一種換熱器鋁箔翅片組超疏水表面的規(guī)?；苽浞椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱器鋁箔翅片組超疏水表面的規(guī)?；苽浞椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002]作為空調(diào)、制冷設(shè)備、空氣源熱泵等熱量傳遞和交換的關(guān)鍵部件，換熱器/蒸發(fā)器鋁箔翅片表面親水處理和間斷加熱除霜雖可解決冷凝水橋、腐蝕等問(wèn)題，但親水涂層和表面結(jié)露水膜的存在均降低了鋁箔的換熱系數(shù)，水膜蒸發(fā)也不利于室內(nèi)濕度的控制，且冷凝水帶走大量能量，造成能源浪費(fèi)；采用的間斷加熱融霜不僅增加能耗，影響室內(nèi)溫度，化霜水難以及時(shí)脫附，易再次結(jié)霜，嚴(yán)重影響空調(diào)的換熱效率和可靠性，結(jié)霜嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生系統(tǒng)停機(jī)現(xiàn)象，還易使鋁箔吸附灰塵、發(fā)霉等，增加室內(nèi)病菌、微生物含量和PM2.5顆粒值，危害人體健康，甚至引發(fā)各種疾病。近些年的研宄顯示，超疏水表面具有憎水、自潔、耐蝕、減阻等特性，且在延遲、抑制露霜冰的形成和生長(zhǎng)有一定作用。然而，同行和本課題組的研宄結(jié)果均表明，普通超疏水表面研宄僅在常溫、干燥條件下適用，冷凝、結(jié)霜條件下，超疏水表面并不能避免結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象。近幾年，具有適宜微納結(jié)構(gòu)的超疏水表面形成的冷凝液滴合并后能夠自發(fā)彈跳，發(fā)生迀移或脫落。不但如此，這種超疏水表面化霜融冰時(shí)，由于表面接觸霜冰層最先融化，立刻形成一層類似于“潤(rùn)滑油”的液膜，使得霜冰層未完全融化時(shí)，即整層滑落/剝落。無(wú)論是除霜融冰時(shí)間、還是殘留水，都顯著少于其它表面。但是，現(xiàn)有研宄仍存在如下難點(diǎn)和問(wèn)題:第一，大面積制備難；第二，規(guī)模化制備難；第三，工藝復(fù)雜。
[0003]大面積制備難，是因?yàn)楝F(xiàn)有的超疏水表面制備技術(shù)多應(yīng)用于塊體材料表面。制備超疏水表面面積小。如空調(diào)換熱器鋁箔翅片這樣厚度薄、面積大的片體材料的超疏水表面制備方法仍不多見(jiàn)。此外，由于規(guī)?；苽潆y，現(xiàn)有的研宄多局限于單塊材料的超疏水表面制備的研宄。同時(shí)，也鮮有大數(shù)量地在金屬鋁箔材料表面制備超疏水表面的工藝方法。目前，一些現(xiàn)有的在金屬材料表面制備超疏水表面的方法，多需要在金屬表面先進(jìn)行機(jī)械加工，用物理方法制備出微米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)，再用化學(xué)方法進(jìn)行納米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，工藝復(fù)雜，難以進(jìn)行規(guī)?；貞?yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種能夠形成密排堆積的納米片狀、棒狀結(jié)構(gòu)、對(duì)鋁箔的損傷小且表面粗糙度小的規(guī)?；苽渚哂谐杷砻娴膿Q熱器鋁箔翅片的處理方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種換熱器鋁箔翅片組超疏水表面規(guī)?；苽浞椒?，所述方法包括下列步驟:
[0006](I)前處理:將密排成組的換熱器鋁箔翅片組經(jīng)丙酮、去離子水超聲清洗，吹干后浸入堿液中，室溫條件下處理后依次用乙醇、去離子水清洗，吹干后備用；
[0007](2)刻蝕處理:以酸性或堿性水溶液為刻蝕液，將換熱器鋁箔翅片組，在40?60°C水浴條件下，置于刻蝕液中，刻蝕時(shí)間為60?150s，取出后用乙醇、去離子水清洗并吹干，所述的酸性或堿性水溶液中添加丙三醇或聚乙二醇為添加劑；
[0008](3)弱堿性沸水處理:將刻蝕處理后的密排成組的換熱器鋁箔翅片置于弱堿性沸水中I?2h，隨水冷卻至室溫后取出，用去離子水清洗并吹干；
[0009](4)化學(xué)改性:將處理好的鋁箔翅片組置于玻璃槽中，并在其側(cè)玻璃皿中滴加少量氟硅烷采用氣相沉積法實(shí)現(xiàn)氟硅烷的修飾，密封后置于150°C烘箱中反應(yīng)一段時(shí)間后即完成化學(xué)改性，獲得超疏水鋁箔翅片組。
[0010]所述換熱器鋁箔翅片中鋁元素含量為99.0wt%以上，翅片數(shù)量在10片以上，或是進(jìn)行了穿管脹管后的翅片組。
[0011]步驟⑵中所述的酸性或堿性水溶液中酸或堿的濃度為I?2mol/L。
[0012]步驟⑵中所述的酸性或堿性水溶液中丙三醇或聚乙二醇的濃度為5?30g/L。
[0013]步驟(2)中所述的酸性水溶液為鹽酸或硝酸水溶液。
[0014]步驟(2)中所述的堿性水溶液為氨水或氫氧化鈉水溶液。
[0015]步驟(2)中所述的氟硅烷為三甲氧基全氟硅烷、三乙氧基全氟硅烷、氯基或三氯基全氟硅烷中任意種。
[0016]步驟(3)中所述的弱堿性沸水為通過(guò)在去離子水中滴加氫氧化鈉、氨水或氫氧化鉀溶液得到，pH值控制在8?10。
[0017]步驟⑷中，烘箱中反應(yīng)時(shí)間為此。
[0018]步驟⑷中氟硅烷的量為0.5?1ml。
[0019]有益效果:
[0020](I)在刻蝕過(guò)程中，在刻蝕液中加入丙三醇或聚乙二醇，緩釋酸液刻蝕過(guò)程。通過(guò)在刻蝕液中加入丙三醇或聚乙二醇，防止在刻蝕過(guò)程中換熱器鋁箔翅片表面生成的過(guò)深的微米級(jí)坑洞，減小刻蝕過(guò)程對(duì)鋁箔的損傷，制得密排成組的換熱器鋁箔翅片外表整潔美觀。
[0021](2)對(duì)換熱器鋁箔翅片進(jìn)行沸水處理時(shí)，保持沸水的PH值在8?10，控制表面納米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的過(guò)程。使換熱器鋁箔翅片沸水處理的環(huán)境處于弱堿性，有助于鋁箔翅片表面的偏鋁酸鹽陳化，生成Al (OH) 3的粗糙結(jié)構(gòu)。陳化的反應(yīng)式為
[0022]Al (OH) 4' 一 Al (OH) 3 (s) +OH'
[0023]并且，通過(guò)100°C的沸水保溫處理加速了上述陳化反應(yīng)速率，在鋁箔翅片表面快速、可控地制備出所需的片狀、棒狀堆積的納米粗糙結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
[0024](3)本方法制備得到的具有超疏水表面的換熱器鋁箔翅片，性能均勻，適合于規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)。相比于其他現(xiàn)有方法，通過(guò)化學(xué)法制備超疏水的換熱器鋁箔翅片，工藝簡(jiǎn)單，性能均一，并能適應(yīng)于現(xiàn)有各種翅片換熱器翅片的規(guī)?；杷砻嬷苽?。
[0025](4)制備的密排成組的換熱器鋁箔翅片表面超疏水性能優(yōu)異、均勻。表面靜態(tài)水滴接觸角大于155°，如圖2所示，且對(duì)水滴的黏附性很弱，水滴易彈跳脫落。
[0026](5)酸性或堿性水溶液刻蝕不但可進(jìn)一步去除氧化膜，活化表面，加熱條件下，還可以在鋁箔基底上快速形成微米級(jí)凹坑結(jié)構(gòu)，避免常溫刻蝕造成的鋁箔過(guò)度損傷，并有助于提高納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如圖6所示。堿性沸水處理則有利于納米結(jié)構(gòu)的縱向生長(zhǎng)，陣列排布的納米片狀結(jié)構(gòu)使獲得的超疏水表面的冷凝露滴自發(fā)彈跳，有效提高了表面的抗結(jié)露、抗結(jié)霜效果。
[0027](6)與未經(jīng)處理的鋁箔翅片相比，本方法制備的具有超疏水表面的換熱器鋁箔翅片具有良好的抑霜、抗露的效果，結(jié)霜量小、霜晶矮小、霜層生長(zhǎng)疏松，如圖3、圖4、圖5所示，凝露液滴成球狀、易滾落。本發(fā)明規(guī)?；苽渚哂谐杷砻娴膿Q熱器鋁箔翅片制備工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染、基底損傷小、表觀質(zhì)量佳，適用于各種尺寸的換熱器鋁箔翅片制備，適合推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
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[0028]圖1為實(shí)施例1中換熱器銷箔翅片超疏水表面的掃描電鏡圖；
[0029]圖2為采用實(shí)施例1工藝處理后的換熱器鋁箔翅片表面水滴形態(tài)；
[0030]圖3為實(shí)施例1制備的超疏水鋁箔表面(右側(cè))和未經(jīng)處理表面(左側(cè))的抗結(jié)霜測(cè)試體式顯微圖片(室溫10°c，表面溫度-15°c，結(jié)霜60min后)；
[0031]圖4為實(shí)施例1制備的超疏水鋁箔表面(右側(cè))和未經(jīng)處理表面(左側(cè))的融霜測(cè)試體式顯微圖片(室溫10°c，經(jīng)過(guò)表面溫度-15°c，結(jié)霜60min后，表面溫度50°C融霜，時(shí)間 4s)；
[0032]圖5為實(shí)施例1制備的超疏水鋁箔表面(右側(cè))和未經(jīng)處理表面(左側(cè))的融霜測(cè)試體式顯微圖片(室溫10°c，經(jīng)過(guò)表面溫度-15°c，結(jié)霜60min后，表面溫度50°C融霜，時(shí)間 8s)。
[0033]圖6為采用實(shí)施例1工藝處理中，經(jīng)過(guò)酸液刻蝕后，鋁箔翅片表面的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]一種具有超疏水表面的換熱器鋁箔翅片組規(guī)模化制備的處理方法，其特征在于所述方法包括下列步驟:
[0035](I)前處理:將換熱器鋁箔翅片組經(jīng)丙酮、去離子水超聲清洗，吹干后浸入lmol/L的氫氧化鈉水溶液中，室溫條件下處理30?60s，然后依次用乙醇、去離子水清洗，吹干后備用；所述換熱器鋁箔翅片鋁元素含量為99.0wt %以上，翅片數(shù)量在10片以上；
[0036](2)刻蝕處理:以酸性或堿性的混合水溶液為刻蝕液，將密排成組的經(jīng)過(guò)前處理過(guò)的潔凈的換熱器鋁箔翅片，在40?60°C水浴條件下置于刻蝕液中，刻蝕時(shí)間為60?150s，刻蝕結(jié)束后，取出鋁箔，用乙醇、去離子水清洗并吹干，所述的酸性混合水溶液可為鹽酸或硝酸的水溶液，其中添加丙三醇或聚乙二醇為添加劑，所述堿性混合水溶液可為氨水、氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液，添加丙三醇或聚乙二醇為添加劑，酸性或堿性混合水溶液可以用以下方法制備:將鹽酸、硝酸或氨水、氫氧化鈉加入去離子水中，再將丙三醇或聚乙二醇加入，磁力攪拌混合均勻后即可得到所需的混合水溶液，其中酸或堿的濃度為I?2mol/L，丙三醇或聚乙二醇的濃度為5?30g/L ；
[0037](3)弱堿性沸水處理:將刻蝕處理后的密排成組的換熱器鋁箔翅片置于弱堿性沸水中I?2h，隨水冷卻至室溫后取出，用去離子水清洗并吹干；所述弱堿性水為通過(guò)在去離子水中滴加氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液得到，PH值控制在8?10。
[0038](4)化學(xué)改性:將經(jīng)過(guò)酸液刻蝕和堿性沸水處理的鋁箔翅片組置于玻璃槽中