1、專題報道汽車空調(diào)蒸發(fā)器的環(huán)保型耐蝕親水處理工藝沈陽帕卡瀨精有限總公司 吳利君 王軼楠 董振巍 沙 清 目前,汽車空調(diào)普遍采用質(zhì)輕、 熱傳導(dǎo)快、耐腐蝕的鋁箔做熱交換 器的散熱片(翅片。鋁散熱片如 果不經(jīng)過表面處理,當(dāng)翅片間距<2 mm 時,在空調(diào)制冷過程中,空氣 中的水蒸氣就容易凝結(jié)并附著在翅 片表面,在翅片間形成 “ 水橋 ” ,使通 風(fēng)阻力和噪聲增大,造成熱交換器 工作效率下降。而且,翅片表面的 冷凝水容易聚集空氣中的污物,使 翅片發(fā)生腐蝕反應(yīng),形成 “ 白粉 ” 式的 產(chǎn)物(Al 2O 3·x H 2O 等,而且該腐 蝕產(chǎn)物容易產(chǎn)生細(xì)菌,并隨暖風(fēng)吹 出,污染環(huán)境,影響人們健

2、康。隨 著空調(diào)器的高性能化和小型化,翅 片間的距離變得更小, “ 水橋 ” 與 “ 白 粉 ” 問題也越來越突出。國內(nèi)外解決 上述問題的方法,通常是在翅片表 面涂覆一層親水涂料,形成親水涂 膜,使冷凝水在翅片表面迅速鋪展 并流走,不形成半球形的水珠,也 搭不成 “ 水橋 ” ,有效地提高了汽車空 調(diào)換熱器的性能。國內(nèi)外換熱器親水處理工藝主要 有前處理和后處理兩類。所謂前處 理,是在換熱器用鋁箔的生產(chǎn)過程 中,涂敷一層親水涂料,形成親水 涂膜,制成親水鋁箔;而后處理, 則是直接對成型換熱器進(jìn)行親水性 處理,使其表面形成親水膜層,從 而具備良好的親水性能。目前,前 處理方法被普遍采用,后處理在國

3、內(nèi)也已形成一定規(guī)模,但因大多采 用含鉻藥劑進(jìn)行防銹親水處理,在 藥劑性能以及環(huán)境友好方面存在重 大問題。由沈陽帕卡瀨精有限總公 司研制生產(chǎn)的高耐蝕、環(huán)保型親水 性后處理藥劑 LN-5034、 LN-810W 系列產(chǎn)品已經(jīng)投放市場,和一系列 環(huán)保型藥劑(如清洗劑 FC-2081S 、 無鉻化成劑 CT-3775/AB-200等配 套使用 , 對成型汽車空調(diào)換熱器進(jìn)行 清洗、耐蝕和防菌親水性處理,可 以極大地提高空調(diào)換熱器表面的親 水性能。該類產(chǎn)品已經(jīng)在沈陽和天 津等地獲得批量使用,反映良好。 下面以 CT-3775化成劑和 LN-5034親 水處理藥劑的配套使用為例,介紹 高耐蝕、環(huán)保型親水性處

4、理藥劑的 使用及親水膜層性能評價方法。1 處理過程1.1 藥劑及材料 (1藥劑采用藥劑為沈陽帕卡瀨精有限總 公司生產(chǎn)的環(huán)保型脫脂劑 FC-2081S (A 、 B 、環(huán)保型無鉻化成劑 CT-3775(M 、 R 和 親 水 性 處 理 藥 劑 LN-5034。 (2蒸發(fā)器采用沈陽某汽車空調(diào)公司生產(chǎn)的 蒸發(fā)器工件(見圖 1,其主要由 Tube 材(管材和 Fin 材(翅材等 組成,分別采用不同型號的鋁或鋁 合金,采用鹵素基焊熔劑在 500 以上、以 Nocolock 釬焊方法(NB 法制成,焊熔劑量大約在 110 g/m2,總表面積約 4.9 m2左右。1.2 處理工藝沈陽某汽車空調(diào)生產(chǎn)廠家的親

5、 水化處理工藝完全引進(jìn)日本技術(shù), 并全部采用成套系列環(huán)保型處理藥 劑,生產(chǎn)技術(shù)處于當(dāng)今世界領(lǐng)先行 列。其親水性處理工藝流程為:水 洗離心分離脫脂離心脫水 水洗水洗 2純水洗 3離心脫水 無鉻化成處理離心脫水水洗 1水洗 2純水洗 3離心脫水親圖 1 汽車空調(diào)換熱器工件型的廠家采用水性涂料的無中涂工 藝將是經(jīng)濟(jì)利益和社會責(zé)任雙贏的 選擇。能和耐候性能方面已經(jīng)達(dá)到或者接 近傳統(tǒng) “3C2B” 工藝的涂膜質(zhì)量水平 ,但是在涂膜裝飾性上尚需改進(jìn)。對于經(jīng)濟(jì)型轎車、微型客車和商務(wù) 車而言,無中涂工藝的涂膜裝飾性 能完全能夠滿足要求,生產(chǎn)此類車 專 題 報 道水處理離心脫水干燥固化檢測組裝。1.3 親水皮膜

6、的分析檢測(1皮膜附著量檢測儀器日本理學(xué) ZSX100E 型 X 射線熒光光譜儀。(2檢測項目與標(biāo)準(zhǔn)以 LN-5034系列藥劑對蒸發(fā)器工件進(jìn)行親水性處理后,采用剝離法取樣,主要對親水膜進(jìn)行元素含量的檢測。根據(jù)本公司的技術(shù)經(jīng)驗,一般化成親水膜達(dá)到表 1的附著量要求,即能滿足耐腐蝕和親水等性能要求。2親水處理及影響因素2.1 親水處理過程親水性處理藥劑 LN-5034是以有機(jī)高分子化合物為主體的、含有 V 和Zr 等元素的液態(tài)混合物,配合使用專用的脫脂劑和無鉻化成劑,用于鋁質(zhì)蒸發(fā)器的表面清洗、防蝕和親水系列處理。該藥劑主要通過物理吸附反應(yīng),通過烘干、固化在被處理表面形成一種親水性能優(yōu)良的耐腐蝕、防

7、菌親水皮膜,并具有環(huán)境友好性的優(yōu)點。在親水性處理過程中,親水處理液的固體分(Nvc 、pH 值、離心分離和干燥過程等條件,對親水皮膜的形成及其性能都有十分重要的影響,即恰當(dāng)?shù)墓腆w分、 pH 值、離心條件和干燥條件是形成優(yōu)良性能親水性皮膜的關(guān)鍵。2.2 影響因素(1固體分親水處理藥劑 LN-5034在初期配槽時,必須保證一定的固體分,即處理槽液中必須含有足夠的有效成膜物質(zhì),才能保證形成性能良好的親水膜。一般地,提高親水槽液的固體分,單位面積的皮膜重量和質(zhì)量也會相應(yīng)提高,固體分對親水膜的影響見表 2(未進(jìn)行化成處理,只進(jìn)行親水處理。由表 2可見,在同等化成和離心條件下,提高親水 槽 液 的 固 體

8、分,工件單位面積上的皮膜附著量明顯提高。但是 在 實 際 生 產(chǎn)過程中,綜合考慮降成本等因素,不能單純依靠提高固體分來改善皮膜質(zhì)量,必須將其控制在最佳范圍內(nèi),通過與其他工藝合理配套,達(dá)到低成本、高質(zhì)量的目的。(2離心分離應(yīng)該控制工件表面的槽液物理吸附量(即濕膜重量。一般親水處理后,濕膜重量要控制在約 70 g/臺(即 14.3 g/m2左右,最高不能超過 100 g/臺,否則工件表面會出現(xiàn)黃變和皮膜剝落等現(xiàn)象。綜上,只要固定了親水槽液的固體分和親水處理后的離心條件,也就確定了工件表面的有效成膜物質(zhì)總量,所以合理確定離心分離條件對皮膜的形成和質(zhì)量具有重要影響。單位面積上成膜物質(zhì)總量計算 公式如下

9、:成膜物質(zhì)量(g/m2 =(工件整 體濕膜重量(g ×固體分 / 工件面 積(m 2 (1 離心分離條件主要通過離心時間 和離心轉(zhuǎn)速來控制,延長離心時間和 提高離心轉(zhuǎn)速與單位面積上的成膜物 質(zhì)總量以及皮膜附著量成反比,有關(guān) 試驗數(shù)據(jù)見表 3。另外,焊接的蒸發(fā)器工件 Tube 材上 /下表面存在物理狀態(tài)差異,加 之進(jìn)行離心處理時工件豎直放置, 所以離心處理后, Tube 材上 /下表面 的濕膜附著量也會有差異。一般來 說, Tube J(管材接水面的附著 量高于 Tube D(管材滴水面的附 著量。在試驗中發(fā)現(xiàn),將離心分離 機(jī)掛具改成橫向放置(見圖 2,會 有效縮小上 /下表面的濕膜附

10、著量差 異以及最終的皮膜附著量差距。(3干燥過程干燥時間和干燥溫度對皮膜質(zhì)量 有十分重要的影響。根據(jù)現(xiàn)場工藝 設(shè)備條件和經(jīng)驗數(shù)據(jù),將干燥時間 確定為 3040 min,所以干燥溫度成 為干燥過程的主導(dǎo)因素。從文獻(xiàn)資 料和日方經(jīng)驗數(shù)據(jù)來看,烘干溫度(a 縱向(b 橫向圖 2 工件離心處理的放置方式專題報道 圖 3 干燥溫度和皮膜親水角的關(guān)系公司生產(chǎn)的蒸發(fā)器工件進(jìn)行了親水性處 理,皮膜性能良好,測定結(jié)果如下。 (1附著量:元素附著量均符合 標(biāo)準(zhǔn)。(2親水角(:初期親水角 小于 10°,干 /濕循環(huán) 500次(親水持 續(xù)性干 /濕交替試驗:在流水中浸漬 2 min、干燥 6 min為一次后

11、,測定 親水角小于 20°。當(dāng) 20°時,鋁箔的親水性良 好;當(dāng) 20°< 30°時 , 鋁箔親水性 一般;當(dāng) 30°< 50°時 , 鋁箔親水 性較差;當(dāng) >50°時 , 可認(rèn)為鋁箔的 親水涂層已基本不發(fā)揮作用(見圖 5。 (3鹽霧試驗:取經(jīng) CT-3775化成劑處理 +LN-5034親水劑處理的蒸發(fā)器,進(jìn)行 240 h中性耐鹽霧 試驗(5%NaCl水溶液 , 調(diào)整 pH 值 至 6.57.2,試驗箱工作條件按 GB 645886,蒸發(fā)器的管材和翅片直接影響皮膜親水角,干燥條件和 皮膜親水角的關(guān)系見圖 3。從圖 3可見,干燥溫度在 120130 范圍內(nèi)時,初期親水角 20°、流 水試驗親水角 20°,即親水性處理 藥劑 LN-5034的最佳干燥條件為在 120130 下,干燥 2040 min。 (4化成處理等其他因素 除上述因素外,脫脂洗凈程度、 水洗條件、化成處理以及前 /后工序 的合理配合,乃至藥劑和處理設(shè)備 之間的配合程度都對親水皮膜性能 有重要影響。脫脂洗凈工程是實施 化成處理和親水處理的基礎(chǔ);化成 處理是工件表面防腐蝕性能的主要保證,也是親水處理的基礎(chǔ)。實質(zhì) 上,親水性的耐蝕、防菌皮膜是由 化成處理和親水