耐重盐害处理在空调器的应用

2013-07-09陆郁

家电科技 2013年8期

陆郁

（珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070）

1 引言

空调器在海边地区、工业污染严重地区使用，空气中的盐分粒子或杂质溶于金属表面液膜时，这层液膜就变成了腐蚀性电解质，加速金属的腐蚀。空调器腐蚀生锈，除外观不良外，还会影响产品的关键使用性能。目前在我国暂无相关针对空调器产品的耐盐害标准，在国内销售的空调产品表面耐盐害处理普遍按照不同企业内部标准执行，在不同环境下使用的空调都是采取标准规格。标准规格的空调器在恶劣环境下使用，在正常使用时间内出现严重锈蚀及影响产品使用的一系列问题，会严重影响用户的使用感受和资源浪费。因此，针对恶劣环境的地区使用的空调，需要对空调器进行差异化处理，即耐重盐害处理，以适应在恶劣环境的使用要求。

2 耐重盐害试验标准

针对耐重盐害试验标准的研究，参考在业界有此方面经验的日本岛国的相关资料，日本的地理环境位置深受海洋大气环境对金属腐蚀的影响，对金属表面的耐重盐害处理已有成熟的处理经验。针对空调器产品，日本冷冻空调工业会有专门标准JRA 9002-1991（空调器的耐盐害试验标准）进行详细规定，本文耐重盐害试验标准在参考其标准的基础上，结合十多年全球用户经验和近年来中国的环境污染对家电耐蚀提出的要求，进一步细化深入分析，更为全面的提出了耐重盐害试验标准。

2.1 耐盐害与耐重盐害分类

耐盐害分耐盐害、耐重盐害两种规格，两者是根据安装场所、安装距离基准、安装环境进行分类。

如图1所示，耐盐害规格指安装在不正面遭遇海风吹袭，但仍处于海风环境之类场所的空调种类；耐重盐害规格指安装在受海风吹袭影响的场所的空调规格，但含有盐分的水不直接淋在空调上。

2.2 适用场所

由于空调器安装场所随着使用环境的变化而变化，按照标准耐盐害处理后的空调器已经不能满足多方面使用场所的要求，需要根据使用场所的不同相应提高耐盐害性。在以下6类安装场所需要参照耐盐害标准进行处理：

表1 耐盐害评价标准

表2 耐盐害实验实地调研选址

(1)接邻海岸线，易受盐害的场所；

(2)在海岸线的工业地带，易受盐害或烟害（烟雾废气）的场所；

(3)不在工业地带但易受垃圾焚烧炉等烟害的场所；

(4)在交通阻塞地区易受汽车尾气影响的场所；

(5)温泉地带硫化气体多的场所；

(6)吸入燃烧器排气的场所。

2.3 耐盐害评价标准

标准规定了主要以耐盐害及装饰为目的，在构成安装于室外的空调器外廊零部件之金属材料上进行涂装的零部件涂膜试验方法。也可以适用外壳以外的零部件（例如，压缩机、压力容器、螺钉件、使用了镀锌钢板的零部件、铝件、树脂零部件、橡胶零部件）。耐盐害评价标准考虑各公司针对耐盐害进行的评价项目、试验方法、试验时间等，规定如表1所示。

2.4 实验案例

根据耐重盐害检验的相关标准，项目组特地选取了3种有代表性重盐害实地调研环境，如表2所示。

以下举其中一例进行分析：

对改进后的防盐害整机，安排其中十数台样机分别送往海岛、核电站、江海交汇地区、海岸线进行长期实地运转实验。

海岛样机安装地点为一沿海建筑工地，工地上为自主发电，所以电能充足，夏季空调基本上也是24h不关机，其中两台安装点离海边约500米，其中一台安装点离海边约100m。

据实地跟踪调研，对在实地验证环境下运转2周年的样机各零部件拍摄样图及分析如下：

如图2～图6观测，样机电机端盖及电机轴未见腐蚀。铝箔未见腐蚀，用手摩擦亲水膜表面也未见老化“掉屑”现象。

从多台样机的外观看，几乎没有任何腐蚀的迹象，各钣金件内外侧的色泽都基本保持本色，仅底盘上积有部分沉积的残渣和积水。

图7和图8的压缩机图片上看，整体耐腐蚀情况较理想，在最容易出现腐蚀的压缩机底部焊缝处，均未发现腐蚀。图9的样机紧固件上，大部分螺钉、螺母未见明显腐蚀，色泽依然较光亮。

结论：

依据该实地调查，从样机的使用环境看具有如下特点：

(1)整机环境离海边较近；

(2)整机完全暴露在空气中，被风吹日晒雨淋等恶劣环境包围；

(3)整机运行使用时间较长，该工地为自身发电，空调基本上是不停机。

在此环境特点下，整体显示抗腐蚀性能较强。

通过历时10年之久的对江海交汇地区、海岛、某核电站附近的耐重盐害处理的实地研究，进一步加深了对耐重盐害处理在空调器中的应用的研究，以下对空调器各零部件耐重盐害的处理方法进行详细分析。

3 空调器各零部件耐重盐害处理方法

空调器耐重盐害处理，主要是对与大气接触的零部件进行耐盐害处理，包括采取新涂料、新材料、新的生产工艺等方法进行处理。具体处理方法根据各零部件的现有生产工艺方法进行，考虑耐重盐害处理方法是否符合可操作性、安全性、便利性等因素，确定不同零部件最终的处理方法，保证达到耐重盐害评价标准。

以下对各零部件所采用的耐重盐害处理方法进行分析。

3.1 钣材及涂料

空调器使用的钣材按现用材料表面镀层工艺分电镀锌板、热镀锌板、合金化板（锌铁、锌铝合金）等；按材料镀层表面处理工艺分：涂油板、涂油+钝化板、涂油+磷化板等。空调器金属外观表面，主要采取喷涂实现耐盐害，在标准品的空调器中一般只对外观的钣材进行喷涂，对内部结构使用的钣材则不喷涂。

空调器要适合在盐害地区使用，必须对钣材的涂料及喷涂位置进行改进，以符合耐重盐害标准要求，具体有以下几点改进：

(1)选择既达到耐重盐害标准品质，又符合物美价廉原则的耐重盐害涂料产品；

(2)除部分零部件（如冷凝器边板）由于后道工序影响无法喷涂需要作其他处理外，空调器内未喷涂的钣材进行耐重盐害喷涂处理；

(3)空调器内部未喷涂的钣材使用耐腐能力相对较好的钣材，采取耐重盐害品质涂料喷涂；

为降低成本，对一些盐害不是太大的地区也可使用耐腐能力相对降低的钣材+适当的隔离防护处理，如采用涂油热镀锌板等。

表3 涂膜性能的技术指标区别对比

表4 某款重盐害涂料实验数据

耐重盐害涂料与普通涂料对比见表3，有以下特点：

(1)粉末粒度要求更严格，细粉及粗粉的比例降低；

(2)粉末粒度正态分布中均值范围变窄，一致性较好；

(3)粉末属于高温粉末，固化温度相对升高，固化时间可相对缩短；

(4)涂膜耐中性盐雾、耐温热性能、耐候性能时间更长，符合耐盐害规格标准。

使用某款重盐害涂料喷涂的试板经过一系列实验验证，符合耐重盐害指标要求，具体如表4和图10。

3.2 压缩机表面

压缩机外表面一般采取水性浸漆、电泳漆进行表面处理，电泳漆处理的耐盐害效果优于水性浸漆处理，在同等标准中性盐雾实验中，水性浸漆处理耐盐雾时间是电泳漆处理的3/5，但电泳漆处理的固化温度高于水性浸漆处理，目前压缩行业使用较多的电泳漆处理工艺。

目前压缩机行业标准品的水性浸漆、电泳漆平均厚度是18-20μ，要提高压缩机表面的耐盐害能力，最简单直接的方法是增加涂膜厚度方法实现，目前压缩机行业普遍使用电泳漆处理工艺，以下分别就电泳漆处理改进进行详细说明。

电泳涂装是一个很复杂的电化学反应，一般认为至少有电解、电泳、电沉积、电渗这四种作用同时发生。电泳涂装工艺条件包括以下四个方面13个条件：

(1)槽液的组成方面：固体份、灰份、MEO和有机溶剂含量；

(2)电泳条件方面：槽液温度、泳涂电压、泳涂时间；

(3)槽液特性方面：PH值、电导率；

(4)电泳特性方面：库化效率、最大电流值、膜厚和泳透力。

其中，泳涂电压和时间、槽液固体份、温度、PH值和电导率是现场控制管理的主要项目。要增加电泳涂装厚度关键是控制好槽液电导率及泳涂电压两个参数，随着槽液电导率地增高，膜厚也相对增厚；泳涂电压增高，电沉积速度提高，漆膜增厚，但电压过高，电解反应加剧，气泡增多，电泳漆膜厚且粗糙有针孔、烘干后有桔皮现象。因此，需要保证涂膜质量前提下，合理调整泳涂工艺参数，使涂膜厚度增加到要求值。

电泳涂膜厚并非越厚越好，需要根据涂料本身的特性、生产线现有工艺情况及经济性考虑，经过实验验证，将压缩机表面电泳涂膜厚度由原来的厚度适度增加到一个经济且合理的厚度范围。

某款压缩机表面增加电泳漆厚度后，进行盐雾实验。其中，1000h实验情况见图11，最后经过1518h中性盐雾实验结果达到耐重盐害标准，说明压缩机表面处理通过增加电泳漆厚度提高耐盐害能力的方法是可行的。

3.3 紧固件类

螺栓、螺钉、螺柱和螺母等紧固件基体材料主要有渗碳钢和不锈钢两大类，主要使用渗碳钢材料，不锈钢材料紧固件表面硬度偏低，具有无磁性（或弱磁性）的特点，故不宜用于固定连接金属材质的零件（特别是不锈钢材质的零件）和用于整机内部零件的固定(特别是电器盒内部元器件的固定，易留下安全隐患)。

如表5所示，螺栓、螺钉、螺柱和螺母等紧固件表面处理主要有电镀锌（彩锌、白锌、黑锌）、锌铝合金（有铬）、锌铝合金（无铬）、锌铝合金（久美特）、锌镍合金等。表面为电镀锌处理的螺钉一般适用于耐盐害要求不高的零、部件的联接，对于耐盐害性能要求较高的零、部件的联接，推荐选用锌铝合金（久美特）、锌镍合金等较高耐盐害性能的紧固件。

螺钉采取久美特、电镀锌、电镀锌+淡金水表面处理进行1000h盐雾实验对比，结果显示久美特处理的螺钉1000h未生红锈，符合耐重盐害标准要求，电镀锌处理的螺钉生锈严重。见图12。

3.4 铝箔类

空调器的热交换器使用的铝箔分非亲水铝箔及亲水铝箔，非亲水铝箔是由各铝基材轧制而成的铝箔，简称素箔，亲水铝箔利用物理、化学方法在素箔表面涂覆一层稳定的高亲水性膜，使亲水铝箔上的冷凝水由珠状被吸附为膜状。

铝箔的合金成份包含铝、硅、铁、铜、锰、铬、锌、钛、镁，其中铝的化学成份占99%以上，其余是微量金属成份。虽然铝以耐氧化著称，具有良好的防腐效果，素箔能满足耐一般盐害的标准；但亲水铝箔的涂层即起到将冷凝水由珠状吸附为膜状，避免水份冻结结霜的重要作用，又有良好的隔离作用。因此，盐害地区的空调器，热交换器使用亲水铝箔涂层需要由普通亲水铝箔更换为高耐腐亲水铝箔，以满足耐重盐害标准要求。

亲水涂层分类与构成见表6。

普通亲水铝箔与高耐腐铝箔技术要求区别见表7。

3.5 电机类

空调器用电机裸露在外的是端盖及电机轴，端盖使用材料的是镀锌板，电机轴使用的材料一般是45#钢，这两种材料都不能满足耐重盐害要求，需要分别进行耐盐害处理。

端盖是联接转子和机座的结构零件，它既对电机内部起保护又通过安放在端盖内的轴承来保证定子与转子的相对位置。根据电机的加工流程，在组装电机时未出现可能损坏端盖涂层的工序，对端盖采取喷涂耐盐害涂料进行防腐。

主要不锈钢耐腐性能见表8。电机轴采取使用更换不锈钢的材料进行耐盐害处理，选择的不锈钢材料根据腐蚀介质的特性，如化学制品和其浓度、大气状态、温度、时间，因耐盐害空调主要用在海边地区，含有氯离子引起的局部腐蚀，首选使用316型不锈钢。316型不锈钢比304型含有稍多的镍，并含有2%-3%的钼，耐蚀性比304型好，特点在倾向于引起点腐蚀的氯化物介质中。

耐盐害处理的电机及标准品电机进行1000h盐雾实验，实验完毕的样品在常温下放置8.h后，检查样品的腐蚀情况及检测绝缘耐压、绝缘电阻，显示按上述的耐重盐害处理的电机符合相关耐重盐害标准要求及电气安全要求。见表9

表5 紧固件表面覆膜处理分类

表6 亲水涂层分类与构成

表7 普通亲水铝箔与高耐腐铝箔技术要求

表8 主要不锈钢主要用途与耐腐性能

表9 耐盐害电机与普通电机1000H盐雾实验对比情况

3.6 边板类

空调器的热交换器的边板使用的是热镀锌板，不能满足耐重盐害的标准要求，按照热交换器加工工艺流程（见图13），经过胀管后的工序需要焊接小弯头，焊枪火焰会灼烧到边板，若对边板采取喷涂耐盐害涂料会燃烧喷涂层，因此边板类不能采取喷涂工艺实现耐盐害，需要从其他途径实现。

热交换器的边板不能使用喷涂进行耐盐害处理，选择耐重盐害能力更好的镀铝锌板作为边板。镀铝锌钢板表面呈特有的光滑、平坦和华丽的星花，基色为银白色。特殊的镀层结构使其具有优良的耐腐蚀性，耐热性很好，可用于315℃的高温环境；镀层与漆膜的附着力好，具有良好的加工性能，可以进行冲压、剪切、焊接等。镀层成份按重量比率分别由55%的铝和43.4%的锌，1.6%的硅组成。55%铝锌合金镀层的镀铝锌钢板当双面暴露于同样的环境时与相同厚度的镀锌钢板相比具有更优越的耐腐蚀性。

经对边板采取镀铝锌板及热镀锌板进行1000h中性盐雾实验，如图14显示镀铝锌板出现白锈，未出现红锈，而热镀锌板整块板已经出现红锈，镀铝锌板具有优越的耐腐蚀性。