專利名稱：一種機(jī)加工成型整體式翅片管的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱器中的機(jī)加工成型整體式翅片管技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及機(jī)加 工成型整體式翅片管的表面處理方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今全球能源緩解能源相對(duì)短缺、污染日益嚴(yán)重的局面下，節(jié)約能源和 保護(hù)環(huán)境成為我們未來(lái)面臨的重要的問(wèn)題。目前在石油、化工、動(dòng)力、冶金、 電子、航空航天、輕工和交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)中，廣泛存在著加熱、冷卻、蒸餾、 供暖等各種傳熱過(guò)程，隨著現(xiàn)代新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展和能源問(wèn) 題的日益嚴(yán)重，必然要求換熱設(shè)備應(yīng)有更高效的傳熱性能，以最經(jīng)濟(jì)的方法保 證關(guān)鍵零部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和最低的能源消耗，保證其設(shè)備能夠在高的熱效率下 安全運(yùn)行和具有足夠長(zhǎng)的壽命。目前市場(chǎng)上常見傳熱管普遍采用第一、二代產(chǎn) 品(光滑管或二維低肋管)，效率低、能耗高、體積大、材耗多等缺點(diǎn)，而整 體式翅片管具有三維表面，翅片與管基間無(wú)接觸熱阻，翅頂具有不規(guī)則的皸裂 狀亞微觀結(jié)構(gòu)，翅片表面粗糙度高，形成良好的沸騰核化結(jié)構(gòu)，屬于高性能的 第三代傳熱產(chǎn)品，與光管相比，在相同的內(nèi)徑和流動(dòng)條件下，傳熱面積增大了
2-10倍，傳熱性能增強(qiáng)了 50-180%。但通過(guò)機(jī)加工成型的整體式翅片管在加工 過(guò)程中刀具與翅片管的摩擦、擠壓作用會(huì)產(chǎn)生毛刺、孿生微翅等，部分毛刺、 孿生微翅等在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中會(huì)在熱應(yīng)力及高速流體的沖刷下脫離，污染熱交換 工質(zhì)，因此對(duì)機(jī)加工成型后的銅、鋁、鋼等金屬整體式翅片管進(jìn)行表面處理， 消除毛刺與孿生微翅、未脫落的碎屑是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種機(jī)加工成型整體 式翅片管的表面處理方法，消除整體式翅片管的表面毛刺、未脫落的碎屑及孿 生微翅，使整體式翅片管的三維翅片翅尖清楚、圓潤(rùn)。
本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種機(jī)加工成型整體式翅片管的表面處理方法，所述機(jī)加工成型整體式翅 片管是指通過(guò)滾壓、擠壓、車削加工方法在圓形金屬管材的內(nèi)、外表面形成具
3有齒狀或片狀表面特征的翅片管，該方法利用電化學(xué)腐蝕法去除翅片管表面易 斷金屬毛剌及孿生微翅，包括如下步驟
(1) 將機(jī)加工成型整體式翅片管浸泡于脫脂溶液中，除去翅片管表面的油
脂；
(2) 用氫氧化物溶液對(duì)機(jī)加工成型整體式翅片管進(jìn)行表調(diào)處理；
(3) 再用磷酸型腐蝕液進(jìn)行電化學(xué)腐蝕法進(jìn)行腐蝕處理。
上述的表面處理方法中，步驟(1)之前采用水或弱酸對(duì)翅片管進(jìn)行清洗， 去除翅片管表面雜質(zhì)。
上述的表面處理方法中，步驟(3)之后還用水清洗并烘干經(jīng)腐蝕處理的
機(jī)加工成型整體式翅片管。
上述的表面處理方法中，步驟(3)所述電化學(xué)腐蝕法包括將翅片管與
直流電源的陽(yáng)極連接并置于磷酸型腐蝕液中，用不銹鋼材料與陰極連接并置于 磷酸型腐蝕液中。
上述的表面處理方法中，所述磷酸型腐蝕液由磷酸、鉻酐和水混合組成。
上述的表面處理方法中，所述磷酸型腐蝕液中各組分的重量百分比為磷
酸82%，格酐10%，其余為水。
上述的表面處理方法中，所述電化學(xué)腐蝕法中磷酸型腐蝕液的溫度為45 士rC，陽(yáng)極電流為30A，浸于磷酸型腐蝕液中的陽(yáng)極與陰極面積之比為l : 3 ,腐蝕時(shí)間2 6分鐘。
上述的表面處理方法中，所述脫脂溶液是以水為溶劑，每公斤溶液中包含: 氫氧化鈉 5-20g 焦磷酸鈉 10 -30g
乳化劑OP-IO 1 -5g 。
上述的表面處理方法中，所述氫氧化物溶液為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。 上述的表面處理方法中，所述清洗可用超聲波清洗、去離子水清洗或普 通純水清洗等方法。
本發(fā)明的有益效果是
機(jī)加工成型整體式翅片管，翅片與管體無(wú)接觸熱阻，是優(yōu)秀的第三代傳熱 器件。其加工方法為通過(guò)機(jī)加工工藝(如滾壓、擠壓、車削等)在金屬圓管內(nèi)或外表面形成交錯(cuò)的類似于山峰狀(齒狀)或片狀的翅片。由于加工過(guò)程中 會(huì)產(chǎn)生無(wú)法通過(guò)清洗去除的毛刺、碎屑及孿生微翅，將其應(yīng)用于散熱設(shè)備時(shí)， 在高速流體的不斷沖擊及熱應(yīng)力的長(zhǎng)久作用不斷有碎屑脫離翅片管，污染冷卻 工質(zhì)。經(jīng)過(guò)本發(fā)明所提供的表面處理方法處理后的機(jī)加工成型整體式翅片管三 維外翅片翅尖清楚，圓潤(rùn)，消除毛刺和脫掉屑的情況，可以保證機(jī)加工成型整 體式翅片管的翅片穩(wěn)定成型，翅根和銅基整體連接，不會(huì)變形和脫落。處理后
的翅片管機(jī)械物理性能進(jìn)一步得到提高。如圖1和圖2的對(duì)比所示，經(jīng)過(guò)本發(fā) 明處理后的翅片管，很好地去除了機(jī)加工成型整體式翅片管表面存在毛刺和孿 生微翅；應(yīng)用本發(fā)明對(duì)機(jī)加工成型整體式翅片管表面處理后，如圖2所示，翅 片管表面光潔度提高，對(duì)翅片的腐蝕度低，翅片頂端的層狀皸裂更加清晰；本 發(fā)明的機(jī)加工成型整體式翅片管表面處理方法，特別適合于各種規(guī)格機(jī)加工成 型整體式翅片管表面處理，也可廣泛應(yīng)用復(fù)雜表面工件表面處理。


圖1為實(shí)施方式中未經(jīng)表面處理的翅片管SEM圖。
圖2為實(shí)施方式中經(jīng)表面處理的翅片管SEM圖。
圖3為實(shí)施方式中未經(jīng)表面處理的翅片管翅尖SEM圖。
圖4為為實(shí)施方式中經(jīng)表面處理的翅片管翅尖SEM圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明。以下所述是本 發(fā)明的實(shí)施例，不能因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例h
對(duì)機(jī)加工整體式銅基外翅片管進(jìn)行如下步驟處理-
1. 取一機(jī)加工成型整體式翅片管長(zhǎng)度為30厘米，直徑為12毫米樣品置
于超聲波水箱中清洗。
2. 將樣品浸泡于脫脂溶液中2分鐘，其溫度控制在50 - 70 °C之間，。 脫脂溶液配方為純水1公斤，氫氧化鈉10g,焦磷酸鈉20g,乳化 劑(0P-10) 3g。
3. 用水清洗脫脂后的樣品
4. 將樣品置于表調(diào)溶液中5分鐘，表調(diào)溶液的配方為純水1公斤，氫氧化鉀6. 5g。
5. 用水清洗表調(diào)后的樣品。
6. 取一塊304不銹鋼板，將其與蓄電池負(fù)極相連并置入磷酸型腐蝕液中， 將樣品與蓄電池的正極相連也放入磷酸型腐蝕液中，磷酸型腐蝕液的 溫度為45。C，陽(yáng)極電流為30A，浸于磷酸型腐蝕液中的陽(yáng)極與陰極面 積之比為l : 3 ，不銹鋼與樣品的間隔距離為5厘米左右，腐蝕4分 鐘后拿出樣品。磷酸型腐蝕液中各組分為磷酸0.82kg，鉻酐O. lkg， 水0. 08kg。
7. 用水清洗腐蝕后的樣品。
8. 將樣品置于烘干箱中烘干。
圖1為未經(jīng)表面處理的翅片管SEM圖，翅片管表面附著大量的無(wú)法通過(guò)水 清洗去除的碎屑，翅片表面還有一些加工過(guò)程產(chǎn)生的孿生微片。這些碎屑及孿 生微翅在高速流體及熱應(yīng)力的作用下會(huì)不斷脫落，污染冷卻工質(zhì)。經(jīng)表面處理 的后的翅片管圖2所示，翅片管表面光潔度提高，表面處理后的翅片與原始翅 片相比更加清晰，易脫落孿生翅片基本被溶解消失，翅片頂端的析出層狀皸裂。 層狀皸裂進(jìn)一步增加了翅片管的比表面積，并且在沸騰傳熱時(shí)起到核化穴的作 用。
實(shí)施例2:
對(duì)機(jī)加工整體式鋁基外翅片管進(jìn)行如下步驟處理
1、 取一機(jī)加工成型整體式翅片管長(zhǎng)度為30厘米，直徑為12毫米樣品置于
超聲波水箱中清洗。
2、 將樣品浸泡于脫脂溶液中2分鐘，其溫度控制在50 - 70 °C之間。脫 脂溶液配方為純水l公斤，氫氧化鈉5g，焦磷酸鈉30g，乳化劑(0P-10) 5g。
3、 用水清洗脫脂后的樣品
4、 將樣品置于表調(diào)溶液中5分鐘，表調(diào)溶液的配方為純水1公斤，氫氧 化鈉6. 0g。
5、 用水清洗表調(diào)后的樣品。
6、 取一塊304不銹鋼板，將其與蓄電池負(fù)極相連并置入磷酸型腐蝕液中，將樣品與蓄電池的正極相連也放入磷酸型腐蝕液中，磷酸型腐蝕液的溫度為
45°C，陽(yáng)極電流為30A，浸于磷酸型腐蝕液中的陽(yáng)極與陰極面積之比為1:3， 不銹鋼與樣品的間隔距離為5厘米左右，腐蝕2分鐘后拿出樣品。磷酸型腐蝕 液中各組分為磷酸0.82kg，鉻酐O. lkg，水0.08kg。
7、 用水清洗腐蝕后的樣品。
8、 將樣品置于烘干箱中烘干。
圖3為未經(jīng)表面處理的翅片管翅尖SEM圖，未經(jīng)表面處理的鋁基翅片管表 面附著大量的無(wú)法通過(guò)水清洗去除的碎屑，翅片表面還有一些加工過(guò)程產(chǎn)生的 孿生微片。這些碎屑及孿生微翅在高速流體及熱應(yīng)力的作用下會(huì)不斷脫落，污 染冷卻工質(zhì)。圖4為經(jīng)表面處理的翅片管翅尖SEM圖，經(jīng)表面處理的后的翅片 管翅片管表面光潔度提高，表面處理后的翅片與原始翅片相比更加清晰，易脫 落孿生翅片基本被溶解消失，翅尖清楚、圓潤(rùn)。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)加工成型整體式翅片管的表面處理方法，所述機(jī)加工成型整體式翅片管是通過(guò)滾壓、擠壓、車削加工方法在圓形金屬管材的內(nèi)、外表面形成具有齒狀或片狀表面特征的翅片管，其特征在于包括如下步驟(1)將機(jī)加工成型整體式翅片管浸泡于脫脂溶液中，除去翅片管表面的油脂；(2)用氫氧化物溶液對(duì)機(jī)加工成型整體式翅片管進(jìn)行表調(diào)處理；(3)再用磷酸型腐蝕液進(jìn)行電化學(xué)腐蝕法進(jìn)行腐蝕處理，去除整體式翅片管表面易斷金屬碎屑及孿生微翅。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于步驟(3)所述電化 學(xué)腐蝕法包括將翅片管與直流電源的陽(yáng)極連接并置于磷酸型腐蝕液中，用不 銹鋼材料與陰極連接并置于磷酸型腐蝕液中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面處理方法，其特征在于所述磷酸型腐蝕液 由磷酸、鉻酐和水混合組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面處理方法，其特征在于所述磷酸型腐蝕液 中各組分的重量百分比為磷酸82%，鉻酐10%，其余為水。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面處理方法，其特征在于所述電化學(xué)腐蝕法 中磷酸型腐蝕液的溫度為45士rC，陽(yáng)極電流為30A，浸于磷酸型腐蝕液中的 陽(yáng)極與陰極面積之比為l : 3 ，腐蝕時(shí)間2 6分鐘。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于所述脫脂溶液以水 為溶劑，每公斤溶液中包含氫氧化鈉 5 20g 焦磷酸鈉 10 30g 乳化劑OP-IO 1 5g 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于步驟(1)之前采用 水或弱酸對(duì)翅片管進(jìn)行清洗，去除翅片管表面雜質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于步驟(3)之后還用 水清洗并烘干經(jīng)腐蝕處理的整體式翅片管。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的表面處理方法，其特征在于步驟(2) 所述氫氧化物溶液為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)加工成型整體式翅片管的表面處理方法。該方法包括將機(jī)加工成型整體式翅片管浸泡于脫脂溶液中，除去翅片管表面的油脂；用氫氧化物溶液對(duì)機(jī)加工成型整體式翅片管進(jìn)行表調(diào)處理；再用磷酸型腐蝕液進(jìn)行電化學(xué)腐蝕法進(jìn)行腐蝕處理，去除整體式翅片管表面易斷金屬碎屑及孿生微翅。磷酸型腐蝕液的質(zhì)量百分比配方如下磷酸82％，鉻酐10％，水8％。本發(fā)明對(duì)翅片的腐蝕度低，能提高翅片管表面光潔度，處理后翅片頂端的層狀皸裂更加清晰，翅尖清楚、圓潤(rùn)。本發(fā)明適用于各種規(guī)格機(jī)加工成型整體式翅片管的表面處理。
文檔編號(hào)C25F3/00GK101538732SQ200910039060
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者萬(wàn)珍平, 向建化, 勇 湯, 輝 燕, 白鵬飛, 陸龍生 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)