[实用新型]一种用于换热表面的疏水抗垢涂层结构

说明书

本实用新型属于换热器技术领域，公开了一种用于换热表面的疏水抗垢涂层结构，设置有钢基体；钢基体上端冶金结合有功能层，功能层上端通过电火花线切割开设有微纳结构层；微纳结构层设置有微米尺度沟槽、微坑、纳米孔、熔珠、重熔区。本实用新型的功能层与钢基体形成冶金结合，与钢基体的结合力得到大幅度的提高，解决涂层在使用过程中容易脱落的问题；采用导热系数较好的金属材料作为主体，确保涂层的传热效果；涂层中含有的FeAl金属间化合物相提高了涂层的耐蚀性，避免涂层受换热介质腐蚀作用而导致破坏，延长涂层的使用寿命；可以有效提高换热表面的换热系数和抗垢性能，从而提高换热表面的使用寿命和降低换热器的能耗。

技术领域

本实用新型属于换热器技术领域，尤其涉及一种用于换热表面的疏水抗垢涂层结构。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

换热器广泛应用于工业领域，但随着换热器的长期运行，换热介质中的杂质将吸附在换热表面上形成污垢。污垢的存在将增大换热表面的热阻，使得换热表面的换热系数降低，大幅度降低换热器的换热效率，换热器能耗增大。另外，污垢的存在将对换热面造成腐蚀，减少换热器的使用寿命。因此，企业不得不花费巨资对换热器进行清洗，清除换热表面附着的污垢，令换热器正常工作。

为了减少污垢对换热表面的影响，研究人员和工程技术人员开发了多种方式用于解决表面污垢附着。近年来，新型换热表面抗垢涂层的研发是其中的热门之一。通过抗垢涂层的作用，抑制污垢在换热表面的附着行为，减少污垢附着量，延长换热表面的污垢诱导期，使换热器的工作时间和使用寿命得到提高。

现有的抗垢涂层主要通过化学法、喷涂等方式镀敷在换热表面上，但涂层与基体的结合力不足，随着换热器长时间的运行，涂层容易发生脱落。另外，涂层对换热介质的耐蚀性有待提高，换热介质容易腐蚀涂层而造成涂层脱落。部分抗垢涂层采用PPS、PTFE等热阻较大的材料作为填料，影响了换热表面的换热效率。

近些年，工程技术人员通过换热表面改性技术调整换热表面特性，如疏水性、耐蚀性和表面粗糙度等方面，抑制换热介质中污垢在换热表面上附着。常见的表面改性技术分为化学法和物理法制备。对于化学法制备的抗垢涂层，如溶胶-凝胶法（201010140710.6）、化学镀（201010237092.7）或自组装（201310019338.7、201610235587.3）等，其制备过程涉及化学药品，其涂层表面的残留物和制备废弃物将对换热介质和周边环境造成污染；其制备过程较复杂，相应的工序处理较多；另外涂层中填入PPS、PTFE等高分子材料降低表面能，达到抑制污垢附着的目的，但这些填料由于热阻较大而降低换热效率；涂层与基体的结合力不足，也是影响抗垢涂层使用寿命重要因素。而对于物理法制备的抗垢涂层，还未见有相关的专利资料；而目前研究人员通过磁控溅射、微纳激光加工方法在表面构建具有疏水性能的微纳结构，从而抑制换热介质中污垢的附着。但物理法制备设备造价较高，并且设备所用能耗较大，难以实现工业化生产。

因此，需要开发一种用于换热表面的抗垢涂层结构。

综上所述，现有技术存在的问题是：

（1）现有的换热器抗垢涂层与基体的结合力不足，随着换热器长时间的运行，涂层容易发生脱落；

（2）部分抗垢涂层采用PPS、PTFE等热阻较大的材料作为填料，影响了换热表面的换热效率。

解决上述技术问题的难度和意义：

难度在于：抗垢涂层的使用寿命短；涂层制备设备造价高；换热表面传热系数低；涂层表面对水介质的疏水性能低；绿色环保性能差。这是现有技术解决的难度。

解决上述难度后，带来的意义为：

（1）通过本实用新型的实施，提高抗垢涂层与基体的结合力，并提高抗垢涂层的耐蚀性，避免受换热介质的腐蚀而造成抗垢涂层脱落，延长抗垢涂层的使用寿命。