具有被膜的铝合金材料及该材料制的热交换器用散热片的制作方法

文档序号:3297313
专利名称:具有被膜的铝合金材料及该材料制的热交换器用散热片的制作方法
技术领域
本发明涉及一种具有被膜的铝或铝合金材料以及使用该材料的热交换器用散热片,特别是涉及污染物附着时的亲水持续性优良、适用于室内空调(Room air conditioning)及封装空调(Package air conditioning)等的热交换器用散热片及其材料。
但是,最近在公寓写字楼等中使用空调时,产生亲水性不能长期维持的亲水性差的问题。经本发明人等的调查可见,在散热片的最表面的亲水性被膜的表面,例如通过附着邻苯二甲酸二异辛酯(DOP)等的可塑剂、棕榈酸、硬脂酸或石蜡类等的塑料用润滑剂等也很难获得持续的亲水性。
在公寓写字楼等中,房屋的封闭性高,同时在墙壁、地板等中多使用含有各种污染物质的新建材等,由此,在存在各种污染物质的环境下使用空调的情况就变多,认为这就是亲水持续性差的原因。与此相反,本发明人等,为开发即使在散热片表面附着污染物质的状态下亲水性也能够长期持续的铝材制的散热片,而进行锐意的研究,提出了在特开2001-201289号公报中公开的发明。即,作为亲水性被膜,通过使用添加一种以上的含有羟基的聚丙烯酸类水溶性树脂的混合物、然后在200℃以上进行烧接的具有牢固的粘接性的被膜,由此可以抑制含有羟基的水溶性树脂的流出,从而可以维持长期的亲水性。
但是,在使特开2001-201289号公报中公开的铝材适用于空调等的散热片时,在普通的污染物气氛下,亲水性能够维持一定时间,但是在特定室温环境下(例如在不断地喷雾使亲水性恶化的污染物质时(工业上使用胶粘剂的环境等)或如室内被封闭、污染物质不断在室内滞留的情况,室内空气中污染物质的浓度不断变高的环境下),可以认为散热片表面的亲水性容易降低从而导致亲水性不充分。
本发明的具有被膜的铝或铝合金材料,是由铝或铝合金基板、及在所述基板上形成厚度为0.1~10μm的亲水性被膜组成,所述亲水性被膜,是由从聚丙烯酸及聚丙烯酸盐类组成中至少选择的一种、分子内含有羟基的水溶性树脂以及从磷酸及磷酸盐组成中至少选择的一种组成。在此,相对于从所述聚丙烯酸及聚丙烯酸盐类组成中至少选择一种的100重量份,所述分子内含有羟基的水溶性树脂为1~200重量份,从所述磷酸及磷酸盐组成中至少选择的一种为1~20重量份。
另外,本发明的具有被膜的铝或铝合金材料,是由在所述亲水性被膜上形成厚度为0.1~10μm的水溶性树脂被膜组成。在此,所述水溶性树脂被膜,其分子内含有羟基。
本发明的热交换器用散热片,通过形成所述铝或铝合金材料而制造。
若根据本发明,可以获得即使在污染物质的气氛下也能够维持长期亲水性的、同时冲压性优良的、具有被膜的铝或铝合金材料和热交换器用散热片。
铝基板首先,准备调节为所需组成及板厚的铝(铝或铝合金)基板,将其脱脂,然后为提高耐腐蚀性和与形成于基板表面的被膜之间的粘接性,在铝基板的整个表面上形成耐腐蚀性被膜。另外,作为耐腐蚀性被膜,一般的例如可以适当地使用磷酸铬酸盐被膜、铬酸铬酸盐被膜、添加树脂后的涂敷型铬酸盐被膜等的含铬被膜、或者最近考虑环境问题而使用的完全不含铬的涂敷型锆类被膜、反应型锆类被膜、涂敷型钛类被膜或反应型钛类被膜。此时,作为被膜量,以无机金属计优选1~60mg/m2。被膜量低于1mg/m2时,在耐腐蚀性和粘接性方面不能获得很好效果,另外,被膜量若高于60mg/m2时,在冲压成型时等,耐腐蚀性被膜自身容易产生裂痕而不能获得预定效果。作为被膜量以无机金属计,优选5~40mg/m2。另外,在无须耐腐蚀性被膜的环境下,或在确保粘接性之外能够实施底衬处理时,就无须所述耐腐蚀性被膜。
亲水性被膜在实施所述底衬处理后,在其表面上,为使其赋予亲水性而形成亲水性被膜。本发明的亲水性被膜,相对于从聚丙烯酸及聚丙烯酸盐组成中至少选择一种的100重量份,含有分子内含有羟基地水溶性树脂1~200重量份、从磷酸及磷酸磷酸盐类化合物组成中至少选择的一种1~20重量份。各组分的添加理由及组成限定理由如下所述。
聚丙烯酸或聚丙烯酸盐类作为聚丙烯酸盐(丙烯酸类),例如可以使用聚丙烯酸的钠盐、钾盐或铵盐等。这些丙烯酸类,1污染物质难于固着,2作为掺合树脂可以向亲水性被膜赋予密接性及耐水性。另外,3通过同时部分引起含有羟基的水溶性树脂的羟基和丙烯酸类的羧基之间的脱水缩合酯化,从而能够形成更加坚固的亲水性被膜。而且,4可以防止由于具有在被膜内赋予亲水性效果的分子内含有羟基的水溶性树脂的滴水而引起的流出,从而可以起到亲水性能够长期维持的效果。
分子内含有羟基的水溶性树脂另外,作为分子内含有羟基的水溶性树脂,例如羧甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙二醇等较适宜。
另外,相对于由从聚丙烯酸或聚丙烯酸盐类组成中至少选择的一种以上组成的成分100重量份,将由选自分子内含有羟基的水溶性树脂中一种以上组成的成分限定在1~200重量份的理由如下所述。即,低于1重量份时,由于赋予被膜亲水性的羟基少,所以不能获得充分的亲水性。另外,若高于200重量份时,由于相对于具有羟基的水溶性树脂的丙烯酸类的量过少,所以滴水引起被膜中流出成分增多,从而导致亲水性降低。所以,即使在污染物质附着的状态下,也能够保持亲水性。所以有必要设定在所述范围。更优选为50~150重量份。
磷酸及磷酸盐化合物作为磷酸盐化合物(磷酸类),例如可以适当使用三聚磷酸及磷酸钠等。通过使亲水性被膜中含有这些磷酸类,1丙烯酸类的羧基以及具有羟基的水溶性树脂的羟基配置在形成被膜的表面,在被膜表面上离子化分子(离子气氛)增大。即,在被膜表面,磷酸离子及具有离子化后的羧基的丙烯酸类增多。2通常,丙烯酸类盐等的聚合物,形成具有被称为区域的离子性的集合组织,这些区域进一步通过与磷酸离子结合形成更大的具有离子性的集合组织,从而使形成被膜表面的离子性气氛增大。进而,3根据所述1及2的效果,通过大幅度增大形成被膜表面的离子性气氛,可以大幅度提高被膜表面的固水性,被膜表面变得更容易润湿。由此可以大幅度提高附着于被膜表面的污染物质与滴水一起排出的效果,从而亲水性也可以得以长期保持。
另外,有必要将由从磷酸及磷酸盐化合物组成中至少选择的一种以上组成的成分调节在1~20重量份。此时,若低于1重量份,增大亲水性被膜表面的离子性气氛的效果就不充分,由此提高在污染物附着状态下的亲水性的效果就不充分。另外,若高于20重量份时,形成的亲水性被膜与铝板之间的密接性下降,冲压成型性及耐腐蚀性下降。所以,由从磷酸及磷酸盐化合物组成中至少选择的一种以上组成的成分就有必要调节为1~20重量份。更优选为5~15重量份。
另外,在本发明中,将具有所述组成的亲水性被膜的厚度设为0.1~10μm。亲水性被膜厚度若低于0.1μm时,就不能获得充分的亲水性。另外,被膜厚度若高于10μm时,由于被膜内部应力增大,被膜的粘接性降低,从而在冲压加工时就会产生被膜部分或整个剥离的情况。所以,为了使在存在污染物的气氛下也能够长期保持亲水性,就有必要将亲水性被膜的厚度设为0.1~10μm。更优选为0.4~2μm。
亲水性被膜的烧接温度优选在200℃以上。亲水性被膜的烧接温度低于200℃时,亲水性被膜容易溶解析出,且变得脆性,粘接性降低。由此附着污染物时亲水持续性、耐腐蚀性及冲压成型性降低。
水溶性树脂被膜在本发明中,形成具有所述亲水性的被膜后,在其表面,1为使被膜的最表面赋予润滑性、提高冲压成型性,另外,2作为用于防止冲压成型时亲水性被膜成分的丙烯酸类与金属模具的粘接不当的掩蔽材料,形成分子内含有羟基的厚度为0.1~10μm的水溶性树脂被膜。此时作为分子内含有羟基的水溶性树脂,例如可以使用羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇等。
另外,在本发明中,将水溶性树脂被膜的厚度设为0.1~10μm。膜厚度低于0.1μm时,在冲压成型时不能获得足够的润滑效果,另外,也不能获得掩蔽效果。由此,在冲压成型时,就会产生亲水性被膜的剥离(彩色内面的烧接)、或由于散热片用铝材和冲压用金属模具之间的粘接而引起的加工不良现象。
水溶性树脂被膜的厚度高于10μm时,由于被膜内部应力的增大而引起与下层亲水性被膜的密接性下降,从而导致被膜容易剥离。由此,在冲压成型时,产生在金属模具内剥离的树脂被膜的附着等不良现象,从而导致成品率降低。所以对于水溶性树脂被膜,有必要将其膜厚调节为0.1~10μm。更优选为0.2~1μm。
另外,水溶性树脂被膜,由于冲压成型后的清洗或冷库运送初期时的滴水而引起洗流,在空调等中使用时,亲水性被膜用于散热片的最表面,从而确保亲水性。
实施例以下与不在本发明范围内的比较例进行比较来说明本发明实施例的效果。作为基板,使用板厚为0.10mm的JIS A1200的H24处理后的铝板,作为前处理,利用surf cleaner-360(日本油漆株式会社制)实施了碱脱脂。
进而,通过将如下述表1~表5所示的耐腐蚀性被膜、亲水性被膜以及水溶性树脂被膜进行组合,在下述表6及表7所示条件下,在铝基板的表面上依次形成被膜,制造散热片用铝材。但是,表1是表示耐腐蚀性被膜的种类及附着量,表2~表4是表示亲水性被膜的种类及组成量,表5表示水溶性树脂被膜的种类及组成量。
但是,耐腐蚀性被膜,通过喷洒处理(化学法表面处理)或滚涂法形成。亲水性被膜,通过普通的滚涂法形成,烧接时间为15秒。水溶性树脂被膜,通过滚涂法涂装被膜材料,使加热后的膜厚为一定的厚度,然后通过在150℃下烧接15秒钟形成。
对于根据表6及表7的成膜条件下制造的散热片用铝材,在下述条件下评价其特性。
(亲水性)假定由热泵型空调的冷库向暖房运送,对于所述供试材,把在流水暴露8小时后在80℃下干燥16小时作为一个循环,反覆实施5个循环的干湿循环试验。之后,在各个条件下制造的散热片用铝材的表面上滴下1μl的水滴,通过用测角计测定水滴的接触角来评价亲水性。
另外,一般利用水滴的接触角来评价亲水性,通常接触角小的表示亲水性优良。
(亲水持续性)将所述供试材保持在组合下述流水和污染物暴露的环境下,以流水暴露8小时后污染暴露100℃下16小时为一个污染循环,实施5个这样的污染循环。之后,与所述相同,通过测定水滴的接触角来评价污染物附着时的亲水持续性。
水滴的接触角小时,亲水性优良,即使在污染物附着的状态下,也可以认为亲水性能够长期保持。
另外,作为污染物质,使用了添加于各种树脂制品的容易在室内环境中游浮的、由于附着于散热片材表面而严重导致亲水性降低的石蜡及硬脂酸。另外,在污染物质气氛下的暴露,是将各污染物质1g和供试材同时放入体积为6L的干燥器中,通过在恒温槽内加热到100℃来实施。
(臭气特性)臭气特性,将供试材在流水中浸渍24小时,除去水溶性树脂被膜的溶解析出成分后(设定通过空调冷库运送时的结露使被膜溶出成分溶出),将其干燥,将无异臭设为◎、有强烈异臭的设为×,在它们之间的设为○及△,分为四个层次的评价基准,通过5个讨论会参加者的感觉评价来进行评价,将其平均成绩作为评价结果。
(耐腐蚀性)通过盐水喷雾试验(JIS Z2371),评价连续喷雾200小时后的散热片材表面的腐蚀状况。该耐腐蚀性也以将无腐蚀设为◎、全部严重腐蚀的设为×,在它们之间的设为○及△的四个评价标准来评价。
(冲压成型性)在下述表8所示的成型条件下,使用散热片冲压用金属模具(日高精机株式会社制DRAWLESS型金属模具),在供试材中实施冲压加工,成型为散热片。另外,冲压成型速度单位spm是Stroke Per Minute的缩写,是指在1分钟内可以加工的数量。另外,评价要在冲压成型10000次后以以下四个层次的评价基准进行评价。
<评价基准>
彩色内面烧接状况(无烧接)◎-○-△-×(产生整个被膜的剥离);彩色形状(正常)◎-○-△-×(产生压曲、彩色裂痕、彩色隔断);夹紧辊及金属模具内异物附着状况(无异物附着)◎-○-△-×(大量异物附着)。
根据所述各种评价基准的评价结果总结在下述表9及表10中。
如表9所示,实施例1~18是在本发明范围内的例子,污染物附着时的水滴的接触角与比较例1~13比较较小,污染物附着时的亲水持续性明显优良。另外,实施例1~18中亲水性、臭气特性、耐腐蚀性及冲压成型性均优良。
比较例1,由于相对于含有羟基的水溶性树脂的丙烯酸类的量过少,所以亲水性被膜的流出成分增加,亲水性及污染物质附着时的亲水持续性降低。进而,由于被膜变得脆弱,在冲压成型时的冲压加工中彩色内面的被膜产生烧接等不良现象。
比较例2,相当于特开2001-201289号公开的技术,由于亲水性被膜中不含有磷酸及磷酸盐类化合物,所以在污染物附着时的水滴接触角与本实施例相比非常大。由此,在相当于特开2001-2011289号公开的技术中,关于污染物附着时的亲水持续性,可以认为不能获得充分的效果。
比较例3,由于亲水性被膜中的磷酸含量过少,因此在污染物附着时的亲水持续性中不能获得充分的效果。
比较例4,由于亲水性被膜中的磷酸含量过多,因此被膜的密接性下降而且产生耐腐蚀性降低及冲压成型时的彩色内面的烧接。
比较例5,由于亲水性被膜中不含丙烯酸,因此在污染物附着时的亲水持续性中不能获得充分的效果,而且产生耐腐蚀性降低及冲压成型时的彩色内面的烧接。
比较例6,为水玻璃类的亲水性被膜,亲水性、耐腐蚀性及冲压成型性优良,但是,在污染物附着时的亲水持续性及臭气特性中,与实施例相比,性能极差。
比较例7,由于亲水性被膜的厚度过小,所以亲水性及污染物附着时的亲水性持续性较差,而且耐腐蚀性也降低。
比较例8,由于亲水性被膜的厚度过大,所以被膜容易剥离,冲压成型时产生彩色内面的烧接,另外,产生向夹紧辊及金属模具内的附着问题。
比较例9,由于亲水性被膜的烧接温度过低,所以亲水性被膜容易溶解析出,而且变得脆弱,粘接性降低。由此,污染物附着时的亲水持续性、耐腐蚀性及冲压成型性降低。
比较例10,由于水溶性树脂被膜的厚度过小,因此产生彩色内面的烧接、由于向金属模具内的粘接引起的彩色的座屈等,冲压成型性降低。
比较例11,由于水溶性树脂被膜的厚度过大,因此产生异物向夹紧辊及金属模具内附着的不良现象。
比较例12,由于没有设置水溶性树脂被膜,所以在冲压成型中,产生不良现象。
比较例13,由于没有设置耐腐蚀性被膜,所以产生耐腐蚀性及冲压成型性降低的问题。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

表10

权利要求
1.一种具有被膜的铝或铝合金材料,由铝或铝合金基板以及在所述基板上形成厚度为0.1~10μm的亲水性被膜组成,所述亲水性被膜由选从聚丙烯酸及聚丙烯酸盐组成中至少选择的一种、分子内含有羟基地水溶性树脂以及从磷酸及磷酸盐化合物组成中至少选择的一种组成,相对于从所述聚丙烯酸及聚丙烯酸盐类组成中至少选择的一种的100重量份,在所述分子内含有羟基的水溶性树脂为1~200重量份,从所述磷酸及磷酸盐化合物组成中至少选择的一种为1~20重量份。
2.根据权利要求1所述的具有被膜的铝或铝合金材料,其中进一步由在所述亲水性被膜上形成的厚度为0.1~10μm的水溶性树脂被膜组成,所述水溶性树脂被膜,其分子内含有羟基。
3.根据权利要求1所述的具有被膜的铝或铝合金材料,其中在所述铝或铝合金基板的表面上形成耐腐蚀性被膜,在所述耐腐蚀性被膜上形成所述亲水性被膜。
4.根据权利要求3所述的具有被膜的铝或铝合金材料,其中所述耐腐蚀性被膜的量以无机金属计为1~60mg/m2。
5.根据权利要求3所述的具有被膜的铝或铝合金材料,其中所述耐腐蚀性被膜为磷酸铬酸盐被膜、涂敷型铬酸盐被膜、反应型锆被膜或涂敷型锆被膜。
6.根据权利要求1所述的具有被膜的铝或铝合金材料,其中所述水溶性树脂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙二醇。
7.根据权利要求2所述的具有被膜的铝或铝合金材料,其中所述水溶性树脂被膜由羧甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙二醇组成。
8.一种热交换器用散热片,其中通过成型具有权利要求1~7所述被膜的铝或铝合金材料而制造。
全文摘要
一种铝或铝合金材料,设有铝或铝合金基板、在该基板上形成的厚度为0.1~10μm的亲水性被膜、在该亲水性被膜上形成的厚度为0.1~10μm的水溶性树脂被膜。所述亲水性被膜,相对于从聚丙烯酸及聚丙烯酸盐组成中至少选择一种的100重量份,含有分子内含有羟基地水溶性树脂1~200重量份、从磷酸及磷酸磷酸盐类化合物的组成中至少选择的一种1~20重量份,所述水溶性树脂被膜,其分子内含有羟基。通过该构成,即使在室内空气中的污染物浓度不断升高的状态下的特异室内环境下,也能够使亲水性得以长期保持,进而冲压成型性优良,作为热交换器散热片的材料特别适用。
文档编号C23C28/00GK1431454SQ0310146
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月9日 优先权日2002年1月9日
发明者神谷宪一, 清水高宏 申请人:株式会社神户制钢所
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