DE2210575B2 - Verfahren zum Überziehen eines aus Kupfer bestehenden Wärmeübertragers für einen gasbeheizten Wassererhitzer mit einer Aluminium enthaltenden korrosionsfesten Schicht - Google Patents
Verfahren zum Überziehen eines aus Kupfer bestehenden Wärmeübertragers für einen gasbeheizten Wassererhitzer mit einer Aluminium enthaltenden korrosionsfesten SchichtInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überziehen eines aus Kupfer bestehenden Wärmeübertragers
für einen gasbeheizten Wassererhitzer mit tiner Aluminium enthaltenden korrosionsfesten
Schicht.
Es ist bekannt, die Verbrennungskammer und den Wärmeübertrager von gasbeheizten Wassererhitzern
aus Kupfer zu fertigen und zum Schutz gegen eine Korrosion durch die Abgase zu verbleien. Dieser Korrosionsschutz
kann jedoch bei stark SCh- und SO3-haltigen Abgasen unter Umständen nicht ausreichend sein,
to daß sich der freie Abgasquerschnitt insbesondere zwischen den Lamellen des Wärmeübertragers durch
die entstehenden Korrosionsprodukte mit der Zeit unzulässig verengt. Gegenüber verbleitem Kupfer haben
Kupferlegierungen, beispielsweise aus der CuAI-Reihe, eine bessere Korrosionsbeständigkeit gegen säurehaltige
Abgase gezeigt. Diese Werkstoffe sind jedoch teuer, mechanisch schwer zu bearbeiten und nur mit stark aggressiven
fluoridhaltigen Flußmitteln hartzulöten. Außerdem weisen diese Legierungen im Vergleich zu
Kupfer eine stark verminderte Wärmeleitfähigkeit auf. Es wurde deshalb auch schon vorgeschlagen, die Teile
aus Kupfer durch Flammspritzen mit einem Überzug aus Aluminium zu versehen. Das Flammspritzen ist
aber ein kostspieliges Verfahren und es kommt vor allem an größeren Flächen leicht zum vollständigen Ablösen
der Aluminiumschicht. Außerdem besteht die Gefahr, daß die mechanisch wenig beständige Schicht bei
unsachgemäßen Revisionsarbeiten leicht verletzt wird und dann als Korrosionsschutz unwirksam ist. Aluminium
als Deckschicht auf Stahl dient als Rostschutz und Zunderschutz und kann durch Diffusionsglühen mit
dem Grundwerkstoff verbunden werden.
Eisen und Kupfer wurden aber auch schon mit einer Oberflächenlegierung unoxydierbar gemacht, indem das zu behandelnde Metall in sauberem Zustand in Berührung mit geschmolzenem Aluminium in Gegenwart eines dritten Metalls gebracht wird, das sich sowohl mit dem Grundmetall als auch mit dem Aluminium leicht legiert, worauf der überzogene Gegenstand genügend lang auf eine Temperatur von 800°C erhitzt wird, um eine Legierung des Aluminiums mit dem Grundmetall herbeizuführen. Das Verfahren erfordert einige umständliche und aufwendige Behandlungsphasen. Einer Vorbehandlung mit einem Flußmittel wie Zinkchlorid folgt ein Vortauchen in eine Schmelze aus einem Zwischenmetall, z. B. in ein Zinnbad, und ein Nachtauchen in eine Schmelze aus einer Legierung des Zwischenme-
Eisen und Kupfer wurden aber auch schon mit einer Oberflächenlegierung unoxydierbar gemacht, indem das zu behandelnde Metall in sauberem Zustand in Berührung mit geschmolzenem Aluminium in Gegenwart eines dritten Metalls gebracht wird, das sich sowohl mit dem Grundmetall als auch mit dem Aluminium leicht legiert, worauf der überzogene Gegenstand genügend lang auf eine Temperatur von 800°C erhitzt wird, um eine Legierung des Aluminiums mit dem Grundmetall herbeizuführen. Das Verfahren erfordert einige umständliche und aufwendige Behandlungsphasen. Einer Vorbehandlung mit einem Flußmittel wie Zinkchlorid folgt ein Vortauchen in eine Schmelze aus einem Zwischenmetall, z. B. in ein Zinnbad, und ein Nachtauchen in eine Schmelze aus einer Legierung des Zwischenme-
jo tails und des Überzugmetalls. Dabei besteht die Gefahr,
daß sich bei der erforderlichen Erhitzung auf 80C"C dünnwandige Gegenstände verziehen, durchlegieren
oder überhaupt auflösen. Beim Durchlegieren geht die gute Wärmeleitfähigkeit des Kupfers teilweise verloren.
Ferner ist es bekannt, Kupferelektroden und Lötspitzen aus Kupfer mit einem Überzug aus Aluminiumbronze
zu versehen, um das Anhaften von geschmolzenem Metall bzw. Lot an diesen Teilen zu verhindern.
Auch gehört es zum Stand der Technik, Elektroden von Vakuumröhren mit einer Aluminiumschicht zu überziehen,
wobei das Aluminium zunächst in sehr feiner Verteilung in einem Bindemittel auf die als Stahl oder Nikkei
bestehenden Elektroden aufgebracht und danach das Bindemittel unter Wärmeeinwirkung im Vakuum
verdampft wird. Zum Färben von Kupfergegenständen ist es bekannt, auf die Gegenstände geschmolzenes
Aluminium aufzuspritzen und dieses danach elektrolytisch mit einem Oxydfilm zu überziehen, der die Haftgrundlage
für die Farbschicht bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von heißen Verbrennungsgasen beaufschlagten Teile eines
gasbeheizten Wassererhitzers, insbesondere dessen Wärmeübertrager, der aus Kupfer gefertigt ist, auch
gegen stark SO2- und SO3-haltige Abgase korrosionsbeständig
zu machen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmeübertrager durch Spritzen oder Tauchen
mit einer bindemittelhaltigen Aluminium-Suspension überzogen und anschließend in einer reduzierenden
Ofen-Atmosphäre bei einer Temperatur von mindestens 650°C, vorzugsweise jedoch bei 700 bis 850°C
so lange erhitzt wird, bis mindestens annähernd das gesamte Aluminium in eine CuAl-Legierung umgewandelt
ist.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Aluminium-Suspensionsteilchen
eine körnige oder kugelige Gestalt haben, da bei den kugelförmigen Teilchen die Menge des nicht reduzierbaren Aluminium-Oxydes an
der Oberfläche im Verhältnis zur Masse am kleinsten ist.
Die Dauer des Erhitzungsvorganges, bei welchem das aufgebrachte Aluminium in den Grundwerkstoff
eindiffundiert, kann zweckmäßigerweise 1 bis 5 Minuten betragen. Ein besonders guter Korrosionsschutz ist
erreicht, wenn der Wärmeübertrager durch Diffusionsglühen in Schutzgas etwa 4 Minuten auf 700°C erhitzt
wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung so getroffen, daß auch die aus Kupfer gifertigte
Verbrennungskammer in gleicher Weise wie der Wärmeübertrager, welcher aus ein>:m von einer Rohrschlange
durchsetzten Lameii :.ibiock gebildet ist, mit
einem Überzug aus einer CuAl-Legierung versehen wird.
Der Wärmeübertrager und auch andere, den Verbrennungsgasen
ausgesetzte und zur Wärmeübertragung dienende Teile, wie Rohre und die Verbrennungskammer,
die aus Kupfer gefertigt sind, erhalten auf diese Weise einen auch gegen stark SO2- und SOs-haltige
Abgase beständigen Korrosionsschutz. Die mechanisch fertig bearbeiteten Teile sind mit einer relativ dünnen
korrosionsfesten Aluminium-Kupfer-Diffusionsschicht versehen, die besonders gut am Grundwerkstoff haftet,
der noch die gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Außerdem ist durch die aufgebrachte Oberflächenschicht eine
Versteifung des Grundwerkstoffes erreich!, was insbesondere bei Wärmeübertragern mit Lamellen vorteilhaft
ist, bei denen die Gefahr des Verbiegens besonders groß ist.
In der Zeichnung ist ein gasbeheizter Wassererhitzer
nur zum Teil dargestellt, welcher im wesentlichen aus einem Brenner tO, einer Verbrennungskammer 11 und
einem an deren oberem Ende angeordneten, allgemein mit 12 bezeichneten Wärmeübertrager besteht. Die
Verbrennungskammer ti und der Wärmeübertrager 12, weiche in einem vertikalen Schnitt dargestellt sind,
bilden eine Baueinheit und sind aus Kupfer gefertigt. Der Wärmeübertrager 12 hat eine mäanderartige
Rohrschlange, deren parallele Rohrteile 13 einen Lamellenblock 14 durchsetzen. Der Wärmeübertrager 12
ist mit einer Zuleitung 15 für Kaltwasser und mit einer
Ableitung 16 für Warmwasser verbunden.
Auf die Oberfläche der aus einem Wärmeübertrager, einer Verbrennungskammer sowie Zu- und Ableitungsrohren
gebildeten Baueinheit ist ein Überzug aus einer CuAl-Legierung durch Aufspritzen einer bindemittelhaltigen
Aiuminium-Suspension oder durch Eintauchen in dieselbe und anschließender Wärmebehandlung aufgebracht.
Die Wärmebehandlung erfolgt dabei in Kupfer reduzierender Ofen-Atmosphäre bei einer Temperatur
von mindestens 650cC, vorzugsweise jedoch bei 700 bis 850°C, während einer Dauer von 1 bis 5 Minuten,
bei weicher mindestens annähernd das gesamte Aluminium in eine CuAl-Legierung umgewandelt ist. Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Aluminium-Suspensionsteiichen eine körnige oder kugelige
Form haben, da bei den kugelförmigen Teilchen die Menge nicht reduzierbaren Aluminium-Oxydes an
der Oberfläche der Körner im Verhältnis zur Masse am kleinsten ist. Ein besonders guter Korrosionsschutz is!
dann erreicht, wenn beim Aufbringen des Überzuges aus einer CuAl-Legierung ein Diffusionsglühen in
Schutzgas bei 7()0JC während einer Dauer von 4 Minuten erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Überziehen eines aus Kupfer
bestehenden Wärmeübertragers für einen gasbeheizten Wassererhitzer mit einer Aluminium enthaltenden
korrosionsfesten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (12)
durch Spritzen oder Tauchen mit einer bindemittelhaltigen
Aluminium-Suspension überzogen und anschließend in einer reduzierenden Ofen-Atmosphäre
bei einer Temperatur von mindestens 6500C, vorzugsweise
jedoch bei 700 bis 850° C so lange erhitzt wird, bis mindestens annähernd das gesamte Aluminium
in eine CuAl-Legierung umgewandelt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Suspensionsteilchen
vorzugsweise eine körnige oder kugelige Gestalt aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager 1 bis 5
Minuten erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager durch Diffusionsglühen
in Schutzgas etwa 4 Minuten auf 7000C erhitzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, wobei der Wärmeübertrager aus einem, auf einer
Verbrennungskammer aus Kupfer angeordneten, von einer Rohrschlange durchsetzten Lamellenblock
gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer in gleicher Weise wie der
Wärmeübertrager mit einer CuAl-Legierung überzogen wird.
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