一种具有微孔涂层的传热件的制作方法

本实用新型涉及强化传热与节能技术领域，尤其涉及一种具有微孔涂层的传热件。

背景技术：

目前，在各种工业生产中多利用热交换装置在不同流体之间传递能量。当流体欲在热交换装置的沸腾侧表面沸腾，可将沸腾侧表面进行改性，以响应热源与流体之间的温差，可增加沸腾速率。各种表面强化技术例如不同类型的腔或凹槽被研究以增加沸腾传热系数并扩大临界热通量(chf)。其中，多孔涂层技术是近些年形成的一种强化沸腾表面的方法。多孔涂层是依靠其内置的多孔性通过提供成核位点来增强沸腾的涂层。多孔涂层提供孔穴，增加成核位点的数量和每个位点的气泡偏离频率，最终实现增加沸腾速率、强化传热之目的。

但是，目前的大多数多孔涂层单位面积中活性气穴数目少，工作温度低，传热效率低下，易导致传热面发生传热恶化进而致使传热件烧毁。因此，急需一种能够增加涂层表面活性气穴数、传热功能强、工作温度高、降低传热恶化风险的具有微孔涂层的传热件。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够增加涂层表面活性气穴数、工作温度高、传热功能强、降低传热恶化风险的具有微孔涂层的传热件。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有微孔涂层的传热件，包括基体和形成于基体表面的微孔涂层，微孔涂层具有若干个孔，且若干个孔之间连通。

与现有技术相比，本实用新型的具有微孔涂层的传热件表面的微孔涂层具有若干个孔，若干个孔连通，增加了微孔涂层单位面积的活性气穴数目，且冷却介质通过连通间隙可大幅度提高传热件的总传热系数，进而使总传热效率大幅度提高，降低传热面发生传热恶化导致烧毁的可能性。同时，孔与孔之间连通使得冷却介质在孔之间不断流动，持续循环工作，微孔不易被油垢或脏污堵塞，另外，通过在基体表面添加微孔涂层改变基体的传热性能，不破坏基体结构，能够保持基体的力学性能。

具体地，微孔涂层的若干个孔呈间隔分布，且孔之间通过间隙连通，由于孔之间存在间隙，加强了冷却介质的流动，进而强化沸腾传热效率和临界热流密度。

具体地，微孔涂层的若干个孔呈规则排布。

具体地，微孔涂层的若干个孔横向呈等间距排布。

较佳地，微孔涂层的若干个孔纵向呈等间距排布。

具体地，间隙的宽度小于若干个孔的最小内径。

较佳地，基体选自金属基体、陶瓷基体或者玻璃基体。

较佳地，微孔涂层为金属氧化物微孔涂层，稳定的金属氧化物涂层耐腐蚀，不易与基体发生反应，可扩大具有微孔涂层的传热件的应用温度范围。

具体地，微孔涂层为氧化铬涂层、氧化铝涂层或者二氧化钛涂层。

较佳地，微孔涂层的厚度为10um至100um，且厚度均匀。微孔涂层厚度分布均匀，在使用过程中其表面温度均匀，防止材料表面热应力分布不均匀产生破坏作用，提高换热系统的热稳定性，延长使用寿命。

较佳地，微孔涂层的气孔率为0.01-0.3。在保证涂层中孔隙结构的同时涂层的附着力强，不易剥落，可大批量生产。较佳地，涂层表面具有微米尺寸的微观结构。

附图说明

图1是本实用新型具有微孔涂层的传热件的一实施例的结构示意图。

图2是图1中微孔涂层的结构示意图。

图3是具有不同微孔涂层的传热件与不含微孔涂层的传热件表面传热特性的对比结果。

具体实施方式

下面结合给出的说明书附图对本实用新型的较佳实施例作出描述。

如图1所示的具有微孔涂层的传热件的示意图，基体1的一侧上附着有微孔涂层2。微孔涂层2的厚度可为10-100um，具体的可为10um、20um、50um、80um、100um，但不限于此，微孔涂层2的厚度均匀，在使用过程中其表面温度均匀，防止材料表面热应力分布不均匀产生破坏作用，提高换热系统的热稳定性，延长使用寿命。基体1可为金属基体、陶瓷基体或者玻璃基体。微孔涂层2的材料可选自氧化铬、氧化铝或者二氧化钛，该类金属氧化物涂层具有良好的附着力，具有较强的稳定性，可防止微孔涂层的开裂、剥脱。具体的，本实施例中微孔涂层2的厚度为50um，基体1为金属基体，微孔涂层2的材料为氧化铝。

较佳地，微孔涂层2可通过冷喷涂技术形成于基体1的表面。首先将0.5mpa的压缩气体接入冷喷涂机喷雾室在200℃进行加热，压缩空气加速涂层材料粉末形成超音速(500m/s)涂层材料粉末粒子流，牢固的喷涂在基体的表面上，基体表面温度不超过100-150℃。其中压缩气体可使用空气、氦气、氩气、氮气等惰性气体。具体地，冷喷涂过程中参数的可调节范围：压缩气体为0.3-12mpa，压缩气体的加热温度为180-600℃，涂层材料粉末的速度为400-600m/s。

如图2所示，微孔涂层2具有若干个孔3，且若干个孔3之间连通。具体地，若干个孔3呈间隔分布，且横向和纵向上均等间距布置，若干个孔3之间通过间隙4连通。间隙4的宽度小于孔的最小内径。微孔涂层的表面结构更均匀，可增强微孔涂层与基体之间的传热接触和结合力。表面孔结构增加了活性气穴的数目，孔间存在间隙，加强了冷却介质在空间的流动，进而强化沸腾传热效率和临界热流密度。

微孔涂层的气孔率为0.01-0.3，具体地可以为0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.15、0.20、0.25、0.30，但不限于此。微孔涂层2与基体1之间的粘合强度达到30-100mpa。

为了比较本实用新型中具有不同微孔涂层的传热件(氧化铬1、氧化铬2、氧化铝1和氧化铝2)与不含微孔涂层的传热件(基体1和基体2)的表面传热特性，通过进行池沸腾性能实验并对实验结果进行了比较，结果如图3所示，对有氧化铬涂层的传热件进行了两次重复实验(氧化铬1和氧化铬2)，对有氧化铝涂层的传热件进行了两次重复实验(氧化铝1和氧化铝2)，4组涂层喷涂工艺完全相同，对不含微孔涂层的传热件进行了两次重复实验(基体1和基体2)，基体1和基体2均为不锈钢板。由图3中实验结果可知在基体表面涂覆不同材料的微孔涂层均可以明显地提高临界热流密度，说明在基体表面增加微孔涂层提高临界热流密度具有通用性。将金属氧化物喷涂在基体表面后，金属氧化物在基体表面形成孔隙结构，基体作为传热面时，换热效率得到提升，临界热流密度值明显增大，降低了基体作为传热面时因发生传热恶化导致烧毁的可能性。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

技术特征：

1.一种具有微孔涂层的传热件，其特征在于：包括基体和形成于所述基体表面的微孔涂层，所述微孔涂层具有若干个孔，且若干个所述孔之间连通。

2.如权利要求1所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：若干个所述孔呈间隔分布，且所述孔之间通过间隙连通。

3.如权利要求1所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：若干个所述孔呈规则排布。

4.如权利要求3所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：若干个所述孔横向呈等间距排布。

5.如权利要求3所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：若干个所述孔纵向呈等间距排布。

6.如权利要求2所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：所述间隙的宽度小于若干个所述孔的最小内径。

7.如权利要求1所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：所述基体选自金属基体、陶瓷基体或者玻璃基体。

8.如权利要求1所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：所述微孔涂层为金属氧化物微孔涂层。

9.如权利要求1所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：所述微孔涂层的厚度为10-100um，且厚度均匀分布。

10.如权利要求1所述的具有微孔涂层的传热件，其特征在于：所述微孔涂层的气孔率为0.01-0.3。

技术总结
本实用新型公开了一种具有微孔涂层的传热件，包括基体和形成于基体表面的微孔涂层，微孔涂层具有若干个孔，且若干个孔之间连通。本实用新型具有微孔涂层的传热件中的微孔涂层的孔与孔之间连通，增加了微孔涂层单位面积的活性气穴数目，且使得冷却介质在孔之间不断流动，能够持续循环传热，可大幅度提高传热件的传热效率，强化传热，提高工作温度，降低基体的传热面发生传热恶化而导致烧毁的可能性。

技术研发人员：梁峻铭;张雷;张会勇;贠相羽;林波;韦东山
受保护的技术使用者：中广核研究院有限公司;中广核研究院有限公司龙岗分公司;中国广核集团有限公司;中国广核电力股份有限公司
技术研发日：2019.05.30
技术公布日：2020.04.07