熱交換器涂層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別是一種用于車輛的空調(diào)回路的蒸發(fā)器，所述交換器允許第一流體和第二流體之間的熱交換，且具有意于與所述流體中的一種接觸的表面，所述表面由鋁和/或鋁合金制成，并涂覆有氧化鋁層和增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的被稱為增強(qiáng)層的層，所述增強(qiáng)層包括部分有機(jī)物質(zhì)和部分礦物質(zhì)，所述部分有機(jī)物質(zhì)包括至少一種聚合物，所述部分礦物質(zhì)包括至少一種能夠與鋁反應(yīng)以形成抗腐蝕材料的物質(zhì)。本發(fā)明還涉及一種用于制造交換器的方法。
【專利說明】
熱交換器涂層
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種熱交換器，該熱交換器特別是用于車輛的空調(diào)流體回路，且本發(fā)明更具體地涉及一種蒸發(fā)器，且還涉及一種用于制造這樣的交換器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在車輛的空調(diào)系統(tǒng)中，蒸發(fā)器被要被冷卻的空氣流掃過。由于暴露于空氣流的蒸發(fā)器的表面的低溫，包含在該空氣流中的濕氣傾向于沉積在這些表面上。由此沉積的水減小空氣的流動(dòng)面積，且阻礙空氣流和蒸發(fā)器金屬表面之間的直接接觸，這對(duì)于熱交換能力是有損的。此外，污物附著到潮濕表面，促進(jìn)微生物繁衍和難聞氣味的產(chǎn)生。水滴的存在還引起交換器表面的腐蝕，這導(dǎo)致交換器的劣化和脆化。
[0003]為了克服這些缺點(diǎn)，已知包含意于在干燥后在蒸發(fā)器的表面上形成附著層的物質(zhì)的涂層，所述附著層具有親水、抗微生物和抗腐蝕特性。這些涂層通常以多個(gè)步驟沉積，特別是意于允許所述層的良好附著的表面轉(zhuǎn)換的預(yù)先步驟。
[0004]特別是從EP 2 045 559和WO 2003/0038471還已知用于覆蓋這樣的表面的處理液體，所述處理液體直接在焊接步驟之后的單個(gè)步驟中沉積。另一方面，這些液體在干燥之后在所述表面上形成附著層，所述附著層僅具有膜成形、親水和抗微生物特性，而沒有真正的抗腐蝕特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服這些缺點(diǎn)，存在對(duì)用于蒸發(fā)器的表面的涂層的需求，所述表面意于與要被冷卻的介質(zhì)接觸，該涂層具有抗腐蝕特性，甚至是親水和抗微生物特性，且其在單個(gè)步驟中被沉積。
[0006]為此目的，本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別是一種用于車輛的空調(diào)回路的蒸發(fā)器，所述交換器允許第一流體和第二流體之間的熱交換，且具有意于與所述流體中的一種接觸的表面，所述表面由鋁和/或鋁合金制成，并涂覆有氧化鋁層和涂覆有增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的被稱為增強(qiáng)層的層，所述增強(qiáng)層包括部分有機(jī)物質(zhì)和部分礦物質(zhì)，所述部分有機(jī)物質(zhì)包括至少一種聚合物，所述部分礦物質(zhì)包括至少一種能夠與鋁反應(yīng)以形成抗腐蝕材料的物質(zhì)。
[0007]換句話說，交換器首先被它們的天然氧化鋁層保護(hù)。施加至其的涂層還使得可以，當(dāng)交換器的表面經(jīng)受侵蝕且特別是點(diǎn)蝕時(shí)，通過與表面的、因此和該涂層接觸的鋁反應(yīng)，重新建立保護(hù)。此外，并沒有宣稱是對(duì)所涉及現(xiàn)象的精確應(yīng)用，所使用的一種或多種聚合物材料有助于涂層在表面上的穩(wěn)定化，盡管不存在預(yù)處理。所述增強(qiáng)涂層或?qū)邮沟每梢栽鰪?qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)，特別是通過使氧化鋁層再生。該涂層使得可以改善交換器的抗腐蝕性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的、能夠被一起或單獨(dú)地采用的各個(gè)實(shí)施例:
[0009]-所述氧化鋁層本身涂覆有所述增強(qiáng)層，
[0010]-所述增強(qiáng)層被涂覆，而沒有對(duì)表面的激活或酸漬類型的預(yù)先準(zhǔn)備，
[0011]-能夠與鋁反應(yīng)的一種或多種所述物質(zhì)使得可以填充所述表面和/或其氧化鋁層的表面不規(guī)則部，
[0012]-能夠與鋁反應(yīng)的一種或多種所述物質(zhì)是至少一種鉻基物質(zhì)，
[0013]-所述一種或多種鉻基物質(zhì)可以是三價(jià)鉻鹽，
[0014]-所述部分有機(jī)物質(zhì)和/或所述部分礦物質(zhì)為所述增強(qiáng)層提供親水特性和/或抗微生物特性，
[0015]-所述部分有機(jī)物質(zhì)的所述聚合物包括包含游離羥基官能團(tuán)的聚合物，諸如聚乙烯醇，
[0016]-所述部分有機(jī)物質(zhì)包括粘結(jié)劑，
[0017]-所述粘結(jié)劑是有機(jī)酸、乙醇或胺類型的，且可與所述聚合物的羥基官能團(tuán)反應(yīng)，
[0018]-所述部分有機(jī)物質(zhì)按重量為50%至80%，優(yōu)選地為55%至65%，
[0019]-所述部分礦物質(zhì)按重量為20%至50%，優(yōu)選地為35%至45%，
[0020]-所述增強(qiáng)層還包括至少一種腐蝕抑制劑，
[0021]-所述一種或多種腐蝕抑制劑在侵蝕的情況下重新形成氧化鋁層，
[0022]-所述一種或多種腐蝕抑制劑是至少一種鈦基物質(zhì)，
[0023]-所述一種或多種鈦基物質(zhì)是鈦鹽，
[0024]-所述增強(qiáng)層包括至少一種抗微生物物質(zhì)，
[0025]-所述抗微生物物質(zhì)可以是有機(jī)物質(zhì)，諸如溴硝丙二醇、多菌靈、唑啉酮，和/或是至少一種鋅基物質(zhì)，如啦啶硫酮鋅，
[0026]-所述增強(qiáng)層具有0.5至1.5g/m2的表面密度，優(yōu)選地為0.8至1.2g/m2，
[0027]-所述交換器包括一個(gè)面，該面的表面覆蓋有增強(qiáng)層，該增強(qiáng)層具有的厚度大于覆蓋相對(duì)面的增強(qiáng)層的厚度，
[0028]-覆有較大厚度的所述面是暴露于外部空氣流的面。
[0029]本發(fā)明還涉及一種用于制造交換器的方法，所述交換器特別是用于車輛的空調(diào)回路的蒸發(fā)器，在該方法中，將所述交換器形成為具有意于與要被冷卻的流體中的一種接觸的表面，所述表面由鋁和/或鋁合金制成，并涂覆有氧化鋁層，所述氧化鋁層涂覆有增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的涂層，所述涂層包括部分有機(jī)物質(zhì)和部分礦物質(zhì)，所述部分有機(jī)物質(zhì)包括至少一種聚合物，所述部分礦物質(zhì)包括至少一種能夠與鋁反應(yīng)以形成抗腐蝕材料的物質(zhì)。
[0030]換句話說，根據(jù)本發(fā)明的方法，涂層可直接施加在交換器的表面上，而沒有預(yù)先表面處理和/或準(zhǔn)備步驟。再換句話說，涂層的單次施加使得可以為交換器的表面提供保護(hù)對(duì)抗腐蝕。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的、能夠一起或單獨(dú)地采用的各個(gè)實(shí)施例:
[0032]-在交換器的焊接步驟之后覆蓋所述表面，
[0033]-通過噴涂和/或吹送將所述涂層施加到所述表面，
[0034]-在已經(jīng)用涂層覆蓋交換器的表面之后，在干燥之前，向交換器吹送，以便調(diào)整存在于交換器的相對(duì)面中的兩個(gè)面上的涂層的厚度，
[0035]-干燥所述涂層，
[0036]-在處于130°C至180°C的加熱步驟期間干燥所述涂層，優(yōu)選地為在處于150°C的加熱步驟期間干燥所述涂層，[0037 ]-所述加熱步驟持續(xù)I至1min ；優(yōu)選地，其持續(xù)5min，
[0038]-施加所述涂層，從而被施加到所述交換器的外部表面的涂層的量為15至20ml/m2，
[0039]-所述涂層的pH值從1.5至5中選擇，優(yōu)選地，在2至3.5中選擇，
[0040]-所述涂層包括減小部分的、小于100ppm的氟化物。
【附圖說明】
[0041]參照附圖1，在以下以僅示例性和非限制性舉例的方式給出的本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)解釋性描述的過程中，本發(fā)明將被更好地理解并且本發(fā)明的其它目標(biāo)、細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更顯而易見，該附圖1是根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的一部分的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1以綜合方式展示熱交換器的一部分，該熱交換器允許第一流體和第二流體之間的熱交換。該熱交換器例如可以是一種用于車輛空調(diào)回路的蒸發(fā)器。在該情況下，兩種流體中的一種是要被冷卻的空氣流，和/或另一種流體是制冷劑。特別地，在該示例中，其是焊接的蒸發(fā)器，由鋁或鋁合金制成。
[0043]所述交換器在此由束10形成，其包括導(dǎo)管12，用于制冷劑的流通。所述導(dǎo)管12例如由連接到一個(gè)或多個(gè)收集器的管道形成，和/或由彼此連通的堆疊板對(duì)形成。在管道和/或板對(duì)之間，可以提供干擾器14，特別是蜿蜒形狀的分離器。這些分離器14擾亂空氣流的流通，且增加交換面積。空氣流和制冷劑之間的熱交換由此被改善。這些分離器14與管道和/或板對(duì)接觸，特別是經(jīng)由它們的彎曲部的頂端接觸。
[0044]所述交換器具有意于與所述流體中的一種(特別是要被冷卻的空氣流)接觸的表面，該表面特別是所述管道、板對(duì)和/或分離器的壁。
[0045]根據(jù)本發(fā)明，所述表面由鋁和/或由鋁合金形成。它們涂覆有氧化鋁層和增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的被稱為增強(qiáng)層的層。該增強(qiáng)層包括部分有機(jī)物質(zhì)和部分礦物質(zhì)，所述有機(jī)物質(zhì)包括至少一種聚合物，所述礦物質(zhì)包括至少一種能夠與鋁反應(yīng)以形成抗腐蝕材料的物質(zhì)。所述增強(qiáng)層有利地構(gòu)成所述氧化鋁層的涂層。
[0046]能夠與鋁反應(yīng)的礦物質(zhì)的存在使得可以補(bǔ)償氧化鋁層上的侵蝕，或甚至使所述氧化鋁層再生。保護(hù)層由此再次形成，且對(duì)交換器的表面的腐蝕侵蝕的后果被限制。通過與鋁反應(yīng)，所述物質(zhì)還可使得填充所述表面和/或其氧化鋁層的表面不規(guī)則部成為可能。
[0047]在涂層中的有機(jī)物質(zhì)和/或礦物質(zhì)可額外地為交換器的表面提供親水和/或抗微生物特性。由此，水滴以膜的形式攤開，這更容易排走且避免由水滴去除導(dǎo)致的水的濺射。
[0048]所述物質(zhì)有利地是已知用于固定氧分子的物質(zhì)。所述物質(zhì)優(yōu)選地是鉻基物質(zhì)，特別是二價(jià)絡(luò)鹽。
[0049]該機(jī)構(gòu)通過處于酸介質(zhì)中被改善，特別是酸介質(zhì)在1.5至5的pH值時(shí)，優(yōu)選地為2至
3.5的pH值。該pH值可通過添加酸得到，特別是有機(jī)酸，所述有機(jī)酸此外可以是能夠與部分有機(jī)物質(zhì)的一種或多種聚合物反應(yīng)的粘結(jié)劑。所述聚合物例如包括乙烯醇型的羥基化聚合物。如果涂層包括小部分的小于I OOOppm的氟化物，該機(jī)構(gòu)也被改善。
[0050]能夠與鋁反應(yīng)的物質(zhì)提供的抗腐蝕特性可通過向所述增強(qiáng)層添加一種或多種腐蝕抑制劑而被增強(qiáng)。這些腐蝕抑制劑可以是鈦基物質(zhì)，特別是鈦鹽。這些腐蝕抑制劑可以是固定氧的物質(zhì)。
[0051]同樣地，為了改善抗微生物特性，所述增強(qiáng)層可包括一種或多種抗微生物物質(zhì)。這些物質(zhì)可從溴硝丙二醇、多菌靈、卩坐啉酮和鋅基物質(zhì)(如啦啶硫酮鋅)中選擇。在具有1.5至5的PH值的涂層的情況下，一種或多種抗微生物物質(zhì)必須經(jīng)得起酸性介質(zhì)。
[0052]這樣的熱交換器例如可通過本發(fā)明的方法獲得。
[0053]在第一步驟中，將所述交換器形成為具有意于與要被冷卻的流體中的一種接觸的表面，所述表面由鋁和/或由鋁合金形成且涂覆有氧化鋁層。優(yōu)選地，交換器通過焊接步驟獲得。
[0054]在第二步驟中，用增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的涂層涂覆所述氧化鋁層。所述涂層包括部分有機(jī)物質(zhì)和部分礦物質(zhì)，所述部分有機(jī)物質(zhì)包括至少一種聚合物，所述部分礦物質(zhì)包括至少一種能夠與鋁反應(yīng)以形成抗腐蝕材料的物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，涂層直接在焊接步驟之后施加，而沒有附加步驟，所述附加步驟諸如激活或酸漬類型的表面處理，或用于傳統(tǒng)浸沒方法的準(zhǔn)備一一閉合內(nèi)部電路，插入到用于在浴中浸沒的設(shè)備中。
[0055]該步驟使得可以形成再生和/或增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的層，有利地為通過使氧化鋁層再生。
[0056]如上所述，涂層的pH值優(yōu)選地為1.5至5，以優(yōu)化的方式為2至3.5，以便獲得氧化鋁層的良好再生和通過增強(qiáng)層的獲得對(duì)交換器的表面的良好保護(hù)。
[0057]涂層通常以均勻的方式施加于交換器，例如通過噴涂和/或通過吹送。優(yōu)選地，被施加的量為15至20ml/m2。
[0058]繼覆蓋步驟之后的可以是向交換器吹送的步驟。該步驟使得可以調(diào)整存在于交換器的相對(duì)面中的兩個(gè)面上的涂層的厚度。通常，在要被噴灑和吹送的相對(duì)面上的涂層的厚度略微更大。優(yōu)選地，該面是暴露于空氣流的面，因?yàn)樵撛龊駥?dǎo)致改善交換器的抗腐蝕性。有利地，該步驟在干燥步驟之前發(fā)生。
[0059]繼這些步驟之后是使涂層干燥的步驟。該干燥步驟特別地允許增強(qiáng)層的形成。實(shí)際上，該步驟允許存在于涂層的部分有機(jī)物質(zhì)中的一種或多種聚合物的聚化。聚化可通過聚合物的交聯(lián)而增強(qiáng)，特別是如果交聯(lián)劑添加到涂層的話。交聯(lián)劑可以是有機(jī)酸、環(huán)氧樹脂或丙烯酸類型的，其被選擇以與聚合物的游離羥基官能團(tuán)反應(yīng)。
[0060]如果所述涂層在處于130°C至180°C的加熱步驟期間被干燥，優(yōu)選地為所述涂層在處于150°C的加熱期間被干燥，則干燥和聚化可還以有利的方式增強(qiáng)。所述加熱步驟持續(xù)I至10111；[11;優(yōu)選地，其持續(xù)51]1；[11。
[0061]增強(qiáng)層的一個(gè)示例已經(jīng)使得可以獲得具有滿意的親水、抗菌和抗腐蝕特性的交換器，該增強(qiáng)層的示例包括60 %的有機(jī)物質(zhì)和40 %的礦物質(zhì)，其中包括30 %的鉻基物質(zhì)。包含在部分有機(jī)物質(zhì)中的聚合物特別是乙烯醇系聚合物。該層具有0.8至1.2g/m2的表面密度且在暴露于空氣流的面上具有20%的增厚，所述增厚例如通過上述吹送步驟而獲得。
[0062]在這樣的交換器和現(xiàn)有技術(shù)的交換器之間進(jìn)行了比較測(cè)試。
[0063]由此示出，這樣的交換器在親水、抗微生物和抗氣味特性方面相對(duì)于已知的現(xiàn)有技術(shù)的交換器的這些相同的特性具有等同效果。
[0064]另外，抗腐蝕性由于增強(qiáng)層的存在被顯著改善。腐蝕測(cè)試使得可以證明:
[0065]-根據(jù)本發(fā)明的交換器上的鋁表面的腐蝕侵蝕的跡象被推遲多于60天；
[0066]-在腐蝕腔室中與腐蝕溶液接觸90天之后，根據(jù)本發(fā)明的交換器的表面上的點(diǎn)蝕的深度穩(wěn)定，而現(xiàn)有技術(shù)的交換器的表面上的點(diǎn)蝕的深度增加；
[0067]-根據(jù)本發(fā)明的交換器的故障比現(xiàn)有技術(shù)的交換器故障晚大約50天發(fā)生。
[0068]應(yīng)注意到，實(shí)施例的變型當(dāng)然是可行的，且本發(fā)明不限于用于車輛空調(diào)的蒸發(fā)器。特別地，可以將本發(fā)明延伸到其他類型的熱交換器，以及其他領(lǐng)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱交換器，特別是一種用于車輛的空調(diào)回路的蒸發(fā)器，所述交換器允許第一流體和第二流體之間的熱交換，且具有意于與所述流體中的一種接觸的表面，所述表面由鋁和/或鋁合金制成，并涂覆有氧化鋁層和涂覆有增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的被稱為增強(qiáng)層的層，所述增強(qiáng)層包括部分有機(jī)物質(zhì)和部分礦物質(zhì)，所述部分有機(jī)物質(zhì)包括至少一種聚合物，所述部分礦物質(zhì)包括至少一種能夠與鋁反應(yīng)以形成抗腐蝕材料的物質(zhì)。2.如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的交換器，其中，能夠與鋁反應(yīng)的一種或多種所述物質(zhì)可以使得氧化鋁再生。3.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其中，能夠與鋁反應(yīng)的一種或多種所述物質(zhì)使得可以填充所述表面和/或其氧化鋁層的表面不規(guī)則部。4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其中，能夠與鋁反應(yīng)的一種或多種所述物質(zhì)是至少一種鉻基或氟化物基物質(zhì)。5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其中，所述部分有機(jī)物質(zhì)和/或所述部分礦物質(zhì)為所述增強(qiáng)層提供親水特性和/或抗微生物特性。6.如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的交換器，其中，所述部分有機(jī)物質(zhì)為50%至80 %。7.如前一權(quán)利要求所述的交換器，其中，所述部分礦物質(zhì)為20%至50 %。8.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其中，所述增強(qiáng)層還包括至少一種腐蝕抑制劑。9.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其中，所述增強(qiáng)層還包括至少一種抗微生物物質(zhì)。10.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其中，所述增強(qiáng)層具有0.5至1.5g/m2的表面密度。11.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其中，所述交換器包括一個(gè)面，其表面覆蓋有增強(qiáng)層，該增強(qiáng)層具有的厚度大于覆蓋相對(duì)面的增強(qiáng)層的厚度。12.—種用于制造交換器的方法，所述交換器特別是用于車輛的空調(diào)回路的蒸發(fā)器，在所述方法中，將所述交換器形成為具有用意于與要被冷卻的流體中的一種接觸的表面，所述表面由鋁和/或鋁合金制成，并用氧化鋁層涂覆該表面，用增強(qiáng)對(duì)鋁的天然保護(hù)的涂層覆蓋該氧化鋁層，所述涂層包括部分有機(jī)物質(zhì)和部分礦物質(zhì)，所述部分有機(jī)物質(zhì)包括至少一種聚合物，所述部分礦物質(zhì)包括至少一種能夠與鋁反應(yīng)以形成抗腐蝕材料的物質(zhì)。13.如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述涂層被干燥。14.如前述權(quán)利要求12和13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述涂層的pH值從1.5至5中選擇。15.如前述權(quán)利要求12至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，涂層包括減小部分的、小于100ppm的氟化物。16.如前述權(quán)利要求12至15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，施加所述涂層，從而被施加到所述交換器的外部表面的涂層的量為15至20ml/m2。
【文檔編號(hào)】C09D5/38GK105849499SQ201480071492
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年10月29日
【發(fā)明人】C.卡澤納夫, F.布森, M.菲利普, J-C.普雷沃斯特
【申請(qǐng)人】法雷奧熱系統(tǒng)公司