一种无机组合涂料及应用其制作散热器的方法
【专利摘要】本发明一种无机组合涂料以及应用其制作散热器的方法。该无机组合涂料的配方包括由水性氧化铝分散体、氧化铁分散体、氧化锆分散体、二氧化钛、无机颜料、碳黑、填料组合成A组分和以二氧化硅作无机成膜促进剂的B组分；应用其制作散热器的步骤包括：对基材工件表面进行除油除锈、喷砂处理；涂料配备、过滤、熟化；涂装；烧结。本发明无机组合涂料配方先进，应用其制作的散热器具有散热好、耐酸碱和防氧化、耐候性好、环保等优点，制作工艺简单、制作过程节能。
【专利说明】一种无机组合涂料及应用其制作散热器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种散热涂料的配方及应用其制作散热器的方法。
【背景技术】
[0002]因其具有很好的散热性能，所以很多的散热器都采用铝、铜、铁或合金等金属材料制作，如:汽车散热器、空调散热器采用铝质或铜质材料、暖气散热片、红外线炉管道采用不锈钢、各种军用枪/炮筒散热采用各种合金、电磁炉散热器、LED散热器采用铝质材料、各种发热盘有的采用铝材，有些采用铁等。
[0003]但是，目前大多的散热器都是采用光身金属体、电化或喷防护层的型材制作:
[0004]光身金属体:①配方:用铝锭、合金混合锭、铜料、铁料等经高温熔解，铸造或压铸出各种形状的肋片/管道，以增大散热面积来散热；②工艺:金属锭熔解一灌铸模具一成形；③存在问题:易氧化，光身金属型材在空气中一接触到空气或水汽，会产生氧化层，造成产品散热失效，会造成产品快速老化或是失去功能；不耐酸碱，现在的空气污染比较严重，呈酸性，汽车尾气、工业污染、油污等等，光身金属型材随时都给氧化、酸化、碱化，造成广品散热失效，会造成广品快速老化或是去功能。
[0005]电化或喷涂有机硅防护层的散热型材:①配方:铸用金属锭经高温熔解，压铸成型，有机涂料；②工艺:金属锭熔解一灌铸模具一成形一除油一喷涂一烘干一产品；③存在问题:散热不良，有机硅是热的不良导体，在散热器上涂有机硅，目的是防金属件被空气、酸化、碱化或氧化，但散热器的金属基材全被涂层覆盖，使整个散热器导热系数变低，造成产品散热失效，会造成产品快速老化或失去功能；不耐候，有机硅涂和电化受环境的影响比较大，涂层的热膨胀系数比较大，热胀冷缩，容易产生龟裂，最终造成散热失效。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种散热、耐酸碱和防氧化、耐候性等性能良好的无机组合涂料，以及使应用其制作散热器的方法。
[0007]本发明无机组合涂料的配方包括A组分和B组分，所述A组分包含水性氧化铝分散体、氧化铁分散体、氧化锆分散体、二氧化钛、无机颜料、碳黑、填料；所述B组分为无机成膜促进剂，所述无机成膜促进剂选用二氧化硅。
[0008]所述无机组合涂料配方中各成分的重量百分比为:水性氧化铝分散体35~45%、氧化铁分散体I~7%、氧化锆分散体6~10%、二氧化钛6~10%、无机颜料4~8%、碳黑2~6%、填料18~22% ;二氧化硅I~13%。
[0009]优选的，所述无机组合涂料配方中各成分的重量百分比为:水性氧化铝分散体40%、氧化铁分散体4%、氧化锆分散体8%、二氧化钛8%、无机颜料6%、碳黑4%、填料20% ;二氧化硅10%。
[0010]应用上述无机组合涂料制作散热器的方法是按照以下步骤进行的:
[0011]I)选用铝、铁、锌基合金、铜等金属材料作为散热器基材，用pH值为9~12低碱性清洗液作除油脂剂对基材工件表面进行除油除锈处理:先浸泡处理(处理温度为常温~80°C，处理时间5~20min);然后高压喷淋(喷淋压力为0.4~0.6Mpa);再烘干(烘干温度为 80 ~150°C)；
[0012]2)对除油除锈后的工件表面进行喷砂处理:选择足够硬度的60~80目金刚砂，喷射冲击处理工件表面，以对工件表面进行除锈去氧化皮，喷射压力0.4~0.6Mpa、喷射距离为0.5m，喷射角度为45°~80° ;
[0013]3)配涂料:按配方取各原料组合成A组分和B组分，将A、B组分混合后充分搅拌120分钟以上，使其熟化；熟化过程在5°C~40°C环境温度下进行；
[0014]4)涂料过滤:熟化后的涂料，使用200目上的滤网过滤；
[0015]5)涂装:采用空气喷涂，控制膜厚不大于25μπι;
[0016]6)烧结:将涂装完成的工件在180°C条件下烘烤固化10分钟，然后置于空气中自然冷却即成。
[0017]熟化所需时间与环境温度有关:30°C~40°C环境下需2小时以上；20°C~30°C环境下需4小时以上；10°C~20°C环境下需8小时以上；5°C~10°C环境需12小时以上。
[0018]优选的，熟化过程是将配好的涂料置于滚筒中连续滚动进行的。
[0019]进一步优选的，基材在喷涂前预热到45°C左右。
[0020]本发明的有益效果是，本发明所述无机组合涂料配方先进，应用其制作的散热器，具有以下性能:
[0021]散热好:该无机组合涂料涂装于散热基材上烧结成膜后，首先涂膜表面形成良好的热反射界面，在较宽的频率范围内其热反射率达到60%~90%，而膜面吸收的热仅为10%~40% ;能把金属基材板吸收的热量及时的最大限度的散发出去；能长期保证产品发出的热量能外散。
[0022]耐酸碱和防氧化:漆膜特别耐腐蚀，耐酸碱，耐各种化学品和溶剂，空气中的酸碱气体和水分对涂膜不产生影响；长时间能保证产品的散热效果；
[0023]耐候性好:该无机组合涂料涂装于散热基材上烧结成膜后，晶体间发出的致密，热膨胀系数比较小，具有良好的柔韧性和和折弯性；耐温范围_60°C~800°C。
[0024]环保:无毒、无味，对空气和水都无污染。
[0025]涂装工艺简单:只需单层涂层。
[0026]涂装过程节能:烧结温度低，180°C，时间短，从烧结炉预热到180°C至至烧结固化完成不超过20分钟。
[0027]无烟、防火:测试中用600°C明火烧，涂层没燃烧明火，更没烟雾。
【具体实施方式】
[0028]为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例详细说明。
[0029]实施例一:
[0030]取水性氧化招分散体40Kg、氧化铁分散体4Kg、氧化错分散体8Kg、二氧化钛8Kg、无机颜料6Kg、碳黑4Kg、填料20Kg组合成A组分；取二氧化硅IOKg作无机成膜促进剂为B组分。其中无机颜料根据散热器设计的颜色来选择，如黑色散热器选用氧化铁黑、氧化钴黑、锰钴黑、陶瓷黑、铜铬黑中的一种，或选用其中多种来配比，红色选用氧化铁红、陶瓷红中的一种，或用两种各配比。如本实施例制作黑色LED散热器，无机颜料由氧化铁黑、氧化钴黑、锰钴黑、陶瓷黑、铜铬黑各20%配成。
[0031]按以下步骤制作LED散热器:
[0032]1)选用铝作为LED散热器基材。如果是带有油脂和锈蚀的基材工件，要求工件表面应是洁净的金属表面工件喷涂前必须进行除油脂、锈蚀物。用PH值为9~12低碱性清洗液作除油脂剂对基材工件表面进行除油除锈处理:先浸泡处理(处理温度为常温~80°C，处理时间5~20min);然后高压喷淋(喷淋压力为0.4~0.6Mpa);再烘干(烘干温度为80~150°C)。如果工件表面没油，没锈，可以选择直接下一步喷砂处理，不用做除油，除锈处理。
[0033]2)对除油除锈后的工件表面进行喷砂处理:为了增强产品涂层的附着力和涂层不含油污、泥土和石灰质，要求对基材表面进行喷砂处理。选择足够硬度的60~80目金刚砂，喷射冲击处理工件表面，以对工件表面进行除锈去氧化皮，喷射压力0.4~0.6Mpa、喷射距离为0.5m，喷射角度为45°~80°。干喷砂时，应注意通风、排尘。喷射时，应注意移动速度；喷射完毕，应及时清除黏附在处理表面的沙尘等。
[0034]3)配涂料:将A、B组分混合充分搅拌，然后置于滚动涂料罐中快速充分搅拌使其熟化。熟化是化学反应过程，也是必需的；如果熟化不充分，将会出现漆膜粉化、硬度低、附着力差等现象。混合初时A、B组分不相溶为正常现象，充分搅拌后会相溶并略微发热。熟化所需时间与环境温度有关:30°C~40°C环境下需2小时以上；20°C~30°C环境下需4小时以上；10°C~20°C环境下需8小时以上；5°C~10°C环境需12小时以上。不可以在40°C以上或5°C以下环境中熟化。快速搅拌可以加速熟化，并且可以使熟化更加充分，减少沉淀、粘稠物、颗粒的产生；推荐使用滚筒连续滚动以充分熟化；熟化中不搅拌会出现颗粒较多、附着力下降的现象。熟化完成后，涂料外观均匀，无分层现象，光泽自然，流动性好，挑起查看无明显颗粒。
[0035]4)涂料过滤:熟化以后的涂料，在进入喷枪前请使用200目上的滤网过滤，此时过滤下微小颗粒为正常现象；涂料生产中已经过滤，但包装、施工现场、配料桶、稀释剂、喷枪等因素都可能会造成尘点；喷枪和料桶请用酒精或去离子水清洗干净，过滤也可减少或避免出现尘点。注意:熟化好的涂料在暂不使用的时候，尽可能密封，以避免溶剂挥发造成失光，并减少灰尘污染。
[0036]5)涂装:采用空气喷涂。一般一道施工即可，控制膜厚< 25 μ m (此时的喷涂面积约为8m2/kg，与颜色有关);表干(不粘手)以后方可触碰；漆膜不宜太厚；洗枪建议使用水或酒精；如果之前喷过油性涂料，喷枪必须用酒精充分清洗，但建议喷枪不要混用；喷枪的喷嘴直径1.0毫米；空气压力2~4公斤/立方厘米；因本涂料粘度较低，喷涂时应将喷枪出气量调小一些，雾化大些，这样漆膜不会流挂且省料；注意空压机必须使用油水分离器等过滤装置；底材在喷涂前预热到45°C左右效果较好。注意:出现锈迹的基材绝对不可再喷涂涂料，以避免渗锈发生；除非重新进行严格的前处理。
[0037]6)烧结:将涂装完成的工件置于烧结炉中在180°C条件下烘烤固化10分钟。
[0038]烧结完成后自然冷却即成。
[0039]实施例二:
[0040]取水性氧化招分散体35Kg、氧化铁分散体4Kg、氧化错分散体6Kg、二氧化钛6Kg、无机颜料8Kg、碳黑6Kg、填料22Kg组合成A组分；取二氧化硅13Kg作无机成膜促进剂为B组分。其中无机颜料根据散热器设计的颜色来选择，如黑色散热器选用氧化铁黑、氧化钴黑、锰钴黑、陶瓷黑、铜铬黑中的一种，或选用其中多种来配比，红色选用氧化铁红、陶瓷红中的一种，或用两种各配比。如本实施例制作红色暖气散热片，无机颜料由氧化铁红、陶瓷红各50%配成。
[0041]按以下步骤制作暖气散热片:
[0042]I)选用作为散热片基材。如果是带有油脂和锈蚀的基材工件，要求工件表面应是洁净的金属表面工件喷涂前必须进行除油脂、锈蚀物。用PH值为9~12低碱性清洗液作除油脂剂对基材工件表面进行除油除锈处理:先浸泡处理(处理温度为常温~80°C，处理时间5~20min);然后高压喷淋(喷淋压力为0.4~0.6Mpa);再烘干(烘干温度为80~150°C)。如果工件表面没油，没锈，可以选择直接下一步喷砂处理，不用做除油，除锈处理。
[0043]2)对除油除锈后的工件表面进行喷砂处理:为了增强产品涂层的附着力和涂层不含油污、泥土和石灰质，要求对基材表面进行喷砂处理。选择足够硬度的60~80目金刚砂，喷射冲击处理工件表面，以对工件表面进行除锈去氧化皮，喷射压力0.4~0.6Mpa、喷射距离为0.5m，喷射角度为45°~80°。干喷砂时，应注意通风、排尘。喷射时，应注意移动速度；喷射完毕，应及时清除黏附在处理表面的沙尘等。
[0044]3)配涂料:将A、B组分混合并充分搅拌；混合初时A、B组分不相溶为正常现象，充分搅拌后会相溶并略微发热。
[0045]4)熟化滚动:将A、B组分混合充分搅拌，然后置于滚动涂料罐中快速充分搅拌使其熟化。熟化是化学反应过程，也是必需的；如果熟化不充分，将会出现漆膜粉化、硬度低、附着力差等现象。熟化所需时间与环境温度有关:30°C~40°C环境下需2小时以上；20°C~30°C环境下需4小时以上；10°C~20°C环境下需8小时以上；5°C~10°C环境需12小时以上。不可以在40°C以上或5°C以下环境中熟化。快速搅拌可以加速熟化，并且可以使熟化更加充分，减少沉淀、粘稠物、颗粒的产生；推荐使用滚筒连续滚动以充分熟化；熟化中不搅拌会出现颗粒较多、附着力下降的现象。熟化完成后，涂料外观均匀，无分层现象，光泽自然，流动性好，挑起查看无明显颗粒。
[0046]5)涂料过滤:熟化以后的涂料，在进入喷枪前请使用200目上的滤网过滤，此时过滤下微小颗粒为正常现象；涂料生产中已经过滤，但包装、施工现场、配料桶、稀释剂、喷枪等因素都可能会造成尘点；喷枪和料桶请用酒精或去离子水清洗干净，过滤也可减少或避免出现尘点。注意:熟化好的涂料在暂不使用的时候，尽可能密封，以避免溶剂挥发造成失光，并减少灰尘污染。
[0047]6)涂装:采用空气喷涂。一般一道施工即可，控制膜厚< 25 μ m (此时的喷涂面积约为8m2/kg，与颜色有关);表干(不粘手)以后方可触碰；漆膜不宜太厚；洗枪建议使用水或酒精；如果之前喷过油性涂料，喷枪必须用酒精充分清洗，但建议喷枪不要混用；喷枪的喷嘴直径1.0毫米；空气压力2~4公斤/立方厘米；因本涂料粘度较低，喷涂时应将喷枪出气量调小一些，雾化大些，这样漆膜不会流挂且省料；注意空压机必须使用油水分离器等过滤装置；底材在喷涂前预热到45°C左右效果较好。注意:出现锈迹的基材绝对不可再喷涂涂料，以避免渗锈发生；除非重新进行严格的前处理。
[0048]7)烧结:将涂装完成的工件置于烧结炉中在180°C条件下烘烤固化10分钟。
[0049]烧结完成后自然冷却即成。[0050]实施例三:
[0051]取水性氧化招分散体45Kg、氧化铁分散体7Kg、氧化错分散体9Kg、二氧化钛8Kg、无机颜料4Kg、碳黑2Kg、填料ISKg组合成A组分；取二氧化硅7Kg作无机成膜促进剂为B组分。其中无机颜料根据散热器设计的颜色来选择，如黑色散热器选用氧化铁黑、氧化钴黑、锰钴黑、陶瓷黑、铜铬黑中的一种，或选用其中多种来配比，红色选用氧化铁红、陶瓷红中的一种，或用两种各配比。如本实施例制作黑色汽车散热器，无机颜料选用氧化钴黑。按以下步骤制作汽车散热器:
[0052]1)选用铜作为散热器基材。如果是带有油脂和锈蚀的基材工件，要求工件表面应是洁净的金属表面工件喷涂前必须进行除油脂、锈蚀物。用PH值为9~12低碱性清洗液作除油脂剂对基材工件表面进行除油除锈处理:先浸泡处理(处理温度为常温~80°C，处理时间5~20min);然后高压喷淋(喷淋压力为0.4~0.6Mpa);再烘干(烘干温度为80~150°C)。如果工件表面没油，没锈，可以选择直接下一步喷砂处理，不用做除油，除锈处理。
[0053]2)对除油除锈后的工件表面进行喷砂处理:为了增强产品涂层的附着力和涂层不含油污、泥土和石灰质，要求对基材表面进行喷砂处理。选择足够硬度的60~80目金刚砂，喷射冲击处理工件表面，以对工件表面进行除锈去氧化皮，喷射压力0.4~0.6Mpa、喷射距离为0.5m，喷射角度为45°~80°。干喷砂时，应注意通风、排尘。喷射时，应注意移动速度；喷射完毕，应及时清除黏附在处理表面的沙尘等。
[0054]3)配涂料:将A、B组分混合并充分搅拌；混合初时A、B组分不相溶为正常现象，充分搅拌后会相溶并略微发热。
[0055]4)熟化滚动:将A、B组分混合充分搅拌，然后置于滚动涂料罐中快速充分搅拌使其熟化。熟化是化学反应过程，也是必需的；如果熟化不充分，将会出现漆膜粉化、硬度低、附着力差等现象。熟化所需时间与环境温度有关:30°C~40°C环境下需2小时以上；20°C~30°C环境下需4小时以上；10°C~20°C环境下需8小时以上；5°C~10°C环境需12小时以上。不可以在40°C以上或5°C以下环境中熟化。快速搅拌可以加速熟化，并且可以使熟化更加充分，减少沉淀、粘稠物、颗粒的产生；推荐使用滚筒连续滚动以充分熟化；熟化中不搅拌会出现颗粒较多、附着力下降的现象。熟化完成后，涂料外观均匀，无分层现象，光泽自然，流动性好，挑起查看无明显颗粒。
[0056]5)涂料过滤:熟化以后的涂料，在进入喷枪前请使用200目上的滤网过滤，此时过滤下微小颗粒为正常现象；涂料生产中已经过滤，但包装、施工现场、配料桶、稀释剂、喷枪等因素都可能会造成尘点；喷枪和料桶请用酒精或去离子水清洗干净，过滤也可减少或避免出现尘点。注意:熟化好的涂料在暂不使用的时候，尽可能密封，以避免溶剂挥发造成失光，并减少灰尘污染。
[0057]6)涂装:采用空气喷涂。一般一道施工即可，控制膜厚< 25 μ m (此时的喷涂面积约为8m2/kg，与颜色有关);表干(不粘手)以后方可触碰；漆膜不宜太厚；洗枪建议使用水或酒精；如果之前喷过油性涂料，喷枪必须用酒精充分清洗，但建议喷枪不要混用；喷枪的喷嘴直径1.0毫米；空气压力2~4公斤/立方厘米；因本涂料粘度较低，喷涂时应将喷枪出气量调小一些，雾化大些，这样漆膜不会流挂且省料；注意空压机必须使用油水分离器等过滤装置；底材在喷涂前预热到45°C左右效果较好。注意:出现锈迹的基材绝对不可再喷涂涂料，以避免渗锈发生；除非重新进行严格的前处理。[0058]7)烧结:将涂装完成的工件置于烧结炉中在180°C条件下烘烤固化10分钟。
[0059]烧结完成后自然冷却即成。
【权利要求】
1.一种无机组合涂料，其特征在于:该组合涂料的配方包括A组分和B组分，所述A组分包含水性氧化铝分散体、氧化铁分散体、氧化锆分散体、二氧化钛、无机颜料、碳黑、填料；所述B组分为无机成膜促进剂，所述无机成膜促进剂选用二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的无机组合涂料，其特征在于:该组合涂料中各成分的重量百分比为:水性氧化招分散体35~45%、氧化铁分散体I~7%、氧化错分散体6~10%、二氧化钛6~10%、无机颜料4~8%、碳黑2~6%、填料18~22% ;二氧化硅7~13%。
3.根据权利要求1所述的无机组合涂料，其特征在于:该组合涂料中各成分的重量百分比为:水性氧化铝分散体40%、氧化铁分散体4%、氧化锆分散体8%、二氧化钛8%、无机颜料6%、碳黑4%、填料20% ;二氧化硅10%。
4.一种应用权利要求1~3所述的任一种组合涂料制作散热器的方法，其特征在于:它是按照以下步骤进行的: 1)选用铝、铁、锌基合金、铜等金属材料作为散热器基材，用PH值为9~12低碱性清洗液作除油脂剂 对基材工件表面进行除油除锈处理:先浸泡处理(处理温度为常温~80°C，处理时间5~20min);然后高压喷淋(喷淋压力为0.4~0.6Mpa);再烘干(烘干温度为80~150。。)； 2)对除油除锈后的工件表面进行喷砂处理:选择足够硬度的60~80目金刚砂，喷射冲击处理工件表面，以对工件表面进行除锈去氧化皮，喷射压力0.4~0.6Mpa、喷射距离为0.5m，喷射角度为45°~80° ; 3)配涂料:按配方取各原料组合成A组分和B组分，将A、B组分混合后充分搅拌120分钟以上，使其熟化；熟化过程在5°C~40°C环境温度下进行； 4)涂料过滤:熟化后的涂料，使用200目上的滤网过滤； 5)涂装:采用空气喷涂，控制膜厚不大于25μ m ; 6)烧结:将涂装完成的工件在180°C条件下烘烤固化10分钟，然后置于空气中自然冷却即成。
5.根据权利要求4所述的制作LED散热器的方法，其特征在于:熟化所需时间与环境温度有关:30°C~40°C环境下需2小时以上；20°C~30°C环境下需4小时以上；10°C~20°C环境下需8小时以上；5°C~10°C环境需12小时以上。
6.根据权利要求4所述的制作LED散热器的方法，其特征在于:熟化过程是将配好的涂料置于滚筒中连续滚动进行的。
7.根据权利要求4所述的制作LED散热器的方法，其特征在于:基材在喷涂前预热到45°C左右。
【文档编号】B05D3/02GK103788730SQ201410016253
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】韩勇敢, 钟志敏, 李綦 申请人:佛山富多化工科技有限公司