CN1623006A - 用含金属的薄层涂覆金属表面的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于以含金属的材料的薄层涂覆金属表面的方法，例如用于冷却散热器和换热器的液流管(3)的表面。在该方法中，用于涂覆的材料(6)在容器状空间(5)中附着在管子上，因此，液流管(3)穿出容器状空间(5)，用于形成涂层的材料层(15)被调整到预定位置和厚度。根据该方法，液流管(3)的细长的侧面(14)彼此相对地塌缩，因此液流管(3)进入容器状空间(5)，在这里，涂覆材料(6)附着在管子(3)的表面上。在附着之后，管子(3)的原始轮廓就通过使管子(3)的细长的侧面(14)彼此向外弯曲而得以恢复。

Description

用含金属的薄层涂覆金属表面的方法和装置

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分限定的方法以及如权利要求7的前序部分限定的装置，上述方法和装置用于用含金属的薄层涂覆金属表面。

本发明的方案适用于用含金属的薄层涂覆多个表面材料。本发明的方案更适用于涂覆金属表面，以及非常适用于用焊接材料(solderingmaterial)涂覆例如在换热器制造过程中承载液流的管材和例如用于液冷式车辆的散热器，从而使具有良好散热能力的折叠铜散热片可以焊接在承载液流的管材之间。

膏状焊接材料主要包括比例通常为75％的铜、镍、锡和磷。雾化该混合物，使其成为具有1.90μm颗粒大小的细粒成分。该混合物的特征重量大约为5.5kg/dm³。为了获得平滑的涂层并且为了容易地将材料应用到希望位置，上述干粉混合物进一步混合在适宜的液态介质中。另外，将粘合剂例如热塑性或网状聚合物添加到该混合物中。这种粘合剂的例子是丙烯酸类聚合物、蜡或热蜡。为了防止重的粉末沉积，在分散阶段，在该混合物中添加合适的辅助物质。进一步，很重要的，在使温度达到620℃的加热阶段之后，最终的混合物不应该包含任何会在焊接接缝处留下焊接残渣的物质，例如，碳或类似物。如果保留了任何一点残渣，那么就必须手工清除。

在已有技术的方法中，膏状焊接材料至少从两个不同方向喷射到平坦液体管材的表面上。在这种方法中，预先切成适当长度的管材并排放置在为了此目的设置的固定件中。在喷射之后，在热风道中处理管材，从而蒸发任何液体，并紧固管材表面的膜。上述方案的缺点在于，在喷射期间，有20％那么多的焊接材料被浪费，使其不能回收。由于难于控制焊接材料层的厚度，所以例如，喷射超出管材、喷射到不需要焊接材料的部分管材表面上都会浪费材料。其另一个缺点是由于其中包含金属微粒的焊接混合物很重，所以难于保持喷射容器中焊接材料的均态。另一个缺点是喷射装置会被堵塞，这就会导致包含焊接材料的涂层的厚度发生相当大的变化。再一个缺点是已有技术的方案相对缓慢，需要很多工作阶段和至少两个操作者加之需要对每个不同管材长度进行重调。还有另一个缺点是由于焊接材料喷射的超出管材，所以导致发生溶剂发射(solvent emission)。根据已有技术方案的装置尺寸还较大，并且购买成本昂贵。最后，还有一个缺点就是已有技术的方案不能利用所有现有焊接材料成分和固化技术。

通常，除了上述方法，还有其它适用焊接材料的方法。它们包括滚动应用、丝网印刷应用以及注射或挤压应用。然而，这些方法比前述的喷射应用更不适用于前述用焊接材料涂覆管材。

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，获得一种结构紧凑、经济、可靠、操作有效并且可以尽量自由地喷射的方法及装置，用于用包含金属的薄层涂覆金属表面。以下，该方法和装置将简单地称为本发明的方案。本发明方法的特征在于权利要求1特征部分所述，本发明装置的特征在于权利要求7特征部分所述。本发明其它实施例的特征在于其它权利要求所述。

本发明的方案具有这样的优点，要涂覆的涂层材料可以准确地集中在希望的表面面积，这就意味着例如，当焊接材料用于管材的涂覆时，与前述喷射应用相比，可以节省大约20％的焊接材料。另一个优点是，通过从管材的短端面吹出任何不希望的焊接材料膏，可以容易地将该端面清理干净而进一步节省12％的焊接材料。在制造和涂覆管材过程中的另一个优点是，可以穿过涂覆装置以很高的速度从管材制造装置中推出该管材。因此，可以获得很高的涂覆能力，甚至大于前述喷射应用方法的两倍。此外，由于涂层的膜厚保持恒定，所以即使以很高的速度也可以保持良好且均匀的质量。还有优点就是，如果必要的话，可以利用机械调整限制器容易地调整涂层的膜厚。与前述喷射方法相比，本发明的方案在制造承载液流的管材方面是很有利的。节省下来的焊接材料的总数甚至可以达到40％，并且可以通过大于两倍涂覆速度以及本发明的方案不必须多于一个操作者的事实而节约更多。另一个优点是涂覆材料容器可以保持关闭，这样可以防止任何污染物在涂覆操作期间逸入空气中。另一个优点是，持续涂覆的管材可以成为相对小直径的固化管材，从而固化涂覆材料。这既节约了能量又节约了空间。还有一个优点是，本发明的方案适用于很多应用中。它允许使用任何可用的膏状、液态或粉末状焊接及涂覆材料，同时可以用于涂覆为了不同目的而具有不同尺寸和形状的金属表面。

下面，参考附图借助实施例详细描述本发明，其中

图1以简化且示意性侧视图示出了本发明的装置，

图2以简化且示意性顶视图示出了本发明的装置，

图3示出了在管材进入本发明的装置之前的情况下将要涂覆的液流管的截面轮廓，

图4示出了在管材进入本发明装置的涂覆材料容器之前的情况下将要涂覆的液流管的截面轮廓，

图5示出了管材从本发明装置的涂覆材料容器中出来的情况下涂覆有焊接材料的液流管的截面轮廓，

图6示出了管材已经被复原到它的原始形状之后的情况下涂覆有焊接材料的液流管的截面轮廓，和

图7示出了在自上倾斜地观看的简化透视图中涂覆有焊接材料的液流管。

图1和2示出了根据本发明的方案，适用于在制造管材方面用液态焊接材料膏涂覆液流管。管材生产线中包括管材生产机器，它没有在图中示出。该机器具有滚筒，滚筒上例如卷绕有薄的青铜带，用作管材的原材料。该青铜带从滚筒送出到管材制造机器，在这里，平坦的青铜管3由上述带形成。该带受到起运行辊系统作用的挤压装置4的拖拉，再离开管材制造机器。当它离开管材制造机器时，用作液流管的管3具有如图3所示的截面，具有由较短端面连接的两个相对的长面14。至少长面14是曲面，即凸面，但端面也可以是凸面。

挤压装置4包括设置在液流管3的任一侧并分别在每侧上由带11连接的压辊10。压辊10可以是圆柱形或如例子中所示，它们可以具有凸形侧面，向外膨胀，这样，压辊10的直径就在辊子纵轴的中间最大，朝着辊子的末端变小。挤压装置4的作用是在由箭头2所指示的管材移动方向上移动管3，以及挤压管的长面14，这样，管子截面上的曲面就变为如图4所示的形状。压辊10最大的直径基本上位于在垂直方向上被驱动的管3的侧面14的中间部分的相同高度处。压辊旋转并通过图中没有示出的操作机构压靠管3。

在管3的运动方向上，挤压装置4之后紧接着设置的是涂覆材料容器5，它可以是例如具有开放或关闭顶部的空间，容纳例如液态焊接材料膏6。管3直接进入涂覆材料容器5中，通过容器穿出，这样就使管子必须穿过内部的焊接材料膏6。从涂覆材料容器5中出来的管子进一步进入冷却单元8，该单元设置在容器之后，其可以是节省空间的薄的管状元件。在该冷却单元中，焊接材料膏通过例如穿过孔9将二氧化碳提供给冷却单元8中受到固化，结果，焊接材料受到固化，从而在管子表面形成薄的膜状层。此后，管3进入切割单元，然后又进入存储器以进行进一步的处理。

图1和2还示出了涂覆材料容器5前壁上的进给口12。该进给口基本上制成液流管3的截面轮廓的形状，并使其至少在容器5的内表面上做得尽量紧密，这样焊接材料膏6不能通过这个口从涂覆材料容器中流出。如果必须的话，也可以使用密封件。然而，当管子移动通过该口时，该进给口不能紧密到可以充分增加摩擦。进给口12的侧边和上缘及下缘都向管3的进给方向倾斜，这样进给口的表面面积在容器5外表面处就大于在容器5的内表面处。这就允许了管子的轻松进给。

在与进给口12相对的相对壁上，涂覆材料容器5的容器部分具有输出口13，它的功能是从液流管3的不希望的表面上的区域除去焊接材料层，以及如果必要的话，适当地调整焊接材料层15的厚度和宽度。合适的输出口轮廓是矩形，其中，输出口13的最小高度基本等于被涂覆的液流管3的截面轮廓的最大高度。相应地，当管子从涂覆材料容器5出来时，输出口13的最小宽度基本等于被涂覆的液流管3的最大宽度。因此，该最大高度对应于管3的截面轮廓的最后高度，这样，由于管子通过输出口13传出，所以输出口同时从管3的端面上除去不希望的焊接材料层。类似的，由于管子的长面14向内塌缩，所以输出口13的最大宽度对应于管子的端面处的管3的截面的宽度。当管3位于涂覆材料容器5的内部时，其具有图4所示形状的截面。当管3通过输出口13传出时，附着在塌缩的管子的侧面14上的焊接材料层15就在横截面大于输出口13的地方被刮除，而保留一些焊接材料。这样，管3和焊接材料层15的公共截面轮廓就具有与输出口13基本上相同的尺寸和形状。输出口13至少在容器5的外表面处尽量紧密以保证焊接材料膏6不能通过该开口流出涂覆材料容器。如果需要的话，也可以使用密封件。然而，当管子移动通过该开口时，输出口不能紧密到能够充分增加摩擦。为了使管3能够轻易地通过，输出口13的侧边和上缘及下缘也在管3的进给方向上倾斜，这样使得进给口的表面面积在容器5的外表面处小于容器5的内表面处。

该装置装备有吹风装置17，该吹风装置设置在涂覆材料容器5之后，并且具有至少一个喷嘴16。吹风装置17的功能是在冷却之前从管3的较短端面上吹掉焊接材料膏，在此处，不需要该焊接材料膏。吹风的结果，端面变干净，焊接材料的总量节省了相对于如果不进行吹风处理所需总量的大约12％。

进一步，该装置包括按压装置7，它设置在如在管子运动方向上观看的吹风装置17的后面。该按压装置包括一个在另一个之上设置的两个辊子，液流管3在它们之间受到挤压。辊子从横截面的终端以适宜的压力挤压管3，这样，管子的侧面14就弯曲回到其原始位置，因此管子的曲面轮廓得以恢复。侧面上的焊接材料层15同时向外弯曲，从而提高横截面的整体凸性。在这个阶段，管3已经达到了希望的形状。相应的横截面如图6所示。

根据本发明的方法的普遍原理，液流管以及其它金属表面受到如下涂覆：将要涂覆的金属表面3首先传送进入作为涂覆材料容器的空间5，该空间容纳有用于涂覆金属表面的材料6。使上述涂覆材料6在空间5中附着在金属表面3上，因此，金属表面穿出空间5，从而用于形成涂层的材料层15被调整为预定位置和厚度的方式。

当液流管3被用焊接材料膏涂覆时，从管材制造机器出来的管子的前端首先传到挤压装置4，然后通过容器前壁上的进给口12进入涂覆材料容器5。在这个阶段，涂覆材料容器是空的，或者焊接材料膏6的表面已经下降到进给口和输出口13下方的一个水平面处。接着，管3的前端进入输出口13并穿过该口，这样其在涂覆材料容器5外面延伸。现在，涂覆材料容器的开口足够紧密，并且该容器可以填充焊接材料膏达到需要的上限。此后，实际的涂覆操作可以开始了，因此过程如图1和2所示例子描述的那样继续下去。挤压装置4使管子的细长的侧面14向内塌缩，并且推动管3首先通过涂覆材料容器5，在此处，用于形成涂层的焊接材料膏6附着在管的表面上。通过使管子穿过输出口13，则具有希望厚度和形状的焊接材料层15就形成在管的细长的侧面14上，因此焊接材料层15被调整到希望形状。此后，管3首先被传送到吹风装置17，该装置从管子的短端面上吹掉焊接材料膏。之后，管3进一步传到按压装置7，在此处，使管的细长的侧面14向外弯曲，基本达到其原始形状，最后，管子进入冷却单元8，在此处，焊接材料层15通过二氧化碳的快速冷却，例如从+85...+95℃的温度到大约+45...+50℃的温度而受到固化。然后，将管子切成适当的长度并为了进一步的利用而存储起来。

图7示出了如何将焊接材料膏从管3的短端面吹掉的更详细的说明。当管子自涂覆材料容器5显现出来时，尽管由于输出口13已经刮除了一些膏，所以管子短端面上的膏层较薄，但在其全部外表面上仍然具有膏15。现在，通过经由吹风装置17的细喷嘴16对管子的短端面吹射空气而在管子的短端面上施加高压。结果，由于如图所示的气流达到管3的侧壁或进入管子下方的收集容器中，所以焊接材料膏15逸出。结果就形成了没有焊接材料膏的管端面。

对本领域技术人员来说很明显的是，本发明并不局限于上述例子，而是可以在下面示出的权利要求的范围内进行变化。因此，本发明的方案并不局限于如上述带有焊接材料膏的涂覆液流管3；相反，本发明可以用于所有类型的涂覆工作，其中，足够耐热的材料将被涂覆上含有金属的材料，从而有可能形成例如抗腐蚀表面、抗冲击表面、艺术装饰表面等。

类似地，本发明并不局限于液态焊接材料膏或相应的涂覆材料的应用。涂覆材料容器5或等同物最好可以容纳粉末状的涂覆材料6，涂覆可以通过利用如粉末喷涂过程中的电荷来实现。所用的粘合剂可以包括任何下述材料：水稀释(water-thinnable)的粘合剂、溶剂稀释(solvent-thinnable)的热塑性或网状聚合物，例如丙烯、聚乙烯、环氧树脂、聚酯、共聚物或粘合剂的其它等同物；蜡或热蜡；粉末状物质。

关于涂覆材料的固化，本发明也不局限于上述处理；相反，除了通过利用二氧化碳或等同物冷却之外，固化也可以通过加热或例如通过利用短波光、或通过利用上述部分可选方式的组合来完成，其中所述短波光为例如UV光、红外光。

另外，在本发明中焊接材料的材料成分没有被精确地限定。例如，焊接材料中的粘合剂的总量可以在1％到30％之间变化，以焊接金属的干料计算。同样，焊接材料的金属成分(Cu、Zn、Ni、P)的熔点也在200℃到1000℃的范围内变化。

进一步，用于不同的管子尺寸或轮廓或用于其它轮廓的进给口和输出口可以结合入单独的元件。通过改变这样的元件，可以轻易地提供适于各个管子尺寸和轮廓或其它轮廓的开口。同样，也可以调整开口的形状和尺寸。

Claims (10)

1、用于以含金属的材料的薄层涂覆金属表面的方法，例如冷却散热器和换热器的液流管(3)的表面，在该方法中，要涂覆的液流管(3)的金属表面移动进入容器状空间(5)中，该空间(5)中容纳有用于涂覆金属表面的材料(6)，该用于涂覆的材料(6)在容器状空间(5)中附着在液流管(3)的金属表面上，因此，液流管(3)的金属表面穿出容器状空间(5)，且用于形成涂层的材料层(15)被调整到预定位置和厚度，其特征在于：通过从液流管(3)的表面和端面除掉至少一些不希望的涂覆材料(15)，用于形成涂层的材料层(15)被调整到其可以从容器状空间(5)显现出来的预定位置和厚度。

2、根据权利要求1所述的用于涂覆液流管(3)的表面的方法，其特征在于：细长的侧面(14)彼此相对塌缩，因此，液流管(3)进入容器状空间(5)中，在这里，用于涂覆的材料(15)附着到金属表面上；在附着之后，通过使液流管(3)的细长的侧面(14)彼此向外弯曲，液流管(3)的原始横截面轮廓得以恢复。

3、根据权利要求1或2所述的用于涂覆液流管(3)的表面的方法，其特征在于：在液流管(3)已经从容器状空间(5)显现之后，通过向端面的表面吹送压缩空气从液流管(3)的该端面上去除不希望的涂覆材料(15)。

4、根据权利要求1、2或3所述的用于涂覆液流管(3)的表面的方法，其特征在于：至少在涂覆操作期间，液流管(3)相对于容器状空间(5)在管子方向上保持移动。

5、根据前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于：涂覆材料(6)包括液态焊接材料膏。

6、根据前面权利要求1-5中任何一项所述的方法，其特征在于：涂覆材料(6)包括粉末状焊接材料，该粉末状焊接材料通过利用电荷固定到要被涂覆的金属表面(3)上。

7、用于以含金属的材料的薄层涂覆金属表面(3)的装置，所述装置包括容器状空间(5)，该空间(5)中容纳有涂覆材料(6)，并且具有用于要涂覆的金属表面的进给口(12)和输出口(13)，其中，至少一个口设置在涂覆材料(6)的上表面的下方，其特征在于：要涂覆的金属表面是平坦的液流管(3)；在管子的运动方向上的容器状空间(5)之前，该装置设置有一挤压装置(4)，该挤压装置(4)用于使液流管(3)的细长的侧面(14)彼此相对地塌缩；在基本相同的运动方向上的容器状空间(5)之后，该装置设置有一按压装置(7)，该按压装置(7)用于使液流管(3)的细长的侧面(14)彼此相向地向外弯曲以基本恢复其原始横截面形状。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于：挤压装置(4)是包括压辊(10)的双辊组件，该压辊(10)被设置成使它们彼此相向地挤压液流管(3)的细长的侧面(14)，按压装置(7)是包括至少两个辊子的单元，该辊子装配成从其窄的边缘处挤压液流管(3)，从而使液流管(3)的细长的侧面(14)基本上弯曲回复到其原始形状。

9、根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：输出口(13)的最小高度基本上等于要被涂覆的液流管(3)的横截面轮廓的最大高度，输出口(13)的最小宽度基本上等于在按压装置(7)之前测量的要被涂覆的液流管(3)的最大宽度，进给口(12)和输出口(13)在液流管(3)的运动方向上倾斜，这样使得各个口在管子进入该口处的一侧的面积大于管子离开处的一侧的面积。

10、根据前面任何一项权利要求所述的装置，其特征在于：该装置具有一设置在管子的运动方向上的输出口(13)之后的吹风装置(17)，该吹风装置(17)具有至少一个喷嘴(16)，该喷嘴(16)面向管子(3)的短端面，设计成通过该喷嘴流过气流以从管子(3)的短端面上清除任何涂覆材料(6)。

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