[發明專利]一種阻垢銅基換熱表面及其制作方法

有效

• 申請號: 201010274122.1
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN101956185A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 陳穎;羅向龍;莫松平;何凱龍
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36;C23C18/18
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 宋冬濤

技術領域

本發明涉及換熱材料技術領域，尤其是涉及一種阻垢銅基換熱表面及其制作方法。

背景技術

現有的銅材類換熱器與高溫水進行熱交換時，在換熱器的內外表面均會沉積一層導熱系數低的水垢，將嚴重影響換熱器的換熱性能。如熱泵熱水器中冷凝器浸沒在水箱中加熱生活用水，熱水溫度可達到50～95℃。由于水中存在大量Ca²⁺、Mg²⁺等金屬離子，在受加熱與冷卻過程的反復進行環境中，會產生化學反應，生成CaCO₃、CaSO₄、Mg(OH)₂、MgSO₄、磷酸鎂、磷酸鈣等沉淀，附在銅管換熱表面形成水垢。另外懸浮在水中的固體微粒(如SiO₂)，在換熱壁面上積聚也會形成的污垢，以及在其它機制形成的膠體粒子沉積物也會沉積在換熱器表面。換熱器表面的水垢或者污垢將嚴重影響換熱器的導熱效率，在大量消耗能源的同時，而換熱效果反而變得很差，造成大量能源的損失。因此有必要予以改進。

現有常規的處理水垢方法如下：(1)加熱前對水進行軟化處理，但需增設一個軟化水的水處理設備，且時效性較差；(2)在管壁上涂覆憎水涂層，然而憎水涂層將會增大管壁的導熱熱阻，影響換熱效果。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供在保證銅材料具有良好的導熱系數的前提下，降低其表面能，從而達到阻垢的目的的一種阻垢銅基換熱表面。

本發明的另一目的是提供一種熱導率高，且具有很低的表面能，對成垢晶核的吸附能力較差，同時還對水具有不潤濕特性，不利于水垢的沉積與聚集的阻垢銅基換熱表面的制作方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種阻垢銅基換熱表面，在銅基材料的表面覆蓋有Ni-P-PTFE復合鍍層。Ni-P-PTFE復合鍍層具有良好的導熱系數，同時可以降低其表面能，從而達到阻垢的目的。

所述的Ni-P-PTFE復合鍍層的厚度在2～20微米之間。

阻垢銅基換熱表面的制作方法，其步驟包括：

(1)、先對銅基材表面進行前處理；

(2)、對銅基材表面進行化學鍍Ni-P-PTFE復合鍍層；

(3)、對化學鍍后的銅基材表面進行后處理。

所述的(2)步驟中銅基材進行化學鍍Ni-P-PTFE復合鍍層的鍍液包括如下組份：

硫酸鎳????????????????????????15～35g/L；

次亞磷酸鈉????????????????????20～45g/L；

檸檬酸鈉??????????????????????4～12g/L；

乳酸??????????????????????????8～25ml/L；

醋酸鈉????????????????????????8～25g/L；

陽離子表面活性劑??????????????0.3～0.8g/L；

濃度為60wt％的PTFE????????????6～18ml/L。

在進行化學鍍Ni-P-PTFE復合鍍層時，鍍液的PH值維持在4.8，施鍍溫度為80～90℃、攪拌速度600～700r/min，施鍍時間在5～60分鐘內。

所述的(1)步驟中的前處理的步驟如下：

a、對銅基材表面進行打磨；可以采用400、600、800和1000目水砂紙依次打磨。

b、水洗；

c、除油；

d、水洗；

e、活化；

f、水洗

所述的除油可以在堿洗除油液中進行。所述的堿洗除油液包含以下組份：Na₂CO₃35～45g/L，Na₃PO₄·12H₂O?15～30g/L，NaOH?5g/L。除油的操作條件為：70～80℃條件下浸洗8～15min。

所述的活化中的活化溶液的中包含以下組份：38％鹽酸20ml/L，檸檬酸2g/L和氯化鈀1g/L。活化的操作時間為70～80s。

所述的以上水洗均為在空氣攪拌下的DI水洗。

所述的后處理步驟可以是先水洗，然后烘干。