DE112016001996T5

DE112016001996T5 - Aluminiumwärmetauscher

Info

Publication number: DE112016001996T5
Application number: DE112016001996.3T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Sato; Eizo Takahashi; Yasunaga Itoh; Yutaka Yanagawa; Tomoki Yamayoshi
Original assignee: Denso Corp; UACJ Corp
Current assignee: Denso Corp; UACJ Corp
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2018-01-04
Also published as: WO2016175066A1; US20180093355A1; JP2016203233A; JP6363555B2; CN107530835A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Aluminium-Wärmetauscher bereit, hergestellt durch Anordnen einer inneren Lamelle in einem geschlossenen Raum, der sich durch Überlappen von Kantenbereichen von einer geformten einzelnen Rohrplatte oder einer Vielzahl von geformten Rohrplatten ausbildet, und Hartlöten einer durch Überlappen der Kantenbereiche der Rohrplatte erhaltenen Stoßverbindung 1 und einer durch Anstoßenlassen der inneren Lamelle an der Rohrplatte erhaltenen Stoßverbindung 2, wobei ein Al-Si-basiertes Hartlöt-Füllmaterial an der Stoßverbindung 1 und der Stoßverbindung 2 eingefügt ist, und Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel ausgeführt worden ist, wobei die innere Lamelle aus einem Hartlötblech aufgebaut ist, erhalten durch Überziehen eines Kernmaterials von einer Aluminium-Legierung auf beiden Oberflächen davon mit dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, umfassend 9 bis 13% Si, ein oder zwei oder mehrere von 0,2 bis 1,2% Mg, 0,004 bis 0,1% Li und 0,005 bis 0,03% Ca, weiterhin ein oder zwei von Cu und Zn, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und mit einer Solidustemperatur von 570°C oder geringer, wobei die Solidustemperatur geringer als eine Solidustemperatur von dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, eingefügt an der Stoßverbindung 1, ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Aluminium-Wärmetauscher bereitgestellt, der eine fehlerhafte Kehlnahtbildung von Außenseiten-Stoßverbindungen auf Grund der Anziehung des Hartlöt-Füllstoffs von den an der Außenseite des Wärmetauschers angeordneten Außenseiten-Stoßverbindungen zu den in der Innenseite davon angeordneten Innenseiten-Stoßverbindungen beseitigen kann, zum Verbessern der Fügbarkeit von jedem Teil.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aluminium-Wärmetauscher, in dem innere Lamellen in geschlossenen Räumen, die sich durch geformte Rohrplatten ausbilden, angeordnet sind, wobei Verbinden durch Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel ausgeführt wird.
[Technischer Hintergrund]
In Aluminium-Wärmetauschern mit einer großen Anzahl von feinen Stoßverbindungsbereichen, insbesondere in Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge, wird in großem Umfang die Hartlöt-Verbindung als Stoßverbindungs-Verfahren eingesetzt. Um Aluminium durch Hartlöten zu verbinden, ist es notwendig, dass ein Oxidfilm, der die Oberfläche eines Hartlöt-Füllstoffmaterials abdeckt, aufgebrochen sein sollte und ein geschmolzenes Hartlöt-Füllmaterial sollte mit einem Basismaterial oder einem in ähnlicher Weise geschmolzenen Hartlöt-Füllmaterial in Kontakt gebracht werden. Bei Hartlöt-Verfahren, die das Aufbrechen des Oxidfilms einbeziehen, gibt es grob zwei Verfahren: ein Hartlöt-Verfahren unter Anwenden von Flussmittel in einer Inertgasatmosphäre oder ein Hartlöt-Verfahren im Vakuum ohne Auftragen von Flussmittel.
Ein Verfahren, das gegenwärtig hauptsächlich als Hartlöt-Verfahren von Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge ausgeführt wird, ist ein Hartlöt-Verfahren, das Auftragen eines nicht-korrosiven Fluorid-enthaltenden Flussmittels auf Aluminium und Ausführen von Hartlöten in einem Stickstoffgas beinhaltet. Das Fluorid-Flussmittel-Hartlöt-Verfahren ist, verglichen mit einem Vakuum-Hartlöt-Verfahren, geringer in den Hartlöt-Einrichtungskosten, geringer in den laufenden Kosten, weil es die Temperatur durch Erhitzen durch einen geringeren elektrischen Strom erhöhen kann, und ist in der Herstellungseffizienz besser. Weiterhin ist eine antikorrosive Behandlung unter Verwenden der Zn-Diffusion erlaubt, und somit weist das Fluorid-Flussmittel-Hartlöt-Verfahren viele Vorteile auf: zum Beispiel können Materialien für Wärmetauscher, die durch ein Vakuum Hartlöt-Verfahren hergestellt werden würden, in ihrer Dicke weiter vermindert werden. Folglich werden fast alle Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge, die gegenwärtig weltweit produziert werden, durch ein Fluorid-enthaltendes Flussmittel-Hartlöt-Verfahren produziert.
In den letzten Jahren wurden Probleme bei Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge, bei denen Flussmittel eingesetzt wurden, deutlich. Größenverminderung und Gewichtsverminderung von Wärmetauschern führen zu Durchgängen für Kühlmedium, die Jahr für Jahr verkleinert werden und werfen das nachstehende Problem auf: Rückstände von Flussmitteln führen dazu, dass die Durchgänge für Kühlmedium verstopft werden. Als ein weiteres wurde der Kostenaufwand für einen Schritt zum Abwaschen von Flussmittel-Rückständen mit einer Säure oder dergleichen bei einem Schritt zur Oberflächen-Behandlung der äußeren Oberflächenseite eines Wärmetauschers auch als Problem angesehen. Andererseits hat man für an Hybridfahrzeugen befestigte Inverterkühler die Befürchtung eines negativen Einflusses auf elektronische Komponenten, sodass man in einigen Fällen bei dem Hartlöt-Verfahren im Vakuum kein Flussmittel verwendet. Weiterhin reagieren die Fluorid-enthaltenden Flussmittel mit Mg in Materialien unter Vermindern der Flussmittelfunktion und weisen somit den nachstehenden Nachteil auf: das die Mg enthaltenden hoch-festen Materialien nicht verwendet werden können, was auch ein Hemmnis zur weiteren Dickenverminderung der Materialien darstellt.
Von einem solchen Hintergrund wurden als Mittel zum Lösen problematischer Punkte der Fluorid-enthaltenden Flussmittel-Hartlöt-Verfahren und Halten einer hohen Produktivität (geringe Kosten) und einer antikorrosiven Behandlungsfunktion des Fluorid-enthaltenden Flussmittel-Hartlötens, Entwicklungen von Hartlöt-Verfahren (üblicherweise flussmittelfreies Hartlöten genannt) zum Verbinden in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel aktiv ausgeführt.
Um Verbinden durch Hartlöten in einem Inertgas ohne Auftragen von irgendeinem Flussmittel auszuführen, ist es zum Beispiel notwendig, dass das Aufbrechen von einem Oxidfilm auf der Oberfläche eines Hartlöt-Füllmaterials gefördert werden sollte und die Fluidität des geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs durch Senken von dessen Oberflächenspannung durch die Wirkungen von in Materialien zugegebenen Komponenten erhöht werden sollte. Verschiedene Mittel wurden vorgeschlagen, zum Beispiel Zugeben von Mg zu einem Hartlöt-Füllmaterial und einem Kernmaterial aus einem Hartlötblech, Zugeben einer Spurenmenge von einem in der Oxidationstendenz hohen Element, wie Li oder Ca, zu einem Hartlöt-Füllmaterial, oder Zugeben von Bi zu einem Hartlöt-Füllmaterial zum Verbessern der Fluidität. Weiterhin wurde auch vorgeschlagen, einen auf der Oberfläche von Materialien vor dem Hartlöten mit einer Säurelösung oder einer Alkalilösung geformten Oxidfilm zum Verbessern der Fügbarkeit zu entfernen. Diese Mittel oder Maßnahmen, obwohl sie ein leichtes Verbinden ermöglichen, wenn Stoßverbindungen nicht sehr schwierig sind, weisen üblicherweise die nachstehenden problematischen Punkte beim flussmittelfreien Hartlöten auf.
Zum Beispiel werden aus einem Hartlötblech zusammensetzte Rohrplatten geformt; Kantenbereiche der geformten Rohrplatten werden überlappt und die überlappten Kantenbereiche werden durch Hartlöten verbunden, um eine Struktur mit einem geschlossenen Raum eines Rohrs, eines Bechers oder dergleichen zu bilden; dann erzeugen durch Überlappen der Kantenbereiche der Rohrplatten erhaltene Stoßverbindungen Stoßverbindungen, die mit dem Äußeren und dem Inneren des Rohrs oder dem Becher kommunizieren, das heißt, Stoßverbindungen, deren eine Seiten nach außen weisen und deren Rückseiten nach innen weisen. Wenn dann eine innere Lamelle in dem geschlossenen Raum der Innenseite vorliegt, wird ein geschmolzener Hartlöt-Füllstoff der Stoßverbindungen, die durch Überlappen der Kantenbereiche der Rohrplatten erhalten werden, in die Stoßverbindungen, die durch Anstoßenlassen der inneren Lamelle an die in dem Inneren angeordneten Rohrplatten erhalten werden, gezogen; im Ergebnis davon wird es schwierig, dass sich Kehlnähte in den Stoßverbindungen an der Außenseite des Rohrs oder des Bechers ausbilden.
Dies ist ein übliches Problem bei flussmittelfreiem Hartlöten in einem Inertgas, und um Kehlnahtbildung auf der Außenseite zu fördern, wird auch eine Gegenmaßnahme zum Auftragen eines Flussmittels auf die Außenseite vorgenommen. Wenn jedoch Materialien Mg enthalten, reagiert Mg mit dem Flussmittel unter Vermindern der Flussmittelfunktion, und somit wird eine größere Menge des Flussmittels aufgetragen, oder um die Abnahme in der Funktion auf Grund der Reaktion mit Mg zu verhindern, wird auch die Auftragung von einem teureren Cs enthaltenden Flussmittel ausgeführt, jedoch wird die Hartlötfähigkeit auf der Außenseite wegen des Einflusses von Mg nicht stabilisiert und dieser Nachteil kann nicht beseitigt werden. Zum Verbessern der Kehlnahtbildungsfähigkeit auf der Außenseite gibt es ein Verfahren zum Erhöhen der Reinheit vom Inertgas (Senken der Sauerstoffkonzentration und des Taupunkts), und auch ein Verfahren zum Anwenden von Argongas, das inerter als Stickstoffgas ist, und die gewisse Wirkung dieser Verfahren ist bekannt; aber diese Verfahren sind an Herstellungsorten in Bezug auf den Aspekt von Größenordnung und Kosten schwierig zu verwirklichen, und zeigen darüber hinaus keinen zuverlässigen Effekt auf die Kehlnahtbildung an der Außenseite von Wärmetauschern. Somit ist die stabile Bildung von Kehlnähten an der Außenseite ein übliches Problem beim flussmittelfreien Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre, und ist auch der größte Faktor, der die praktische Verwendung des flussmittelfreien Hartlötens hemmt.
[Zitaten-Liste]

[Patent-Literatur]
[Patent-Literatur 1] Japanisches Patent 2013-233552-A
[Patent-Literatur 2] Japanisches Patent 2014-050861-A
[Patent-Literatur 3] Japanisches Patent 10-180489-A
[Patent-Literatur 4] Japanisches Patent 2014-217844-A

[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aluminium-Wärmetauscher bereitzustellen, der die vorstehend erwähnten problematischen Punkte beim flussmittelfreien Hartlöten lösen kann und die fehlerhafte Kehlnahtbildung von Außenseiten-Stoßverbindungen auf Grund von Anziehung von einem Hartlöt-Füllstoff von den an der Außenseite des Wärmetauschers angeordneten Außenseiten-Stoßverbindungen zu den in der Innenseite des Wärmetauschers angeordneten Innenseiten-Stoßverbindungen zum Verbessern der Fügbarkeit von jedem Teil des Wärmetauschers zu beseitigen. Hierin anschließend werden Einzelheiten, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, beschrieben. Ein übliches Problem beim flussmittelfreien Hartlöten ist die fehlerhafte Kehlnahtbildung der Außenseiten-Stoßverbindungsabschnitte a (hierin anschließend Außenseiten-Stoßverbindungen) (Stoßverbindungen 1), erhalten durch Überlappen von Kantenbereichen 4 von Rohrplatten 2 in einem Wärmetauscher 1 vom laminierten Typ, der aus den pressgeformten Rohrplatten 2 aufgebaut ist und inneren Lamellen 3, wie in 1 erläutert. Die fehlerhafte Außenseiten-Kehlnahtbildung, obwohl auch im Fall erzeugt, in dem die Hartlötatmosphäre schlecht ist (wenn zum Beispiel die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre hoch ist), wird, auch wenn die Hartlötatmosphäre kein Problem aufweist, durch Anziehung von einem Hartlöt-Füllstoff zum Inneren, das in die Kehlnahtbildung von Innenseiten-Stoßverbindungsabschnitten b (hierin anschließend Innenseiten-Stoßverbindungen) (Stoßverbindungen 2) einbezogen ist, die durch Anstoßen der inneren Lamelle 3 an die Rohrplatten 2 erhalten werden, erzeugt. Die Frage, warum die Anziehung des geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs zu dem Inneren veranlasst wird, ist ein wichtiger Punkt, auf den die vorliegende Erfindung abzielt, und die Erfinder haben dem zeitlichen Fortschreiten der Kehlnahtbildung im Inneren und Äußeren Aufmerksamkeit gewidmet.
Bei einer Stoßverbindung unter Anwendung eines Al-Si-Hartlöt-Füllmaterials wird im Fall, in dem ein Flussmittel aufgetragen wird, das Flussmittel bei etwa 560°C geschmolzen, was rasches Fortschreiten des Aufbrechens von nicht nur einem Oxidfilm auf der Oberfläche des Hartlöt-Füllmaterials verursacht, sondern auch einen Oxidfilm von einem Gegenstückmaterial in Abhängigkeit von der Zeit, wenn 577°C, bei der das Schmelzen des Hartlöt-Füllmaterials beginnt, erreicht ist. Folglich wird, sobald der Hartlöt-Füllstoff zu schmelzen beginnt, die Bildung von Kehlnähten bei Kontaktpunkten von Stoßverbindungen gestartet und der geschmolzene Hartlöt-Füllstoff, angeordnet bei nächsten Abständen, wird unmittelbar zugeführt, sodass Lücken von Stoßverbindungen eingebettet werden und Kehlnähte gründlich wachsen (eine wesentliche Kehlnahtbildungs-Starttemperatur ist etwa 580°C).
Beim tatsächlichen Erhitzen zum Hartlöten eines Wärmetauschers schreitet in dem Wärmetauscher die Kehlnahtbildung bei den Außenseiten-Stoßverbindungen vor den Innenseiten-Stoßverbindungen durch Strahlungswärmeübertragung von einer Ofenwand und Wärmeleitung von einem Atmosphärengas voran. Auch bei den Innenseiten-Stoßverbindungen, deren Temperatur etwas später erhöht wurde, verursacht ein Verfahren, ähnlich zu jenem in den Außenseiten-Stoßverbindungen, dass Kehlnahtbildung durch Zuführung des bei nächsten Abständen angeordneten geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs fortschreitet; aber an einer Stufe, an der die Temperatur die Temperatur erreicht hat, bei der der geschmolzene Hartlöt-Füllstoff frei fließen kann, ist, auch wenn Anziehung des Hartlöt-Füllstoffs in dem Inneren veranlasst wird, an dieser Stufe die Kehlnahtbildung der Außenseiten-Stoßverbindungen bereits nahezu vollständig. So starke Anziehung, sodass die einmal geformten Kehlnähte verschwinden, ist ein Phänomen, das nur im Fall erzeugt wird, bei dem ein mechanisch schwerwiegendes Ungleichgewicht veranlasst wird, einschließlich einer Verfestigungsschrumpfung im großen Maßstab des ganzen geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs auf Grund von Abschrecken; und bei dem üblichen Temperatur-Anstiegs-Verfahren zum Hartlöten verschwinden die einmal geformten Kehlnähte nicht. Deshalb wird, auch wenn die Anziehung des Hartlöt-Füllstoffs von der Außenseite zu der Innenseite zusammen mit dem Wachstum von Kehlnähten der Innenseiten-Stoßverbindung veranlasst wird, nur ein Überschuss an Hartlöt-Füllstoff angezogen, und die Form der an den Außenseiten-Stoßverbindungen gründlich geformten Kehlnähten wird beibehalten.
Im Gegensatz dazu schreitet beim flussmittelfreien Hartlöten ohne Anwenden von Flussmittel das Aufbrechen von einem Oxidfilm auf der Hartlöt-Füllmaterialoberfläche durch eine Wirkung von einem zugegebenen Element in die Materialien fort. Während der Hartlöt-Heizzeit diffundiert das zu dem Hartlöt-Füllmaterial zugegebene Element oder ein Kernmaterial zu der Hartlöt-Füllmaterialoberfläche und fördert das Aufbrechen des Oxidfilms und somit schreitet das Aufbrechen des Oxidfilms auf der Hartlöt-Füllmaterialoberfläche bis 577°C, bei dem das Schmelzen des Hartlöt-Füllstoffs erreicht wird, langsam fort und die Wirkung auf das Aufbrechen eines Oxidfilms von einem Gegenstückmaterial wird überhaupt nicht gezeigt. Wenn der Hartlöt-Füllstoff zu schmelzen beginnt, wird ein Verbinden zuerst an Kontaktpunkten der Außenseiten-Stoßverbindungen initiiert, wie es auch beim Flussmittel-Hartlöten geschieht, aber das Aufbrechen des Oxidfilms auf der Hartlöt-Füllmaterialoberfläche wird nicht ausreichend fortschreiten und auch der Oxidfilm des Gegenstückmaterials ist kaum aufgebrochen, und somit führt das Wachstum von Kehlnähten der Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) dazu, dass das Fortschreiten langsamer als bei dem Flussmittel-Hartlöten erfolgt. Wenn die Temperatur des Hartlöt-Füllstoffs auf der Innenseite etwas später seine Schmelztemperatur erreicht, wird Verbinden auch an den Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) initiiert.
Wahrscheinlich sind zu dieser Zeit kleine Räume der Innenseite mit Aluminium umgeben und Sauerstoff in der Atmosphäre der Innenseite oxidiert beliebige Teile auf der Aluminiumoberfläche der Innenseite und nimmt in der Menge ab, und somit sind die Oxidfilme auf der Hartlöt-Füllmaterialoberfläche der Stoßverbindungsabschnitte und der Oxidfilm des Gegenstückmaterials auf der Innenseite anfälliger als jene der Außenseiten. Weiterhin sind die Spaltmaße der Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) auf Grund des Merkmals der inneren, in der Höhenrichtung elastischen Lamellen 3 kleiner als jene der Außenseiten-Stoßverbindungen und sind in dem Zustand, in dem sie im Wesentlichen fast keine Lücken aufweisen. Folglich schreitet das Aufbrechen des Oxidfilms auf der Innenseite schneller fort als jenes auf der Außenseite und auch das Wachstum der Kehlnähte der Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) schreitet schneller fort als jenes auf der Außenseite. Das schnelle Kehlnahtwachstum an den Innenseiten-Stoßverbindungen verursacht somit die Anziehung des geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs in das Innere. In einer Stufe, bei der die Kehlnahtbildung der Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) nicht vollendet ist, wird der geschmolzene Hartlöt-Füllstoff zu dem Inneren angezogen, und somit stoppt das Wachstum der Kehlnähte der Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1). Im Ergebnis werden an den Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) viele Kehlnahtbrüche erzeugt und ein diskontinuierlicher Kehlnahtbildungszustand, eine so genannte Heftnaht, wird beobachtet.
Um das Anziehen des geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs in das Innere zu verhindern, wird in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die innere Lamelle aus Hartlötblech mit einem Hartlöt-Füllmaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, angeordnet auf beiden Oberflächen davon, aufzubauen. Gemäß dem Aufbau wird die Kehlnahtbildung bei den Innenseiten-Stoßverbindungen in einer früheren Stufe als jene an den Außenseiten-Stoßverbindungen begonnen; und im Fall, in dem ein Al-Si-Hartlöt-Füllmaterial, eingefügt an den Außenseiten-Stoßverbindungen, bei einer Temperatur von 577°C, bei dem Verbinden initiiert wird (die wesentliche Stoßverbindungs-Starttemperatur ist etwa 580°C), erfolgt die Kehlnahtbildung der Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) nahezu vollständig. Im Ergebnis können die Kehlnähte der Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) ohne das Anziehen der Hartlöt-Füllstoffe in das Innere zu veranlassen gründlich wachsen.
Um die Kehlnahtbildung an den Innenseiten-Stoßverbindungen früher als an der Außenseite zu initiieren, muss zuerst die Solidustemperatur des Hartlöt-Füllmaterials der inneren Lamelle gesenkt werden. Hinsichtlich der Temperatur des Äußeren und des Inneren von üblichen Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge, die von der Form, der Größe und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Wärmetauscher abhängig ist, liegt die Temperatur des Äußeren gewöhnlich um 3 bis 7°C höher als jene des Inneren in der Schmelzstufe des Hartlöt-Füllstoffs. Die Solidustemperatur des Al-Si-Hartlöt-Füllmaterials der Außenseiten-Stoßverbindungen ist 577°C und wenn somit ein angenommener Temperaturunterschied zwischen dem Inneren und Äußeren bei 7°C geschätzt wird, ist es notwendig, dass die Solidustemperatur des auf die inneren Lamelle angeordneten Hartlöt-Füllmaterials auf 570°C oder geringer eingestellt werden sollte.
Um Hartlöt-Verbinden in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel und relativ schnelles Fortschreiten der Kehlnahtbildung zu ermöglichen, ist es, wie vorstehend beschrieben, notwendig, dass das Hartlöt-Füllmaterial mindestens eines von Mg, Li und Ca enthalten sollte. Um weiterhin den Schmelzpunkt des Al-Si-Hartlöt-Füllmaterials zu senken, ist die Zugabe von Cu und Zn zu dem Hartlöt-Füllmaterial wirksam.
[Lösung des Problems]
Die vorliegende Erfindung wurde aus den vorstehenden Ergebnissen und den Untersuchungsdetails erzielt und ein Aluminium-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher, hergestellt durch Anordnen einer inneren Lamelle in einem geschlossenen Raum, der sich durch Überlappen von Kantenbereichen einer geformten einzelnen Rohrplatte oder einer Vielzahl von geformten Rohrplatten ausbildet, und Hartlöten einer Stoßverbindung 1, erhalten durch Überlappen der Kantenbereiche der Rohrplatte, und einer Stoßverbindung 2, erhalten durch Veranlassen der inneren Lamelle an die Rohrplatte anzustoßen, wobei ein Al-Si-basiertes Hartlöt-Füllmaterial an der Stoßverbindung 1 und der Stoßverbindung 2 eingefügt ist, und Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel ausgeführt wird, wobei die innere Lamelle aus einem Hartlötblech aufgebaut ist, erhalten durch Überziehen eines Kernmaterials von einer Aluminium-Legierung auf beiden Oberflächen davon mit dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, umfassend 9 bis 13% Si, ein oder zwei oder mehrere von 0,2 bis 1,2% Mg, 0,004 bis 0,1% Li und 0,005 bis 0,03% Ca, weiterhin ein oder zwei von Cu und Zn, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und mit einer Solidustemperatur von 570°C oder geringer, wobei die Solidustemperatur geringer als eine Solidustemperatur von dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, eingefügt an der Stoßverbindung 1, ist.
Ein Aluminium-Wärmetauscher nach Anspruch 2 ist der Wärmetauscher von Anspruch 1, wobei das Aluminium-Legierungs-Kernmaterial des Hartlötblechs, das die innere Lamelle ausmacht, 0,2 bis 1,3% Mg enthält.
Ein Aluminium-Wärmetauscher nach Anspruch 3 ist der Wärmetauscher von Anspruch 1 oder 2, wobei das Al-Si-basierte Hartlöt-Füllmaterial des Hartlötblechs, das die innere Lamelle ausmacht, 0,004 bis 0,2% Bi enthält.
Ein Aluminium-Wärmetauscher nach Anspruch 4 ist der Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die innere Lamelle einer Ätzbehandlung mit einer Säurelösung oder einer Alkalilösung vor dem Hartlöten unterzogen wird.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Bereitgestellt wird ein Aluminium-Wärmetauscher, hergestellt durch Anordnen innerer Lamellen in geschlossenen Räumen, die sich durch Überlappen der Kantenbereiche aus einer geformten einzelnen Rohrplatte oder einer Vielzahl von geformten Rohrplatten ausbilden, und Hartlöten der durch Überlappen der Kantenbereiche der Rohrplatten erhaltenen Stoßverbindungen 1 und durch Anstoßen der inneren Lamellen an die Rohrplatten erhaltenen Stoßverbindungen 2, wobei ein Al-Si-basiertes Hartlöt-Füllmaterial an den Stoßverbindungen 1 und den Stoßverbindungen 2 jeweils eingefügt wird und Hartlöten wird in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel ausgeführt, um Entfernung der fehlerhaften Kehlnahtbildung der Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) auf Grund des Anziehens des Hartlöt-Füllstoffs von den an der Außenseite des Wärmetauschers angeordneten Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) zu den in der Innenseite davon angeordneten Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) unter Verbessern der Fügbarkeit von jedem Teil zu ermöglichen.
[Kurzbeschreibung der Zeichnung]
1 ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt des Aluminium-Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
[Beschreibung einer Ausführungsform]
Zum Beispiel entspricht ein Wärmetauscher 1, wie in 1 erläutert, dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Wärmetauscher 1 durch Anordnen innerer Lamellen 3 in geschlossenen Räumen 5, die sich durch Überlappen von Kantenbereichen 4 von einer Vielzahl von geformten Rohrplatten 2 ausbilden, und Hartlöten der durch Überlappen der Kantenbereiche 4 der Rohrplatten 2 erhaltenen Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) und durch Anstoßen der inneren Lamellen 3 an die Rohrplatten erhaltenen Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) und angeordnet in der Innenseite im Gegensatz zu den Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1), in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel hergestellt wird. Daneben entsprechen verschiedene Formen von Wärmetauschern dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Wärmetauscher innere Lamellen aufweisen, angeordnet in geschlossenen Räumen, die sich durch Überlappen von Kantenbereichen von einer geformten einzelnen Rohrplatte oder einer Vielzahl von geformten Rohrplatten ausbilden, und mit durch Überlappen der Kantenbereiche der Rohrplatten erhaltenen Außenseiten-Stoßverbindungen, und durch Anstoßen der inneren Lamellen an die Rohrplatten erhaltenen Innenseiten-Stoßverbindungen, einschließlich eines Wärmetauschers mit einem Kühlmediumdurchgangsrohr, hergestellt durch Kombinieren geformter Rohrplatten, sodass konkave Seiten der geformten Rohrplatten veranlasst werden, zueinander zu weisen, und Anordnen und Hartlöten einer welligen inneren Lamelle in dem Inneren.
Die vorliegende Erfindung verwendet als innere Lamelle eine innere Lamelle, erhalten durch Überziehen eines Kernmaterials aus einer Aluminium-Legierung mit einem Hartlöt-Füllmaterial auf beiden Oberflächen davon, und verwendet als Rohrplatte eine Rohrplatte, erhalten durch Überziehen eines Kernmaterials aus einer Aluminium-Legierung mit einem Hartlöt-Füllmaterial auf beiden Oberflächen oder einer Oberfläche davon (in vielen Fällen auf der inneren Oberfläche davon). In einem Wärmetauscher von einer Form, in der ein Hartlöt-Füllstoff von anderen Teilen, zum Beispiel ein Hartlöt-Füllstoff von einem Wasserkasten (tank header), in überlappte Kantenbereichen von Rohrplatten fließt, können Rohrplatten, zusammensetzt aus einem Material ohne überzogenes Hartlöt-Füllmaterial, auch als Rohrplatten angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung übernimmt, um Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel auszuführen, als Hartlöt-Füllmaterialien zum Überziehen der Rohrplatte und der inneren Lamelle, ein Al-Si-basiertes Hartlöt-Füllmaterial, das mindestens eines von 0,2 bis 1,2% Mg, 0,004 bis 0,1% Li und 0,005 bis 0,03% Ca enthält. Das Einbringen von einem oder mehreren von Mg, Li und Ca in vorbestimmten Mengen in das Al-Si-Hartlöt-Füllmaterial ermöglicht Hartlöt-Verbinden in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel und kann die Kehlnahtbildung relativ schnell fortschreiten lassen.
Wenn der Gehalt von Mg geringer als 0,2% ist, ist die Wirkung von Oxidfilmaufbrechen schlecht; und bei mehr als 1,2% wird die Oberflächenspannung des geschmolzenes Hartlöt-Füllstoffs zu stark gesenkt und die Kehlnahtbildungsfähigkeit wird negativ beeinflusst. Wenn der Gehalt von Li geringer als 0,004% ist, ist die Wirkung von Oxidfilmaufbrechen schlecht; und bei mehr als 0,1% wird Li₂O zu stark gebildet und die Fügbarkeit wird schlecht.
Wenn der Gehalt von Ca geringer als 0,005% ist, ist die Wirkung von Oxidfilmaufbrechen schlecht; und bei mehr als 0,03% wird CaO zu stark gebildet und die Fügbarkeit wird schlecht. Hier wird hinsichtlich Mg, Li und Ca die Hartlötfähigkeit, wenn ein oder zwei davon in vorstehend erwähnten Mengen zu dem Hartlöt-Füllmaterial, zugegeben werden, auch wenn die anderen zwei oder einer davon gemischt in Mengen kleiner als die unteren Grenzwerte der vorstehend zugegebenen Mengen zugegeben werden, niemals gehemmt, und die Wirkung des Verbesserns der Hartlötfähigkeit wird in einigen Fällen gezeigt.
Hinsichtlich des Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterials, mit dem die innere Lamelle überzogen ist, ist es weiterhin notwendig, dass, um ein Anziehen des geschmolzenes Hartlöt-Füllstoffs von den Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) des Wärmetauschers zu den Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) davon zu verhindern, die Solidustemperatur 570°C oder geringer sein sollte, und sollte auf geringer als die Solidustemperatur des an den Stoßverbindungen 1 eingefügten Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterials eingestellt werden. Deshalb ist die Zugabe von Cu und Zn zu dem Hartlöt-Füllmaterial wirksam. Um die Solidustemperatur des Al-Si-Hartlöt-Füllmaterials auf 570°C oder geringer einzustellen, ist es im Fall von einzelner Zugabe von Cu oder Zn in ein Al-10% Si-Hartlöt-Füllmaterial, das am häufigsten verwendet wird, notwendig, dass 0,6% oder mehr Cu oder 3,3% oder mehr Zn zugegeben werden sollten. Wenn Cu und Zn gleichzeitig zugegeben werden, werden notwendige unteren Grenzwerte der jeweiligen zugegebenen Mengen kleiner. Hier ist die Menge von Si in dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, mit dem die innere Lamelle überzogen wird, sodass die Kehlnahtbildung schnell fortzuschreitet, wünschenswert 9 bis 13%, was eine Zusammensetzungsmenge nahe der eutektischen Zusammensetzung ist; in dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, das eine Menge von Si in diesem Bereich aufweist, wird eine praktische Menge von Cu und/oder Zn, zugegeben, um die Solidustemperatur auf 570°C oder geringer einzustellen, im Fall einer einzelnen Zugabe etwa 0,5 bis 5% Cu oder 3 bis 7% Zn und im Fall von gleichzeitiger Zugabe etwa 0,3 bis 4% Cu und 0,5 bis 5% Zn.
Es ist auch wirksam, dass durch Senken der Liquidustemperatur des Hartlöt-Füllmaterials, mit dem die innere Lamelle überzogen ist, die Kehlnahtbildung der Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) durch das Hartlöt-Füllmaterial der inneren Lamelle schnell fortschreitet. Der Punkt zu dieser Zeit ist das an den Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) eingefügte, Al-Si-basierte Hartlöt-Füllmaterial und eine wesentliche Temperatur, bei der die Kehlnahtbildung durch dieses Hartlöt-Füllmaterial initiiert wird, ist etwa 580°C, und um somit das Anziehen von Hartlöt-Füllstoffen in das Innere zu vermeiden, ist es erwünscht, dass die Kehlnahtbildung der Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2), durch das Hartlöt-Füllmaterial der innere Lamelle, das 580°C noch nicht erreicht hat, vollständig sein sollte und es ist erwünscht, dass die Liquidustemperatur des Hartlöt-Füllmaterials der inneren Lamelle auf 580°C oder geringer eingestellt werden sollte. Deshalb ist die Zugabe von Cu und Zn zu dem Hartlöt-Füllmaterial wirksam.
Obwohl die Zugabe von Cu und Zn zu dem Al-Si-Hartlöt-Füllmaterial den Schmelzpunkt des Hartlöt-Füllmaterials senkt, hängt die Liquidustemperatur stark von der Menge von Si in dem Hartlöt-Füllmaterial ab. Zum Beispiel ist die Liquidustemperatur von einem Al-12,6% Al-Si-Hartlöt-Füllmaterial, das eine eutektische Zusammensetzung aufweist, 577°C, und es gibt keinen Bedarf, Cu oder Zn zuzusetzen; jedoch im Fall eines üblicheren Al-10% Si-Hartlöt-Füllmaterials ist es, um die Liquidustemperatur auf 580°C einzustellen, notwendig, dass im Fall einer einzelnen Zugabe von Cu oder Zn, 4,2% oder mehr von Cu oder 6,8% oder mehr von Zn zugegeben werden sollten. Wenn Cu und Zn gleichzeitig zugegeben werden, werden notwendige untere Grenzwerte der jeweiligen zugegebenen Mengen kleiner.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Zugabe von einer kleinen Menge Mg zu dem Al-Si-Hartlöt-Füllmaterial flussmittelfreies Hartlöten. Die Zugabe von Mg weist auch eine Wirkung zum Senken des Schmelzpunkts des Al-Si-Hartlöt-Füllmaterials auf; aber während Mg eine Wirkung zum Fördern des Aufbrechens des Oxidfilms aufweist, induziert eine zu starke Zugabe davon die fehlerhafte Kehlnahtbildung durch Senken der Oberflächenspannung des geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs und die zu starke Zugabe davon zu dem Hartlöt-Füllmaterial bildet ein eigenartiges Oxid auf der Hartlöt-Füllmaterialoberfläche und veranlasst im Gegenteil das Festwerden des Oxidfilms. Deshalb ist es bevorzugt, dass die Zugabe von Mg hauptsächlich zum Zweck des Verbesserns der flussmittelfreien Hartlötfähigkeit zielführend eingesetzt werden sollte, und sollte hilfsweise in dem Bereich ausgeführt werden, der das Senken des Schmelzpunkts nicht negativ beeinflusst.
Gemäß dem Vorstehenden besteht die innere Lamelle aus einem Hartlötblech, das durch Überziehen eines Kernmaterials aus einer Aluminium-Legierung auf beiden Oberflächen davon mit einem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, umfassend 9 bis 13% Si, ein oder zwei oder mehrere von 0,2 bis 1,2% Mg, 0,004 bis 0,1% Li und 0,005 bis 0,03% Ca, weiterhin ein oder zwei von Cu und Zn, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, erhalten wird und das eine Solidustemperatur von 570°C oder geringer aufweist, wobei die Solidustemperatur geringer als eine Solidustemperatur des an den Stoßverbindungen 1 eingefügten Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterials ist.
Auch die Zugabe von Mg zusätzlich zu Cu und Zn zu dem Hartlöt-Füllmaterial beeinflusst direkt das Senken des Schmelzpunkts des Hartlöt-Füllmaterials; und auch im Fall der Zugabe davon zu dem Kernmaterial diffundiert Mg in das Hartlöt-Füllmaterial während des Hartlöt-Heizens und ergibt die Wirkung des Senkens des Schmelzpunkts des Hartlöt-Füllmaterials.
Weiterhin wirkt die Zugabe von Mg zu dem Kernmaterial deutlich auf das Aufbrechen des Oxidfilms auf der Hartlöt-Füllmaterialoberfläche durch die ähnliche Diffusion. Jedoch verglichen mit dem Fall, bei dem Mg zu dem Hartlöt-Füllmaterial gegeben wird, ist die Zeit der Wirkung zum Aufbrechen des Oxidfilms verzögert und somit ist es schwierig, nur mit der Zugabe von Mg zu dem Kernmaterial die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, die darin besteht, Kehlnähte an den Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) schnell zu bilden.
Die Zugabe von 0,2 bis 1,3% Mg zu dem Kernmaterial der inneren Lamelle und die Zugabe von 0,004 bis 0,2% Bi zu dem Hartlöt-Füllmaterial der inneren Lamelle kann weiterhin die Fügbarkeit verbessern. Die Zugabe von Mg in einer Zugabe, zugegeben mit weniger als 0,2% zu dem Kernmaterial, ist in der Wirkung zum Verbessern der Fügbarkeit der inneren Lamelle schlecht; die Zugabe davon in einer Menge von mehr als 1,3% erhöht die Gefahr der Erzeugung von Erosion durch den geschmolzenen Hartlöt-Füllstoff, was die Kehlnahtbildungsfähigkeit der Stollverbindungsteile vermindert, und fehlerhaftes Verbinden auf Grund der Verformung der inneren Lamelle erzeugt. Weiterhin ist die Zugabe von Bi in einer Menge von kleiner als 0,004% zu dem Hartlöt-Füllmaterial in der Wirkung zum Verbessern der Fügbarkeit der inneren Lamelle schlecht; während die Zugabe davon in einer Menge von mehr als 0,2% die Oberflächenspannung zu stark senkt und die Fügbarkeit negativ beeinflusst und den Oxidfilm hart macht und die Benetzbarkeit vermindert.
Das innere Lamellenmaterial kann durch Unterziehen einer Ätzbehandlung mit einer Säurelösung oder einer Alkalilösung vor dem Hartlöten weiter in der Fügbarkeit erhöht werden und kann in der Kehlnahtbildungsfähigkeit stabilisiert werden.
[Beispiele]
Hierin anschließend werden Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit Vergleichsbeispielen beschrieben und die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden aufgezeigt. Hierin zeigen diese Beispiele eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf begrenzt.
Bauteile, die einen in 1 veranschaulichten Aluminium-Wärmetauscher ausmachen, wurden durch übliche Verfahren hergestellt. Durch Anwenden als Rohrplattenmaterial wurde ein Hartlötblech von 0,6 mm in der Dicke durch Überziehen eines Kernmaterials von einer 3003 Legierung (Al-1,2% Mn) mit 7% von einem Al-10% Si-0,6% Mg Hartlöt-Füllmaterial auf jeder von beiden Oberflächen des Kernmaterials erhalten; und das hergestellte Rohrplattenmaterial wurde zu einer Rohrform pressgeformt. Durch Anwenden als innere Lamellenmaterialien wurden Hartlötbleche von 0,2 mm in der Dicke durch Überziehen eines Kernmaterials von einer 3003 Legierung (Al-1,2% Mn) mit 10% von verschiedenen Typen von Hartlöt-Füllmaterialien, wie in Tabellen 1 und 2 angezeigt, auf beiden Oberflächen des Kernmaterials jeweils erhalten, und eine 3003 Legierung(Al-1,2% Mn)-Verblendung von 0,2 mm in der Dicke; und die hergestellten inneren Lamellenmaterialien wurden jeweils zu einer Lamellenform ausgebildet.
Die Bauteile wurden nach der Bildung einer Entfettungs-Behandlung unterzogen und ein Teil der inneren Lamellenmaterialien wurde in eine 2% Fluorwasserstoffsäurelösung für 60 Sekunden getaucht, um einer Ätzbehandlung unterzogen zu werden. Die vorbehandelten Bauteile wurden in einem Aufbau von einem Wärmetauscher, veranschaulicht in 1, montiert und waren mit Edelstahl-Haltewerkzeugen begrenzt. Hierin ist der Aufbau in der Vorder-Hinterseiten-Richtung der Seitenebene des Wärmetauschers, veranschaulicht in 1, eine Behälterstruktur, in der laminierte Wandteile verbunden worden sind und beide Enden des Behälters offen sind.
Ein Stickstoffgasofen, bestehend aus einem Ofen vom Zweikammer-Typ, ausgestattet mit einer Vorheizkammer und einer Hartlötkammer mit einem verbundenen Innenvolumen von 0,4 m³, wurde verwendet; und das montierte Testbeispiel wurde in die Vorheizkammer und die Hartlötkammer in der Reihenfolge geladen und das Testbeispiel wurde durch Hartlöten durch Einstellen einer Einsatztemperatur des Testbeispiels bei 600°C verbunden. Die Sauerstoffkonzentration der Hartlötkammer bei der Endbehandlungszeit des Erhitzens war 13 bis 17 ppm. Nach dem Beenden des Heizens wurde das Testbeispiel auf 550°C in der Vorheizkammer heruntergekühlt und anschließend wurde außerhalb des Ofens mit Luft gekühlt.
Der zentrale Abschnitt des Testbeispiels nach dem Hartlöten wurde geschnitten und der Kehlnahtbildungszustand der Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) und jeder der Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) wurden visuell bestimmt. Hierin waren die zu bestimmenden Kehlnähte alle von Stoßverbindungen 1 (äußerer peripherer Teil) des dritten Wandteils für die Außenseiten-Stoßverbindungen, und alle von Stoßverbindungen 2 des dritten Wandteils in der Schnitt-Oberfläche für die Innenseiten-Stoßverbindungen.
Der Kehlnahtbildungszustand in den Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) wurde wie nachstehend bewertet.

OOO:: Gleichförmige Kehlnähte waren über die gesamte Peripherie ausgebildet.
OO:: Kehlnähte waren über die gesamte Peripherie ausgebildet, aber die Kehlnähte waren ein wenig kleiner.
O:: Kehlnähte waren über die gesamte Peripherie ausgebildet, aber die Form war etwas instabil.
Δ:: Kehlnahtbrüche wurden erzeugt.
x:: Über die gesamte Peripherie waren fast keine Kehlnähte ausgebildet.

Der Kehlnahtbildungszustand in den Innenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 2) wurde wie nachstehend bewertet.

OOO:: Gleichförmige und große Kehlnähte waren bei allen Stoßverbindungsbereichen ausgebildet.
OO:: Gleichförmige Kehlnähte waren bei allen Stoßverbindungsbereichen ausgebildet, aber die Kehlnähte waren ein wenig kleiner.
O:: Kehlnähte waren bei allen Stoßverbindungsbereichen ausgebildet, aber die Größe der Kehlnähte war etwas instabil.
Δ:: Ungeformte Abschnitte der Kehlnaht lagen vor.
x:: Kehlnähte waren an fast allen Stoßverbindungsbereichen ungeformt.

Tabellen 1 und 2 zeigen Komponenten, Solidustemperaturen, Liquidustemperaturen und Bewertungsergebnisse von Kehlnahtbildungszuständen der Hartlöt-Füllmaterialien, mit denen die inneren Lamellen-Materialien überzogen waren.
[Tabelle 1]
[Tabelle 2]
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden in beliebigen der Testbeispiele 1 bis 18, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, die Hartlöt-Füllmaterialien der inneren Lamellen unter Schmelzen früh gestartet und bildeten Kehlnähte vorzugsweise an den Innenseiten-Stoßverbindungen und somit ist die Anziehungskraft von den Außenseiten-Stoßverbindungen zu dem Inneren geschwächt, und im Ergebnis bildeten sich kontinuierliche Kehlnähte an den Außenseiten-Stoßverbindungen (Stoßverbindungen 1) aus.
Es wurde bestimmt, dass das Testbeispiel 3, in dem die Liquidustemperatur des Hartlöt-Füllmaterials so hoch wie 592°C war, aber die Solidustemperatur so niedrig wie 570°C war, die Kehlnahtbildung bei den Innenseiten-Stoßverbindungen bei der frühen Stufe startete, was die Anziehungskraft des Hartlöt-Füllstoffs von den Außenseiten-Stoßverbindungen zu dem Inneren verminderte. In dem Testbeispiel 6, in dem die Liquidustemperatur durch Einstellen der Menge von Si in dem Hartlöt-Füllmaterial auf 12% gesenkt wurde, verschwand die Anziehungskraft des geschmolzenen Hartlöt-Füllstoffs in dem Inneren und die Kehlnahtbildung der Außenseiten-Stoßverbindungen wurde bemerkenswert gründlich ausgeführt. Weiterhin bildeten sich auch bei den Innenseiten-Stoßverbindungen große Kehlnähte stabil aus.
In den Testbeispielen 7 bis 10 verbesserte die Zugabe von Mg zu den Kernmaterialien der inneren Lamellen oder die Zugabe von Bi zu den Hartlöt-Füllmaterialien die Kehlnahtbildungsfähigkeit bei den Innenseiten-Stoßverbindungen. In dem Testbeispiel 12 rief die Wirkung der Ätzbehandlung eine Verbesserung der Kehlnahtbildungsfähigkeit an den Innenseiten-Stoßverbindungen hervor. In dem Testbeispiel 14 verbesserte das Senken der Liquidustemperatur des Hartlöt-Füllmaterials der inneren Lamelle die Kehlnahtbildungsfähigkeit an den Außenseiten-Stoßverbindungen. Jedoch war die Menge von zu dem Hartlöt-Füllmaterial zugegebenem Mg der inneren Lamelle groß und somit war die Kehlnahtbildungsfähigkeit der Innenseiten-Stoßverbindungen etwas negativ beeinflusst.
Im Gegensatz dazu wurde, wie in Tabelle 2 gezeigt, in dem Testbeispiel 19 unter Anwenden einer reinen 3003 Legierung als inneres Lamellematerial der Hartlöt-Füllstoff der Außenseiten-Stoßverbindungen zu dem Inneren angezogen und Kehlnähte wurden bei den Innenseiten-Stoßverbindungen geformt; im Ergebnis wurde der Hartlöt-Füllstoff der Außenseiten-Stoßverbindungen unzureichend und Kehlnahtbrüche entstanden an den Außenseiten-Stoßverbindungen.
In den Testbeispielen 20, 22 und 24 war die Aufbrechfähigkeit des Oxidfilms unzureichend, obwohl die Hartlöt-Füllmaterialien der inneren Lamellen das Schmelzen in einer frühen Stufe starteten, und somit konnten keine Kehlnähte an den Innenseiten-Stoßverbindungen ausgebildet werden; im Ergebnis wurde im Wesentlichen, wie bei Testbeispiel 19, der Hartlöt-Füllstoff der Außenseiten-Stoßverbindungen zu dem Inneren angezogen und Kehlnahtbrüche wurden an den Außenseiten-Stoßverbindungen veranlasst.
In dem Testbeispiel 21 minimierte die zu starke Zugabe von Mg zu dem Hartlöt-Füllmaterial der inneren Lamelle die Kehlnahtbildung an den Innenseiten-Stoßverbindungen durch den Hartlöt-Füllstoff der inneren Lamelle, wodurch der Hartlöt-Füllstoff der Außenseiten-Stoßverbindungen zu dem Inneren angezogen wurde und Kehlnähte bildeten sich an der Innenseiten-Stoßverbindung aus, und Kehlnahtbrüche wurden an den Außenseiten-Stoßverbindungen veranlasst. In den Testbeispielen 23 und 25 verfestigte die zu starke Zugabe von Li oder Ca zu den Hartlöt-Füllmaterialien der inneren Lamellen den Oxidfilm der Hartlöt-Füllmaterialien der inneren Lamellen und die Kehlnähte konnten sich durch das Schmelzen, obwohl in der frühen Stufe gestartet, nicht ausbilden, wobei im Ergebnis der Hartlöt-Füllstoff der Außenseiten-Stoßverbindungen zu dem Inneren angezogen wurde und Kehlnahtbrüche wurden an den Außenseiten-Stoßverbindungen veranlasst. In dem Testbeispiel 26, in dem die Solidustemperatur des Hartlöt-Füllmaterials der inneren Lamelle hoch war, wurde im Wesentlichen, wie bei Testbeispiel 19, der Hartlöt-Füllstoff der Außenseiten-Stoßverbindungen zu dem Inneren angezogen und Kehlnahtbrüche wurden an den Außenseiten-Stoßverbindungen verursacht.
In dem Testbeispiel 27 erzeugt die zu starke Zugabe von Mg zu dem Kernmaterial der inneren Lamelle Erosion und erzeugt ungeformte Abschnitte der Kehlnähte auf Grund der Verformung der inneren Lamelle. In dem Testbeispiel 28 verfestigte die zu starke Zugabe von Bi zu dem Hartlöt-Füllmaterial der inneren Lamelle den Oxidfilm und hemmte die Kehlnahtbildung der Innenseiten-Stoßverbindungen. Die Testbeispiele 29 und 30 wurden als Bezug gezeigt; und das Testbeispiel 29, bei dem die Menge von zu dem Kernmaterial der inneren Lamelle zugegebenem Mg klein war, gab keine erkennbare Verbesserungswirkung, verglichen mit dem in Tabelle 1 gezeigten Testbeispiel 5. Weiterhin ergab das Testbeispiel 30, bei dem die Menge von zu dem Hartlöt-Füllmaterial der inneren Lamelle zugegebenem Bi klein war, keine erkennbare Verbesserungswirkung, verglichen mit dem in Tabelle 1 gezeigten Testbeispiel 5.
Bezugszeichenliste

1: ALUMINIUM-WÄRMETAUSCHER
2: ROHRPLATTE
3: INNERE LAMELLE
4: KANTENBEREICH VON ROHRPLATTE
5: GESCHLOSSENER RAUM
a: AUSSENSEITEN-VERBINDUNG (VERBINDUNG 1)
b: INNENSEITEN-VERBINDUNG (VERBINDUNG 2)

Claims

Aluminium-Wärmetauscher, hergestellt durch Anordnen einer inneren Lamelle in einem geschlossenen Raum, der sich durch Überlappen von Kantenbereichen einer geformten einzelnen Rohrplatte oder einer Vielzahl von geformten Rohrplatten ausbildet, und Hartlöten einer durch Überlappen der Kantenbereiche der Rohrplatte erhaltenen Stoßverbindung 1 und einer durch Anstoßenlassen der inneren Lamelle an die Rohrplatte erhaltenen Stoßverbindung 2, wobei ein Al-Si-basiertes Hartlöt-Füllmaterial an der Stoßverbindung 1 und der Stoßverbindung 2 eingefügt ist, und Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre ohne Anwenden von Flussmittel ausgeführt worden ist, wobei die innere Lamelle aus einem Hartlötblech aufgebaut ist, erhalten durch Überziehen eines Kernmaterials von einer Aluminium-Legierung auf beiden Oberflächen davon mit dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, umfassend 9 bis 13% Si, ein oder zwei oder mehrere von 0,2 bis 1,2% Mg, 0,004 bis 0,1% Li und 0,005 bis 0,03% Ca, weiterhin ein oder zwei von Cu und Zn, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und mit einer Solidustemperatur von 570°C oder geringer, wobei die Solidustemperatur geringer als eine Solidustemperatur von dem Al-Si-basierten Hartlöt-Füllmaterial, eingefügt an der Stoßverbindung 1, ist.
Aluminium-Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Aluminium-Legierungs-Kernmaterial des Hartlötblechs, das die innere Lamelle ausmacht, 0,2 bis 1,3% Mg umfasst.
Aluminium-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Al-Si-basierte Hartlöt-Füllmaterial des Hartlötblechs, das die innere Lamelle ausmacht, 0,004 bis 0,2% Bi umfasst.
Aluminium-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die innere Lamelle einer Ätzbehandlung mit einer Säurelösung oder einer Alkalilösung vor dem Hartlöten unterzogen wird.