AT350286B

AT350286B - Gegen erosionskorrosion bestaendiger metallgegenstand

Info

Publication number: AT350286B
Application number: AT287874A
Authority: AT
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1972-02-02
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1979-05-25
Also published as: US3809155A; ATA287874A

Description


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 wie Aluminiumradiatoren,geschützt ist, und dadurch eine weitere Lokalkorrosion verzögert oder verhindert wird. In wässeriger Umgebung ist das Überzugsmaterial gegenüber dem Grundmaterial anodisch, beispielsweise in einer Antifrostlösung in Kraftfahrzeugradiatoren, und falls eine lokale Durchlöcherung des Überzuges auftritt, wie es beispielsweise bei einem Angriff durch Stösse der Fall sein kann, hat der durch die relativ grosse Anode und die kleine Kathode erzeugte Strom die Wirkung, dass er eine Durchlöcherung des Grundmetalles verhindert und diesen gegen weitere Zerstörung kathodisch schützt. 



   Das als Überzug verwendete Material enthält vorzugsweise höchstens je   0, 05%, insgesamt höchstens   
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 bis zu   0, 1%   Zink und jeweils 0, 05%, insgesamt 0, 15%, anderer Bestandteile enthalten. 



   Falls die wässerige Medien um die Rohre und nicht durch diese hindurch fliessen sollten, kann naturge- mäss der Überzug auf der Aussenseite des Grundmetalles angebracht werden, oder das Grundmetall kann vor- teilhaft auf beiden Seiten umkleidet werden, wenn ein erstes wässeriges Medium durch das Rohr, und ein zweites wässeriges Medium um das Rohr herum strömt. 



   Das neuartige Rohr hat in der Regel, aber nicht notwendigerweise, eine Wandstärke von weniger als
2, 5 mm. Wenn das Rohr in einem Aluminiumradiator hoher Leistung verwendet wird, so kann es eine Wand- stärke von   0, 75 mm   oder weniger, vorzugsweise eine Wandstärke von 0, 25 bis 0, 5 mm, aufweisen. Im all- gemeinen hat das neuartige Rohr bei der Anwendung in Wärmeaustauschern am günstigsten eine Wandstärke von 2, 5 mm und weniger. 



   Die prozentuale Dicke der Auskleidung des Rohres gemäss der Erfindung ist nicht kritisch, sollte jedoch allgemein im Bereich von 5 bis 25% der gesamten Dicke des Verbundkörpers liegen. Dadurch wird eine be- züglich der Festigkeit ausreichende Wandstärke des   Kemmateriales   sowie eine ausreichende Stärke der Auskleidung erreicht, welche eine ausreichende Lebensdauer der Anordnung im Betrieb sicherstellt. 



   Das neuartige Rohr kann auf herkömmliche Weise hergestellt werden. Beispielsweise können Aluminiumbarren hergestellt und in herkömmlicher Weise zu Streifen gewalzt werden ; dann können Streifen des   Beschichtungs- und   des Grundmateriales zusammengewalzt werden. Das Material kann anschliessend zu einem Rohr der gewünschten Form zusammengeschweisst werden. Das Rohr kann jedoch auch hergestellt werden, indem das Grund- und Beschichtungsmaterial rohrförmig übereinandergezogen und dann durch Extrudieren oder Rohrziehen miteinander verbunden werden. 



   Bei Bedarf können auch Rippen einer Legierung, beispielsweise aus der AA 4XXX-Reihe (Legierungen der Gattung Al-Si) oder aus dem Grundmetall, auf einer freiliegenden Fläche des Grundmetalles angebracht und mit dieser verbunden werden. Dies kann beispielsweise mittels Lötmetallzusatz oder durch eine zusätzliche Auskleidung erfolgen, die mit dem Grundmetall verbunden und auch zur Verbindung der Rippen geeignet ist und beispielsweise aus einer Legierung der Reihe AA 4XXX besteht. 



   DasRadiatorrohr wird im allgemeinen   durch Nahtschweissen in   im wesentlichen rundeRohre geformt und dann zu einem ovalen oder flachen Querschnitt abgeflacht. Die Verbindung des Auskleidungsmaterials mit dem Grundmaterial kann also leicht durch Walzen der Verbundmaterialien vor dem Verschweissen erfolgen. 



  Die kleinere Abmessung liegt vorzugsweise   bei 1, 25 bis   5 mm. Die grössere Abmessung liegt vorzugsweise bei 7, 5 bis 30 mm. Zum Zwecke des Wärmeaustausches hat das Rohr vorzugsweise einen Aussendurchmesser, der 6 bis 50 mm beträgt, aber auch grösser sein kann. 



   Der Aluminiumradiator kann in herkömmlicher Weise hergestellt werden, indem die Lötvorgänge kontinuierlich in einer Fertigungsstrasse für Aluminiumradiatoren ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein Aluminiumradiator aus einem Rohr mit 0, 43 mm Wandstärke hergestellt werden, und der Rippenkörper kann entweder aus der gleichen Legierung wie das Grundmetall oder aus einer herkömmlichen Aluminiumlegierung bestehen. Hiezu können Legierungen der Reihe 4XXX, beispielsweise 4043, 4343 oder 4045 verwendet werden. 



   Tabelle I 
Zusammensetzung der Legierungen 4043, 4343, 4045 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> Si <SEP> Fe <SEP> Cu <SEP> Mn <SEP> Mg <SEP> Zn
<tb> 4043 <SEP> 4, <SEP> 5- <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 
<tb> 4343 <SEP> 6, <SEP> 8- <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 10-0, <SEP> 20 <SEP> 
<tb> 4045 <SEP> 9,0-11,0 <SEP> 0,8 <SEP> 0,30 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,10
<tb> 
 

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Die Teile werden zu der gewünschten Anordnung des Aluminiumradiators zusammengestellt, mit einem Tauchüberzug eines Flussmittels versehen und dann kontinuierlich an einer Fertigungsstrasse in einem Lötofen behandelt. Die Radiatoren gelangen durch einen Heissluftofen, in welchem der Lötmetallzusatz schmilzt und sich dann verfestigt, so dass eine starre Anordnung geschaffen wird.

   Es können auch Lötverfahren ohne Flussmittel verwendet werden. 



   Wie schon erwähnt, kann gewünschtenfalls eine zusätzliche Beschichtung der blossgelegten Oberfläche des Grundmaterials mit einer Lötmetall-Legierung, beispielsweise der Serie AA   4XXX,   zur Verbindung mit   dem Rippenkörper, durchgeführt werden.    



   Ein für grosse WÅarmewerte ausgelegter Wärmeaustauscher kann gemäss Fig. 2 aufgebaut sein. Die Radiatoranordnung enthält eine   Wärmeabgabeeinheit-6--,   welche an entgegengesetzten Enden einen oberen Behälter oder ein   Einlasskopfstück-8-sowie   einen bodenseitigen Behälter oder ein   Auslasskopfstüok-10-   aufweist. Die Behälter können mit der Abgabe- bzw. Aufnahmeleitung des Kühlsystems eines Zylinderblockes verbunden werden, so dass das wässerige Kühlmedium von einem Behälter zum andern strömen kann. Die   Wärmeabgabeeinheit-6-besteht   aus einer Anzahl von Strömungsmitteldurchgängen aus den neuartigen Wasserrohren --12--. Die Rohre werden durch   Kühlstreifen-14-voneinander   getrennt.

   Die Kühlstreifen sind zwischen Rohren --12-- gefaltet bzw. rippenförmig ausgebildet und erstrecken sich nahe den Wänden oder grenzen an die Rohre an, so dass der Raum in eine Anzahl von relativ schmalen Luftzellen --16-- unterteilt wird. 



   Beispiel I : Drei Legierungen A, B und C werden zu Barren stranggegossen, anschliessend bei 6050C während 8 h homogenisiert und dann mittels Luft gekühlt. Die Zusammensetzung der sich ergebenden Legierungen geht aus der Tabelle Il hervor. 



   Tabelle   II   % Zusammensetzung 
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<tb> 
<tb> Barren <SEP> Si <SEP> Fe <SEP> Cu <SEP> Mn <SEP> Mg <SEP> Cr <SEP> Zn <SEP> Ti
<tb> A <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP> 0, <SEP> 11 <SEP> 1, <SEP> 18--0, <SEP> 11 <SEP> 0, <SEP> 005 <SEP> 
<tb> B <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 1, <SEP> 18-0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 11 <SEP> 0, <SEP> 007 <SEP> 
<tb> C <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 24----1, <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 005 <SEP> 
<tb> 
 
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 welches bei einer Temperatur von etwa   930C   mit einer Geschwindigkeit von 29   m/s   auf die Proben gespritzt wurde. Dieser Test dauerte 6 Tage. 



   Am Ende der Untersuchung wurden die Proben entfernt, vorerst In destilliertem Wasser und danach in einem Lösungsmittel, bestehend aus Methanol und Benzol, gespült. Die Proben wurden dann chemisch gereinigt, indem sie bei   800C   in ein wässeriges Bad aus   Chrom-und Phosphorsäuren   getaucht wurden. Anschliessend wurden die Proben in destilliertem Wasser gespült und getrocknet, und es wurde die Tiefe der sich durch den Aufprall ergebenden kleinen Krater gemessen. 



   Das Verbundblech aus den Materialien A und C (Plattierblech A) und das unplattlerte Legierungsmaterial A zeigten eine   Angriffstiefe   von höchstens 0, 075 mm, während die Angriffstiefe der Verbundbleche aus den Materialien B und C (Plattierblech B) maximal 0, 045 mm betrug. Das freigelegte Grundmetall des Plattierbleches B, d. h. die Legierung   B, hat, wegen des galvanischen Schutzes der Legierung B durch den Über-   zug aus der Legierung C, im wesentlichen keine Angriffsspuren, wogegen das freigelegte Grundmetall des Plattierbleches A, d. h. die Legierung A, verschiedene kleine Risse aufwies, die zeigen, dass der galvanische Schutz der Legierung A durch den Überzug aus der Legierung C praktisch nicht existiert. 



   Die Plattierung neben dem freigelegten Grundmetall der Zusammensetzung B war im wesentlichen verbraucht, wodurch angezeigt wurde, dass ein kathodischer Schutz der Legierung B des Grundmetalles erreicht wurde, wogegen die Auskleidung am Kraterrand des   VergleichsplattierblechesA   weniger verbraucht war. 



     Beispiel IV :   Aus diesem Beispiel geht die Potentialdifferenz zwischen den Legierungen der Verbundkörper hervor. 



   Stranggegossene Barren der folgenden Zusammensetzung wurden homogenisiert und, wie in Beispiel II beschrieben, auf 1, 25 mm heruntergewalzt und dann einem simulierten Vorgang unterzogen. 



   Tabelle III 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Barren <SEP> Si <SEP> Fe <SEP> Cu <SEP> Mn <SEP> Mg <SEP> Cr <SEP> Zn <SEP> Ti
<tb> A <SEP> 0,20 <SEP> 0,41 <SEP> 0,20 <SEP> 1,28 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,094 <SEP> 0,006
<tb> B <SEP> 0,20 <SEP> 0,41 <SEP> 0,20 <SEP> 1,28 <SEP> - <SEP> 0,20 <SEP> 0,095 <SEP> 0,006
<tb> 
 
Es wurden Proben aus den Legierungen A und B und aus dem Plattiermaterial C des Beispiels I mit einer Dicke von   l, 25 mm   herausgeschnitten und wie im Beispiel m einem Pralltest unterzogen. Ein Teil jeder Probe wurde durch eine spezielle Abdichtung aus Silikonkautschuk In die Strahlkammer des Strahltestgerätes geführt, ohne dass bei festgezogener Abdichtung ein elektrischer Kontakt mit dem Flansch hergestellt wurde oder Antifrostmittel hindurchleckte.

   Die Proben konnten so befestigt werden, ohne dass Irgendwelche elektrische Leckströme zu der Strahlkammer aus rostfreiem Stahl fliessen konnten. 



   Auf diese Weise war es möglich, Proben aus verschiedenen Materialien in den Strahlkammern anzuordnen und den Stromfluss zwischen ihnen zu messen, während diese Proben bei irgendeiner gewünschten Temperatur dem Aufprall des Strahles aus Antifrostmittel ausgesetzt waren. 



   Der Stromfluss wurde gemessen, indem der Potentialabfall an einem Widerstand von 2 Ohm gemessen wurde, welcher auf der Aussenseite parallel zu den Elektroden geschaltet war. Der Wert des Widerstandes betrug weniger als 0, 5% des gesamten elektrolytischen Widerstandes in dem Antifrostmittel zwischen den beiden Proben. Auf diese Weise wurde der Stromfluss zwischen der Legierung C des Beispiels I und der Legierung A des vorliegenden Beispiels sowie der Legierung C des Beispiels I und der Legierung B des vorliegenden Beispiels überwacht, während das Antifrostmittel mit einer Geschwindigkeit von 29, 4 m/s auf die Proben aufprallte. 



   Die Temperatur wurde während drei aufeinanderfolgenden Zyklen zwischen 40 und   1050C   verändert. 



  Die Richtung des Stromflusses während des Temperaturzyklus stellte sich derart ein, dass die Legierung C des   BeispielsIfürbeide   Paare anodisch blieb. 



   Es zeigte sich, dass während diesen mehrfachen Temperaturzyklen der Strom des Legierungspaares B/C etwa 5 mal grösser war als derjenige des Legierungspaares A/C. Durch das mit der Legierung B verbundene Anodenmaterial der Legierung C ergibt sich also ein unerwartet grosser kathodischer Schutzstrom, insbesondere innerhalb des Temperaturbereiches von 90 bis   105oC, in   welchem Fahrzeugkühler üblicherweise arbeiten. Insbesondere ergab das Legierungspaar A/C im abfallenden Teil des dritten Temperaturzyklus, bei   93, 3 C,   einen Strom von   16 MA,   während das Legierungspaar B/C bei der gleichen Temperatur   100 liA   ergab.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Metallgegenstand, bestehend aus einem Grundmetall und einer Plattierung (Überzug), beide auf Alu-. miniumbasis, beispielsweise eine Rohr, welches bevorzugt Teil eines Aluminiumwärmeaustauschers Ist, mit verbesserter Beständigkeit gegen Erosionskorrosion in feuchter Umgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattierung aus einer Aluminiumlegierung mit 0, 8 bis 1,3% Zink, maximal 0, 70% Silicium und Eisen, maximal 0, 10% Kupfer, maximal 0, 10% Mangan, maximal 0, 10% Magnesium, Rest Aluminium samt üblichen Verunreinigungen, besteht und mit wenigstens einer Seite des Grundmetalles verbunden ist, das aus einer Aluminiumlegierung mit 1, 0 bis 1, 5% Mangan, 0, 1 bis 0, 4% Chrom, 0, 05 bis 0, 4% Kupfer, Rest Aluminium samt üblichen Verunreinigungen,

besteht.

2. Metallgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmetall beidsel- tig mit dem Überzugsmaterial plattiert ist.

3. Metallgegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 1m Überzug der Gehalt an sonstigen Verunreinigungen höchstens je 0, 05%, insgesamt höchstens 0, 15% beträgt.

4. Metallgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das EMI5.1 bis zu 0, 15%, andere Bestandteile aufweist.

5. Metallgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in Form eines Rohres, dadurch gekennzeichnet, dassdieseseineWandstärkevon0,25bis0,75mmaufweist.

6. Metallgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das auf seiner einen Seite mit der Plattierung überzogene Grundmetall auf seiner andern Seite eine Lötschicht aus einem Material der Legierungsreihe AA 4XXX (Al-Si) aufweist.