DE10061620A1

DE10061620A1 - Wärmetauscheranordnung

Info

Publication number: DE10061620A1
Application number: DE10061620A
Authority: DE
Inventors: Nagendra Narayana Murching; Timothy Van Evans
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: FR2802294A1; KR20010062367A; DE10061620C2; US6234243B1; FR2802294B1

Abstract

Eine Wärmetauscheranordnung mit wenigstens einer Magnesium aufweisenden Röhre (12) auf der Basis von Aluminium weist eine Verkleidung (18) auf der Basis von Aluminium und wenigstens ein angrenzend an die Verkleidung angeordnetes Bauteil (20, 22) auf der Basis von Aluminium auf. In den Verbindungsbereich der Verkleidung und des Bauteils wird ein Hartlötflussmittel eingebracht, um das Hartlöten in der Umgebungsatmosphäre zu erleichtern. Eine mit Lithium angereicherte Schicht (11) auf der Basis von Aluminium wird zwischen der Röhre (12) und der Verkleidung (18) angeordnet. Dadurch wird ausreichend Sauerstoff aus der Umgebungsatmosphäre verdrängt und damit eine effektive Sperre gegen eine Diffusion von Magnesium aus der Röhre gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch Hartlöten un ter kontrollierter Atmosphäre ("CAB") hergestellte Wärmetau scheranordnung für Kraftfahrzeuge.

Viele Kraftfahrzeuge weisen Wärmetauscheranordnungen auf, wie etwa Kondensatoren, Verdampfer, Heizungskerne und Küh ler, die im Allgemeinen aus Aluminium oder Aluminiumlegie rungen hergestellt sind und abwechselnde Reihen von Röhren und Platten aufweisen. Oft enthalten die Wärmetauscher ge wundene Rippen, welche im Hartlötverfahren an den Außenober flächen der Röhren angebracht sind, und Wirbelerzeuger, wel che innerhalb der Röhren angeordnet und an deren Innenober flächen im Hartlötverfahren angebracht sind. Eine Art der Hartlötverbindung der Rippen und Wirbelerzeuger mit den Röh renoberflächen erfolgt unter Einsatz eines Vakuumofens. Fer ner ist ein als Hartlöten mit kontrollierter Atmosphäre ("controlled atmosphere brazing" CAB) bekanntes Verfahren gebräuchlich.

Das CAB-Ofen-Hartlöten wird typischerweise gegenüber dem Va kuumofen-Hartlöten aufgrund größerer Produktionsraten, ge ringerer Anforderungen an die Ofenunterhaltung und einer größeren Robustheit des Hartlötverfahrens bevorzugt. Wenn Aluminiumbauteile der Luft ausgesetzt werden, oxidiert die Oberflächenschicht und es bildet sich Aluminiumoxid. Obwohl Wärmetauscher unter Verwendung von alkalischen Reinigungs mitteln, die die natürliche Aluminiumoxidschicht reduzieren, vorgereinigt werden, oxidiert die Oberfläche des Wärme tauschers im CAB-Ofen erneut aufgrund des dort vorhandenen Sauerstoffs und Wasserdampfes im Stickstoffgas, das im Ofen verwendet wird.

Vor einer Hartlötverbindung von Aluminiumbauteilen wird ein Flussmittel auf den Verbindungsbereich zwischen z. B. der Röhre und eines hieran anzubringenden Bauteils aufgebracht, um alles Aluminiumoxid zu spalten, welches die Ausbildung einer stabilen Verbindung stören könnte. Ein bei einem CAB- Ofen-Hartlöten üblicherweise verwendetes Flussmittel ist NO- COLOK® (Kaliumfluoroaluminat, welches häufig als "KALF" be zeichnet wird).

Röhren auf der Basis von Aluminium oder Kernmaterialien ent halten zur Verbesserung von Festigkeit und Korrosionsresi stenz üblicherweise Magnesium. Magnesium ist ferner im All gemeinen auch in den Aluminiumlegierungsverkleidungen ent halten, die üblicherweise auf den Kernmaterialien angeordnet sind. Aus der US-PS 54 22 191 sind Aluminiumverkleidungs materialien bekannt, welche zusätzlich zu Magnesium noch Lithium enthalten, um die Nach-Hartlöt-Stärke der hartgelö teten Verbindung zu erhöhen. Aus der US-PS 54 22 191 ist be kannt, dass für die CAB Verarbeitung das NOCOLOK® Flussmit tel verwendet werden kann.

Aus der US-PS 57 71 962, welche durch Bezugnahme in die vor liegende Beschreibung aufgenommen wird, ist bekannt, dass der Einsatz von Standard KALF Flussmitteln schlechter als wünschenswert bei Kern- und Verkleidungsmaterialien funktio niert, welche hohe Anteile von Magnesium enthalten. Aus der US-PS 57 71 962 ist ein modifiziertes Aluminium-Hartlöt flussmittel enthaltend Lithiumfluorid, Caesiumfluorid oder deren Mischungen in einem Aluminium-Flussmittel wie NOCOLOK® bekannt. Ferner ist aus dieser Druckschrift bekannt, dass, da Lithium und Caesium in dem Flussmittel verhältnismäßig niedrige Schmelztemperaturen im Vergleich zu Magnesium ha ben, das Lithium und das Caesium zuerst und früher als das Magnesium schmelzen und in die Verbindungsfläche einfließen, was zu einer stabilen Hartlötverbindung führt.

Dabei schmilzt das Magnesium während der Verarbeitung und fließt in die Verbindungsfläche ein. Bei hohen Verarbeitung stemperaturen bildet das Magnesium leicht Magnesiumoxide, die durch herkömmliche Aluminium-Flussmittel wie zum Bei spiel KALF nicht aufgebrochen werden. Daher stören diese Oxide und die auf den Aluminiumoberflächen vorhandenen Alu miniumoxide die Integrität der hartgelöteten Verbindung. Solche Störungen entstehen durch Reduzierung der "Benetzbar keit" der geschmolzenen Verkleidungsschicht und deren Fähig keit, eine effektive Hartlötverbindung zu bilden. Da ein herkömmliches KALF Flussmittel bei einem CAB-Hartlöten das komplexe MgO und Al₂O₃ Oberflächenoxid nicht effektiv auf bricht, führt ein derartiges Benetzen zu einer diskontinu ierlichen und damit nicht soliden Hartlötverbindung. Der Einsatz eines herkömmlichen KALF Flussmittels führt im Er gebnis zu einem Wärmetauscher mit porösen und schwachen Hartlötverbindungen.

Bei der aus der US-PS 57 71 962 bekannten Wärmetauscher anordnung ist eine auf den Kernmaterialien angeordnete Le gierungsverkleidung auf der Basis von Aluminium vorgesehen. Die Verkleidung kann einen Gewichtsprozentsatz von Lithium (Li) gemeinsam mit anderen Elementen enthalten. Der Einfluss des Lithiums in dem Verkleidungsmaterial wirkt dahingehend, dass die Migration des Magnesiums aus dem Kernmaterial her aus verringert wird, was zu einer Sperre führt, durch die die Ausbildung unerwünschter, die Entstehung einer stabilen Hartlötumgebung störender Magnesiumoxide verringert wird.

Obwohl bei der aus der US-PS 57 71 962 bekannten Verkleidung eine Magnesiumsperre vorgesehen ist, ist gleichwohl es wün schenswert, die Menge des eingesetzten Lithiums zu reduzie ren. Je weniger Lithium zur Erzeugung einer ausreichenden Magnesiumsperre benötigt wird, desto weniger Aluminium wird benötigt, wodurch das Gewicht der Verkleidung und hierdurch wiederum der Kostenaufwand reduziert werden kann.

Daher besteht Bedarf für eine effizientere Magnesiumsperre innerhalb einer Wärmetauscheranordnung.

Obwohl das aus der US-PS 57 71 962 bekannte Kernmaterial wi derstandsfähig ist, ist es wünschenswert, das stärkste öko nomisch vertretbare Kernmaterial einzusetzen. Je stärker das verwendete Kernmaterial ist, desto leichter ist die Wärme tauscheranordnung, so dass die Herstellungskosten reduziert und die Kraftstoffausnutzung erhöht werden.

Es wird daher der Einsatz eines widerstandsfähigen Kernmate rials einer Wärmetauscheranordnung angestrebt, um deren Ge wicht zu vermindern.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine effizientere Magnesiumsperre innerhalb einer verbesserten Wärmetauscheranordnung vorzuschlagen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dar in, ein widerstandsfähigeres Röhren- oder Kernmaterial einer Wärmetauscheranordnung bereitzustellen, derart dass deren Gewicht verringert wird.

Die im Rahmen der Erfindung vorgeschlagene verbesserte Wär metauscheranordnung weist wenigstens eine Magnesium enthal tende Röhre auf der Basis von Aluminium auf, die dahingehend ausgebildet ist, der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt zu wer den, und die eine Innenoberfläche und eine Außenoberfläche aufweist, wobei angrenzend an die Innenoberfläche oder Au ßenoberfläche eine Verkleidung auf der Basis von Aluminium angeordnet ist, und wenigstens ein Bauteil auf der Basis von Aluminium angrenzend an die Verkleidung angeordnet ist. Ein Hartlötflussmittel ist zwischen die Verkleidung auf der Ba sis von Aluminium und das Bauteil auf der Basis von Alumini um Bauteil aufbringbar, um das Hartlöten in der Umgebungs atmosphäre zu erleichtern. Zwischen der Innenoberfläche oder der Außenoberfläche und der Verkleidung auf der Basis von Aluminium befindet sich eine mit Lithium angereicherte Schicht auf der Basis von Aluminium. Die mit Lithium ange reicherte Schicht auf der Basis von Aluminium ist dahinge hend ausgebildet, ausreichend Sauerstoff aus der Umgebungs atmosphäre abzufangen, um eine ausreichende Sperrschicht ge gen eine Diffusion von Magnesium aus der Röhre auf der Basis von Aluminium zu bilden, so dass der Bildung von unerwünsch tem Magnesiumoxid entgegengewirkt wird.

Ein weiteres spezielles Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer verbesserten Wärme tauscheranordnung für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren um fasst: die Bereitstellung wenigstens einer Magnesium enthal tenden Röhre auf der Basis von Aluminium, die dazu einge richtet ist, der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt zu werden, und die eine Innenoberfläche und eine Außenoberfläche auf weist; das Aufbringen einer mit Lithium angereicherten Schicht auf der Basis von Aluminium auf die Innenoberfläche oder die Außenoberfläche sowie das Anbringen einer Verklei dung auf der Basis von Aluminium an der mit Lithium angerei cherten Schicht auf der Basis von Aluminium. Das Verfahren beinhaltet weiterhin die Anordnung wenigstens eines Bauteils auf der Basis von Aluminium angrenzend an die Verkleidung und das Aufbringen eines Hartlötflussmittels auf einen Ver bindungsbereich zwischen der Verkleidung und dem wenigstens einen Bauteil auf der Basis von Aluminium, um das Hartlöten in der Umgebungsatmosphäre zu erleichtern. Schließlich um fasst das Verfahren die Verbindung wenigstens einer Röhre und wenigstens eines Bauteils auf der Basis von Aluminium miteinander in der Umgebungsatmosphäre unter Verwendung ei nes Hartlötverfahrens mit kontrollierter Atmosphäre.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung in Verbindung mit den Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer verbesserten Wär metauscheranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Röhre in der Wärme tauscheranordnung längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Quer schnittsansicht im Kreis 3 in Fig. 2, und

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Quer schnittsansicht im Kreis 4 in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine mögliche Ausgestaltung einer Wärme tauscheranordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung darge stellt. Bei der Wärmetauscheranordnung 10 handelt es sich um einen Kondensator für eine Klimaanlage (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Die Wärme tauscheranordnung 10 kann als Parallelflusskondensator, als Schlangenlinienverdampfer, als Heizungskern (heater core) oder als Getriebeölkühler ausgebildet sein.

Gemäß den Fig. 1 und 2 enthält die Wärmetauscher anordnung 10 wenigstens eine Röhre 12, die aus einem Kernma terial auf der Basis von Aluminium hergestellt ist. Vorzugs weise enthält die Anordnung 10 eine Mehrzahl von Röhren 12. Mit "auf der Basis von Aluminium" ist in Bezug auf die Röh re, die Verkleidung und andere vorliegend erwähnte Bauteile gemeint, dass dieses Material überwiegend aus Aluminium be steht, jedoch mit anderen Metallen wie Silicium, Kupfer, Ma gnesium, Zink od. dgl. legiert sein kann.

Jede Röhre 12 hat eine Längserstreckung und weist eine im wesentlichen rechteckige Form auf. Das Kernmaterial auf der Basis von Aluminium der Röhre 12 ist vorzugsweise aus den Aluminiumlegierungen der Aluminium Association 1XXX, 3XXX, 5XXX und 6XXX ausgewählt. Das Kernmaterial kann und sollte wünschenswerterweise Magnesium enthalten. Vorzugsweise ent hält das Kernmaterial Magnesium in einer Menge von bis zu 3 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 2,5 Gew.-%.

Die Röhre 12 weist eine Innenoberfläche 14 und eine Außen oberfläche 16 auf. Vorzugsweise sind mit Lithium angerei cherte Schichten 11 auf der Basis von Aluminium auf der In nenoberfläche 14 und der Außenoberfläche 16 vorgesehen. Eine solche Schicht 11 kann jedoch auch auf nur der Innenoberflä che 14 oder nur der Außenoberfläche 16 vorgesehen sein. Die Schicht 11 enthält Lithium (Li) vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1% bis etwa 9,9% (gerechnet in Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Schicht 11).

Eine Verkleidung 18 auf der Basis von Aluminium ist auf je der mit Lithium angereicherten Schicht 11 auf der Basis von Aluminium vorgesehen. Die Verkleidung 18 enthält (in Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Verkleidung 18) Magnesi um (Mg) vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,1% bis 2%, besonders bevorzugt zwischen 0,2% und etwa 0,7%. Zusätzlich kann die Verkleidung 18 vorzugsweise zum Beispiel noch ent halten: Natrium (Na) innerhalb eines Bereiches von etwa 0,01% bis etwa 0,1%, Silicium (Si) innerhalb eines Bereiches von etwa 4% bis 13%, Magnan (Mn) innerhalb eines Bereiches von etwa 0% bis etwa 1%, Kupfer (Cu) innerhalb eines Berei ches von etwa 0,01% bis 0,1%, Zink (Zn) innerhalb eines Be reiches von etwa 0% bis etwa 0,3%, Beryllium (Be) innerhalb eines Bereiches von etwa 0,01% bis etwa 0,7% sowie Verunrei nigungen, die insgesamt etwa 1% nicht überschreiten, wobei die Restmenge durch Aluminium gebildet wird. Die Schicht 11 und die Verkleidung 18 werden durch Walzen von Aluminiumble chen verschiedener Legierungen hergestellt, welche dann wie beschrieben auf die Oberflächen 14 und 16 mittels im Stand der Technik bekannter Verfahren aufgebracht werden.

Die Verkleidung 18 kann zusätzlich Caesium (Cs) innerhalb eines Bereiches von etwa 0 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% basie rend auf dem Gewicht der Zusammensetzung der Verkleidung enthalten. Wenn Caesium in der Verkleidung 18 enthalten ist, kann das Magnesium in den Kernmaterialien in einer Menge von bis zu 3%, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,4% und 2,5 Gew.-% enthalten sein, das heißt in einer größeren Men ge, als wenn Caesium nicht in der Verkleidung enthalten wä re. Vorzugsweise ist Caesium in der Verkleidung 18 enthalten, da es Caesiumfluorid in dem Flussmittel ersetzt. Wäh rend des CAB Hartlötens diffundiert das Caesium in der Ver kleidung 18 zur Oberfläche, um MgO-CsO zu reduzieren, was zu einer festen Ausbildung der Hartlöt-Verbindung führt. Das Hinzufügen von Caesium in der Verkleidung gewährleistet eine optimale Dissoziation von Aluminiumoxid und Magnesiumoxid in Aluminium-Hartlöt-Materialien.

Gemäß den Fig. 1 bis 4 weist die Wärmetauscher anordnung 10 wenigstens ein Bauteil 22 auf der Basis von Aluminium auf, das der Verkleidung 18 benachbart und durch Hartlöten mit der Röhre 12 zu verbinden ist. Zum Beispiel kann die Wärmetauscheranordnung einen Wirbelerzeuger 20 ent halten, der innerhalb der Röhre 12 benachbart zur Verklei dung 18 auf der Innenoberfläche 14 angeordnet ist. Der Wir belerzeuger 20 erstreckt sich in Längsrichtung und seitlich in einer Reihe von Wellen. Der Wirbelerzeuger 20 bricht wäh rend des Betriebs den Fluss des durch die Röhre 12 passie renden Fluides auf, um eine Wärmeübertragung zu bewirken.

Gemäß einem weiteren Beispiel enthält die Wärmetauscher anordnung 10 eine Rippe 22, die benachbart zur Verklei dung 18 auf der Außenoberfläche 16 der Röhre 12 angeordnet ist. Die Rippe 22 hat eine Längserstreckung und erstreckt sich seitlich in einer Reihe von Wellen. Der Wirbelerzeu ger 20 und die Rippe 22 sind jeweils aus einem Material auf der Basis von Aluminium, wie zum Beispiel den Aluminiumle gierungen der Aluminium Association 3XXX-Serien, herge stellt. Der Wirbelerzeuger 20 und die Rippe 22 können mit dem vorstehend beschriebenen Material der Verkleidung 18 und dem Material der Schicht 11 verkleidet sein.

Zur Herstellung der Wärmetauscheranordnung 10 werden der Wirbelerzeuger 20 und die Rippe 22 mit der Röhre 12 unter Einsatz eines CAB-Ofen-Hartlötverfahrens verbunden. Ein Hartlötflussmittel 13 gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf einen Verbindungsbereich zwischen der Röhre 12 und dem jeweiligen mit der Röhre 12 durch Hartlöten zu verbindenden Bauteil, das heißt dem Wirbelerzeuger 20 oder der Rippe 22, aufgebracht. Das Flussmittel kann auf die Verbindungsfläche auf unterschiedliche Art und Weise aufgebracht werden, so zum Beispiel durch Bürsten, Eintauchen oder Sprühen, wobei das Sprühen bevorzugt wird, da dies zu einer möglichst gleichmäßigen Aufbringung führt.

Das modifizierte Aluminium-Hartlötflussmittel gemäß der vor liegenden Erfindung kann unter Verwendung eines herkömmli chen Aluminium-Flussmittels wie zum Beispiel NOCOLOK® gebil det werden. Vorzugsweise weist es jedoch Zusätze auf, die, wie aus der US-PS 57 71 962 bekannt, aus Caesiumfluorid, Lithiumfluorid und deren Mischungen bestehen können. Das er findungsgemäß verwendete modifizierte Flussmittel enthält vorzugsweise wenigstens Caesiumfluorid. Dies beruht darauf, dass Caesium einen niedrigeren Schmelzpunkt als Lithium auf weist und leicht in die Verbindungsfläche einfließt, um so das Aluminiumoxid zu verdrängen und die Ausbildung einer stabilen Hartlötverbindung zu ermöglichen. Eines dieser Fluoride oder deren Mischung ist in dem modifizierten Alumi nium-Flussmittel vorzugsweise in einer Menge von wenigstens 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Flussmittels enthalten.

Vorzugsweise ist Caesiumfluorid, Lithiumfluorid oder deren Mischung in dem modifizierten Flussmittel in einer Menge von 3 bis 30% enthalten. Wenn eine Mischung von Caesium- und Lithiumfluorid in dem modifizierten Flussmittel enthalten ist, so stehen diese am besten in einem Verhältnis von 1 : 1 bis 3 : 1. Manchmal ist es vorteilhaft, eine Mischung einzusetzen, da hierdurch das Flussmittel basierend auf der spe ziellen Mischung mit einer optimalen Flussmittelschmelz temperatur ausgestattet werden kann. Da die mit Lithium und/oder Caesium modifizierten Aluminium-Flussmittel im ge schmolzenen Zustand eine geringere Oberflächenspannung als die unmodifizierten Flussmittel haben, benetzen sie die zu verbindenden Oberflächen gut und bilden vorteilhafterweise Verkleidungsübergänge (fillets) höherer Größe an den Verbin dungen aus. Zusätzlich wirkt das modifizierte Flussmittel dahingehend, dass die Aluminiumoxidschicht in vorteilhafter Weise aufgebrochen und eine Verhinderung einer Ausbildung von Magnesiumoxid an der Verbindungsfläche unterstützt wird, was zu Hartlötverbindungen größerer Festigkeit führt.

Zur Herstellung der Wärmetauscheranordnung 10 werden der Wirbelerzeuger 20 und die Rippe 22 mit der Röhre 12 unter Einsatz eines CAB-Ofen-Hartlötverfahrens verbunden. Da die Aluminiumoxidschicht durch das Flussmittel aufgebrochen und daher porös gemacht worden ist, verflüssigt sich während des Hartlötverfahrens das Magnesium (und, falls vorhanden, das Caesium) in der Verkleidung 18 bei etwa 550°C und durch fließt die auf der Außenoberfläche 16 vorhandene poröse Alu miniumoxidschicht, so dass die Außenoberfläche 16 benetzt wird. Diese Benetzung erlaubt es dem Hartlötmaterial, in ei ne zwischen der Röhre 12 und anderen Bauteilen der Wärmetau scheranordnung 10 zu bildende Verbindung zu fließen, so das eine feste Hartlötverbindung erzeugt wird.

Der Einschluss von Lithium in der Schicht 11 wirkt dahinge hend, dass das Magnesium daran gehindert wird, aus dem Kern material zu migrieren, und dass hierdurch weiterhin die Aus bildung unerwünschter Magnesiumoxide wesentlich verhindert wird, welche die Ausbildung einer soliden Hartlötverbindung stören würden. Es wurde festgestellt, dass in der Schicht 11 enthaltene Lithiumatome aufgrund der Volumengröße von Lithi um zu den benachbarten Oberflächen 14, 16 der Röhren 12 schneller als in den Röhren 12 enthaltene Magnesiumatome diffundieren. Aufgrund ihrer verhältnismäßig kleinen Volu mengröße werden die Lithiumatome durch das Material auf der Basis von Aluminium nicht so sehr wie Magnesiumatome behin dert, wenn sie durch das Material diffundieren. Das diffun dierte Lithium wirkt an den entsprechenden Oberflächen 14, 16 als Desoxidationsmittel (oxygen scavenger) und erzeugt Lithiumoxide, die durch das Hartlötflussmittel aufgebrochen werden können. Die Lithiumatome diffundieren zuerst zu den entsprechenden Oberflächen 14, 16 und reagieren mit Sauer stoffmolekülen, bevor dies die Magnesiumatome können, was zur Ausbildung einer effektiven Magnesiumsperre führt. Zu beachten ist, dass die Rippen 22 und Wirbelerzeuger 20 eben so wie Platten und Krümmer von Verdampfern (nicht darge stellt) eine Schicht 11 und eine Verkleidung 18 haben kön nen.

Das vorstehend beschriebene CAB-Ofen-Hartlötverfahren stellt ein herkömmliches Verfahren dar. Bei dem CAB Verfahren wird die Wärmetauscheranordnung 10 auf einer Halterung eines Hartlötofens (nicht dargestellt) angeordnet, wobei Flussmit tel zumindest in den Bereichen, in denen Hartlötverbindungen gebildet werden sollen, aufgebracht und auf eine Temperatur im Bereich von zum Beispiel 220 bis 245°C (425 bis 474 F) vorerwärmt wird. Die Wärmetauscheranordnung 10 und die Hal terung des Hartlötofens werden in eine Hartlötvorkammer (nicht dargestellt) gebracht, wo sie für etwa 3 bis 15 min bei etwa 400°C (750 F) durchwärmt werden. Anschließend wer den die heiße Wärmetauscheranordnung 10 und die Halterung auf ein Förderband gebracht und auf diesem durch einen CAB- Ofen bewegt, welcher durch Anwendung von Stickstoffgas im Inneren des CAB-Ofens gereinigt wird.

In dem CAB-Ofen wird die Wärmetauscheranordnung 10 für 2 bis 3 min bei etwa 590 bis 610°C (1095-1130 F) gehalten. Die hartgelötete Wärmetauscheranordnung 10 wird dann abgekühlt, entfernt und im Rahmen ihrer vorgesehenen Verwendung einge setzt.

Claims

1. Wärmetauscheranordnung (10), enthaltend:
wenigstens eine Magnesium aufweisende Röhre (12) auf der Basis von Aluminium, die dahingehend ausgebildet ist, einer Umgebungsatmosphäre ausgesetzt zu werden, und die eine Innenoberfläche (14) und eine Außenober fläche (16) aufweist;
eine Verkleidung (18) auf der Basis von Aluminium, die angrenzend an die Innenoberfläche und/oder die Außen oberfläche angeordnet ist;
wenigstens ein Bauteil (20, 22) auf der Basis von Alu minium, welches angrenzend an die Verkleidung angeord net ist;
ein Hartlötflussmittel, welches zwischen die Verklei dung auf der Basis von Aluminium und das Bauteil auf der Basis von Aluminium aufbringbar ist, um das Hart löten in der Umgebungsatmosphäre zu erleichtern, und
eine mit Lithium angereicherte Schicht (11) auf der Basis von Aluminium, die zwischen der Innenoberfläche und/oder der Außenoberfläche der Verkleidung auf der Basis von Aluminium angeordnet ist,
wobei die mit Lithium angereicherte Schicht auf der Basis von Aluminium dahingehend ausgebildet ist, wäh rend des Hartlötens ausreichend Sauerstoff aus der Um gebungsatmosphäre zu verdrängen, um eine ausreichende Sperre gegen eine Diffusion von Magnesium aus der Röh re auf der Basis von Aluminium zu bilden, derart, dass der Bildung unerwünschten Magnesiumoxids entgegenge wirkt wird.

2. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartlötflussmittel eine Mischung enthält, die wenigstens 3 Gewichtspro zente Caesiumfluorid und Lithiumfluorid aufweist.

3. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fluoride in der Mischung des Hartlötflussmittels im Bereich von wenigstens 3 bis 30 Gew.-% liegt.

4. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Caesi umfluorid zu Lithiumfluorid in der Mischung im Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1 liegt.

5. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Röhre (12) auf der Basis von Aluminium Aluminiumlegierungen der Aluminium Association Serien 3XXX, 5XXX und 6XXX aufweist.

6. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleidung (18) auf der Basis von Aluminium in Gewichtsprozenten enthält:
Magnesium (Mg) in einem Bereich von etwa 0,1% bis et wa 2%;
Natrium (Na) in einem Bereich von etwa 0,01% bis et wa 0,1%;
Silicium (Si) in einem Bereich von etwa 4% bis et wa 13%;
Mangan (Mn) in einem Bereich von etwa 0% bis etwa 1%,
Kupfer (Cu) in einem Bereich von etwa 0,01% bis et wa 0,1%;
Zink (Zn) in einem Bereich von etwa 0% bis etwa 0,3%;
Beryllium (Be) in einem Bereich von etwa 0,01% bis et wa 0,7%;
Verunreinigungen, die insgesamt 1% nicht über schreiten;
wobei der Rest der Zusammensetzung Aluminium ist.

7. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20, 22) auf der Basis von Aluminium angrenzend an die Verklei dung (18) an beiden Oberflächen angeordnet ist und weiterhin umfasst:
einen Wirbelerzeuger (20), der angrenzend an die Ver kleidung (18) auf der Innenoberfläche (14) angeordnet ist, und
eine Rippe (22), welche angrenzend an die Verklei dung (18) auf der Außenoberfläche (16) angeordnet ist.

8. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bau teil (20, 22) auf der Basis von Aluminium ein Material der Aluminiumlegierungen der Aluminium Association 3XXX Serie umfasst.

9. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des in der mit Lithium angereicherten Schicht (11) enthaltenen Lithi ums auf der Basis von Aluminium in einem Bereich von etwa 0,1% bis etwa 9,9% des Gewichtes - basierend auf dem Gewicht der genannten Schicht (11) - liegt.

10. Verfahren zur Herstellung einer Wärmetauscher anordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen wenigstens einer Magnesium aufweisenden Röhre (12) auf der Basis von Aluminium, welche dahin gehend ausgebildet ist, einer Umgebungsatmosphäre aus gesetzt zu werden, und welche eine Innenoberflä che (14) und einer Außenoberfläche (16) aufweist;
Aufbringen einer mit Lithium angereicherten Schicht auf der Basis von Aluminium auf die Innenoberfläche und/oder die Außenoberfläche;
Aufbringen einer Verkleidung (18) auf der Basis von Aluminium auf die mit Lithium angereicherte Schicht auf der Basis von Aluminium;
Anordnen wenigstens eines an die Verkleidung angren zenden Bauteils (20, 22) auf der Basis von Aluminium;
Einsatz eines Hartlötflussmittels bei der Herstellung einer Verbindung zwischen der Verkleidung und dem wenigstens einen Bauteil auf der Basis von Aluminium, um das Hartlöten in der Umgebungsatmosphäre zu erleich tern, und
Verbinden der wenigstens einen Röhre und des wenig stens einen Bauteils auf der Basis von Aluminium un tereinander in der Umgebungsatmosphäre unter Einsatz eines Hartlötverfahrens mit kontrollierter Atmosphäre.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Röhre (12) auf der Basis von Aluminium Aluminiumlegierungen der Aluminium Association Serien 3XXX, 5XXX und 6XXX aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleidung (18) auf der Basis von Aluminium in Gewichtsprozenten enthält:
Magnesium (Mg) in einem Bereich von etwa 0,1% bis et wa 2%;
Natrium (Na) in einem Bereich von etwa 0,01% bis et wa 0,1%;
Silicium (Si) in einem Bereich von etwa 4% bis et wa 13%;
Mangan (Mn) in einem Bereich von etwa 0% bis etwa 1%,
Kupfer (Cu) in einem Bereich von etwa 0,01% bis et wa 0,1%;
Zink (Zn) in einem Bereich von etwa 0% bis etwa 0,3%;
Beryllium (Be) in einem Bereich von etwa 0,01% bis et wa 0,7%;
Verunreinigungen, die insgesamt 1% nicht über schreiten;
wobei der Rest der Zusammensetzung Aluminium ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das an die Verklei dung (18) angrenzende Bauteil (20, 22) auf der Basis von Aluminium an beiden Oberflächen angeordnet wird und weiterhin umfasst:
die Anordnung eines Wirbelerzeugers (20) angrenzend an die Verkleidung (18) auf der Innenoberfläche (14), und
die Anordnung einer Rippe (22) angrenzend an die Ver kleidung (18) auf der Außenoberfläche (16).

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bau teil (20, 22) auf der Basis von Aluminium den Einsatz eines Materials der Aluminiumlegierungen der Aluminium Association 3XXX Serie umfasst.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lithium in der mit Lithium angereicherten Schicht (11) auf der Basis von Aluminium in einem Bereich von etwa 0,1% bis etwa 9,9% des Gewichtes - basierend auf dem Gewicht der genann ten Schicht (11) - liegt.