專利名稱:用于熱交換器材料的涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及熱交換器領(lǐng)域且特別涉及一種被流體穿過的熱交換器。
背景技術(shù):
用于熱交換器的管道當(dāng)前是已知的,其端部通常分別固定到兩個總箱(header tank)。這些管道形成熱交換器的交換管束(exchange bundle)。實際上,傳熱/生熱 (calorific)流體(通常是冷卻劑類型的液體)在管道內(nèi)流動且與在管道外流動的另一流 體(通常是空氣)進(jìn)行熱交換。流體,特別是當(dāng)其主要以液體形式用于車輛時,通常對于構(gòu)成管道的金屬造成腐 蝕。通常,管道的壁的芯部,也就是說其心部,涂覆有涂層,用于與流體接觸且作為犧牲性保 護(hù)層,特別是對抗氯化物。因此,該涂層被腐蝕,而管道的壁的芯部沒有被侵襲。該涂層包 括重量百分比接近的鋅。該犧牲層的功能構(gòu)成熱交換器管道的涂層的第一功能。然而,已發(fā)現(xiàn)金屬壁的腐蝕不是均勻的現(xiàn)象,也就是說腐蝕經(jīng)由點蝕發(fā)生,造成涂 層的局部退化。管道的點蝕現(xiàn)象是腐蝕現(xiàn)象和沖蝕(erosion)現(xiàn)象的組合。實際上,靠近點蝕區(qū) 域的層是不穩(wěn)定(不變)的,但是腐蝕產(chǎn)物通過流動被夾帶進(jìn)一步進(jìn)入回路,以產(chǎn)生新的化 學(xué)平衡。這由此是一種動態(tài)熱化學(xué)現(xiàn)象。但是,當(dāng)管道內(nèi)循環(huán)的流體的流速較高時,經(jīng)由點蝕的腐蝕被加重,因為涂層的機(jī) 械強(qiáng)度非常弱,且大大低于芯部的機(jī)械強(qiáng)度。在流體流速較高的情況下,例如60升/分鐘 到20升/分鐘(liter/minute)量級時,這造成熱交換器管道的特別快速的腐蝕,導(dǎo)致管的 快速損耗和泄露。當(dāng)前設(shè)想的唯一方案包括增加涂層的厚度,以使得后者在流體的流速較高時可更 長久地經(jīng)受這些加速的腐蝕現(xiàn)象。該方案不令人滿意,因為其僅暫時改善了管道的使用壽命。而且,通過增加涂層的 厚度,管道的厚度和由此熱交換器的尺寸被增加,同時由于較大的材料厚度(抵抗熱傳導(dǎo)) 減少了熱交換。因此,在相同的熱交換能力下,必須提供更大尺寸和更大質(zhì)量的熱交換器。 最后,材料的增加明顯具有成本,甚至更高,因為涂層的結(jié)構(gòu)具有因其專門的化學(xué)功能而特 定的結(jié)構(gòu)。這些發(fā)現(xiàn)在這里用于包括管道的熱交換器復(fù)合材料件(composite),但是應(yīng)注意,本發(fā)明的對象是具有類似特點(即需要用于化學(xué)地保護(hù)該復(fù)合材料件的壁的芯部的涂層) 且在當(dāng)前熱交換器中能展現(xiàn)如上所述類似于現(xiàn)有技術(shù)管道的缺點/缺陷的所有類型的熱 交換器復(fù)合材料件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的特別是要通過提供一種用于熱交換器復(fù)合材料件的涂層以克服前述缺點/困難,該涂層能經(jīng)受腐蝕和/或沖蝕現(xiàn)象,特別是不管傳熱/生熱流體的流動狀況,同時具有特別高的機(jī)械強(qiáng)度,這使得可以降低該涂層的厚度。為此,本發(fā)明提出一種用于熱交換器的復(fù)合材料件,包括至少一個能與生熱流體 接觸的壁,所述壁包括芯部,該芯部覆蓋有直接接觸所述流體的涂層,所述涂層被銅焊,其 特征在于,涂層包括按重量計從1. 2至1. 8 %的鋅,還有按重量計從0. 9至1. 8 %的錳和/ 或按重量計從0. 05至0. 25 %的鋯。應(yīng)注意,根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料件包括兩或三層,即芯部和其涂層,還有可選的周 邊層。術(shù)語“芯部”應(yīng)被理解為表示壁的位于其中心或心部處的部件/部分。百分比在這里按重量百分比給出,也就是說層或部件中的所討論材料 (composite)的比例通過把所述所討論材料的重量相對于層或部件的總重量考慮而確定。內(nèi)部熱交換器的其它特征如下_根據(jù)一個實施例,該復(fù)合材料件包括管道;涂層位于所述管道的內(nèi)部面上;-復(fù)合材料件/管道包括周邊層,該周邊層位于與前述涂層相對的側(cè)部上,能通過 銅焊固定至少一個附連部件(在附圖中不可見),例如隔層/擾流器(disturber)/鰭狀物;-根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例,涂層包括按重量計從0.3至的硅和/或按 重量計從0. 3至0. 9%的鐵和/或按重量計從0. 1至0. 4%的銅和/或按重量計比例小于 0. 05 %的鎂和/或按重量計在0. 05至0. 25 %的鈦;-根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例,芯部包括按重量計從0.1至0. 65%的硅和/或 按重量計從0. 2至0. 7 %的鐵和/或按重量計從0. 2至1. 1 %的銅和/或按重量計從0. 6 至2%的錳和/或按重量計比例小于0. 05%的鎂和/或按重量計比例小于或等于0. 的 鋅和/或按重量計比例小于或等于0. 2%的鋯;-芯部基本上由鋁構(gòu)成;_根據(jù)本發(fā)明的一個特征,涂層的厚度為復(fù)合材料件的總厚度的10至30%,優(yōu)選 地為復(fù)合材料件的總厚度的10至15% ;所述復(fù)合材料件僅包括涂層、芯部和周邊層;-優(yōu)選地,涂層包括按重量計從1.4至1. 8%的錳。應(yīng)注意,錳的該百分比類似于 或接近于芯部的錳的濃度。-優(yōu)選地,涂層包括按重量計從0.1至0. 2%的鋯;且-優(yōu)選地,涂層包括按重量計從1.4至1. 8%的鋅。一般地,本發(fā)明涉及一種用于熱交換器的復(fù)合材料件,其能接觸生熱流體,所述復(fù) 合材料件包括覆蓋有直接接觸所述流體的涂層,所述涂層被銅焊,其特征在于,涂層是犧牲 性保護(hù)層,且其具有-大于或等于45MPa(兆帕)的屈服強(qiáng)度Rp 0. 2 ;和-大于或等于125MPa的拉伸強(qiáng)度。本發(fā)明還涉及一種熱交換器,特別用于機(jī)動車,包括至少兩個流體之間的熱交換 管束,所述流體的一個在如前所述的復(fù)合材料件中循環(huán)。
在僅通過舉例給出的說明中,參考所附視圖,其中
圖1是具有其三個組成層的熱交換器復(fù)合材料件的壁的示意圖。
具體實施例方式在下面,本發(fā)明通過包括管道(更準(zhǔn)確地是扁管道)的復(fù)合材料件示出,該管道被 固定到熱交換器以形成熱交換管束,但是該復(fù)合材料件還可被設(shè)想為制造板或其它壁以用 于形成熱交換器中的通道。在圖1中,示意性地示出的是根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料件的壁1。此外,還應(yīng)注意,在 現(xiàn)有的復(fù)合材料件的壁中,也存在相同方式的三層,即涂層2、芯部3和周邊層4。本發(fā)明這里關(guān)注的是涂層2,且可選地關(guān)注與該涂層2組合的芯部3。涂層2和周邊層4被以完全傳統(tǒng)的方式施加到復(fù)合材料件的壁/管道的壁的芯部 3,而沒有任何修改或特別的步驟。由于該技術(shù)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的,用于施加/ 固定這些層到金屬芯部的工藝/方法在這里不進(jìn)一步展開。本發(fā)明可以在芯部3和在涂層2 二者處提供一種特別堅固的壁。芯部3以前有時 能較堅固,但是芯部3和涂層2從來沒有展現(xiàn)基本上相同且高水平的機(jī)械質(zhì)量。實際上,本 發(fā)明的芯部3和涂層2展現(xiàn)下面的機(jī)械性能-大于45MPa(兆帕)的屈服強(qiáng)度Rp 0. 2 ;和-大于125MPa的拉伸強(qiáng)度。應(yīng)注意,芯部3和涂層2的屈服強(qiáng)度Rp 0. 2通常從45至65MPa。在根據(jù)本發(fā)明的涂層2中,鋅,以其標(biāo)出的比例,有助于抗腐蝕性,而錳和/或鋯具 有增加機(jī)械性能的重要作用。鋯特別具有限制合金的再結(jié)晶(晶體尺寸更小)的特性。為了確保對于腐蝕的良好保護(hù),涂層2和芯部3之間的腐蝕電位的差必須至少是 120mV/SCE(飽和甘汞電極,根據(jù)ASTM G69-1997標(biāo)準(zhǔn)測量)。本發(fā)明的涂層和芯部3之間 的差實際上大于120mV/SCE的值,通常大于150mV/SCE。當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料件/管道中循環(huán)的流體是一種液體類型的異乎尋常 的腐蝕性流體(諸如使用的發(fā)動機(jī)冷卻劑)時,本發(fā)明具有更特別的優(yōu)點,但是該涂層顯然 可被設(shè)想用于所有類型熱交換器的復(fù)合材料件/管道,特別是用于減少該涂層的厚度同時 賦予其高的機(jī)械強(qiáng)度。
權(quán)利要求
一種用于熱交換器的復(fù)合材料件,其能與生熱流體接觸,所述復(fù)合材料件包括兩或三層,所述復(fù)合材料件由此包括芯部(3),該芯部覆蓋有與所述流體直接接觸的涂層(2),所述涂層(2)將被被銅焊,其特征在于,涂層(2)包括按重量計從1.2至1.8%的鋅,還有按重量計從0.9至1.8%的錳和/或按重量計從0.05至0.25%的鋯,且該涂層(2)還包括按重量計從0.3至1%的硅和/或按重量計從0.3至0.9%的鐵和/或按重量計從0.1至0.4%的銅和/或按重量比例小于0.05%的鎂和/或按重量計從0.05至0.25%的鈦。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件,其特征在于,該復(fù)合材料件包括管道;涂層(2)位 于所述管道的內(nèi)部面上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料件,其特征在于,復(fù)合材料件/管道包括周邊層 (4),該周邊層位于與前述涂層(2)相對的側(cè)部上,能通過銅焊固定至少一個附連部件,例 如隔層/擾流器/鰭狀物。
4.如前述任一項權(quán)利要求所述的復(fù)合材料件,其特征在于,芯部(3)包括按重量計從 0. 1至0. 65%的硅和/或按重量計從0.2至0.7%的鐵和/或按重量計從0.2至1. 的 銅和/或按重量計從0. 6至2%的錳和/或按重量計比例小于0. 05%的鎂和/或按重量計 比例小于或等于0. 的鋅和/或按重量計比例小于或等于0. 2%的鋯。
5.如前述任一項權(quán)利要求所述的復(fù)合材料件,其特征在于,芯部(3)基本上由鋁構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料件,其特征在于,涂層(2)的厚度為復(fù)合材料件的總厚 度的10至30%,優(yōu)選地為復(fù)合材料件的總厚度的10至15% ;所述復(fù)合材料件僅包括涂層(2)、芯部(3)和周邊層(4)。
7.如前述任一項權(quán)利要求所述的復(fù)合材料件,其特征在于,涂層(2)包括按重量計從 1.4至1.8%的錳。
8.如前述任一項權(quán)利要求所述的復(fù)合材料件,其特征在于,涂層(2)包括按重量計從0.1至0. 2%的鋯。
9.如前述任一項權(quán)利要求所述的復(fù)合材料件,其特征在于,涂層(2)包括按重量計從1.4至1. 8%的鋅。
10.一種用于熱交換器的復(fù)合材料件,其能與生熱流體接觸,所述復(fù)合材料件包括芯部(3),該芯部覆蓋有直接接觸所述流體的涂層(2),所述涂層(2)將被被銅焊,其特征在于, 涂層(2)是包括鋅和錳和/或鋯的犧牲性保護(hù)層,且其具有-大于或等于45MPa (兆帕)的屈服強(qiáng)度RpO. 2 ;和 -大于或等于125MPa的拉伸強(qiáng)度。
11.一種熱交換器,特別用于機(jī)動車,包括至少兩個流體之間的熱交換管束,所述流體 的一個在權(quán)利要求1至9中任一項所述的復(fù)合材料件中循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于熱交換器的材料,其能與載熱流體接觸,所述材料包括兩或三層,所述材料由此包括芯部(3),該芯部覆蓋有與所述流體直接接觸的涂層(2),所述涂層(2)被銅焊,其特征在于,涂層(2)包括按重量計從1.2至1.8%的鋅,還有按重量計從0.9至1.8%的錳和/或從0.05至0.25%的鋯,且其還包括按重量計從0.3至1%的硅和/或按重量計從0.3至0.9%的鐵和/或按重量計從0.1至0.4%的銅和/或按重量計小于0.05%的鎂和/或按重量計從0.05至0.25%的鈦。
文檔編號F28F19/06GK101842657SQ200880108929
公開日2010年9月22日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者喬斯·加西亞扎爾蒂瓦, 喬治斯·德佩爾塞梅克 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司