[发明专利]一种换热器铝箔翅片组超疏水表面的规模化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器铝箔翅片组超疏水表面的规模化制备方法。

背景技术

作为空调、制冷设备、空气源热泵等热量传递和交换的关键部件，换热器/蒸发器铝箔翅片表面亲水处理和间断加热除霜虽可解决冷凝水桥、腐蚀等问题，但亲水涂层和表面结露水膜的存在均降低了铝箔的换热系数，水膜蒸发也不利于室内湿度的控制，且冷凝水带走大量能量，造成能源浪费；采用的间断加热融霜不仅增加能耗，影响室内温度，化霜水难以及时脱附，易再次结霜，严重影响空调的换热效率和可靠性，结霜严重时甚至发生系统停机现象，还易使铝箔吸附灰尘、发霉等，增加室内病菌、微生物含量和PM2.5颗粒值，危害人体健康，甚至引发各种疾病。近些年的研究显示，超疏水表面具有憎水、自洁、耐蚀、减阻等特性，且在延迟、抑制露霜冰的形成和生长有一定作用。然而，同行和本课题组的研究结果均表明，普通超疏水表面研究仅在常温、干燥条件下适用，冷凝、结霜条件下，超疏水表面并不能避免结露、结霜现象。近几年，具有适宜微纳结构的超疏水表面形成的冷凝液滴合并后能够自发弹跳，发生迁移或脱落。不但如此，这种超疏水表面化霜融冰时，由于表面接触霜冰层最先融化，立刻形成一层类似于“润滑油”的液膜，使得霜冰层未完全融化时，即整层滑落/剥落。无论是除霜融冰时间、还是残留水，都显著少于其它表面。但是，现有研究仍存在如下难点和问题：第一，大面积制备难；第二，规模化制备难；第三，工艺复杂。

大面积制备难，是因为现有的超疏水表面制备技术多应用于块体材料表面。制备超疏水表面面积小。如空调换热器铝箔翅片这样厚度薄、面积大的片体材料的超疏水表面制备方法仍不多见。此外，由于规模化制备难，现有的研究多局限于单块材料的超疏水表面制备的研究。同时，也鲜有大数量地在金属铝箔材料表面制备超疏水表面的工艺方法。目前，一些现有的在金属材料表面制备超疏水表面的方法，多需要在金属表面先进行机械加工，用物理方法制备出微米级粗糙结构，再用化学方法进行纳米级粗糙结构的构建，工艺复杂，难以进行规模化地应用。

发明内容

本发明提供一种能够形成密排堆积的纳米片状、棒状结构、对铝箔的损伤小且表面粗糙度小的规模化制备具有超疏水表面的换热器铝箔翅片的处理方法。

本发明采用如下技术方案：一种换热器铝箔翅片组超疏水表面规模化制备方法，所述方法包括下列步骤：

(1)前处理：将密排成组的换热器铝箔翅片组经丙酮、去离子水超声清洗，吹干后浸入碱液中，室温条件下处理后依次用乙醇、去离子水清洗，吹干后备用；

(2)刻蚀处理：以酸性或碱性水溶液为刻蚀液，将换热器铝箔翅片组，在40～60℃水浴条件下，置于刻蚀液中，刻蚀时间为60～150s，取出后用乙醇、去离子水清洗并吹干，所述的酸性或碱性水溶液中添加丙三醇或聚乙二醇为添加剂；

(3)弱碱性沸水处理：将刻蚀处理后的密排成组的换热器铝箔翅片组置于弱碱性沸水中1～2h，随水冷却至室温后取出，用去离子水清洗并吹干；

(4)化学改性：将处理好的铝箔翅片组置于玻璃槽中，并在其侧玻璃皿中滴加少量氟硅烷采用气相沉积法实现氟硅烷的修饰，密封后置于150℃烘箱中反应一段时间后即完成化学改性，获得超疏水铝箔翅片组。

所述换热器铝箔翅片中铝元素含量为99.0wt％以上，翅片数量在10片以上，或是进行了穿管胀管后的翅片组。

步骤(2)中所述的酸性或碱性水溶液中酸或碱的浓度为1～2mol/L。

步骤(2)中所述的酸性或碱性水溶液中丙三醇或聚乙二醇的浓度为5～30g/L。

步骤(2)中所述的酸性水溶液为盐酸或硝酸水溶液。

步骤(2)中所述的碱性水溶液为氨水或氢氧化钠水溶液。

步骤(2)中所述的氟硅烷为三甲氧基全氟硅烷、三乙氧基全氟硅烷、氯基或三氯基全氟硅烷中任意种。

步骤(3)中所述的弱碱性沸水为通过在去离子水中滴加氢氧化钠、氨水或氢氧化钾溶液得到，pH值控制在8～10。

步骤(4)中，烘箱中反应时间为2h。

步骤(4)中氟硅烷的量为0.5～1ml。

有益效果：

(1)在刻蚀过程中，在刻蚀液中加入丙三醇或聚乙二醇，缓释酸液刻蚀过程。通过在刻蚀液中加入丙三醇或聚乙二醇，防止在刻蚀过程中换热器铝箔翅片表面生成的过深的微米级坑洞，减小刻蚀过程对铝箔的损伤，制得密排成组的换热器铝箔翅片组外表整洁美观。