DE112015005423T5

DE112015005423T5 - Beschichtungsstruktur, Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers

Info

Publication number: DE112015005423T5
Application number: DE112015005423.5T
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Kafuku; Yukihiro Sano; Takayuki Hayashi; Manabu Tomisaka; Ryonosuke Tera
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-08-31
Also published as: JP2016108660A; US20170327943A1; JP6565608B2; KR20170070219A; CN107002235A

Abstract

Eine Beschichtungsstruktur umfasst eine Basis (1), die aus Metall hergestellt ist, eine Grundschicht (2), die auf der Basis bereitgestellt ist; und einen Isolierfilm (3), der auf der Grundschicht (2) bereitgestellt ist. Der Isolierfilm (3) umfasst mehrere Schichten (31, 32), wobei jede Schicht der mehreren Schichten (31, 32) aus einem anderen Material ist, wobei die mehreren Schichten abwechselnd miteinander geschichtet sind. Die Grundschicht wird durch ein anderes Verfahren als ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung einer chemischen Oberflächenreaktion, die auf der Basis stattfindet, bereitgestellt, und ein Teil der Grundschicht, die in Berührung mit der Basis ist, ist amorph. Wenn ein Fremdmaterial auf der Basis haftet, kann das Fremdmaterial dementsprechend durch die Grundschicht abgedeckt werden. Da der Isolierfilm auf der Grundschicht bereitgestellt wird, kann die Ausbildung von Defekten des Isolierfilms, die durch das Fremdmaterial verursacht wird, begrenzt werden.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2014-243979 , eingereicht am 2. Dezember 2014, und Nr. 2015-215172 , eingereicht am 30. Oktober 2015, die hier per Referenz eingebunden sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Beschichtungsstruktur, einen Wärmetauscher und ein Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise wird ein Isolierfilm auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats bereitgestellt (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Die Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition ALD) ist als ein Verfahren zur Ausbildung eines Isolierfilms auf dem Halbleitersubstrat bekannt.
Für ein Abgasströmungselement (z. B. eine Abgasrohrleitung), in der Abgas, das von einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs abgegeben wird, strömt, ist Korrosionsbeständigkeit erforderlich. Es kann überlegt werden, dass der Isolierfilm mit Korrosionsbeständigkeit (neben der Isoliereigenschaft) auf einer Oberfläche eines Basismaterials des Abgasströmungselements bereitgestellt ist, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
Dokument der verwandten Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 2011-155033 A

Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben ein Verfahren zur Bereitstellung des Isolierfilms auf der Oberfläche des Abgasströmungselements durch Atomlagenabscheidung untersucht. Da das Abgasströmungselement jedoch aus Metall hergestellt ist, ist seine Oberfläche im Vergleich zu einem Halbleitersubstrat uneben, und Fremdmaterial kann an der Oberfläche haften. Überdies wird die Ausbildung des Films auf dem Abgasströmungselement durch Atomlagerabscheidung nicht in einem Reinraum, sondern unter gewöhnlichen Bedingungen einer Fabrik durchgeführt. Wenn daher gemäß der Untersuchung durch die Erfinder der Isolationsfilm durch Atomlagenabscheidung auf der Oberfläche des Abgasströmungselements bereitgestellt wird, können die folgenden Ereignisse auftreten.
Bei der Atomlagenabscheidung wird ein Ausgangsmaterialgas strömen gelassen, nachdem Wasser (Wasserdampf) auf einer Oberfläche einer Basis absorbiert wurde, und folglich wird durch eine Oberflächenreaktion zwischen dem Ausgangsmaterial und Wasser, das auf der Oberfläche der Basis absorbiert ist, ein sehr dünner Film auf einer Oberfläche der Basis ausgebildet. Daher wird die Atomlagenabscheidung sehr wahrscheinlich von einem Zustand der Oberfläche der Basis beeinflusst, und die Oberflächenreaktion der Atomlagenabscheidung kann durch ein Fremdmaterial unterbrochen werden, wenn das Fremdmaterial auf der Oberfläche der Basis vorhanden ist. Folglich kann der Film auf einem Teil, wo das Fremdmaterial vorhanden ist, nicht ausgebildet werden, und die Ausbildung von Defekten (Defekten) des Isolierfilms kann auftreten. Das Fremdmaterial ist zum Beispiel Öl, das die Haftung von Wasser (mit wasserabweisender Wirkung) unterbricht, Verbindungsmittel oder Kohlenstoff.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine Beschichtungsstruktur bereitzustellen, die fähig ist, die Ausbildungsdefekte eines Isolierfilms zu begrenzen. Eine zweite Aufgabe ist, einen Wärmetauscher mit der Beschichtungsstruktur bereitzustellen. Überdies ist es eine dritte Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers bereitzustellen.
Eine Beschichtungsstruktur gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Basis, die aus Metall hergestellt ist, eine Grundschicht, die auf der Basis bereitgestellt ist, und einen Isolierfilm, der auf der Grundschicht bereitgestellt ist. Der Isolierfilm umfasst mehrere Schichten, wobei jede Schicht der mehreren Schichten aus einem anderen Material ist, wobei die mehreren Schichten abwechselnd miteinander geschichtet sind. Die Grundschicht wird durch ein anderes Verfahren als ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung einer chemischen Oberflächenreaktion, die auf der Basis stattfindet, bereitgestellt, und ein Teil der Grundschicht ist in Berührung mit der Basis und ist amorph.
Da die Grundschicht dementsprechend auf der Basis bereitgestellt wird und da die Grundsicht durch ein anderes Verfahren als ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung einer chemischen Oberflächenreaktion, die auf der Basis stattfindet, bereitgestellt wird, kann ein Fremdmaterial von der Grundschicht bedeckt werden, auch wenn das Fremdmaterial auf der Basis haftet. Da überdies der Isolierfilm auf der Grundschicht bereitgestellt wird, kann eine Erzeugung von Ausbildungsdefekten aufgrund des Fremdmaterials begrenzt werden.
Ein Wärmetauscher gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Basismaterial, das aus Metall hergestellt ist, eine Grundschicht, die auf der Basis bereitgestellt ist, und einen Isolierfilm, der auf der Grundschicht bereitgestellt ist. Der Isolierfilm umfasst mehrere Schichten, wobei jede Schicht der mehreren Schichten ein anderes Material hat, wobei die mehreren Schichten abwechselnd miteinander gestapelt sind. Ein Teil der Grundschicht in Berührung mit der Basis ist aus einer Siliziumverbindung hergestellt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die folgenden Schritte: Vorbereiten einer Basis, die aus Metall hergestellt ist; Ausbilden einer Grundschicht auf der Basis; und abwechselndes Schichten von mehreren Schichten, um einen Isolierfilm zu bilden, wobei jede Schicht der mehreren Schichten ein anderes Material hat. In dem Schritt zum Ausbilden der Grundschicht wird die Grundschicht derart ausgebildet, dass ein Teil der Grundschicht in Berührung mit der Basis eine Siliziumverbindung ist. Wenn ein Fremdmaterial auf einer Oberfläche der Basis haftet, ist die Grundschicht derart ausgebildet, dass sie eine Dicke hat, die eine gesamte Oberfläche des Fremdmaterials bedeckt.
Da die Siliziumverbindung dementsprechend in einer Eigenschaft zum Abdecken des Fremdmaterials überlegen ist und eine Eigenschaft zum Haften an dem Fremdmaterial hat, werden die Basis und das Fremdmaterial durch die Grundschicht vollständig abgedeckt, auch wenn das Fremdmaterial an der Basis haftet. Folglich wird das Fremdmaterial von der Grundschicht nicht freigelegt, und eine Oberfläche der Grundschicht kann frei von Defekten sein. Folglich kann die Ausbildung von Defekten des auf der Grundschicht ausgebildeten Isolierfilms begrenzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schnittdiagramm, das eine Abgasrohrleitung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist ein Schnittdiagramm, das die Abgasrohrleitung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, in der eine Basis aus nichtrostendem Stahl hergestellt ist.
3 ist ein Diagramm, das eine Situation darstellt, in der die Basis, auf der eine Grundschicht bereitgestellt ist, in Schwefelsäure eingetaucht wird.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Dicke D der Grundschicht und einer Erzeugungszeit von Rost auf der Basis darstellt.
5 ist ein Schnittdiagramm, das eine Abgasrohrleitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Perspektivdiagramm, das einen AGR-Kühler gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
7 ist ein perspektivische Explosionsdiagramm, das den in 6 gezeigten AGR-Kühler darstellt.
Ausführungsformen zur Nutzung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsformen kann Teilen, die identisch oder äquivalent zueinander sind, in den Zeichnungen die gleiche Bezugszahl zugewiesen werden.
Hier nachstehend werden mehrere Ausführungsformen zur Implementierung der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsformen kann einem Teil, der einem in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, die gleiche Bezugszahl zugewiesen werden, und die redundante Erklärung für den Teil kann weggelassen werden. Wenn in einer Ausführungsform nur ein Teil eines Aufbaus beschrieben wird, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Die Teile können auch dann kombiniert werden, wenn nicht ausdrücklich beschrieben wird, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können auch dann teilweise miteinander kombiniert werden, wenn nicht ausdrücklich beschrieben wird, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, sofern kein Nachteil in der Kombination liegt.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel, in dem eine Beschichtungsstruktur der vorliegenden Offenbarung auf eine Abgasrohrleitung, in der ein Abgas einer Brennkraftmaschine strömt, angewendet wird, beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Abgasrohrleitung eine Basis 1, die aus Metall hergestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Basis 1 aus nichtrostendem Stahl oder Aluminium hergestellt.
Eine Grundschicht 2 ist auf der Basis 1, d. h. auf einer Oberfläche der Basis 1, bereitgestellt. Auf der Grundschicht 2, d. h. auf einer Rückseite der Oberfläche der Grundschicht 2, die der Basis 1 zugewandt ist, ist ein Isolierfilm 3 bereitgestellt.
Die Grundschicht 2 verbessert das Haftungsvermögen zwischen der Basis 1 und dem Isolierfilm 3. Die Grundschicht 2 der vorliegenden Ausführungsform ist ein einschichtiger Film, der aus amorphem Siliziumkarbid (SiC) oder Aluminiumoxid (Al₂O₃) hergestellt ist. Eine Dicke D der Grundschicht 2 der vorliegenden Ausführungsform, d. h. eine Länge in einer Filmschichtungsrichtung (Schichtungsrichtung) (Oben-Untenrichtung von 1) ist größer oder gleich 100 nm.
Die Grundschicht 2 wird durch ein anderes Verfahren als Beschichtungsverfahren unter Verwendung einer chemischen Oberflächenreaktion, die auf der Basis 1 stattfindet, (wie etwa Atomlagenabscheidung (ALD)) bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Grundschicht 2 durch eine chemische Dampfabscheidung (CVD) oder ein Sol-Gel-Verfahren bereitgestellt.
Der Isolierfilm 3 wird ausgebildet, indem mehrere Schichten 31, 32, die aus zueinander verschiedenen Materialien hergestellt sind, abwechselnd geschichtet werden. Der Isolierfilm 3 der vorliegenden Ausführungsform wird durch Atomlagenabscheidung bereitgestellt. Eine der Schichten 31 ist zum Beispiel Al₂O₃. Die andere der Schichten 32 ist zum Beispiel eine TiO₂-Schicht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Isolierfilm 3 ausgebildet, indem eine amorphe Schicht 31, die aus amorphem und eine kristalline Schicht 32, die aus einem kristallinen Feststoff hergestellt ist, abwechselnd geschichtet werden. Die amorphe Schicht 31 hat Isoliereigenschaften.
Von mehreren Schichten 31, 32, die den Isolierfilm 3 bilden, ist eine Schicht 311, die die Grundschicht 2 berührt, die amorphe Schicht 31. Mit anderen Worten ist ein Teil des Isolierfilms 3, der in Berührung mit der Grundschicht 2 ist, amorph.
Von mehreren Schichten 31, 32, die den Isolierfilm 3 bilden, ist eine Schicht 312, die auf einer zu der Grundschicht 2 entgegengesetzten Seite und am weitesten von der Grundschicht 2 in der Schichtungsrichtung positioniert ist, die amorphe Schicht 31. Mit anderen Worten ist ein äußerster Teil des Isolierfilms 3 entgegengesetzt von der Grundschicht 2 in der Schichtungsrichtung amorph und ist aus einem Material mit Isoliereigenschaften hergestellt.
Durch Ausbilden des Isolierfilms 3 aus mehreren Schichten 31, 32, kann es unwahrscheinlich werden, dass Gitterdefekte des Isolierfilms 3 sich von der Schicht 311 in der Schichtungsrichtung zu der Schicht 312 ausbreiten. Kurz gesagt, kann durch abwechselndes Schichten mehrerer Schichten 31, 31 eine Stetigkeit der Defekte unterbrochen werden. Insbesondere wirkt die kristalline Schicht 32 als eine Schicht, die Defekte auslöscht. Daher kann verhindert werden, dass der Isolierfilm 3 durch die Gitterdefekte Risse bekommt. Folglich kann der Isolierfilm 3 frei von Defekten sein.
Wenn die Basis 1 aus nichtrostendem Stahl hergestellt ist, wird, wie in 2 gezeigt, eine Oberflächenschicht 20, die eine Chrom. (Cr-) und/oder Mangan- (Mg-) und/oder Sauerstoff(O-)Schicht enthält, auf einer Oberfläche der Basis 1 bereitgestellt. Eine Dicke der Oberflächenschicht 20 ist größer oder gleich 10 nm.
Insbesondere ist die Oberflächenschicht 20 aus Metalloxid hergestellt. Wenn die Basis 1 aus nichtrostendem Stahl hergestellt ist, umfasst die Basis 1 Metall, wie etwa Mob (Nb), Silizium (Si), Molybdän (Mo), Nickel (Ni), Kupfer (Cu) oder Titan (Ti), neben Chrom und Mangan. Die Oberflächenschicht 20 ist eine Schicht aus Oxiden, die wenigstens ein Metall enthalten, das in der Basis 1 enthalten ist.
Die Oberflächenschicht 20 ist nicht auf eine Form beschränkt, die einen Teil eines Fremdmaterials 4 bedeckt, wie in 2 gezeigt. Zum Beispiel kann das Fremdmaterial 4 auf der Oberflächenschicht 20 haften.
Wie vorstehend beschrieben, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Grundschicht 2 auf der Basis 1 bereitgestellt. Die Grundschicht 2 wird durch ein anderes Verfahren als Beschichtungsverfahren unter Verwendung einer chemischen Oberflächenreaktion, das auf der Basis 1 stattfindet (z. B. Atomlagenabscheidung) bereitgestellt. Dementsprechend kann das Fremdmaterial 4, selbst wenn das Fremdmaterial 4, wie etwa Kohlenstoff, auf der Basis 1 haftet, von der Grundschicht 2 abgedeckt werden. Außerdem kann die Ausbildung von Defekten der Isolierschicht 3, die durch das Fremdmaterial 4 verursacht werden, verhindert werden, indem der Isolierfilm 3 auf der Grundschicht 2 bereitgestellt wird.
Wenn der Isolierfilm 3 auf der Basis 1 ausgebildet wird und wenn das Fremdmaterial 4 auf der Basis 1 haftet, kann der Isolierfilm 3 nicht auf dem Fremdmaterial 4 ausgebildet werden, da die Atomlagenabscheidung ein Verfahren ist, in dem der Isolierfilm 3 durch eine chemische Oberflächenreaktion, die auf der Basis 1 stattfindet, ausgebildet wird. Wenn im Gegensatz dazu die Grundschicht 2 durch ein Beschichtungsverfahren bereitgestellt wird, das nicht die chemische Oberflächenreaktion, die auf der Basis 1 stattfindet, verwendet (z. B. chemische Dampfabscheidung oder Sol-Gel-Verfahren), kann eine Oberfläche des Fremdmaterials 4 durch die Grundschicht 2 bedeckt werden. Durch Bereitstellen des Isolierfilms 3 auf der Grundschicht 2 über Atomlagenabscheidung kann der Isolierfilm 3 auf der gesamten Oberfläche der Grundschicht 2 bereitgestellt werden. Folglich kann die Ausbildung von Defekten des Isolierfilms 3 begrenzt werden.
Da die Basis 1 der vorliegenden Ausführungsform aus Metall hergestellt ist, ist seine Oberfläche zum Beispiel im Vergleich zu einem Halbleitersubstrat uneben. Wenn daher der Isolierfilm 3 direkt auf der Basis 1 bereitgestellt wird, ist es unwahrscheinlich, dass die Gleichmäßigkeit des Isolierfilms 3 sichergestellt werden kann.
Im Gegensatz dazu ist die Grundschicht 2 in der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis 1 ausgebildet, und der Isolierfilm 3 ist auf der Grundschicht 2 bereitgestellt. Daher kann die Gleichmäßigkeit der Beschichtung des Isolierfilms 3 sichergestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Grundschicht 2 ein einschichtiger Film, der aus einem amorphen Material hergestellt ist. Dementsprechend können sowohl ein Teil der Grundschicht 2, der die Basis 1 berührt, als auch ein Teil der Grundschicht 2, der den Isolierfilm 3 berührt, amorph sein.
Da die Basis 1 aus Metall hergestellt ist, wird ein Metalloxid, das amorph ist, auf der Oberfläche der Basis 1 bereitgestellt. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform das Haftvermögen zwischen der Basis 1 und der Grundschicht 2 verbessert werden, indem der Teil der Grundschicht 2, der die Grundschicht 2 berührt, amorph ist.
Da überdies der Teil der Grundschicht 2, der den Isolierfilm 3 berührt, amorph ist, kann das Haftvermögen zwischen der Grundschicht 2 und dem Isolierfilm 3 verbessert werden. Da in der vorliegenden Ausführungsform außerdem der Teil des Isolierfilms 3, der die Grundschicht 2 berührt, amorph ist, kann das Haftvermögen zwischen der Grundschicht 2 und dem Isolierfilm 3 weiter verbessert werden.
Die Dicke D der Grundschicht 2 kann ausreichend sein, solange die Grundschicht 2 fähig ist, die Oberfläche des Fremdmaterials 4 zu bedecken, und das Fremdmaterial 4 darf nicht in die Grundschicht 2 eingebettet werden. Da das Fremdmaterial 4 eine Vielfalt an Formen hat, kann die Gesamtheit der Oberfläche des Fremdmaterials 4 durch die Grundschicht 2 bedeckt werden, deren Dicke auf 100 nm oder darüber festgelegt ist.
Der Grund für die Festlegung der Dicke D der Grundschicht 2 auf 100 nm oder darüber wird nachstehend beschrieben. Die Erfinder haben die Grundschichten 2 mit verschiedenen Dicken bereitgestellt und geprüft, ob jede der Grundschichten 2 die gesamte Oberfläche des Fremdmaterials 4 abdeckt.
Wie insbesondere in 3 gezeigt, wird die Basis 1, auf der die Grundschicht durch chemische Dampfabscheidung (CVD) bereitgestellt ist, in Schwefelsäure 5 mit einem pH-Wert von 1 eingetaucht, und die Erfinder stoppten die Zeit für die Erzeugung von Rost auf der Basis 1. Der Rost wird erzeugt, wenn die Oberfläche der Basis 1 durch die Schwefelsäure 5 aufgelöst wird. Die Ergebnisse sind in 4 gezeigt.
Eine horizontale Skala von 4 zeigt die Dicke D der Grundschicht 2 an. Eine vertikale Skala zeigt die Zeit an, wenn der Rost auf der Basis 1 erzeugt wird. Wenn der Wert auf der vertikalen Skala groß ist, braucht es lange Zeit, um den Rost zu erzeugen, und die gesamte Oberfläche des Fremdmaterials 4 ist durch die Grundschicht 2 abgedeckt.
Wenn, wie in 4 gezeigt, die Dicke D der Grundschicht 2 kleiner als 100 nm ist, wird bald nach dem Eintauchen der Basis 1 in die Schwefelsäure 5 Rost auf der Basis 1 erzeugt. Dies liegt daran, dass die Dicke der Grundschicht 2 nicht ausreicht, um die gesamte Oberfläche des Fremdmaterials 4 abzudecken, und das Fremdmaterial 4 durch die Schwefelsäure 5 aufgelöst wird und folglich die von dem Fremdmaterial 4 bedeckte Basis 1 durch die Schwefelsäure 5 aufgelöst wird.
Wenn im Gegensatz dazu die Dicke der Grundschicht 2 größer oder gleich 100 nm ist, wird eine Zeit zur Erzeugung von Rost gesättigt. Mit anderen Worten wird kein Rost auf der Basis 1 erzeugt. Die Erfinder haben die Basis 1 mit der Grundschicht 2, in der die Dicke auf 100 nm, 500 nm, 100 nm oder 2000 nm festgelegt wurde, 72 Stunden lang in Schwefelsäure 5 getaucht, aber auf keiner der Basen 1 wurde Rost erzeugt. Folglich wird bevorzugt, dass die Dicke D der Grundschicht 2 größer oder gleich 100 nm ist.
Ungeachtet der Größe und Form des Fremdmaterials 4 reicht die Dicke D der Grundschicht 2 aus, solange die Dicke D 100 nm oder darüber ist. Wenn die Größe des Fremdmaterials 4 zum Beispiel über 100 nm ist, steht ein Teil der Grundschicht 2, der dem Fremdmaterial 4 entspricht, von dem anderen Teil vor. Jedoch bedeckt die Grundschicht 2 die gesamte Oberfläche des Fremdmaterials 4 vollständig.
Überdies ist wenigstens eine der Schichten 31, 32, die den Isolierfilm 3 bilden, eine amorphe Schicht 31, die aus einem amorphen Material hergestellt ist, und die Isoliereigenschaft und die Korrosionsbeständigkeit können sichergestellt werden. Da außerdem der in der Schichtungsrichtung am weitesten von der Grundschicht 2 entfernte Teil des Isolierfilms 3 aus einem Material hergestellt ist, das amorph ist und die Isoliereigenschaft hat, können die Isoliereigenschaft und die Korrosionsbeständigkeit des Isolierfilms 3 weiter verbessert werden. Da die Isoliereigenschaft des Isolierfilms 3 sichergestellt wird, wird verhindert, dass der Isolierfilm 3 durch Elektrizität, die in dem Isolierfilm 3 fließt, korrodiert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung Bezug nehmend auf 5 beschrieben. Aufbauten einer Grundschicht 2 der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich von der ersten Ausführungsform.
Wie in 5 gezeigt, wird die Grundschicht 2 der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet, indem amorphe Schichten 21, die aus einem amorphen Material hergestellt sind, und eine kristalline Schicht 22, die aus kristallinen Schichten 22 hergestellt ist, abwechselnd geschichtet werden. Die amorphe Schicht 21 ist in einem Teil der Grundschicht 2, der eine Basis 1 berührt, und einem Teil der Grundschicht 2, der einen Isolierfilm 3 berührt, bereitgestellt. Das heißt, der Teil der Grundschicht 2, der die Basis 1 berührt, und der Teil der Grundschicht 2, der den Isolierfilm 3 berührt, sind amorph.
Da, wie vorstehend beschrieben, der Teil der Grundschicht 2, der die Basis 1 berührt, amorph ist, kann das Haftvermögen zwischen der Basis 1 und der Grundschicht 2 verbessert werden. Da überdies der Teil der Grundschicht 2, der den Isolierfilm 3 berührt, amorph ist, kann das Haftvermögen zwischen der Grundschicht 2 und dem Isolierfilm 3 verbessert werden.
(Dritte Ausführungsform)
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden Teile, die sich von den ersten und zweiten Ausführungsformen unterscheiden, beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die vorstehend beschriebene Beschichtungsstruktur auf ein Kühlsystem oder einen Wärmetauscher einer Klimaanlage, der ein Produkt ist, der Korrosionsbeständigkeit erfordert, angewendet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein AGR-Kühler als der Wärmetauscher verwendet, wobei der AGR-Kühler ein Abgas durch ein Kühlwasser (Kühlmedium) eines Verbrennungsmotors kühlt, wenn das durch eine Verbrennung in einem nicht gezeigten Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine) erzeugte Abgas zu dem Verbrennungsmotor zurück zirkuliert wird.
Wie in 6 und 7 gezeigt, umfasst der AGR-Kühler 100 mehrere Abgasrohre 110, einen Wasserbehälter 120, einen Einlassgasbehälter 130, einen Auslassgasbehälter 140, eine Einlasswasserleitung 150, eine Auslasswasserleitung 160 und Flansche 170, 180.
Wie in 7 gezeigt, ist das Abgasrohr 110 ein Rohr, das einen Abgasdurchgang 111 definiert. In dem Abgasrohr 110 strömt ein Abgas in dem Abgasdurchgang 111 im Inneren des Abgasrohrs 110, und das Kühlwasser strömt außerhalb des Abgasrohrs 110. Dementsprechend wird durch das Abgasrohr 110 Wärme zwischen dem Abgas und dem Kühlwasser ausgetauscht.
In einem Querschnitt, der in einer Richtung senkrecht zu einer Abgasströmungsrichtung geschnitten ist, hat das Abgasrohr 110 eine rechteckige Form. Mehrere Abgasrohre 110 sind in der Richtung senkrecht zu der Abgasströmungsrichtung (Links-Rechtsrichtung von 7) gestapelt. Ein Kühlwasserdurchgang 112 ist durch Außenwände von zueinander benachbarten Abgasrohren 110 definiert. Demensprechend strömt Kühlwasser in dem Kühlwasserdurchgang 112 zwischen den zueinander benachbarten Abgasrohren 110.
Das Abgasrohr 110 umfasst ferner eine Rippe 113, die in dem Abgasdurchgang 111 bereitgestellt ist. Die Rippe 113 ist durch Hartlöten mit einer Innenoberfläche des Abgasrohrs 110 verbunden. Die Rippe 113 fördert den Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Kühlwasser. Die Rippe 113 ist in jedem der Abgasrohre 110 bereitgestellt.
Auf einer Hauptoberfläche 114 des Abgasrohrs 110 sind ein Vorsprungabschnitt 115 und ein Vertiefungsabschnitt 116 bereitgestellt. Die Hauptoberfläche 114 ist eine Außenoberfläche des Abgasrohrs 110 senkrecht zu einer Stapelrichtung der Abgasrohre 110. Der Vorsprungabschnitt 115 ist ein geprägter Abschnitt, der durch Pressen ausgebildet wird, so dass er von der Hauptoberfläche 114 vorsteht. Der Vorsprungabschnitt 115 ist wie ein Wall in einem Außenumfangsabschnitt der Hauptoberfläche 114 ausgebildet. Der Vertiefungsabschnitt 116 ist von einer Vorsprungoberseite des Vorsprungabschnitts 115 in Richtung der Hauptoberfläche 114 vertieft.
Der Vertiefungsabschnitt 116 ist in zwei Teilen bereitgestellt, die entgegengesetzte Ecken der Hauptoberfläche 114 sind. Folglich sind mehrere Abgasrohre 110 derart gestapelt, dass die auf den Hauptoberflächen 114 bereitgestellten Vorsprungabschnitte 111 einander berühren, und die Vorsprungabschnitte 115 sind miteinander integriert.
Die Vorsprungabschnitte 115, die in einem Endteil in einer Längsrichtung der Abgasrohre 110 bereitgestellt sind, sind miteinander verbunden. Dementsprechend ist ein Unterteilungsabschnitt 115A, der ein Inneres des Wasserbehälters 120 (Kühlwasserdurchgang 112) von einem Inneren der Gasbehälter 130, 140 trennt, in den Endteilen der Abgasrohre 110 in der Längsrichtung bereitgestellt.
Zwischen mehreren Abgasrohren 110 ist ein Raum im Inneren des Vorsprungabschnitts 115 definiert. Der Raum ist der Kühlwasserdurchgang 112. Ein Öffnungsabschnitt, der durch einen der Vertiefungsabschnitte 116 (linke Unterseite in 7) in der Längsrichtung des Abgasrohrs 110 definiert ist, ist ein einlassseitiger Öffnungsabschnitt 116a, durch den ein Äußeres und der Kühlwasserdurchgang 112 miteinander in Verbindung stehen und das Kühlwasser strömt.
Ein Öffnungsabschnitt, der durch den anderen der zwei Vertiefungsabschnitte 116, die auf der Hauptoberfläche 114 bereitgestellt ist, in der Längsrichtung (rechte Oberseite in 7) der Abgasrohre 110 definiert ist, ist ein auslassseitiger Öffnungsabschnitt 116b. In dem Abgasdurchgang 111 des Abgasrohrs 110 entspricht eine Seite, in die das Abgas strömt, dem einlassseitigen Öffnungsabschnitt 116a, und eine Seite, aus der das Abgas abgegeben wird, entspricht dem auslassseitigen Öffnungsabschnitt 116b.
Eine Noppe 117 ist in einem Teil der Hauptoberfläche 114 des Abgasrohrs 110 um den einlassseitigen Öffnungsabschnitt 116a herum bereitgestellt, wobei die Noppe 117 als ein Temperaturverringerungsabschnitt bereitgestellt ist, der eine Temperatur des Kühlwassers in einer Temperaturgrenzschicht auf der Außenoberfläche des Abgasrohrs 110 verringert. Die Noppe 117 ist zum Beispiel ein Vorsprungabschnitt mit einer kreisförmigen zylindrischen Form, und mehrere Noppen 117 sind in einem Gittermuster angeordnet. Eine Vorsprungabmessung der Noppe 117 ist gleich einer Vorsprungabmessung des Vorsprungabschnitts 115 auf dem Außenumfangsabschnitt des Abgasrohrs 110.
Auf der Hauptoberfläche 114 des Abgasrohrs 110 ist ein Strömungsanordnungsabschnitt 118 bereitgestellt, um das Kühlwasser soweit wie möglich auf eine gesamte Oberfläche der Hauptoberfläche 114 zu verteilen und um die Strömung in Richtung des auslassseitigen Öffnungsabschnitts 116b zu leiten. Der Strömungsanordnungsabschnitt 118 steht ähnlich der Noppe 117 von der Hauptoberfläche 114 vor.
Der Wasserbehälter 120 ist ein Behälter mit einer zylindrischen Form und nimmt mehrere Abgasrohre 110 auf, die miteinander gestapelt sind. Wie in 7 gezeigt, umfasst der Wasserbehälter 120 einen ersten Wasserbehälter 120A und einen zweiten Wasserbehälter 120B.
Der erste Wasserbehälter 120A umfasst einen Körperabschnitt 121, einen oberen Oberflächenabschnitt 122 und einen unteren Oberflächenabschnitt 123. Der Körperabschnitt 121 ist der Hauptoberfläche 114 des Abgasrohrs 110 zugewandt. Der obere Oberflächenabschnitt 122 ist in einem ungefähr rechten Winkel von einem Oberseitenende des Körperabschnitts 121 in Richtung des Abgasrohrs 110 gekrümmt. Der untere Oberflächenabschnitt 123 ist in einem ungefähr rechten Winkel von einem Unterseitenende des Körperabschnitts 121 in Richtung des Abgasrohrs 110 gekrümmt. Folglich hat ein Querschnitt des ersten Wasserbehälters 120A eine C-Form.
In einem Endteil des oberen Oberflächenabschnitts 122 in der Längsrichtung auf der Seite, die dem auslassseitigen Öffnungsabschnitt 116b entspricht, ist ein gewölbter Abschnitt 122a, der auswärts (nach oben) vorsteht, bereitgestellt. In dem gewölbten Abschnitt 122a sind ein gratiger Abschnitt (Flanschabschnitt) und ein Rohrleitungsloch 122b, mit dem die Auslasswasserrohrleitung 160 verbunden ist, bereitgestellt. Überdies sind an beiden Endabschnitten des unteren Oberflächenabschnitts 123 in der Längsrichtung gewölbte Abschnitte 123a, 123b, die auswärts (nach unten) vorstehen, bereitgestellt.
Der zweite Wasserbehälter 120B umfasst einen Körperabschnitt 124, einen oberen Oberflächenabschnitt 125 und einen unteren Oberflächenabschnitt 126. Der Körperabschnitt 124 ist der Hauptoberfläche 114 des Abgasrohrs 110 zugewandt. Der obere Oberflächenabschnitt 125 ist in einem ungefähr rechten Winkel von einem Oberseitenende des Körperabschnitts 124 in Richtung des Abgasrohrs 110 gekrümmt. Der untere Oberflächenabschnitt 126 ist in einem ungefähr rechten Winkel von einem Unterseitenende des Körperabschnitts 121 in Richtung des Abgasrohrs 110 gekrümmt. Ein Querschnitt des zweiten Wasserbehälters 120B hat eine C-Form, deren Tiefe etwas flacher als der erste Wasserbehälter 120A ist.
Ein gewölbter Abschnitt 125a, der auswärts (nach oben) vorsteht, ist ähnlich dem ersten Wasserbehälter 120A in einem Endteil des oberen Oberflächenabschnitts 125 in der Längsrichtung auf der Seite, die dem auslassseitigen Öffnungsabschnitt 116b entspricht, bereitgestellt. Überdies sind ähnlich dem ersten Wasserbehälter 120A gewölbte Abschnitte 126a, 126b, die auswärts (nach unten) vorstehen, an beiden Endabschnitten des unteren Oberflächenabschnitts 126 in der Längsrichtung bereitgestellt.
Offene Enden der C-Formen des ersten Wasserbehälters 120A und des zweiten Wasserbehälters 120B sind miteinander verbunden, um den Wasserbehälter 120 mit einer zylindrischen Form zu bilden, dessen Querschnitt quadratisch ist. Beide Enden des Wasserbehälters 120 in der Längsrichtung sind Öffnungsendabschnitte 120C, 120D, die in Richtung einer Außenseite offen sind. In dem Öffnungsendabschnitt 120C benachbart zu dem Einlassgasbehälter 130 ist der gewölbte Abschnitt 123c als ein Wasserbehälterwölbungsabschnitt bereitgestellt.
Der gewölbte Abschnitt 123c steht von einem Mittelteil einer unteren Linie des Öffnungsendabschnitts 120C mit der quadratischen Form in Richtung eines Äußeren (nach unten) der unteren Linie vor, und der gewölbte Abschnitt 123c ist mit dem gewölbten Abschnitt 123a verbunden.
Der Einlassgasbehälter 130 umfasst einen Außengasbehälter 130A und einen Innengasbehälter 130b, so dass er eine Doppelstruktur hat. Der Einlassgasbehälter 130 definiert einen Abgasdurchgang 130C, der das Abgas von dem Abgasrohr an mehrere Abgasrohre 110 verteilt.
Der Außengasbehälter 130A ist ein Halbbehälter, dessen Außenform kubisch ist, und eine Oberfläche des Außengasbehälters 130A benachbart zu dem Abgasrohr 110 ist offen. Der geöffnete Teil ist ein Öffnungsabschnitt 131. Der Öffnungsabschnitt 131 hat eine quadratische Form. Der Außengasbehälter 130A umfasst einen Gratabschnitt in einem unteren Teil der anderen Oberfläche, die dem Öffnungsabschnitt 131 zugewandt ist, und der Außengasbehälter 130A umfasst ein Flanschloch 132 mit einer kreisförmigen Form, das aufgebaut ist, um mit dem Flansch 170 verbunden zu werden. Auf einer oberen Oberfläche des Außengasbehälters 130A ist ein Rohrleitungsloch 133 bereitgestellt, das aufgebaut ist, um mit der Einlasswasserrohrleitung 150 verbunden zu werden.
Auf einem Außenwandabschnitt 134, der eine Unterseite des Außengasbehälters 130A ist, ist ein Gasbehälterwölbungsabschnitt bereitgestellt. Der Gasbehälterwölbungsabschnitt steht von einem Mittelteil einer unteren Linie des Öffnungsabschnitts 131 mit einer quadratischen Form in Richtung einer Außenseite (Unterseite) vor, und das Ausmaß des Vorsprungs des Gasbehälterwölbungsabschnitts wird in Richtung des Flanschlochs 132 klein. Der Gasbehälterwölbungsabschnitt ist auf einer Oberfläche des Außengasbehälters 130A bereitgestellt, die einer Oberfläche zugewandt ist, auf der das Rohrleitungsloch 133 bereitgestellt ist, d. h. der Oberfläche entgegengesetzt zu der Oberfläche, auf der das Rohrleitungsloch 133 bereitgestellt ist.
Der Innengasbehälter 130B hat eine Trichterform und definiert den Abgasdurchgang 130C darin. Der Innengasbehälter 130B umfasst einen Öffnungsabschnitt 135 mit einer quadratischen Form auf einer Oberfläche benachbart zu dem Abgasrohr 110. Der Innengasbehälter 130B umfasst einen Gratabschnitt und ein Flanschloch 136 auf der anderen Oberfläche, wobei das Flanschloch 136 eine kreisförmige Form hat und mit dem Flansch 170 verbunden ist. Die andere Seitenoberfläche kann eine Oberfläche sein, die der einen Oberfläche zugewandt ist.
Der Innengasbehälter 130B ist in ein Inneres des Außengasbehälters 130A eingesetzt. Eine Außenumfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts 135 ist mit einer Innenumfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts 131 des Außengasbehälters 130A verbunden, wobei der Gasbehälterwölbungsabschnitt ausgenommen ist. Eine Außenumfangsoberfläche des Gratabschnitts des Flanschlochs 136 ist mit einer Innenumfangsoberfläche des Gratabschnitts des Flanschlochs 132 verbunden.
Der Einlassgasbehälter 130 mit einer Doppelstruktur ist ein Behälter, der einen Außenraum zwischen dem Innengasbehälter 130B und dem Außengasbehälter 130a definiert. Der Außenraum steht mit einem Äußeren des Einlassgasbehälters 130 in Verbindung und steht durch den Gasbehälterwölbungsabschnitt mit einem Innenraum des Wasserbehälters 120 in Verbindung.
Wie in 6 gezeigt, ist der Flansch 170, der aufgebaut ist, um mit der Abgasleitung der Abgasrezirkulationsvorrichtung verbunden zu werden, mit dem Einlassgasbehälter 130 verbunden. Der Flansch 170 ist ein Plattenelement 170, dessen Außenform eine Raute ist. Der Flansch 170 umfasst ein Durchgangsloch 171, das in einem Mittelteil des Flansches 170 bereitgestellt ist, und ein Bolzenloch 172, das neben dem Durchgangsloch 171 bereitgestellt ist. Das Bolzenloch 172 ist ein aufnehmendes Gewinde zum Verschrauben mit einem Bolzen.
Der Flansch 170 ist mit dem Einlassgasbehälter 130 verbunden, so dass das Durchgangsloch 171 mit den Flanschlöchern 132, 136 des Einlassgasbehälters 130 in Verbindung steht. Eine Innenumfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts 135 des Einlassgasbehälters 130 ist mit einer Außenumfangsoberfläche des Unterteilungsabschnitts 115A der mehreren miteinander geschichteten Abgasrohre 110 verbunden. Folglich steht der Abgasdurchgang 130C des Innengasbehälters 130B mit den Abgasdurchgängen 111, die in jedem Abgasrohr 110 definiert sind, in Verbindung.
Der Auslassgasbehälter 140 hat eine Trichterform und definiert den Abgasdurchgang darin. Wie in 7 gezeigt, umfasst der Auslassgasbehälter 140 einen Öffnungsabschnitt 141 mit einer quadratischen Form auf einer Oberfläche, die dem Abgasrohr 110 zugewandt ist. Der Gasbehälter 140 umfasst einen Gratabschnitt auf der anderen Oberfläche und ein Flanschloch 142 mit einer kreisförmigen Form, das aufgebaut ist, um mit dem Flansch 180 verbunden zu werden. Wie in 6 gezeigt, ist der Auslassgasbehälter 140 mit dem Flansch 180 verbunden, der aufgebaut ist, um mit einer Abgasrohrleitung verbunden zu werden, die mit der Abgasrezirkulationsvorrichtung verbunden ist. Die andere Oberfläche kann eine Oberfläche sein, die der einen Oberfläche zugewandt ist.
Der Flansch 180 ist ein Plattenelement, dessen Außenform ähnlich dem Flansch 170 eine Raute ist. Der Flansch 180 umfasst ein Durchgangsloch in einem Mittelteil und ein Bolzenloch 181 neben dem Durchgangsloch. Der Flansch 180 ist mit dem Auslassgasbehälter 140 verbunden, so dass das Durchgangsloch und der Flansch 142 des Auslassgasbehälters 140 miteinander in Verbindung stehen. Eine Innenumfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts 141 des Auslassgasbehälters 140 ist mit einer Außenumfangsoberfläche des Unterteilungsabschnitts 115a der mehreren miteinander geschichteten Abgasrohre 110 verbunden. Folglich steht der Abgasdurchgang in dem Außengasbehälter 140 mit den Abgasdurchgängen 111 in jedem der Abgasrohre 110 in Verbindung.
Der erste Wasserbehälter 120A und der zweite Wasserbehälter 120B sind aneinander befestigt, um in der Schichtungsrichtung ein Äußeres von mehreren miteinander geschichteten Abgasrohren 110 zu bedecken. Dementsprechend ist das Abgasrohr 110 in dem Wasserbehälter 120 aufgenommen. Eine Innenumfangsoberfläche des Öffnungsendabschnitts 120C des Wasserbehälters 120 ist mit einer Außenumfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts 131 des Außengasbehälters 130A verbunden. Überdies ist eine Innenumfangsoberfläche des Öffnungsendabschnitts 120D des Wasserbehälters 120 mit einer Außenumfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts 141 des Auslassgasbehälters 140 verbunden.
Folglich steht ein Raum, der durch die gewölbten Abschnitte 123a, 126a des Wasserbehälters 120 definiert wird, mit dem einlassseitigen Öffnungsabschnitt 116a in Verbindung, der auf Seitenoberflächenabschnitten mehrerer miteinander geschichteter Abgasrohre 110 bereitgestellt ist. Ein Raum, der durch die gewölbten Abschnitte 122a, 125a des Wasserbehälters 120 definiert ist, steht mit dem auslassseitigen Öffnungsabschnitt 116b in Verbindung, der auf Seitenoberflächenabschnitten mehrerer miteinander geschichteter Abgasrohre 110 bereitgestellt ist. Ein Raum ist zwischen der Seitenoberfläche des Abgasrohrs 110 und den gewölbten Abschnitten 123b, 126b definiert.
Zwischen der Hauptoberfläche 114 des äußersten der Abgasrohre 110 und den Körperabschnitten 121, 124 ist der Kühlwasserdurchgang 112, der der Gleiche wie der zwischen den Abgasrohren 110 definierte Kühlwasserdurchgang 112 ist, definiert. Überdies sind zwischen dem Seitenoberflächenabschnitt des Abgasrohrs 10 auf einer Oberseite und oberen Oberflächenabschnitten 122, 125 der Wasserbehälter 120A, 120B und zwischen dem Seitenoberflächenabschnitt des Abgasrohrs 110 auf einer Unterseite und den unteren Oberflächenabschnitten 123, 126 der Wasserbehälter 120A, 120B Räume bereitgestellt. Der Raum, der in dem Wasserbehälter 120 und außerhalb des Abgasrohrs 110 definiert ist, ist der Innenraum des Wasserbehälters 120.
Überdies ist die Innenumfangsoberfläche des gewölbten Abschnitts 123c des Wasserbehälters 120 mit der Außenumfangsoberfläche des Gasbehälterwölbungsabschnitts des Außengasbehälters 130A verbunden, und folglich ist der gewölbte Abschnitt 123c mit dem Gasbehälterwölbungsabschnitt verbunden. Der gewölbte Abschnitt 123c und der Gasbehälterwölbungsabschnitt definieren den Durchgang des Kühlwassers. Durch den Durchgang des Kühlwassers steht der Raum, der durch die gewölbten Abschnitte 123a, 126a des Wasserbehälters 120 definiert ist, mit einem Außenraum in dem Einlassgasbehälter 130 in Verbindung.
Die Einlasswasserrohrleitung 150 ist ein Rohrleitungselement, in welches das von dem Verbrennungsmotor strömende Kühlwasser strömt. Ein Endabschnitt der Einlasswasserrohrleitung 150 ist in das Rohrleitungsloch 133 des Außengasbehälters 130A eingesetzt und damit verbunden. Die Einlasswasserleitung 150 steht mit dem Außenraum in dem Einlassgasbehälter 130 in Verbindung.
Die Auslasswasserleitung 160 ist ein Rohrleitungselement, aus dem Kühlwasser, das in dem Kühlwasserdurchgang 112 des Abgasrohrs 110 strömt, ausströmt. Ein Endabschnitt der Auslasswasserrohrleitung 160 ist in das Rohrleitungsloch 122b eingesetzt, das in dem gewölbten Abschnitt 122a des Wasserbehälters 120 bereitgestellt ist. Die Auslasswasserrohrleitung 160 steht mit dem durch die gewölbten Abschnitte 122a, 125a des Wasserbehälters 120 definierten Raum in Verbindung.
Die gesamte Struktur des AGR-Kühlers 100 ist vorstehend beschrieben. Jedes der Elemente 110–180, das den AGR-Kühler 100 bildet, ist aus der Basis 1 ausgebildet. Jedes der Elemente 110–180 ist zum Beispiel aus nichtrostendem Stahl, Aluminiummaterial oder Aluminiumlegierungsmaterial hergestellt, wobei das Aluminiummaterial und das Aluminiumlegierungsmaterial leicht, überlegen in der Wärmeleitfähigkeit und billig sind. Die Elemente 110–180 sind durch Hartlöten oder Schweißen miteinander verbunden. Mit anderen Worten umfasst die Basis 1 mehrere Elemente 110–180, die aneinander hartgelötet sind.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Aufbringen der vorstehend beschriebenen Beschichtungsstruktur auf den AGR-Kühler 100, in dem die Elemente 110–180 aneinander hartgelötet sind, beschrieben. Zuerst wird der AGR-Kühler 100 als die aus Metall hergestellte Basis 1 vorbereitet.
In einem Hartlötschritt 1 wird die Basis 1 in einem Ofen angeordnet, der auf einer hohen Temperatur ist. Daher kann in einem Schritt, in dem der AGR-Kühler 100 vorbereitet wird, die Oberflächenschicht 20 auf der Oberfläche der Basis 1 bereitgestellt werden oder die Oberflächenschicht 20 kann bereitgestellt werden.
Als nächstes wird die Grundschicht 2 auf der Basis 1 ausgebildet Hier wird die Grundschicht 2 derart ausgebildet, dass ein Teil der Grundschicht 2 in Berührung mit der Basis 1 ist und eine Siliziumverbindung ist. Wenn das Fremdmaterial 4 auf der Oberfläche der Basis 1 haftet, wird überdies die Grundschicht 2 ausgebildet, so dass sie eine Dicke hat, die fähig ist, die gesamte Oberfläche des Fremdmaterials 4 abzudecken. Wie vorstehend beschrieben, kann die gesamte Oberfläche des Fremdmaterials 4 durch Ausbilden der Grundschicht 2 mit der Dicke D von 100 nm oder darüber abgedeckt werden.
Anschließend werden mehrere Schichten 31, 32 abwechselnd auf die Grundschicht 2 geschichtet, wobei jede der Schichten 31, 32 ein anderes Material hat. Dementsprechend wird der Isolierfilm 3 bereitgestellt. Als ein Ergebnis wird der AGR-Kühler 100 mit der Beschichtungsstruktur hergestellt.
Folglich ist ein Teil der Grundschicht 2 der vorliegenden Ausführungsform, der in Berührung mit der Basis 1 ist, aus einer Siliziumverbindung hergestellt. Da die Siliziumverbindung in einer Eigenschaft zum Abdecken und Haften an dem Fremdmaterial 4 überlegen ist, werden dementsprechend die Basis 1 und das Fremdmaterial 4, selbst dann durch die Grundschicht 2 vollständig abgedeckt, wenn das Fremdmaterial 4 an der Basis 1 haftet. Daher wird das Fremdmaterial 4 von der Grundschicht 2 nicht freigelegt, und Defekte auf der Oberfläche der Grundschicht 2 können vermieden werden. Folglich kann die Ausbildung von Defekten des Isolierfilms 3, die auf der Grundschicht 2 bereitgestellt werden, begrenzt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die gesamte Grundschicht 2 aus einer Siliziumverbindung hergestellt. Die Grundschicht 2 kann ähnlich der zweiten Ausführungsform aus mehreren Schichten ausgebildet werden.
Wenn die Basis 1 hartgelötet wird, bleibt wahrscheinlich Karbid als das Fremdmaterial 4 auf der Oberfläche der Basis 1. In einer derartigen Situation kann das Fremdmaterial 4 vollständig von der Grundschicht 2 abgedeckt werden, und der Isolierfilm 3 kann auf der gesamten Grundschicht 2 bereitgestellt werden.
Um einen Wärmetauscher, wie etwa den AGR-Kühler 100, zu beschichten, sind eine Wärmebeständigkeit unter hoher Temperatur und Widerstandsfähigkeitseigenschaften gegen niedrige Temperatur, Kälte, Schwingungen und Druck erforderlich. Jedoch ist die Siliziumverbindung überlegen in der Wärmebeständigkeit und Widerstandsfähigkeitseigenschaften gegen niedrige Temperatur, Kälte, Schwingungen und Druck. Folglich kann das Haftvermögen der Grundschicht 2 an der Basis 1 sichergestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Siliziumverbindung amorph. Dementsprechend kann das Haftvermögen der Grundschicht 2 an der Basis 1 verbessert werden. Folglich kann eine Erzeugung eines Risses in der Grundschicht 2 begrenzt werden und es kann verhindert werden, dass die Grundschicht 2 von der Basis 1 entfernt wird.
Die Siliziumverbindung kann wenigstens eine von SiC, SiN, SiCN, SiO und SiON sein. Die Siliziumverbindung kann eine Mischung sein, die einige von SiC, SiN, SiCN, SiO und SiON enthält. Da die Grundschicht 2 aus derartigen Materialien hergestellt ist, kann das Haftvermögen der Grundschicht 2 an dem Fremdmaterial 4, dessen Hauptelement Kohlenstoff ist, sichergestellt werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und die vorliegende Offenbarung kann innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung, wie etwa nachstehend beschrieben, modifiziert werden.

(1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Beschichtungsstruktur der vorliegenden Offenbarung auf die Abgasrohrleitung aufgebracht, aber die Anwendung der Beschichtungsstruktur ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Beschichtungsstruktur der vorliegenden Offenbarung auf ein AGR-Ventil aufgebracht werden, das in einer AGR-(Abgasrezirkulations-)Vorrichtung bereitgestellt ist, die einen Teil des Abgases von der Brennkraftmaschine zu einer Luftansaugseite rezirkuliert.
(2) Die Grundschicht 2 der dritten Ausführungsform kann auf die in den ersten oder zweiten Ausführungsformen beschriebene Beschichtungsstruktur angewendet werden. Das heißt, ein Teil der Grundschicht 2 der ersten oder zweiten Ausführungsform, der in Berührung mit der Basis 1 ist, kann aus einer Siliziumverbindung hergestellt sein. Überdies ist die Siliziumverbindung nicht auf amorphes Material beschränkt und kann eine polykristalline Form haben. Wenn die Siliziumverbindung eine polykristalline Form hat, ist die Oberfläche der Grundschicht 2 uneben, und folglich kann das Haftvermögen der Grundschicht 2 mit dem Isolierfilm 3 durch eine Ankerwirkung verbessert werden.
(3) In der dritten Ausführungsform wird der Abgaswärmetauscher als ein Wärmetauscher beschrieben, aber es ist ein Beispiel Der Wärmetauscher ist nicht auf einen Abgastyp beschränkt und kann ein für einen anderen Zweck Verwendeter sein.

Wenngleich die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, muss bemerkt werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb ihres Äquivalents. Überdies liegen andere Kombinationen und Aufbauten, einschließlich mehr, weniger oder nur eines einzigen Elements, ebenfalls innerhalb des Geists und Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Beschichtungsstruktur, die umfasst: eine Basis (1), die aus Metall hergestellt ist; eine Grundschicht (2), die auf der Basis (1) bereitgestellt ist; und einen Isolierfilm (3), der auf der Grundschicht (2) bereitgestellt ist, wobei der Isolierfilm (3) mehrere Schichten (31, 32) umfasst, wobei jede Schicht der mehreren Schichten (31, 32) aus einem anderen Material ist, wobei die mehreren Schichten (31, 32) abwechselnd miteinander geschichtet sind, die Grundschicht (2) durch ein anderes Verfahren als ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung einer chemischen Oberflächenreaktion, die auf der Basis (1) stattfindet, bereitgestellt wird, und ein Teil der Grundschicht (2) in Berührung mit der Basis (1) und amorph ist.
Beschichtungsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens eine Schicht (31) der mehreren Schichten (31, 32) des Isolierfilms (3) amorph ist.
Beschichtungsstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Teil der Grundschicht (2) in Berührung mit dem Isolierfilm (3) und amorph ist.
Beschichtungsstruktur gemäß Irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Teil des Isolierfilms (3) in Berührung mit der Grundschicht (2) und amorph ist.
Beschichtungsstruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Dicke D der Grundschicht (2) größer oder gleich 100 nm ist.
Beschichtungsstruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein äußerster Teil des Isolierfilms (3) entgegengesetzt zu der Grundschicht (2) aus einem Material hergestellt ist, das amorph ist und eine Isoliereigenschaft hat.
Beschichtungsstruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Basis (1) aus nichtrostendem Stahl oder Aluminium hergestellt ist, und die Grundschicht (2) aus Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid hergestellt ist.
Beschichtungsstruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Basis (1) aus nichtrostendem Stahl hergestellt ist, die Basis (1) eine Oberflächenschicht (20) auf einer Oberfläche umfasst, wobei die Oberflächenschicht (20) Chrom und/oder Mangan und/oder Sauerstoff umfasst, und eine Dicke der Oberflächenschicht größer oder gleich 10 nm ist.
Beschichtungsstruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Isolierfilm (3) durch Atomlagenabscheidung bereitgestellt wird.
Wärmetauscher, der umfasst: eine Basis (1), die aus Metall hergestellt ist; eine Grundschicht (2), die auf der Basis (1) bereitgestellt ist; und einen Isolierfilm (3), der auf der Grundschicht (2) bereitgestellt ist, wobei der Isolierfilm (3) mehrere Schichten (31, 32) umfasst, wobei jede Schicht der mehreren Schichten (31, 32) aus einem anderen Material ist, wobei die mehreren Schichten (31, 32) abwechselnd miteinander geschichtet sind, und ein Teil der Grundschicht (2) in Berührung mit der Basis (1) und aus einer Siliziumverbindung hergestellt ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 10, wobei die Siliziumverbindung amorph ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Siliziumverbindung wenigstens eines von SiC, SiN, SiCN, SiO und SiON enthält.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Basis (1) aus mehreren miteinander hartgelöteten Elementen ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, wobei das Verfahren umfasst: Vorbereiten einer Basis (1), die aus Metall hergestellt ist; Ausbilden einer Grundschicht (2) auf der Basis (1); und abwechselndes Schichten mehrerer Schichten (31, 32), um durch Atomlagenabscheidung einen Isolierfilm (3) auf der Grundschicht (2) auszubilden ist, wobei jede Schicht der mehreren Schichten (31, 32) aus einem anderen Material ist, wobei das Ausbilden der Grundschicht (2) umfasst: Bewirken, dass ein Teil der Grundschicht (2) die Basis (1) berührt und aus einer Siliziumverbindung hergestellt ist, und Herstellen einer Dicke der Grundschicht (2) derart, dass sie eine gesamte Oberfläche eines Fremdmaterials (4) abdeckt, wenn das Fremdmaterial (4) an einer Oberfläche der Basis (1) haftet.