專利名稱：換熱器及其表面處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及符合權利要求1前序部分的換熱器，尤指汽車換熱器，以及一種該類換熱器的表面處理方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的換熱器經(jīng)常會遇到腐蝕、微生物繁殖和沾染污濁的問題。這些問題主要由于空氣中冷凝液的沉積，這些冷凝液會流過安裝在冷卻液所流經(jīng)的圓板及管道之間的各波紋板。此外，灰塵和污物也會積累，以至于在潮濕、受污的表面會積聚微生物，而這些微生物可能形成不期望的氣味。
通過采取換熱器表面的親水性設計，能夠使得冷凝液從換熱器表面流走，同時基于親水性會在換熱器表面形成一薄薄的液體薄膜，它能持續(xù)從波紋板表面流下。這樣便具有了所謂的自凈效果或者清洗效果，同時能夠減少灰塵和污物持續(xù)的積聚，并且能避免換熱器表面微生物的聚積。此外，波紋板表面干得更快。通過這種方法保持及改進了換熱器的總效率。
EP 115 40 42 A1公開了一種換熱器化學表面處理的方法，其中5至1000納米中等直徑的硅酸鹽微粒以及稀薄的聚乙烯醇溶液被涂抹在換熱器的表面。首先使用酸洗來進行表面預處理，隨后構建含鉻或鋯的轉換層。經(jīng)過這樣處理的換熱器，再使用上面提到的親水性化學材料進行涂層，從而使處理過的表面具有親水特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種改良的換熱器。
該目的通過符合權利要求1特征的換熱器實現(xiàn)。較佳實施例由從屬權利要求實現(xiàn)。
符合本發(fā)明優(yōu)勢設計的親水表面涂層—尤涉及汽車換熱器—配有凝膠，該凝膠最好由溶膠-凝膠涂覆(Sol-Gel-Beschichtung)。該凝膠可包含納米微粒，涂覆納米微粒(beschichteten Nanopartikel)和/或嫁接納米微粒(aufeepfropfte Nanopartikel)。親水表面涂層確保在表面形成一薄薄的封閉液體薄膜，該液體薄膜可持續(xù)從波紋板表面或從換熱器的圓板/管道流下。這便具有了自凈效果或者清洗效果，同時能夠減少灰塵和污物持續(xù)的積聚，并且能避免換熱器表面微生物的聚積。此外，波紋板表面干得更快。
在本發(fā)明各實施形式的變型中，表面涂層除了或取代親水功能外，還具有一項或多項另外的優(yōu)勢功能，例如阻蝕或防腐蝕功能。
作為溶膠-凝膠法的原材料，最好使用包含以下元素的羥氧基化合物第III主族元素(例如鋁、硼、銦)和/或第IV主族元素(例如硅、錫)和/或過渡金屬—最好是第IV副族的過渡金屬(例如鈦、鋯、鉿)和/或第V副族的過渡金屬(例如釩、鈮、鉭)。
本發(fā)明一優(yōu)化設計在于，將羥氧基化合物一部分可水解的羥氧基殘留(Alkoxyreste)替換為烷基和/或芳基殘留(Arylreste)，或者設計為由純羥氧基化合物和部分包含烷基和/或芳基殘留的羥氧基化合物所構成的混合物。這些化合物最好經(jīng)過鹵化，特別是經(jīng)過氟化處理。
該親水性表面涂層最好含有納米微粒。這些納米微粒最好近100％或者完全由氧化物構成。
對于涂層內(nèi)的納米微粒來說，除了那些至少在涂層納米微粒內(nèi)核存有的氧化物外或者取代這些氧化物，涂層內(nèi)也可存在其它的化合物。納米微粒涂層能夠包含有機和/或無機成分，以及具有抗微生物作用的有機和/或無機成分。
嫁接納米微粒主要是指帶有一內(nèi)核的納米微粒，并且該內(nèi)核具有連有側基的氧化物或直接由這類氧化物構成。這些側基通過化學的方法連結在納米微粒內(nèi)核的表面，例如借助氧橋或氮橋聯(lián)結。為了生成該類納米微粒，例如會使用雙功能的化合物，例如雙氨和/或雙醇。通過這種方法能夠改變納米微粒的表面特性(例如疏水性、親水性、分散及溶解穩(wěn)定性)。此外還可在納米微粒上嫁接一帶有反應活性側鏈的聚合物鏈，例如含有OH或者COOH或者OR基團的側鏈，或者在聚合物網(wǎng)絡內(nèi)嫁接一非過度活性的基團，例如OH或COOH或OR基團。
這些納米微粒最好(為了簡便起見在接下來的描述中，只要沒有改用其它的表達，納米微粒也應理解為涂層和/或嫁接的納米微粒)包含氧化物和/或水合氧化物(Oxidhydrate)和/或氮化物和/或碳化物。此處，最好優(yōu)先使用第II主族和/或第III主族元素的氧化物，和/或鍺、錫、鉛元素的氧化物，和/或過渡金屬(第IV和第V副族為佳)的氧化物，和/或鋅和/或鈰的氧化物。
水合氧化物、氮化物和碳化物最好由第III主族元素和/或第IV主族元素，和/或由過渡金屬(第IV和第V副族為佳)，和/或由鋅和/或鈰構成。
納米微粒、涂層納米微粒和嫁接納米微粒，其直徑最好為1至1000納米之間的中等直徑，尤其是在50至500納米之間為佳。
一具有優(yōu)勢的設計在于，表面涂層包含具有抗微生物效果的組分。這些組分可以是納米微粒的組成成分，例如嫁接或者涂層的納米微粒的組成成分，或者這些組分可包含在表面涂層的其余部分內(nèi)。這類補充成分可改善表面涂層的抗微生物效果并使得微生物無法在換熱器的表面積聚，或者至少妨礙它們的積聚。
表面涂層的涂覆通過浸漬、澆注或者噴涂(Sprühen)的方法完成為佳。
較好的方法是，借助酸性或堿性的腐蝕劑完成預處理，并緊接著進行酸洗和/或轉換處理。該預處理最好也是通過浸漬、澆注或者噴涂的方法完成。轉換處理用于構建鈍化層，該鈍化層，例如通過形成混合氧化物和表面牢牢固定。該鈍化層主要用于防止腐蝕侵蝕。
預處理之后可進行干燥處理，在完成表面涂層后進行干燥處理本來也是必要的。


下面將依據(jù)三個實施例并結合附圖，詳細說明本發(fā)明圖1本發(fā)明第一實施例中涂覆有本發(fā)明涂層的換熱器表面區(qū)域附近的剖面圖。
圖2本發(fā)明第二實施例中涂覆有本發(fā)明涂層的換熱器表面區(qū)域附近的剖面圖。
具體實施例方式
圖1展示了帶有親水表面涂層2的第一個實施例中一鋁制換熱器波紋板1表面附近的區(qū)域。此處表面涂層2由一溶膠(Sol)構成，該溶膠含有基本上由純氧化鋁構成的納米微粒3。納米微粒3的直徑為處于10至100納米之間的中等直徑，并且在整個表面涂層2內(nèi)相對均勻地分布。
該溶膠為鋁的羥氧基化合物，并且使用的是由純羥氧基化合物和那些其中部分可水解的羥氧基殘留由烷基殘留(Alkylreste)取代的羥氧基化合物所構成的混合物。
在使用一酸性的腐蝕劑進行表面清潔之后，通過在一膠質溶膠溶液內(nèi)浸漬完成表面涂層2的涂覆，且該溶膠溶液內(nèi)分散有由氧化鋁構成的納米微粒。隨后進行一干燥程序。
圖2展示了第二個實施例中一換熱器波紋板11表面附近的區(qū)域。這里在含有納米微粒13的親水表面涂層12和波紋板之間，設有轉換層14。轉換層14主要由鋁和鋯的混合氧化物構成。
納米微粒13為所謂的帶有側鏈基團的嫁接納米微粒。該納米微粒13具有一含有氧化物的內(nèi)核，該內(nèi)核周圍環(huán)繞通過化學鍵連結在納米微粒內(nèi)核表面的雙功能有機化合物。這些雙功能有機化合物主要為具有抗微生物作用的側鏈基團。所用的表面涂層12，同第一個實施例一樣，由一凝膠(Gel)構成。嫁接納米微粒13的氧化物內(nèi)核，基本上由二氧化鋯和二氧化鈦構成。
為了準備用于涂覆表面涂層13的表面，該表面上配有含有由鋁和鋯構成的混合氧化物的轉換層14。為此，通過浸漬的方法將一含有鋯的化學物質涂覆于表面，并形成由鋁和鋯構成的混合氧化物，從而構成和表面的牢固連接。
干燥后，通過浸漬的方法完成表面涂層12的涂覆，浸漬過程中會形成含納米微粒13的溶膠-納米微粒-分散現(xiàn)象。隨后進行一系列干燥處理。
在另一未圖示的實施例中，表面涂層通過一不含納米微粒的溶膠實現(xiàn)。該溶膠為由硅構成的羥氧基化合物，并且使用的是由純羥氧基化合物和那些其中部分可水解的羥氧基殘留被烷基殘留取代的羥氧基化合物所構成的混合物。
權利要求
1.換熱器，帶有親水表面涂層(2；12)，其特征在于，表面涂層(2；12)為一凝膠，該凝膠通過溶膠-凝膠法制成。
2.根據(jù)權利要求1所述的換熱器，其特征在于，該溶膠-凝膠法中用作涂層材料的溶膠，其含有第III主族元素和/或第IV主族元素和/或過渡金屬的羥氧基化合物。
3.根據(jù)權利要求2所述的換熱器，其特征在于，該過渡金屬屬于第IV和/或第V副族。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的換熱器，其特征在于，羥氧基化合物中一部分可水解的羥氧基殘留被取代為烷基和/或芳基殘留，或設計為由純羥氧基化合物和部分包含烷基和/或芳基殘留的羥氧基化合物所構成的混合物。
5.根據(jù)前述權利要求之一所述的換熱器，其特征在于，表面涂層(2；12)包含有具有氧化物或由氧化物構成的納米微粒(3)，涂層納米微粒和/或嫁接納米微粒(13)。
6.根據(jù)權利要求5所述的換熱器，其特征在于，該氧化物為第II主族和/或第III主族元素的氧化物，和/或鍺、錫、鉛元素的氧化物，和/或各過渡金屬的氧化物，和/或鋅和/或鈰的氧化物。
7.根據(jù)權利要求6所述的換熱器，其特征在于，過渡金屬屬于第IV和第V副族。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的換熱器，其特征在于，表面涂層(12)內(nèi)包括具有水合氧化物和/或氮化物和/或碳化物或由這些物質構成的納米微粒、涂層納米微粒和/或嫁接納米微粒(13)。
9.根據(jù)權利要求8所述的換熱器，其特征在于，該水合氧化物、氮化物和碳化物由第III主族和/或第IV主族元素和/或過渡金屬和/或鈰構成。
10.根據(jù)權利要求9所述的換熱器，其特征在于，該過渡金屬屬于第IV和/或第V副族或鋅。
11.根據(jù)前述權利要求之一所述的換熱器，其特征在于，納米微粒(3)、涂層納米微粒和/或嫁接納米微粒(13)的直徑為1至1000納米之間的中等直徑。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的換熱器，其特征在于，表面涂層(2；12)含有具有抗微生物作用的組分。
13.帶有親水表面涂層(2；12)的換熱器的涂層方法，其特征在于，其表面涂層(2；12)通過溶膠-凝膠法完成。
14.根據(jù)權利要求13所述的換熱器的涂層方法，其特征在于，表面涂層(2；12)通過浸漬、澆注和/或噴涂的方法完成涂覆。
15.根據(jù)權利要求13至14之一所述的換熱器的涂層方法，其特征在于，借助酸性或者堿性的腐蝕劑完成預處理，并緊接著進行酸洗和/或轉換處理。
16.根據(jù)權利要求15所述的換熱器的涂層方法，其特征在于，轉換處理過程中生成混合氧化物和/或混合氟化物。
17.根據(jù)權利要求13至16之一所述的換熱器的涂層方法，其特征在于，在使用酸性或者堿性的腐蝕劑進行預處理并緊接著完成酸洗和/或轉換處理后，進行干燥處理。
18.根據(jù)權利要求13至17所之一述的換熱器的涂層方法，其特征在于，緊接表面涂層(2；12)涂覆過程之后為一系列干燥程序。
19.根據(jù)權利要求13至18之一所述的換熱器的涂層方法，其特征在于，涂覆包含有納米微粒(3)、涂層微粒和/或嫁接微粒(13)的表面涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有親水表面涂層的換熱器，該涂層包括一種由溶膠—凝膠法制成的凝膠。
文檔編號F28F19/00GK1768245SQ200480008964
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月8日 優(yōu)先權日2003年3月31日
發(fā)明者斯涅托娜·博格, 彼得·恩勒特, 克勞斯·菲施勒, 歐利韋爾·芒貝, 扎比內(nèi)·澤德爾邁爾 申請人:貝洱兩合公司