油酰肌氨酸及其十八铵盐0.2～20ml/L与氢氧化钠0.2～1g/L混合溶液，十二烷基磺酸钠0.1～2g/L溶液和水性无机锌涂层的任意一种。

本发明通过在传热管1的表面成型以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层，与现有技术相比，具有以下优点及效果：镀膜致密性好，致密、均匀、光滑，提高了铝管换热器对室外环境以及冷凝液的耐腐蚀性；并且在传热管1的裸露部位刷涂一层缓蚀剂或其他耐腐蚀涂层3，进一步提升了传热管1的耐腐蚀性能，延长了冷凝换热器的使用寿命，满足窗机，分体机，除湿机和移动空调等实际恶劣的冷凝侧使用环境，进一步推广了铝在换热器上的应用。

本发明还提供一种制备前述铝管换热器的方法，在一较佳实施例中，该方法包括以下步骤：

步骤S1，选用铝锰合金为基材，加工成型传热管和翅片；本发明实施例中，可选用国标3系铝合金（例如铝合金3003）作为传热管和翅片的成型基材。传热管1可以为圆管、内螺纹管、椭圆管或直齿管；翅片2可以为平片、桥片、波纹片、开缝片或涡旋导流翅片。

步骤S2，对传热管的外表面进行在线除油和碱蚀表面活化；

步骤S3，在常温、常压条件下进行以钼酸盐为添加剂的非晶Ni-P化学复合镀工艺，镀层的组分及含量为：硫酸镍：40～57g/L；磷酸二氢钠：20～30g/L；柠檬酸钠：35～45g/L；醋酸铵：30～40g/L；氟化铵：1～2g/L；钼酸钠：1～5mg/L；包含有以上组分的镀液其PH值为7～9；所述以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层其厚度为15～40微米；

步骤S4，对传热管进行在线清洁和在线退火处理，退火温度为380～550摄氏度；

步骤S5，对传热管进行表面镀层退火去氢处理和再结晶退火处理；

步骤S6，将翅片与带有镀层的传热管进行连接；

步骤S7，对传热管无翅片覆盖的部位进行缓蚀浸涂处理或刷防腐涂层处理。

本发明一优选实施例中，镀层组分及其含量为：

硫酸镍：43g/L;

磷酸二氢钠：25g/L；

柠檬酸钠：40g/L;

醋酸铵：35g/L;

氟化铵：1g/L；

钼酸钠：2mg/L；

包含有以上组分的镀液其PH值为8；

所述镀液温度控制在85摄氏度；

以下将以具体实施例说明本发明的技术方案：

实施例1：

传热管1为直齿管，翅片2为普通桥片，材质均为铝合金3003。在常压、温度88摄氏度下镀以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀膜，镀液的组分及含量为：

硫酸镍：43g/L；

磷酸二氢钠：25g/L

柠檬酸钠：40g/L

醋酸铵：35g/L

氟化铵：1g/L

钼酸钠：1mg/L

镀液的PH控制为8，表面镀层退火去氢处理和再结晶退火处理的温度控制在490摄氏度，镀层厚度为30微米。

化学镀完成之后将翅片2与传热管1对接，然后对传热管无翅片覆盖的部位进行缓蚀剂浸涂，缓蚀浸涂的药剂为缓蚀剂N-油酰肌氨酸3ml/L+NaOH0.2g/L；最后自然风干。

实施例2

传热管1为普通圆管，翅片2为百叶窗开缝片，以3003铝管为基材。在常压、温度为80摄氏度镀以钼酸盐为添加剂的非晶态镍磷化学复合镀膜，镀液的组分及含量为：

硫酸镍：57g/L

磷酸二氢钠：20g/L

柠檬酸钠：45g/L

醋酸铵：30g/L

氟化铵：1g/L

钼酸钠：1mg/L;

镀液的PH控制为7，表面镀层退火去氢处理和再结晶退火处理的温度控制在505摄氏度；镀膜厚度为30微米，

化学镀完成之后将翅片2与传热管1对接，然后对传热管无翅片覆盖的部位进行缓蚀剂浸涂，缓蚀浸涂的药剂为缓蚀剂N-油酰肌氨酸5ml/L+NaOH0.2g/L；最后自然风干。

实施例3：

传热管1为内螺纹管，翅片2为波纹片，以铝合金3003为基材，在常压，温度为90摄氏度镀以钼酸盐为稳定剂镍磷化学复合镀膜，镀液的组分及含量为：

硫酸镍：40g/L

磷酸二氢钠：30g/L

柠檬酸钠：35g/L

醋酸铵：40g/L

氟化铵：2g/L

钼酸钠：5mg/L

镀液的PH值控制为9，退火温度为510摄氏度，镀膜厚度为20微米，

化学镀完成之后将翅片2与传热管1对接，然后对传热管无翅片覆盖的部位进行无机锌涂料刷涂，无机锌涂料主要成分为磷酸锌和锌粉的混合物，用毛刷刷涂一遍，然后自然风干。

本发明还提供一种换热设备，该换热设备包括前述铝管换热器，其可以为窗机空调、分体机空调、除湿机或移动空调。由于具有前述铝管换热器，本发明实施例中的换热设备，由于具有前述铝管换热器，提升了传热管的耐腐蚀性能，延长了换热设备的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铝管换热器，包括铝质传热管和部分包覆传热管的铝质翅片，其特征在于，所述传热管外表面镀有以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层；所述传热管无铝质翅片包覆的裸露部位另涂有缓蚀剂涂层或防腐涂层。

2.如权利要求1所述的铝管换热器，其特征在于，所述传热管和铝质翅片的材质为铝锰合金，所述以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层其厚度为15～40微米。

3.如权利要求1或2所述的铝管换热器，其特征在于，所述以钼酸盐为添加剂的非晶态Ni-P化学复合镀层由以下组分按相应含量通过化学镀工艺成型在传热管表面：

硫酸镍：40～57g/L；

磷酸二氢钠：20～30g/L；

柠檬酸钠：35～45g/L；

醋酸铵：30～40g/L；

氟化铵：1～2g/L；

钼酸钠：1～5mg/L；

包含有以上组分的镀液其PH值为7～9。

4.如权利要求3所述的铝管换热器，其特征在于，所述缓蚀剂的成分为:N-油酰肌氨酸及其十八铵盐与氢氧化钠的混合溶液或十二烷基磺酸钠溶液；所述防腐涂层为锌涂层。

5.如权利要求1所述的铝管换热器，其特征在于，所述传热管包括圆管、内螺纹管、椭圆管或直齿管；所述翅片包括平片、桥片、波纹片、开缝片或涡旋导流翅片。

6.一种制备如权利要求1所述的铝管换热器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

选用铝锰合金为基材，加工成型传热管和翅片；

对传热管的外表面进行在线除油和碱蚀表面活化；

对传热管进行表面镀层退火去氢处理和再结晶退火处理；

将翅片与带有镀层的传热管进行连接；

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述镀层组分及其含量为：

硫酸镍：43g/L;

磷酸二氢钠：25g/L；

柠檬酸钠：40g/L;

醋酸铵：35g/L;

氟化铵：1g/L；

钼酸钠：2mg/L；

包含有以上组分的镀液其PH值为8；

所述镀液温度控制在85摄氏度；

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述缓蚀剂的成分为:N-油酰肌氨酸及其十八铵盐与氢氧化钠的混合溶液或十二烷基磺酸钠溶液；所述防腐涂层为锌涂层。

9.一种换热设备，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的铝管换热器。

10.如权利要求9所述的换热设备，其特征在于，该换热设备为窗机空调、分体机空调、除湿机或移动空调。