專利名稱:預(yù)潤滑的翅片坯料的制作方法
本發(fā)明涉及預(yù)潤滑的鋁質(zhì)帶狀材料及利用這些材料生產(chǎn)成形制品，例如熱交換器的翅片。
一般來說，熱交換器的結(jié)構(gòu)具有非常狹窄的散熱片距，目的是使熱輻射部分和冷卻部分的表面積盡可能大。凝結(jié)在翅片上的小水滴會干擾空氣流動，因此在翅片上面需要提供親水的涂料，以便迅速移去凝結(jié)在翅片上的任何水分。能夠使翅片具有親水性的一個已知方法是Boehmi-ting方法。
熱交換器的翅片是由翅片坯料制成的。一般，翅片坯料是一種鋁質(zhì)材料。通過翅片壓模，可以將其制成翅片。
目前，在進入翅片壓模之前，大部分的翅片坯料都充滿了潤滑油。結(jié)果，翅片壓模的周圍含有油漬而使人不滿意，而且在翅片制成后又要清除油漬。為這目的最常用的有機溶劑是三氯乙烯。為了脫酯而采用三氯乙烯之類的有機溶劑，卻造成各種問題，例如(1)危害健康，(2)臭味，(3)容易造成火災(zāi)及(4)處理和棄置油/溶劑混合物的問題。
利用預(yù)潤滑的翅片坯料可以解決很多以上的問題，原因是在翅片制成之前，無須再施用任何潤滑油。在以往數(shù)年間，曾經(jīng)提倡使用蒸發(fā)的潤滑油，以避免清除油漬的程序。這些蒸發(fā)的潤滑油是很稀的(約10%)潤滑油的溶劑油溶液。翅片制成后，溶劑油從翅片蒸發(fā)，因而不需清除油漬。但是殘油會留在翅片表面?？v然當用這些翅片制造熱交換器時，例如蒸發(fā)器，這些殘油不會造成任何翅片的處理問題，但殘油會妨礙親水性處理過程，例如Boehmiting過程。
根據(jù)本發(fā)明，用水溶性潤滑劑將鋁質(zhì)帶狀材料，如翅片坯料，進行預(yù)潤滑基本上能解決上述困難。即用水洗方式，例如用水噴射或浸入水中的方法，可輕易地將成形制品(例如熱交換器)上任何殘余的潤滑劑除去。若處理熱交換器是在含水系統(tǒng)如Boehmiting中進行，則無需另行將潤滑劑除去，因為在Boehmiting過程中，一旦浸入水中，它會迅速溶解。
在一般的方法中，水溶性潤滑劑作為涂層施用在鋁質(zhì)材料的連續(xù)帶上，并將帶卷起。然后將經(jīng)涂層的成卷帶材貯存，以供需要時使用。使用時，將經(jīng)涂層的帶材解開，并輸入成形裝置，例如翅片壓機，以形成熱交換的翅片。其后，在任何加工段上都可以用水洗方式把潤滑劑從翅片除去。
一種典型的翅片坯料是含有小量硅、鐵、銅、錳和鋅作為合金元素的鋁合金。普通的翅片坯料合金是那些具有AA(Aluminum Association)標志1100和7072的和一般具有大約75至150微米厚度的翅片坯料。
具有高粘度和不會粘著的水溶性潤滑劑才適用于本發(fā)明。它還必須耐磨，這樣在制造過程中翅片壓模才不會受損害。一種典型的水溶性潤滑劑的溶解度至少為50克/升，粘度至少為50毫帕。大多數(shù)翅片坯料的裸金屬的奧森杯成形試驗(Olsen cup)讀數(shù)達到0.26至0.30范圍。這對于成形通常是不適宜的，因此需要用潤滑劑。經(jīng)潤滑的翅片坯料的Olsen cup讀數(shù)應(yīng)大于0.30，而達到0.34則更好。它還須要有低揮發(fā)性及至少六個月的貯藏期限。溶解度約為200克/升及粘度為1000毫帕的潤滑劑特別合適。
很多不同的水溶劑都能符合上述要求。例如，可以采用聚二油酸乙二醇酯類、乙氧基脂肪酸(如乙氧基蓖麻油和乙氧基硬脂酸)、季銨聚合物等。
一般，是將水溶性潤滑劑的稀釋溶液施于翅片坯料的連續(xù)帶上，例如將翅片坯料帶通過該溶液的槽，用橡膠覆面的擠干輥將過量的溶液除去，然后將坯料帶通過烘干爐以除去稀釋劑。一般，在翅片坯料上面的潤滑劑量約為50至1000毫克/米2。所用的潤滑劑以不少于200毫克/米2較好，最好不少于500毫克/米2。將施用水溶性潤滑劑后的翅片坯料卷起來，供船運和貯藏，隨之將其解開，輸入翅片壓機。在翅片壓制之后的任何一工段，可用水洗方法將潤滑劑除去。
本發(fā)明的重要優(yōu)點是在翅片壓機上成形之前，無需對翅片坯料施油，避免造成多油的工作環(huán)境。采用本發(fā)明的預(yù)潤滑翅片坯料時，制造過程是不加油的。
以下的具體實例可更清楚地說明本發(fā)明。
實例1翅片坯料的潤滑劑的基本條件是需要給予成形中的翅片足夠的潤滑。因此，利用一個球狀沖頭的變形試驗來測試各種潤滑劑的潤滑性能。這個試驗方法在ASTM E-643-78中有敘述，而它更普遍地通稱為Olsen cup試驗。簡而言之，這試驗包括將一個沖頭以一個固定速率推入試樣。測度試樣的變形情況直至它開始破裂。在破裂前，變形越大表示潤滑越好。因此，Olsen cup讀數(shù)越大顯示潤滑劑越好。
對具有150微米厚度的Alcan 8007-H22鋁質(zhì)的樣本進行了一系列試驗。它們被涂上各種水溶性的溶劑、一種典型的Oak Chemical Company翅片壓油及一種Oak蒸發(fā)油。藉將鋁通過盛潤滑劑稀釋溶液的槽來進行涂層，通過干燥除去稀釋液。然后讓具有約50-1000毫克/米2的潤滑劑量的經(jīng)涂層的樣本接受Olsen cup試驗。結(jié)果示于下表1。
表1球狀沖頭的變形試驗(Olsen Cup試驗)讀數(shù)(以英寸計)壓力毫克/米250 200 500 1000 等級潤滑劑(1)MAQUAT 1416 0.299 0.301 0.347 0.330 C(2)MAQUAT SC-1632 0.298 0.306 0.326 0.332 C(2)MAQUAT SC-18 0.296 0.307 0.286 0.292 E(3)ALKASURF 400-DO 0.294 0.306 0.344 0.336 B(4)ALKASURF CO-40 0.299 0.302 0.340 0.347 A(4)ALKASURF CO-15 0.296 0.304 0.338 0.341 A(5)ALKASURF 600-DO 0.301 0.307 0.335 0.340 B(6)ALKASURF S-65-8 0.294 0.302 0.294 0.326 C(7)PEG 3350 0.303 0.309 0.298 0.281 F(8)DRIFORM 62A 0.259 0.270 0.244 0.250 G(8)DRIFORM 515 0.221 0.265 0.291 0.277 G(9)CORTEC VCI317 0.294＊E(10)QAK 7A 翅片壓油 0.308＊(10)QAK 70-1 蒸發(fā)油 0.266裸金屬＊＊ 0.275＊- 不定值的平均值＊＊- 用甲基乙基酮清洗(1)Mason Chemical Company的N-烷基二甲基芐基氯化銨的商標(2)Mason Chemical Company的季銨聚合物的商標(3)Alkaril Chemical Limited 的聚乙二醇400-二油酸酯的商標(4)Alkaril Chemical Limited 的乙氧基蓖麻油的商標(5)Alkaril Chemical Limited 的聚乙二醇600-二油酸酯的商標(6)Alkaril Chemical Limited 的乙氧基硬脂酸的商標(7)Union Carbide Corporation(8)Steetley Minerals Limited的潤滑劑和樹脂的商標(9)Cortec Corporation的陰離子聚合物的商標(10)Oak International Chemical的商標A至D級的潤滑劑算作符合要求，而A級為最好?？梢钥吹接袔追N水溶性溶劑比標準的Oak翅片壓油或較新的Oak蒸發(fā)油有更高的Olsen cup讀數(shù)。用乙氧基蓖麻油則有特別好的效果。
實例2進行更多試驗以將Alkasurf CO-40與已知的Oak A7油及Oak 70-1蒸發(fā)油比較。使翅片坯料通過含有20%Alkasurf CO-40的異丙醇溶液的槽。用橡膠覆面的擠干輥將過量的潤滑溶液除去，然后將經(jīng)涂層的鋁通過烘干爐以除去異丙醇。經(jīng)涂層的金屬有在600-800毫克/米范圍內(nèi)的潤滑劑分量。
(a)磨耗試驗可成形性顯然是潤滑劑給予金屬的最重要特性?？墒菨櫥瑒┻€必須給予金屬一定程度的耐磨性，使翅片壓模在其成形操作中不會受損害。Alkasurf CO-40、Oak A7油及Oak 70-1蒸發(fā)油的磨耗試驗在盤上針(Pin-on disc)磨耗試驗器上進行。這裝置施于針一個固定的壓力(220克)。在針的尖端上有一個不銹鋼的滾珠軸承(直徑3毫米)。針擱在由經(jīng)潤滑的試樣制成的盤上。盤以一個固定的速率(40轉(zhuǎn)/分)旋轉(zhuǎn)一個固定的時間(20分鐘)。針與臂相連。當盤旋轉(zhuǎn)時，臂橫過盤移動并遮蓋盤廣闊的面積。實驗完畢后，在顯微鏡下觀察滾珠軸承，以測定所發(fā)生的磨耗程度。
所得的顯微照片示于圖1。所有實驗都于有500毫克/米2潤滑劑分量的試樣上進行。拿未試驗過的滾珠軸承與Alkasurf CO-40樣本及Oak油樣本在滾珠軸承上的磨耗作比較，可清楚地顯示Alkasurf CO-40對于翅片壓模的磨耗保護至少和已知的Oak油一樣好。
(b)耐熱性在翅片-管組合完成之后，退回的彎管通常用火焰焊接在熱交換器上。因此，可以進行試驗以測定短時期處于高溫下對預(yù)潤滑的翅片坯料的影響。將五個涂上1000毫克/米2Alkasurf CO-40潤滑劑的翅片坯料試樣放入溫度400℃的空氣環(huán)流的烘爐中一分鐘以模擬內(nèi)部翅片的暴露條件。結(jié)果察覺有一點氣味，但看不到煙。潤滑劑重量損失的百分數(shù)為3至10%。
(c)潤滑劑在溶劑油中的溶解度在成形操作中有一些金屬屑出現(xiàn)在壓制翅片的周圍。浸入潤滑工序通?？上慈ミ@些屑片。但對于預(yù)潤滑的翅片坯料則需要用其他的工序來除去這些屑片?？梢匝b上空氣噴口，將金屬屑從模區(qū)吹走，或者用一種不溶解潤滑劑的溶劑洗滌預(yù)潤滑的翅片坯料。為了測定脂肪族溶劑油作為這目的的溶劑的適合性，將五個含有已知分量的Alkasurf CO-40潤滑劑的翅片試樣放入盛溶劑油的槽中，并用手攪動一分鐘。利用塑料擠瓶，用溶劑油沖洗樣本。最后讓樣本干燥和再稱重。Alkasurf CO-40被除去的百分數(shù)為0.8至6.0%。這結(jié)果清楚顯示用溶劑油沖洗是從預(yù)潤滑翅片坯料中除去金屬屑的一個合適方法。
(d)水溶液中的混濁度蒸發(fā)器和冷凝器的試漏，通常是采用浸入水浴中的方法。在預(yù)潤滑的翅片坯料上的水溶性潤滑劑會溶解在這些水浴中，因為它們是溶解于水的。但是，水浴必須保持透明才可以觀察浸入的熱交換器。為了測定Alkasurf CO-40水溶液的混濁度，因此制備一系列濃度高達200克/升的Alkasurf CO-40溶液。用HACH濁度儀測量其混濁度，并將結(jié)果與標準的濁度單位，即18 NTU(非常輕微的混濁)至100 NTU(混濁)作比較。200克/升Alkasurf CO-40溶液的讀數(shù)只有5 NTU，沒有混濁出現(xiàn)，只看到顏色稍黃。因此，在容器試驗上，Alkasurf CO-40并無出現(xiàn)混濁的問題。
權(quán)利要求
1.包括以下過程的方法(a)在鋁合金材料的連續(xù)帶上形成水溶性潤滑劑的涂層，并將經(jīng)涂層的帶卷成預(yù)潤滑的成卷帶材，(b)隨后將預(yù)潤滑的成卷帶材解開，并將經(jīng)涂層的帶材輸入成形裝置，以制造成形的鋁合金產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，所述鋁合金材料是翅片坯料，其中將翅片坯料通過翅片壓機壓制成熱交換器的翅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的方法，其中利用水洗方式將水溶性潤滑劑從熱交換器的翅片除去。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至3的方法，其中用水噴射制成的翅片，將水溶性潤滑劑除去。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至3的方法，其中通過將制成的翅片浸入水中的方式，將水溶性潤滑劑除去。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至3的方法，其中，當制成的翅片浸入含水的親水性處理浴中時，將水溶性潤滑劑除去。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1至6的方法，其中的水溶性潤滑劑的溶解度至少為50克/升，其粘度至少為50毫帕。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至7的方法，其中經(jīng)潤滑的翅片坯料的Olsen cup等級大于0.30。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1至8的方法，其中水溶性潤滑劑是一種乙氧基脂肪酸。
10.一種鋁合金材料的預(yù)潤滑的成卷帶材，其中成卷的鋁合金帶具有水溶性潤滑劑的干涂層，所說的潤滑劑適合于潤滑成形裝置，通過這裝置的經(jīng)涂層的鋁合金帶制成成形產(chǎn)品，而潤滑劑亦可以水洗方式在成形產(chǎn)品制成后的任何一工段上自產(chǎn)品除去。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10的一種預(yù)潤滑的鋁合金材料，其中所說材料是鋁合金翅片坯料。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10或11的一種預(yù)潤滑的鋁合金材料，其中在鋁合金帶上的水溶性潤滑劑量約為500至1000毫克/米2。
13.根據(jù)權(quán)利要求
10至12的一種預(yù)潤滑的鋁合金材料，其中水溶性潤滑劑的溶解度至少為50克/升，粘度至少為50毫帕。
14.根據(jù)權(quán)利要求
10至13的一種預(yù)潤滑的鋁合金材料，其中Olsen cup等級大于0.30。
15.根據(jù)權(quán)利要求
10至14的一種預(yù)潤滑的鋁合金材料，其中水溶性潤滑劑是一種乙氧基脂肪酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求
10至14的一種預(yù)潤滑的鋁合金材料，其中水溶性潤滑劑是一種聚二油酸乙二醇酯。
專利摘要
預(yù)潤滑的翅片坯料可以用來制造熱交換器的翅片。潤滑劑是水溶性的，因此可以用水將其從熱交換器翅片上除去。根據(jù)本方法，將水溶性潤滑劑施于鋁合金翅片坯料的連續(xù)帶上。這涂層經(jīng)干燥后，將經(jīng)涂層的帶卷起，以供船運及貯藏。使用時，將預(yù)潤滑的翅片坯料解開，通過翅片壓機壓制成熱交換的翅片。在翅片壓制之后的任一階段，可用水洗方式將潤滑劑自翅片除去。
文檔編號C10M107/34GK87103968SQ87103968
公開日1987年12月9日 申請日期1987年5月30日
發(fā)明者格雷戈里·J·庫瓦爾 申請人:艾爾坎國際有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan