技术·创新/Technology and Innovation
甘立荣 王志民 施清清 黄树燕 陈树根（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）
摘要：针对售后空调蒸发器环境腐蚀问题，结合腐蚀泄漏故障样件对环境腐蚀特点及机理进行分析，并研究通过防腐涂装处理提高蒸发器铜管耐腐蚀性能。研究表明，通过在蒸发器裸露铜管表面涂覆自制水性涂料，可显著提高蒸发器铜管在中性盐雾环境中的耐腐蚀性能，为空调蒸发器产品的腐蚀防护提供有效工艺手段。关键词：蒸发器；环境腐蚀；水性涂料；抗腐蚀性能 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Aiming at the environmental corrosion problem of aftermarket air conditioning evaporator, the char-acteristics and mechanism of environmental corrosion were analyzed in combination with corrosion leakage fault samples, and the corrosion resistance performance of evaporator copper pipe was improved by anticorrosive coat-ing treatment. The research shows that the corrosion resistance of the evaporator copper tube in the environment of neutral salt mist can be significantly improved by immersing the self-made water-borne coating on the surface of the evaporator copper tube, which provides an effective technological mean for the corrosion protection of air conditioning evaporator products.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：evaporator; environmental corrosion; water-borne coating; corrosion resistance
Research and Application of Environmental Corrosion Protection Technology for Air-conditioning Evaporator
前言
材料腐蚀问题一直是制约制造业产品可靠性水平快速提升的瓶颈问题，产品质量的好坏与产品的耐腐蚀性能息息相关，严重的腐蚀不仅对产品可靠性构成巨大威胁，还可能导致灾难性事故，给企业及用户带来财产损失，甚至危及生命安全［１－３］。随着家用空调普及率的提高，安装环境越来越复杂，对空调的性能提出了更高的要求［４－６］。空调器腐蚀主要包括换热器腐蚀、内机注塑件腐蚀、压缩机等关键零部件腐蚀以及电子元器件腐蚀等。字幕烟花
近年来售后反馈空调铜管腐蚀泄漏的质量投诉集中。２０１２￣２０１４年空调蒸发器泄漏数据分析表明，蒸发器腐蚀泄漏俨然成为售后系统漏氟数据飚高的主要原因，严
重影响产品的可靠性。蒸发器作为空调换热主要部件，其失效将导致空调整机失效，严重影响消费者使用，存在较大安全隐患，亟需解决［６， ７］。目前，尚未见关于可用于空调蒸发器铜管规模性
生产的防腐工艺方法的报道。本文将根据售后腐蚀泄漏空调蒸发器故障样件，分析空调蒸发器环境腐蚀特点及原因，并结合腐蚀特点和生产实际研究可用于空调蒸发器的有效防腐工艺手段，提升空调蒸发器抗腐蚀性能。
１空调蒸发器铜管腐蚀分析
目前，家用空调蒸发器普遍采用铝箔翅片＋铜管的结构，材料具有较好耐腐蚀性能，在日常使用中能够抵御外界腐蚀，但是在一些特殊环境中蒸发器受到如温度、
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湿度、腐蚀性物质等因素作用会在短时间内发生腐蚀泄漏失效［６－８］。家用空调售后泄漏故障复核结果表明（如图１），蒸发器环境腐蚀已经成为影响空调冷媒泄漏失效的第一大原因，对产品可靠性造成极大威胁。空调蒸发器环境腐蚀形貌示意图如图２。
１．１ 蒸发器铜管环境腐蚀特点
售后故障分析表明，空调蒸发器环境腐蚀泄漏主要集中在两端裸露铜管部位（Ｕ管侧和弯头侧）。其中，Ｕ管侧铜管作为整个管路系统最薄弱部位，该位置腐蚀泄漏约占环境腐蚀泄漏故障总数的８１．８２ ％（如图３），是蒸发器环境腐蚀的主要部位。
对售后环境腐蚀蒸发器铜管进行取样分析，铜管截面呈由外向内的蚁巢状腐蚀形貌，如图４
所示。售后故
图
1 家用空调售后泄漏故障原因分析
图2 空调蒸发器环境腐蚀形貌示意图
图
3 家用空调售后环境腐蚀泄漏分布统计
障样件分析统计表明，蚁巢腐蚀是空调铜管环境腐蚀泄漏的主要形式，危害巨大。样件腐蚀泄漏部位表面棕异物的ＥＤＸ（荧光分析）、红外光谱测试及ＧＣＭＳ测试（气相谱）测试结果表明，腐蚀部位表面异物为油脂类和
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醇类有机物。
１．２ 蒸发器铜管环境腐蚀原因分析
售后实地排查发现，引起空调器腐蚀的酸性物质来源主要为安装环境中有机物受热水解酸化，具体如图４所示。研究表明［９－１１］，蚁巢腐蚀是一个电化学腐蚀过程，其发生的必要条件是：铜 ＋ 腐蚀介质＋水＋氧气，腐蚀介质主要为低级羧酸（蚁酸 ＨＣＯＯＨ、乙酸 ＣＨ３ＣＯＯＨ、丙酸ＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯＨ等），铜管表面因水和腐蚀介质的存在，形成一层电解质溶液，进而形成了一个腐蚀微电池结构：
阳极反应：
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Ｃｕ→Ｃｕ＋＋ｅ－ （１）Ｃｕ＋＋Ｘ－→ＣｕＸ（Ｘ是腐蚀） （２）８ＣｕＸ＋Ｏ２→４ＣｕＸ２＋２Ｃｕ２Ｏ （３）ＣｕＸ２＋Ｃｕ→２ＣｕＸ （４）阴极反应：
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ－→４ＯＨ－ （５）反应（３）和（４）反复进行从而导致蚁巢腐蚀的发生，直至铜管腐蚀穿透。
２ 蒸发器铜管防腐技术研究与应用
研究表明［１２， １３］，大多数控制腐蚀的方法均围绕以下３种思路进行：①使金属表面与环境介质隔离；②改善金属表面环境，使阳极或阴极反应在可控范围内；③使用高耐腐蚀金属材料。在铜管表面涂覆缓蚀剂，如ＢＴＡ（苯丙三氮唑）、２－
十一咪唑等，以及通过降低氧含量和加
在线aoi图4 蒸发器铜管环境腐蚀形貌及低级羧酸生成过程示意图
入猛（Ｍｎ）、镁（Ｍｇ）等合金元素提高铜管自身抗腐蚀性能，都没有规模性的实用工艺出现。
２．１ 涂料防腐原理（如图５）
对蒸发器裸露铜管进行防腐蚀涂装处理，通过涂料组分之间交联形成三维空间网状结构，使涂层具有很高致密度，有效防止水、氧气、电解质离子等腐蚀介质渗入涂膜，阻隔腐蚀电池形成通路，使腐蚀活动得到有效抑制，改善蒸发器裸露铜管的耐腐蚀性能，提高换热器可靠性，延长空调机组使用年限，是控制空调蒸发器环境腐蚀最有效、最直接的手段。
２．２ 防腐涂层制备及性能测试
目前常用的涂料涂覆工艺包括刷涂、浸涂以及喷涂等，为提高蒸发器组件防腐能力，通过浸涂工艺对
特殊机蒸发器Ｕ管底部铜管裸露位置涂覆自制无水性涂料，进行防腐处理。涂覆防腐涂料后，铜管表面光泽度较防腐前明显增加（见图６）。
抗太阳
１）沸水浸泡实验。将涂覆防腐涂层的蒸发器铜管置
图5 涂料防腐原理示意图
于１００ ℃沸水中进行浸泡，观察铜管涂层外观变化。实验结果表明，样件沸水浸泡３０ ｍｉｎ后，样件表面涂层仅轻微发白，无起泡、起皱、脱落等异常，附着性能良好（如图７）。
２）中性盐雾实验。将防腐和未防腐蒸发器样件分别进行１ ０００ ｈ中性盐雾试验，观察对比样件铜管表面腐蚀形貌。图８为样件中性盐雾试验腐蚀１ ０００ ｈ后的铜管表面宏观腐蚀形貌。从图可见，涂覆防腐涂层的铜管表面仅有少量腐蚀产物附着，未做防腐的铜管表面已发生较严重腐蚀，且铜管腐蚀发黑明显。
３）腐蚀截面金相分析。将中性盐雾腐蚀１ ０００ ｈ后的铜管进行截面腐蚀形貌分析（如图９）。从图９可见，未防腐铜管样件外表面可见显著的均匀腐蚀坑，涂覆防腐涂层的蒸发器铜管腐蚀１ ０００ ｈ后外表面无明显腐蚀痕迹。
实验结果表明，蒸发器铜管表面涂覆无水性防腐
(a)涂覆前(a)未防腐样件
(a)未防腐样件
(b)涂覆后
(b)防腐样件
(b)防腐样件
图6 涂覆防腐涂层前后铜管表面状态示意图
图7 沸水浸泡后涂层表面状态示意图
图8 中性盐雾试验后样件宏观腐蚀形貌对比
图9 中性盐雾试验后样件微观腐蚀形貌对比
涂料后，铜管表面光泽度较防腐前明显增加，且防腐涂料附着性能良好，显著提高铜管耐腐蚀性能，为空调蒸发器产品的腐蚀防护提供有效工艺手段。
３结论
１）空调蒸发器环境腐蚀已经成为空调冷媒泄漏失效的第一大原因，且泄漏点主要集中于蒸发器Ｕ
管底部；
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中梁和冷冻上饰条上的温度都超过露点温度２９．２ ℃，冷冻门封条夹层，冷冻上饰条以及中梁上都没有发生凝露现象，也合格并满足高于国标的企业标准。两者方案都能满足企业内部要求，通过对生产成本，以及生产现场人工工时的对照比较，贴导热硅胶，每台冰箱增加材料成本和人工工时，综
合比较中梁处冷冻内衬筋条加高加密，冷冻风口下移优化方案比较好，解决满足企业内部标准外部凝露试验要求［３］，也不增加成本和工时。
３ 结论
通过上面的对比分析，两种改进方案后的样机对比实验，改进冷冻内衬上装防凝管的筋条配合尺寸，冷冻风罩出风口下移的结构改进优化方案， ＢＣＤ－３１７Ｗ产品在满足国标的外部凝露要求同时，也能满足企标中对于外部凝露的更高要求，同时不增加成本、人工及工时，为后续同样结构的两门风冷冰箱解决企标要求外部凝露试验提供改进方向和参考，同时提高产品的质量、客户满意度。
参考文献：
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甘立荣（1981-），男，本科，计算机科学与技术专业，主要从事暖通空调质量可靠性技术等方面研究工作。
胡银花（1983-），女，机械设计及自动化专业，结构工程师，主要从事冰箱整机结构设计开发工作。
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２）空调蒸发器铜管环境腐蚀形式主要为蚁巢状腐蚀，其发生的必要条件是：铜 ＋ 腐蚀介质＋水＋氧气，腐蚀介质主要为低级羧酸；
３）在空调蒸发器裸露铜管表面涂覆无水性防腐涂料，附着性能良好，可显著提高铜管的耐腐蚀性能，为空调蒸发器产品的腐蚀防护提供有效工艺手段。
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