一种换热高效防腐蚀的带石墨烯保护膜的换热器制备方法 |
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| 申请号 | CN201710092654.5 | 申请日 | 2017-02-21 | 公开(公告)号 | CN106802106A | 公开(公告)日 | 2017-06-06 |
| 申请人 | 广东万家乐燃气具有限公司; | 发明人 | 余少言; 马科帅; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种换热高效防 腐蚀 的带 石墨 烯保护膜的换热器制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)首先对 铜 管进行清洗；(2)然后在铜管表面上生 长石 墨烯：将生长 温度 设定为800‑1200℃，在反应室内通入保护气，并快速升温到 石墨烯 生长温度，随后通入甲烷气体并保持8‑15分钟，石墨烯生长的时间即为通入甲烷的时间，之后快速降温并关闭所有气体；(3)在石墨烯制备过程中保证反应室的压 力 控制在8‑15mbar；至此就在铜管表面制备好了良好的石墨烯保护膜，包裹住铜以防腐蚀。本发明方法价格适中，可大批量生产，成膜 质量 较高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种换热高效防腐蚀的带石墨烯保护膜的换热器制备方法，其特征在于，其包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种换热高效防腐蚀的带石墨烯保护膜的换热器制备方法技术领域背景技术[0002] 现有燃气热水器换热器换热管多采用无氧铜材质，铜是导热系数较大的金属材质，导热系数有377W/m·K，但交叉流换热器中的蛇形铜盘管沿水流方向有较大的温度差，这样的温度梯度不利于换热，会降低换热器的换热性能，且热水器在水质较差情况下使用，铜管会被腐蚀导致漏水。虽然开发的不锈钢材质换热器尽管能较好解决换热器被腐蚀漏水问题，但不锈钢材质的导热性能较差，304的导热系数仅有16.2W/m·K，且相同换热能力的不锈钢换热器比铜换热器质量要大很多，导致其在燃气热水器领域使用受到一定的制约。传统的防腐蚀处理方法如电化学保护因安全性等原因并不适用于燃气热水器换热器，而一般的钝化处理方法是在铜管表面生成钝化膜以此保护铜管不被腐蚀，但该钝化膜并不能很好地长期在水流冲击下工作，其对铜管的保护作用有限，仍不能避免热水器使用过程中铜管的腐蚀漏水。 [0003] 也有采用石墨烯保护膜的，一种高散热性能的换热器(CN201620721991.7)公开(公告)号为CN205897906U、申请日为2016.07.08的实用新型专利申请，它包括翅片和穿插在所述翅片中的换热管；所述换热管包括换热管本体，所述换热管本体的内表面和外表面分别设有石墨烯导热涂层；设于所述换热管本体内表面的石墨烯导热涂层的外表面还设有氮化硅涂层。但其制备复杂，附着力不够，从而影响寿命及使用效果。 发明内容[0004] 本发明的目的就是针对现有技术的不足而提供一种工艺简单方便、防腐效果好、耐高温，导热性能良好、同时也具有超疏水性质的带石墨烯保护膜的燃气热水器换热器的制备方法。 [0005] 为了达到以上目的，本发明专利采用如下技术方案： [0006] 一种换热高效防腐蚀的带石墨烯保护膜的换热器制备方法，其特征在于，其具体工艺步骤如下： [0007] (1)首先对铜管进行清洗并烘干，可以采用酒精、丙酮溶液清洗铜管内壁的油污； [0008] (2)然后在铜管表面上生长石墨烯：将生长温度设定为800-1200℃，在反应室内通入保护气，并快速升温到石墨烯生长温度，随后通入甲烷气体并保持8-15分钟，石墨烯生长的时间即为通入甲烷的时间，之后快速降温并关闭所有气体； [0009] (3)在石墨烯制备过程中保证反应室的压力控制在8-15mbar；至此就在铜管表面制备好了良好的石墨烯保护膜，包裹住铜以防腐蚀。 [0010] 作为上述方案的进一步说明，所述铜管进行清洗的步骤(1)中，是采用将其放置于丙酮中煮沸5-15分钟，再放入乙醇中煮沸8-18分钟后用去离子水清洗，再放入冰醋酸中浸泡5-20分钟后用去离子水清洗，清洗的最后步骤是用氮气吹干，这样做是为了去除铜管上可能附着的有机物和氧化铜相关杂质。 [0011] 与现有技术相比，本发明专利提供的一种燃气热水器换热器制备方法具有以下有益效果： [0012] 采用全新的石墨烯膜的换热器，石墨烯是二维碳纳米材料，对水、离子有很好的稳定性，其特殊的片层状结构能起到物理屏障作用阻碍腐蚀的发生，同时也具有超疏水性质。因此本发明针对热水器换热器铜管的换热及防腐蚀问题采用石墨烯膜，保证燃气热水器换热器高效换热并延长其使用寿命。 [0013] 石墨烯保护膜其优良的导热性能保证交叉流换热器中不同平面管道温度的一致性，实现强化换热。 [0014] 石墨烯保护膜的超疏水性质可以确保不在换热管内形成水膜阻挡热传递，有石墨烯保护膜的换热器其传热率比之原来的换热器要提高4倍之多。 [0015] 石墨烯保护膜其优良的力学性能、附着性能、耐高温以及耐腐蚀性能更能有效防止热水器中铜管腐蚀漏水，延长使用寿命； [0016] 本发明可采用化学气相沉积法(CVD)获得的石墨烯保护膜，由于铜材质的自限性，在铜表面形成一层石墨烯后失去了催化分解作用，铜作为催化剂很容易制备出单层石墨烯。制备简单方便，保护膜附着力强，使用寿命长。其本发明方法价格适中，可大批量生产，成膜质量较高。附图说明 [0017] 图1为本发明的工艺方框示意图。 具体实施方式[0018] 下面结合附图及实施例对本发明专利作进一步描述。 [0019] 如图1所示，本发明的换热高效防腐蚀的带石墨烯保护膜的换热器制备方法具体制备方法如下： [0020] 首先对铜管进行清洗：将其放置于丙酮中煮沸10分钟，再放入乙醇中煮沸10分钟后用去离子水清洗，再放入冰醋酸中浸泡10分钟后用去离子水清洗，清洗的最后步骤是用氮气吹干，这样做是为了去除铜管上可能附着的有机物和氧化铜等杂质。 [0021] 接下来就在铜管表面上生长石墨烯，将生长温度设定为1000℃，在反应室内通入保护气，并快速升温到石墨烯生长温度，随后通入甲烷气体并保持10分钟，石墨烯生长的时间即为通入甲烷的时间，之后快速降温并关闭所有气体。 [0022] 然后在石墨烯制备过程中保证反应室的压力控制在10mbar。至此就在铜管表面制备好了良好的石墨烯保护膜，包裹住铜以防腐蚀。 [0023] 因当指出，上述工艺步骤中，铜管进行清洗也可以采用其它的方法来实现，而相对于上述参数，是经实验得来的最优效果参数，而其参数中，生长温度可以设定为800-1200℃，通入甲烷气体保持时间可以为8-15分钟，反应室的压力控制可以在8-15mbar；而对于铜管进行清洗的步骤中，放置于丙酮中煮沸时间可以为5-15分钟，放入乙醇中煮沸时间可以为8-18分钟，放入冰醋酸中浸泡时间5-20分钟。 [0024] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。 |
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