1、專題報道汽車空調蒸發器的環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,汽車空調普遍采用質輕、 熱傳導快、耐腐蝕的鋁箔做熱交換 器的散熱片(翅片。鋁散熱片如 果不經過表面處理,當翅片間距<2 mm 時,在空調制冷過程中,空氣 中的水蒸氣就容易凝結并附著在翅 片表面,在翅片間形成 “ 水橋 ” ,使通 風阻力和噪聲增大,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 翅片發生腐蝕反應,形成 “ 白粉 ” 式的 產物(Al 2O 3·x H 2O 等,而且該腐 蝕產物容易產生細菌,并隨暖風吹 出,污染環境,影響人們健

2、康。隨 著空調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 調換熱器的性能。國內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、內也已形成一定規模,但因大多采 用含鉻藥劑進行防銹親水處理,在 藥劑性能以及環境友好方面存在重 大問題。由沈陽帕卡瀨精有限總公 司研制生產的高耐蝕、環保型親水 性后處理藥劑 LN-5034、 LN-810W 系列產品已經投放市場,和一系列 環保型藥劑(如清洗劑 FC-2081S 、 無鉻化成劑 CT-3775/AB-200等配 套使用 , 對成型汽車空調換熱器進行 清洗、耐蝕和防菌親水性處理,可 以極大地提高空調換熱器表面的親 水性能。該類產品已經在沈陽和天 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 公司生產的環保型脫脂劑 FC-2081S (A 、 B 、環保型無鉻化成劑 CT-3775(M 、 R 和 親 水 性 處 理 藥 劑 LN-5034。 (2蒸發器采用沈陽某汽車空調公司生產的 蒸發器工件(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生產廠家的親

5、 水化處理工藝完全引進日本技術, 并全部采用成套系列環保型處理藥 劑,生產技術處于當今世界領先行 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 汽車空調換熱器工件型的廠家采用水性涂料的無中涂工 藝將是經濟利益和社會責任雙贏的 選擇。能和耐候性能方面已經達到或者接 近傳統 “3C2B” 工藝的涂膜質量水平 ,但是在涂膜裝飾性上尚需改進。對于經濟型轎車、微型客車和商務 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 ZSX100E 型 X 射線熒光光譜儀。(2檢測項目與標準以 LN-5034系列藥劑對蒸發器工件進行親水性處理后,采用剝離法取樣,主要對親水膜進行元素含量的檢測。根據本公司的技術經驗,一般化成親水膜達到表 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是以有機高分子化合物為主體的、含有 V 和Zr 等元素的液態混合物,配合使用專用的脫脂劑和無鉻化成劑,用于鋁質蒸發器的表面清洗、防蝕和親水系列處理。該藥劑主要通過物理吸附反應,通過烘干、固化在被處理表面形成一種親水性能優良的耐腐蝕、防

7、菌親水皮膜,并具有環境友好性的優點。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,即恰當的固體分、 pH 值、離心條件和干燥條件是形成優良性能親水性皮膜的關鍵。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,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量也會相應提高,固體分對親水膜的影響見表 2(未進行化成處理,只進行親水處理。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量,必須將其控制在最佳范圍內,通過與其他工藝合理配套,達到低成本、高質量的目的。(2離心分離應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黃變和皮膜剝落等現象。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總量,所以合理確定離心分離條件對皮膜的形成和質量具有重要影響。單位面積上成膜物質總量計算 公式如下

9、:成膜物質量(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 和離心轉速來控制,延長離心時間和 提高離心轉速與單位面積上的成膜物 質總量以及皮膜附著量成反比,有關 試驗數據見表 3。另外,焊接的蒸發器工件 Tube 材上 /下表面存在物理狀態差異,加 之進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。在試驗中發現,將離心分離 機掛具改成橫向放置(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量 有十分重要的影響。根據現場工藝 設備條件和經驗數據,將干燥時間 確定為 3040 min,所以干燥溫度成 為干燥過程的主導因素。從文獻資 料和日方經驗數據來看,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系公司生產的蒸發器工件進行了親水性處 理,皮膜性能良好,測定結果如下。 (1附著量:元素附著量均符合 標準。(2親水角(:初期親水角 小于 10°,干 /濕循環 500次(親水持 續性干 /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 20°時,鋁箔的親水性良 好;當 20°< 30°時 , 鋁箔親水性 一般;當 30°< 50°時 , 鋁箔親水 性較差;當 >50°時 , 可認為鋁箔的 親水涂層已基本不發揮作用(見圖 5。 (3鹽霧試驗:取經 CT-3775化成劑處理 +LN-5034親水劑處理的蒸發器,進行 240 h中性耐鹽霧 試驗(5%NaCl水溶液 , 調整 pH 值 至 6.57.2,試驗箱工作條件按 GB 645886,蒸發器的管材和翅片直接影響皮膜親水角,干燥條件和 皮膜親水角的關系見圖 3。從圖 3可見,干燥溫度在 120130 范圍內時,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;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。實質 上,親水性的耐蝕、防菌皮膜是由 化成處理和親水