陈文琼 黄茂科 路小倩

CHEN Wenqiong HUANG Maoke LU Xiaoqian

珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070

Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070

1 引言

目前行业上常见的换热器铝箔有非亲水性和亲水性两大类。非亲水铝箔简称素箔，即由各铝基材轧制而成的铝箔。亲水铝箔是利用物理、化学方法在素箔表面涂覆一层稳定的高亲水性膜，使亲水铝箔上的冷凝水由珠状被吸附为膜状，如图1。

为了增加空调换热器铝箔的防腐性能，常用的防腐工艺主要有三种。

1.1 增加涂膜厚度

将铝箔防腐涂膜由常规厚度均值1.1um增加到1.5um、2.8um，但是随着厚度的增加，换热性能会随之下降。

1.2 铝箔端面防腐工艺

翅片冲裁过程中，铝基会暴露在空气中成为薄弱易腐蚀点，通过铝箔喷漆工艺将端面的铝基覆盖新的一层保护膜，增强其防腐性能。但是此种工艺手段效率较低，且多层两器的防腐效果不佳。

1.3 换热器电泳工艺

将换热器整体电泳处理，通过电泳漆层提供保护膜，增强其防腐性能。但是因电泳液污染大且废液处理难度高，电泳工艺正逐步淘汰。

随着纳米技术的发展与日益成熟，项目组将从纳米材料的方向进行研究，开发新的防腐工艺。

2 纳米涂覆工艺

纳米涂层在换热器上的涂覆情况直接影响着整体性能。项目组从纳米涂覆的工艺流程进行研究。通过以下工艺处理的两器纳米涂层均匀、附着力优异，能充分发挥纳米涂层的各种特性。如图2所示。

2.1 清洗

（1）用翅片梳整理翅片，针对有变形、弯曲的地方进行梳理；

（2）清洗剂用量：1.2～1.5kg清洗剂/立方水，搅拌均匀；

（3）清洗液用电加热器加热至50～55℃；

（4）浸泡时间根据换热器大小浸泡15～20min，随后用高压水枪清洗至换热器不再残留白色泡沫，水流清澈；

（5）清洗干净后用吹风枪吹翅片至不再有水珠残留。

注意事项：a.清洗前需对换热器管口进行密封；b.清洗后不能用手直接接触换热器表面。

2.2 干燥

（1）自然晾干或者电风扇吹，时间都较长；

（2）烤箱烘烤，130～180℃烘烤5～10min至完全烘干。

2.3 浸泡

（1）用酒精喷壶喷洒涂料表层，去除涂料表层的泡沫，或者用纸板将气泡刮到一边去除；

（2）涂料充分搅拌后用过滤网去掉纳米涂料中的气泡；

（3）用粘稠度仪测定涂料的粘稠度；

（4）粘稠度仪在使用期间尽量不要直接暴露在空气中，做到即用即洗；

（5）浸泡时间为60～90s。

图1 亲水铝箔结构图

图2 涂覆工艺总流程图

图3 实验样机损失图

2.4 沥干与补喷

（1）换热器倾斜45°角悬挂，下方放置接料盘，方便涂料回收；

（2）沥1～2min后，用吹风枪沿翅片方向从上到下轻吹表面气泡，使表面光滑无异常；

（3）放置10min涂料无明显流动后观察翅片、裸露的铜管和钣金等；涂料多余的地方，特别是底部，可以用吹风枪梳理多余的涂料流出；浸泡不足处可适当补喷，翅片处需要大风量补喷，铜管和钣金处需要小风量补喷；

（4）沥干时间依据换热器大小而定。

2.5 固化

（1）换热器在进烤箱前除去原有柱塞，防止高温熔化；管内有压力则需要泄压，防止升温过程发生事故；

（2）换热器进烤箱后45°倾斜放置，悬挂密度间隔要求在10cm以上；温度探头接触换热表面，以保证检测到换热器本体的温度；

（3）换热器烘烤结束后，让换热器自然冷却或者电风扇吹，在没降至常温前严禁异物接触换热器表面；

（4）烘干后表面应平整光滑。

在生产工艺当中浸泡工序和固化工序为重点、难点工序，其生产工艺的好坏决定了纳米涂层性能的发挥，生产过程中需加强把控。为实现大批量生产，国外某品牌空调在固化工序中，将集装箱改造为大烤箱，通过增加简易风道将热风均匀送入集装箱，实现了空调批量化固化纳米涂层。

3 纳米涂料性能研究

纳米涂料主要成分：纳米TiO2、改性环氧树脂、苯乙烯共聚物、乙二醇单丁醚、Ag+。项目组对纳米涂料的防腐性和抗菌性进行了研究分析。

3.1 防腐性

对涂覆纳米涂料的换热器和铝片进行耐中性盐雾实验测试。实验标准为ASTM B117-2011，准备样件如下：

5份未涂涂层的铝翅片样品；5份涂有涂层的铝翅片样品。

实验测试持续时间：5000个小时。

要求在500个小时，1000个小时，3000个小时和5000个小时等时间点称量有涂层和无涂层的样品铝板的重量。从铝板的损失情况判断样件的被腐蚀程度。

实验进行到500h时，未涂涂层铝翅片样板，表面变出现生锈和光腐蚀迹象；涂有涂层的铝翅片样板，没有发现腐蚀的痕迹，上面有极少的盐雾干燥后留下的斑点，这个沉淀物很松软，不会附着在表面上。未涂涂层的换热器，最初便在表面发现明显的电腐蚀痕迹，特别是在弯曲端和钎焊铜端，电腐蚀非常明显；涂有涂层换热器，与涂有涂层的板相似，只有极少干燥后的盐点落在涂有涂层的表面。这些只是很疏松的盐雾颗粒。测量重量结果如表1所示。

实验进行到1000h时，未涂涂层换热器，在换热器组上出现很严重的电偶腐蚀，在弯曲端特别明显；涂有涂层换热器，有极少的干燥盐雾的微小斑点。这些盐斑点非常疏松，轻轻一抹就能抹掉。没有明显盐腐蚀的证据，也没有任何表明电偶腐蚀存在于样件表面的痕迹。测量重量结果如表2所示。

实验进行到3000h时，未涂涂层的换热器，出现非常严重的电腐蚀。因为严重的铝金属损失，铝片的一体性明显受损。铝片表现出很明显的易损性，轻轻一碰便会破损；涂有涂层的换热器，没有证据表明翅片上存在电腐蚀或者任何表面腐蚀。观察到非常少数量的干燥盐雾的“微小斑点”。在翅片和底板的极少区域有盐微斑，只是落在表面上。测量重量结果如表3所示。

实验进行到5000h时，未涂涂层的换热器，很明显的证据表明出现严重盐腐蚀，可以观察到警备级的电腐蚀。存在很明显铝损失的证据，铝片变得很易碎；涂有涂层的换热器，未发现电腐蚀存在的证据，未检测到电腐蚀。在涂有涂层换热器的一些表面处，我们发现存在为数不多的盐微斑。测量重量结果如表4所示。

将实验结果绘制成统计图，如图3所示。从数据可以看出随着实验时间的推移，有涂层样机均无受到腐蚀破坏，涂层起到良好的保护作用。无涂层保护的样机随着实验时间的推移，腐蚀破坏金属件逐渐加深。由此实验可证实纳米涂层有着较优异的防盐腐蚀能力。

涂层除了对中性盐雾进行考量，还进行了严酷的耐候试验，耐候实验参照GB/T 1865-2009。实验温度将黑板温度设置在65±2℃，试验箱内空气温度设置为38±3℃。样板的湿润及实验箱体中的相对湿度要求：采取联系运行的模式，实验湿润时间18min，干燥时间102min，干燥期间的相对湿度为40%～60%。实验箱内氙灯波长300～400nm，连续循环实验2000h，观察纳米涂层两器表面无明显变化。

表1 500h后重量对比

表2 1000h后重量对比

表3 3000h后重量对比

表4 5000h后重量对比

3.2 抗菌性

对涂覆纳米涂料的换热器和铝片进行耐霉菌实验测试。实验标准为GJB 150.10A-2009。

3.2.1 准备样件

5份未涂涂层的铝翅片样品；5份涂有涂层的铝翅片样品。

3.2.2 测试条件

（1）菌种：黑曲霉AS3.3928，绳状青霉AS3.3875，土曲霉AS3.3935，宛氏拟青霉AS3.4253，绿色木霉AS3.2942，短柄帚霉AS3.3985；

（2）实验温度：30℃±1℃；

（3）实验湿度：95%±5%；

（4）持续时间：28天；

（5）孢子悬液浓度1.0×106个/L。

3.2.3 测试结果

实验后涂有涂层的样件评定等级为0级—无生长，材料无霉菌生长。未涂涂层的样机评定等级为2级—材料表面霉菌断续蔓延或菌落松散分布，或整个表面有菌丝连续延伸，但霉菌下面的材料表面依然可见。

附，样品表面观察到的霉菌生长情况评价等级：

0级——无生长，材料无霉菌生长；

1级——微量生长，分散、稀少或非常局限的霉菌生长；

2级——轻度生长，材料表面霉菌断续蔓延或菌落松散分布，或整个表面有菌丝连续延伸，但霉菌下面的材料表面依然可见；

3级——中度生长，霉菌大量生长，材料可出现可视的结构改变；

4级——严重生长，厚重的霉菌生长。

从实验结果可以看出，纳米涂层包含的长效银离子（Ag+=银离子），可有效减少换热器内部发霉和滋生细菌。保护换热器免受微生物污染。一个干净、干燥、无生物膜的换热器会比受污染的换热器换热效率更高、更节省能量、更健康环保。

4 总结

纳米涂层两器具有优异的抗盐害性能，可以推广到沿海区域、海岛、船舶等高盐分、高紫外线地区，能有效保障空调的使用寿命。纳米涂层两器还具有抗菌性能，可以推广到家用高端内机中，实现无菌自清洁功能。同时，纳米涂层在食品冷冻冷藏中也有广泛的推广价值。纳米涂层的性能优异，如何实现控制其涂覆质量是值得进一步研究的课题。