DE2900333A1 - CLAD METAL PRODUCT AND METHOD FOR MANUFACTURING IT - Google Patents
CLAD METAL PRODUCT AND METHOD FOR MANUFACTURING ITInfo
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Description
KRAUS & WEfSERT 2300333KRAUS & WEfSERT 2300333
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 ■ D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 - TELEX O5-2T2156 kpat dDR. WALTER KRAUS DIPLOMA CHEMIST DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. SPECIALIZATION CHEMISTRY IRMGARDSTRASSE 15 ■ D-8OOO MUNICH 71 · TELEPHONE 089 / 797077-797078 - TELEX O5-2T2156 kpat d
TELEGRAMM KRAUSPATENT -TELEGRAM CRAUS PATENT -
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1983 WK/li1983 WK / left
CLAD METALS, INC. , Canonsburg. (V. St. A. )CLAD METALS, INC. , Canonsburg. (V. St. A.)
Plattiertes Metallprodukt und Verfahren zu seiner HerstellungClad metal product and process for its manufacture
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Die Erfindung betrifft plattierte Metallprodukte mit mehreren Elementen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein plattiertes Kupferkernaluminium- und Edelstahlprodukt. 'The invention relates to plated metal products having a plurality of Elements and processes for their manufacture. More particularly, the invention relates to clad copper core aluminum and Stainless steel product. '
Die Verwendung von laminierten oder plattierten Metallprodukten mit drei Schichten oder weniger ist gut bekannt. So sind z.B. Edelstahlgebrauchsgegenstände mit einer Kupferbodenschicht und auch solche aus Edelstahl mit einem Aluminiumkern gut bekannt. Diese Produkte sind seit einiger Zeit verfügbar; sie werden in weitem Ausmaß für die Herstellung von Kochgeräten verwendet. Eines der ständigen Probleme dieser bekannten Materialien ist es, daß diese Materialien nicht dazu imstande sind, eine rasche und gleichmäßige Wärmeübertragung über die gesamte Pfannenfläche zu erreichen. Die bekannten Materialien sind zwar gegenüber einschichtigen Metallprodukten weit überlegen, sind jedoch immer noch davon entfernt, perfekt zu sein.The use of laminated or clad metal products with three layers or less is well known. So are e.g. stainless steel utensils with a copper bottom layer and also those made of stainless steel with an aluminum core well known. These products have been available for some time; they are widely used in the manufacture of cooking utensils used. One of the persistent problems with these known materials is that these materials fail to do so are to achieve rapid and even heat transfer over the entire pan surface. The known materials While far superior to single-layer metal products, they are still far from perfect to be.
Es ist schon ein plattiertes Metallprodukt auf der Grundlage eines kupferplattierten Aluminiumkerns oder eines Kupferkerns zwischen zwei Aluminiumschichten, das mit einer oder mehreren Schichten von Edelstahl plattiert ist, vorgeschlagen worden. Durch dieses Produkt werden einige der Grundprobleme der beschriebenen bekannten Materialien überwunden. So wird beispielsweise Wärme rasch und gleichmäßig verteilt und das Problem einer unsichtbaren Oxidation von Kupfer wird eliminiert, das bei dessen Verwendung bei bekannten kupferplattierten Edelstahlgebrauchsgegenständen aufgetreten ist. Im Vergleich zu bekanntem, mit Edelstahl plattierten Aluminium wird eine überlegene Wärmeverteilung erzielt. Das Material hat in Kombination alle einzigartigen thermischen Eigenschaften von Kupfer und Aluminium zusammen mit der Korrosions- und Abriebbeständigkeit von Edelstahl.It is already a clad metal product based on a copper clad aluminum core or a copper core between two layers of aluminum clad with one or more layers of stainless steel has been proposed. This product eliminates some of the basic problems described above known materials. For example, heat is distributed quickly and evenly and that The problem of invisible oxidation of copper is eliminated that occurs when it is used in known copper-clad Stainless steel utensils. Compared to popular aluminum clad with stainless steel a superior heat distribution is achieved. The material has all the unique thermal properties in combination of copper and aluminum along with the corrosion and abrasion resistance of stainless steel.
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Eine einzigartige und vollständig unerwartete Eigenschaft der vorgeschlagenen Metallprodukte und daraus hergestellter Kochgerätschaften ist die Eigenschaft, daß ein Anhaften von Nahrungsmitteln an der Oberfläche vermindert wird. Bei allen metallischen Kochgebrauchsgegenständen ist das Problem, daß Nahrungsmittel an der Oberfläche haften,wenn diese der Wärme unterworfen werden, aufgetreten. Teflon- und andere synthetische Überzüge sind in der Vergangenheit schon aufgebracht worden, um diese Erscheinung zu verhindern. Das erfindungsgemäße Material ist jedoch hinsichtlich der Verhinderung eines Anhaftens praktisch mit Teflon beschichteten Gebrauchsgegenständen gleichwertig.A unique and completely unexpected characteristic of the proposed metal products and those made therefrom Cooking utensils are characteristic of reducing food sticking to the surface. The problem with all metallic cooking utensils is that food sticks to the surface when these are subjected to heat occurred. Teflon and other synthetic coatings are a thing of the past has already been applied to prevent this phenomenon. However, the material of the present invention is of concern practically equivalent to preventing sticking with Teflon-coated everyday objects.
Es wurden Tests zur Bestimmung der verschiedenen thermischen Eigenschaften von vielen Metallen, die auf diesem Gebiet verwendet werden, durchgeführt, um Unterschiede hinsichtlich der gleichmäßigen Wärmeübertragungsfähigkeit zu bestimmen. Die folgenden Testverfahren wurden angewendet, um Materialien zur Verwendung für solche Kochgeräte zu bewerten.Tests have been carried out to determine the various thermal properties of many metals on this Area used to be carried out to identify differences in uniform heat transfer capability to determine. The following test procedures were applied to materials for use in such cooking utensils to rate.
Eine einzige, einem Bunsenbrenner ähnliche, gasbeheizte Wärmequelle wurde im gleichen Abstand unter jedem Gerät angeordnet. Die Menge des verfügbaren Gases für den Brenner war konstant. Die Flamme traf direkt in der Mitte des Außenbodens des Gegenstandes auf und bewirkte einen kreisförmigen Kontakt von 7,62 cm. Thermopaare wurden an das Innenzentrum der Pfanne angefügt, die sich zu dem Außenrand mit Einschluß der Seitenwand in TeiMängen von 1 ,27 cm erstreckten. Alle Gegenstände hatten eine ähnliche Gestalt, d.h. es handelte sich um eine Grill- bzw. Bratpfanne mit 25,4 cm.A single gas-heated heat source, similar to a Bunsen burner, was placed equidistantly under each device arranged. The amount of gas available to the burner was constant. The flame hit right in the middle of the The outer bottom of the article and created a 3 inch circular contact. Thermocouples were attached to the Added to the inner center of the pan, which extends to the outer edge including the side wall in lengths of 1.27 cm stretched. All objects had a similar shape, i.e. it was a grill or frying pan with 25.4 cm.
Die ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften von Produkten aus festem Aluminium; kupfer/aluminium-plattiertem Edelstahl; edelstahlplattierten Aluminium/Kupfer-Kernpro-The excellent heat transfer properties of products made of solid aluminum; copper / aluminum-clad stainless steel; stainless steel-clad aluminum / copper core pro-
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dukten und einem zweischichtigen edelstahlplattierten Aluminiumprodukt sind zu beachten. Da Kupfer hinsichtlich der thermischen Leitfähigkeit als das Äußerste angesehen wird und weil seine thermische Leitfähigkeit im allgemeinen als 100% angesehen wird, ist seine Fähigkeit, Wärme zu übertragen, gut bekannt. Aluminium in reinem Zustand wird im allgemeinen hinsichtlich der Wärmeübertragung als zweitbestes Metall angesehen und es hat eine Leitfähigkeit von etwa 57% von derjenigen von Kupfer. Gußeisen, das ebenfalls für Kochgeräte verwendet wird, hat ungefähr 16,6% der thermischen Leitfähigkeit von Kupfer, während unlegierter Stahl, wie er für den Kern von edelstahlplattiertem, unlegierten Stahl gemäß den US-PSen 2 718 690 und 2 758 368 verwendet wird, 15,1% der Leitfähigkeit von reinem Kupfe. besitzt. Edelstahl vom Typ 304 (18% Chrom, 8% Nickel) hat ungefähr 3,83% der thermischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer. Glasähnliche keramische Materialien sind gegenüber einer Wärmeübertragung totale Widerstände und sie haben eine Leitfähigkeit von ungefähr 1% von derjenigen von reinem Kupfer.products and a two-layer stainless steel clad aluminum product is notable. Because copper is considered the ultimate in thermal conductivity and because its thermal conductivity is generally considered to be 100%, its ability to transfer heat is well known. In its pure state, aluminum is generally considered to be the second best metal for heat transfer and it has a conductivity of about 57% that of copper. Cast iron, also used for cooking utensils becomes, has about 16.6% of the thermal conductivity of copper, while mild steel, as it does for the core of stainless steel clad mild steel in U.S. Patents 2,718,690 and 2,758,368 is 15.1% of the conductivity of pure copper. owns. Type 304 stainless steel (18% chromium, 8% nickel) has approximately 3.83% thermal conductivity of pure copper. Ceramic materials similar to glass are total resistances to heat transfer and they have a conductivity of about 1% that of pure copper.
Eine direkte Errechnung der Prozentmengen jedes Metalls,das im Querschnitt eines plattierten Metalls verwendet wird,welches möglicherweise für Kochgeräte geeignet ist, in Kombination mit der thermischen Leitfähigkeit im Verhältnis zu Kupfer würde die Wärmeübertragungswerte ergeben, die erforderlich sind, um die thermische Leitfähigkeit von gebundenem, plattierten Metall zu bestimmen. Die Dicke oder die Masse der Metalle, die in dem Körper eines Gebrauchsgegenstandes verwendet wird, ist gleichfalls von Wichtigkeit, wenn man das Kochverhalten in Betracht zieht. Nach dem früheren Vorschlag wird daher eine Minimumdicke von 1,2 mm empfohlen.A direct calculation of the percentages of each metal that is used in the cross section of a clad metal which may be suitable for cooking utensils, in combination with the thermal conductivity relative to copper would give the heat transfer values that are required to determine the thermal conductivity of bonded, plated metal. The thickness or the mass The metals used in the body of a commodity are also of importance when one takes into account cooking behavior. According to the earlier proposal, a minimum thickness of 1.2 mm is therefore recommended.
Es wurden Tests durchgeführt, um die Nahrungsmittelfreisetzungseigenschaften von verschiedenen Materialien zu bestimmen. Gebrauchsgegenstände mit ähnlichen Dimensionen wurden auf einen mit Gas oder elektrisch beheizten Küchenherd ge-Tests were carried out to determine the food release properties of different materials to determine. Utility objects with similar dimensions were made on a gas or electrically heated kitchen stove
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geben, der ein zentrales Thermopaar aufwies, das dazu imstande war, genau die Mitte des Außenbodens des Kochgerätes abzufühlen. Die Innenseite des Gebrauchsgegenstandes wurde durch leichtes Beschichten mit einem Kochöl vorbereitet. Sodann wurde Mehl auf die mit dem Kochöl bedeckte Oberfläche des Kochgegenstandes aufgestreut, überschüssige Mehlmengen wurden durch Abfallenlassen entfernt. Der resultierende dünne Mehlüberzug auf der Oberfläche des Gebrauchsgegenstandes wurde dann auf die Farbe beobachtet. Der Gebrauchsgegenstand wurde auf den Brenner mit dem Thermostat gebracht und erhitzt, indem die Brennereinstellung auf 177 C eingestellt wurde. Die Kochgeräte wurden über eine Zeitspanne von 2 1/2 min. erhitzt. Sodann wurden sie von dem Brenner weggenommen. Es wurde versucht, das erhitzte Mehl von der Oberfläche des Kochgerätes zu entfernen, indem das Kochgerät unter einen Wasserhahn mit einem Druck von 15,9 kg gebracht wurde. Zum Spülen wurde Wasser mit einer Temperatur von ungefähr 43,3 C verwendet. Die Zeitspanne , die erforderlich war, daß das Mehl durch den beschriebenen SpülVorgang entfernt wurde, wurde aufgezeichnet. Die Klebbeständigkeit wurde in direkter Beziehung zur Zeit der Entfernung durch die Spülung mit Wasser bestimmt. Die Farbe des Mehls wird durch die Wärmekonzentration beeinträchtigt. Je größer die Wärmekonzentration ist, desto dunkler ist das verbrannte Aussehen des Mehls. Kochgeräte mit hoher Leitfähigkeit ergaben nur eine geringe oder keine Wärmeverfärbung auf der Oberfläche des Mehls. Nachstehend sind die erhaltenen Ergebnisse,auf eine gleichförmige Basis von 3,2 mm Dicke korrigiert, angegeben.that had a central thermocouple capable of doing so was exactly the center of the outer bottom of the cooking appliance to feel. The inside of the commodity was prepared by lightly coating it with a cooking oil. Then there was flour on the covered with the cooking oil Surface of the cooking object sprinkled on excess Flour quantities were removed by dropping them off. Of the The resulting thin coating of flour on the surface of the commodity was then observed for color. The utensil was placed on the burner with the thermostat and heated by turning the burner setting was set to 177 C. The cooking utensils were about a Heated for a period of 2 1/2 minutes. Then they were taken away from the burner. Tried the heated Remove flour from the surface of the cooking utensil by placing the cooking utensil under a tap with a pressure of 15.9 kg was brought. Water was used for rinsing at a temperature of approximately 43.3 ° C. The length of time it took for the flour to go through the described Rinsing process was removed was recorded. The tack resistance was directly related to time the removal by rinsing with water is determined. The color of the flour is affected by the concentration of heat. The greater the heat concentration, the darker the burnt appearance of the flour. Cooking appliances with high conductivity resulted in little or no heat discoloration on the surface of the flour. Below the results obtained corrected to a uniform basis of 3.2 mm in thickness are reported.
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Produktproduct
Farbaussehen Entfer-Color appearance distance
des Mehlsof the flour
nungszeitopening time
1. Cu/Al/ES (Dicke 3,2 mm)1.Cu / Al / ES (thickness 3.2 mm)
2. Teflonbeschichtetes Al (Dicke 3,2 mm)2. Teflon-coated Al (thickness 3.2 mm)
3. Al (Dicke 3,2 mm)3.Al (thickness 3.2 mm)
4. ES-plattiertes Al (Dicke 3,2 mm)4. ES-clad Al (thickness 3.2mm)
5. ES/Al/Cu/Al/ES (Dicke 2,8 mm)5.ES / Al / Cu / Al / ES (thickness 2.8 mm)
6. ES/AI/ES (Dicke 2,8 mm)6.ES / AI / ES (thickness 2.8mm)
7. ES/Al-Boden (0,9 mm ES/2,3 mm Al)7. ES / Al bottom (0.9 mm ES / 2.3 mm Al)
8. Porzellanbeschichteter Stahl (Dicke 2,2 mm)8. Porcelain-coated steel (thickness 2.2mm)
9. ES-Unlegierter Stahl (Eisenkern)9. SS unalloyed steel (iron core)
(Dicke 1,4 mm)(Thickness 1.4 mm)
10. Hochtemperaturglas10. High temperature glass
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lohfarbenbraun tan brown
22 sek.22 sec.
23 sek.23 sec.
25 sek. 29 sek. 33 sek. 37 sek. 48 sek.25 sec. 29 sec. 33 sec. 37 sec. 48 sec.
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3 9,4 sek, dunkelbraun 63,0 sek,3 9.4 sec, dark brown 63.0 sec,
dunkelbraun 105 sek.dark brown 105 sec.
Die Nahrungsmittelfreigabeeigenschaften von Edelstahl/Aluminium/Kupfer-Kochgeräten waren gegenüber allen anderen Metall-und Glasoberflächen überlegen. Die Freisetzungseigenschaften von synthetischen Oberflächen sind mit steigender Dicke verbessert und der Anwendung einer Aluminiumdicke von 3,2 mm gleich.Kochgeräte mit gleicher Dicke aus Kupfer/Aluminium/Edelstahl zeigten Freisetzungseigenschaften, die gegenüber denjenigen aus teflonbeschichtetem Aluminium gleicher Dicke überlegen waren. Kochgeräte aus EdelstahlrAluminium-Kupfer,Aluminium,Edelstahl lagen in dem gleichen Bereich wie teflonbeschichtetes Aluminium. Die hervorragenden thermischen Eigenschaften der plattierten Metalle werden hierin beschrieben. Diese Eigenschaften sind für die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Metallkombinationen von größter Wichtigkeit.The food release properties of stainless steel / aluminum / copper cooking utensils were superior to all other metal and glass surfaces. The release properties of synthetic surfaces are improved with increasing thickness and are the same when using an aluminum thickness of 3.2 mm. Cooking devices with the same thickness made of copper / aluminum / stainless steel showed release properties that were superior to those made of Teflon-coated aluminum of the same thickness. Cooking appliances made of stainless steel r aluminum-copper, aluminum, stainless steel were in the same area as Teflon-coated aluminum. The excellent thermal properties of the plated metals are described herein. These properties are of the greatest importance for the superiority of the metal combinations according to the invention.
Es wurde festgestellt, daß, wenn reines Aluminium allein als Plattierung für Kupfer verwendet wird, es Fälle gibt, wo ein Apfelsinenschalen-effekt stattfindet. Dieser Effekt kann durch keinerlei bekannte mechanische oder thermische Behandlungen kontrolliert werden. Es wurde nun gefunden, daß dieser Apfelsinenschaleneffekt ausgeschaltet werden kann, wenn man eineIt has been found that when pure aluminum is used alone as a cladding for copper, there are cases where a Orange peel effect takes place. This effect cannot be achieved by any known mechanical or thermal treatments to be controlled. It has now been found that this orange peel effect can be switched off if one
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Aluminiumlegierungs-Basis mit einem dünnen Überzug aus reiner Aluminium auf den Seiten, die an das Kupfer und/oder den Edelstahl gebunden sind, anwendet. Hierdurch wird das Apfelsinenschalen-Problem eliminiert, während diese ausgezeichneten Bindungseigenschaften von reinem Aluminium erhalten werden. Es wurde festgestellt, daß die Grundlage bzw. Basis eine Aluminiumlegierung, z.B. 3003, 3004, 5005 oder ein beliebiges anderes solches Aluminiumprodukt, das in der Technik als eine Legierung anstelle von reinem Aluminium angesehen wird, sein kann. Als dünner reiner Aluminiumüberzug auf der Aluminiumlegierung können z.B. die Äluminiumsorten EC, Π00, 1130, 1230, 1145, 1175 oder 7072 verwendet werden. Dieses reine Aluminium sollte auf die Oberflächen der Aluminiumlegierung plattiert sein, die an das Kupfer und den Edelstahl gebunden werden sollen.Aluminum alloy base with a thin coating of pure Applies aluminum on the sides bonded to the copper and / or stainless steel. This creates the orange peel problem while maintaining these excellent bonding properties of pure aluminum. It was determined, that the base is an aluminum alloy, e.g. 3003, 3004, 5005 or any other such aluminum product that is considered in the art to be an alloy instead of pure aluminum, can be. As a thin pure aluminum coating on the aluminum alloy e.g. the aluminum grades EC, Π00, 1130, 1230, 1145, 1175, or 7072 can be used. This pure aluminum should be on the surfaces of the aluminum alloy clad to be bonded to the copper and stainless steel.
Durch die Erfindung wird ein mit Aluminium plattiertes Kupferprodukt zur Verfügung gestellt, bei dem das Aluminium auf eine oder beide Seiten des Kupfers aufplattiert sein kann. Das aluminiumplattierte Kupfer oder das mit einem Kupferkern versehene Aluminium kann sodann auf einer oder beiden Seiten des Aluminiums mit Edelstahl (ES) plattiert werden. Das Aluminium muß im wesentlichen reines Aluminium sein (beispielsweise vom Typ 1100, 1130, 1230, 1145, 1175 oder 7072), das auf eine Aluminiumlegierung, wie vom Typ 3003, 3004, 5005, aufgeschichtet ist. Vorzugsweise wird ein Aluminium, beispielsweise vom Typ 1145, verwendet, das als eine Schichtplattierung auf eine oder beide Seiten einer Aluminiumlegierung, beispielsweise vom Typ 3003, 3004 und 5005, aufgeschichtet ist. Alle Elemente bzw. Komponenten des zusammengesetzten Materials werden vorzugsweise gereinigt und an ihren Oberflächen konditioniert, indem sie zur Entfernung aller Oxide abgeschliffen werden. Diese Stufe kann jedoch bei dem Edelstahl weggelassen werden, muß aber bei einer reinen Aluminiumplattie-The invention provides an aluminum clad copper product in which the aluminum can be clad on one or both sides of the copper. The aluminum-clad copper or copper-core aluminum can then be clad with stainless steel (ES) on one or both sides of the aluminum. The aluminum must be substantially pure aluminum (for example of the 1100, 1130, 1230, 1145, 1175 or 7072), which is coated on an aluminum alloy such as type 3003, 3004, 5005th Preferably, an aluminum, for example of the 1145 type, is used which is coated as a layer cladding on one or both sides of an aluminum alloy, for example of the 3003, 3004 and 5005 types. All elements or components of the composite material are preferably cleaned and their surfaces conditioned by sanding them to remove any oxides. However, this stage can be omitted with the stainless steel, but must be with a pure aluminum plate.
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rungsoberflache der Aluminiumlegierung angewendet werden. Vorzugsweise kann das Produkt in der Weise hergestellt werden,daß man ein zusammengesetztes Vorprodukt aus Aluminium und Kupfer bildet, wobei das Vorprodukt auf einer Seite der mit reinem Aluminium plattierten Aluminiumlegierung mit Kupfer plattiert sein kann oder mit Aluminium auf beiden Seiten eines Kupferkerns plattiert sein, kann, worauf sodann eine Edelstahlplattierung auf eine oder beide Seiten der mit Aluminium plattierten Aluminiumlegierung gebunden wird. Diese vorgebildete Plattierung oder der vorgebildete Kern wird vorzugsweise auf der oder den Oberflächen des reinen Aluminiums gereinigt und konditioniert, indem er abgeschliffen oder einer Drahtbürstenbehandlung oder jeder beliebigen anderen,geeigneten mechanischen Methode unterworfen wird, um alle oxide zu entfernen. Diese Stufe kann jedoch bei Edelstahl weggelassen werden. Bei diesem Vorgehen wird das mit einer Aluminiumlegierung , die ihrerseits mit reinem Aluminium plattiert ist, plattierte Kupfer oder der Kupferkern,der mit einer Aluminiumlegierung, die ihrerseits mit reinem Aluminium plattiert ist,plattiert ist, in der oben beschriebenen Weise gereinigt, unter Druck kaltverbunden,beispielsweise durch schwere Verminderung von 40 bis 70% bei einem oder mehreren Durchläufen durch eine Walzmühle und sodann gewünschtenfalls nachwärmebehandelt, um die Festigkeit der Vereinigung zwischen den Schichten zu erhöhen. Die vorgebildete Plattierung oder der vorgebildete Kern, bestehend aus einer Aluminiumlegierung, die mit reinem Aluminium plattiert ist, und Kupfer wird mit dem Edelstahl auf eine Temperatur von etwa 149 bis 427°C (300 bis 8000F) erhitzt, auf 20 bis 70% in einem Durchlauf vermindert oder alternativ bis zu 5% in einem Walzenstand reduziert und anschließend in einem zweiten Walzenstand um 10 bis 25% vermindert und sodann auf etwa 316 bis 427°C, vorzugsweise etwa 371°C (600 bis 8000F, vorzugsweise 7000F) wiedererhitzt, damit eine Diffusion zwischen angrenzenden Schichten der Metalle stattfinden kann. Der Diffusionsvorgang bewirkt eine Erhöhung der Bindungsfestigkeit zwischen den drei unähnlichen Metallen. Er bewirkt auch ein bestimmtes Ausmaß der Spannungsminderung. Das re-application surface of the aluminum alloy. Preferably, the product can be made by forming a composite precursor of aluminum and copper, which precursor can be copper clad on one side of the pure aluminum clad aluminum alloy or aluminum clad on both sides of a copper core whereupon a stainless steel clad is bonded to one or both sides of the aluminum clad aluminum alloy. This preformed cladding or core is preferably cleaned and conditioned on the surface (s) of the bare aluminum by abrading it or subjecting it to a wire brush treatment or any other suitable mechanical method to remove any oxides. However, this stage can be omitted for stainless steel. In this procedure, the copper clad with an aluminum alloy which is in turn clad with pure aluminum or the copper core which is clad with an aluminum alloy which in turn is clad with pure aluminum is cleaned, cold-bonded under pressure in the manner described above, for example by severely reducing from 40 to 70% in one or more passes through a roller mill and then, if desired, post heat treated to increase the strength of the interlayer bond. , Heating the pre-formed plating or the preformed core consisting of an aluminum alloy, which is plated with pure aluminum, and copper with the stainless steel to a temperature of about 149 to 427 ° C (300 to 800 0 F) to 20 to 70% reduced in a single pass, or alternatively up to 5% reduced in a rolling stand, and then reduced in a second stand by 10 to 25% and then to about 316 to 427 ° C, preferably about 371 ° C (600 to 800 0 F, preferably 700 0 F) is reheated to allow diffusion between adjacent layers of the metals to take place. The diffusion process increases the bond strength between the three dissimilar metals. It also causes a certain amount of tension relief. The re-
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sultierende Produkt kann leicht zu Kochgefäßen tiefgezogen werden.Resulting product can easily be thermoformed into cooking vessels will.
Gemäß einer zweiten Alternative kann das Produkt in der Weise hergestellt werden, daß man eine zusammengesetzte Vorplattierung oder einen Kern aus einer Aluminiumlegierung, die mit reinem Aluminium plattiert ist, und Kupfer bildet und hierauf die Edelstahlplattierung auf eine oder beide Seiten der Oberfläche des reinen Aluminiums aufbringt. Bei diesem Vorgehen werden das mit reinem Aluminium plattierte Aluminiumlegierungs- und Kupferblech durch Abschleifen gereinigt und konditioniert, miteinander in Kontakt gebracht, auf 149 bis 371°C erhitzt und einer Verminderung von 30 bis 70% unterworfen. Die zusammengesetzte Vorform aus mit reinem Aluminium plattierter Aluminiumlegierung und Kupfer kann nacherhitzt werden, um die Festigkeit der Vereinigung zu erhöhen. Das resultierende Kupfer/Aluminiumkompaktprodukt wird sodann auf der Oberfläche oder den Oberflächen des reinen Aluminiums durch Abschleifen gereinigt und sodann als Plattierung oder Kern für einen Edelstahlplattierungsvorgang verwendet. In dieser Stufe wird die Zusammenstellung aus Plattierung oder Kern und Edelstahl erneut auf etwa 316 bis 427 C erhitzt, vorzugsweise einer ersten Verminderung bzw. Querschnittsverminderung von etwa 2 bis 5% unterworfen und sodann einer zweiten Verminderung bzw. Querschnittsverminderung im Bereich von 5 bis 25% unterworfen. Alternativ kann die Zusammenstellung auch in einem einzigen Verminderungsdurchgang von etwa 20 bis 70% vermindert bzw. querschnittsvermindert werden. Das Produkt wird sodann bei etwa 3710C wärmebehandelt, um ein Vergüten und eine Diffusion, wie oben beschrieben, zu bewirken.According to a second alternative, the product can be made by forming a composite pre-cladding or core of an aluminum alloy clad with pure aluminum and copper and then applying the stainless steel cladding to one or both sides of the surface of the pure aluminum . In this procedure, the aluminum alloy and copper sheets clad with pure aluminum are cleaned by grinding and conditioned, brought into contact with one another, heated to 149 to 371 ° C and subjected to a reduction of 30 to 70%. The composite preform of pure aluminum clad aluminum alloy and copper can be post-heated to increase the strength of the union. The resulting copper / aluminum compact product is then abraded on the surface or surfaces of the pure aluminum and then used as a cladding or core for a stainless steel cladding process. In this stage, the assembly of cladding or core and stainless steel is reheated to about 316 to 427 C, preferably subjected to a first reduction or cross-sectional reduction of about 2 to 5% and then a second reduction or cross-sectional reduction in the range of 5 to 25%. subject. Alternatively, the composition can also be reduced or reduced in cross-section by about 20 to 70% in a single reduction pass. The product is then heat-treated at about 371 ° C. in order to bring about tempering and diffusion, as described above.
Gemäß einer dritten Alternative werden ein oder zwei Bleche aus mit reinem Aluminium plattierter Aluminiumlegierung mechanisch gereinigt, auf 316 bis 427°C erhitzt und mit einer oder beiden Oberflächen eines Kupferbleches mit Raumtempera-According to a third alternative, one or two sheets of pure aluminum clad aluminum alloy are mechanical cleaned, heated to 316 to 427 ° C and sealed with one or both surfaces of a copper sheet at room temperature
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tür in Kontakt gebracht und entweder durch eine einstufige oder zweistufige Verminderung, wie oben beschrieben, vermindert bzw. querschnittsvermindert. Das zusammengesetzte Vorprodukt aus mit reinem Aluminium plattierter Aluminiumlegierung und Kupfer kann gewünschtenfalls wärmebehandelt werden, um die Festigkeit der Vereinigung zwischen den Schichten zu erhöhen. Diese Plattierung oder dieser Kern wird sodann zwischen Bleche aus Edelstahl gebracht und nach den oben angegebenen Verfahrensweisen vermindert bzw. querschnittsvermindert und vergütet.door contacted and either through a single stage or two-stage reduction, as described above, reduced or reduced cross-section. The composite preliminary product Made of pure aluminum clad aluminum alloy and copper, can be heat treated if desired, to increase the strength of the union between the layers. This cladding or this core is then between Brought stainless steel sheets and reduced or reduced cross-section according to the procedures given above and remunerated.
Eine vierte Alternative könnte die Herstellung einer Vorform jaus., einer mit reinem Aluminium plattierten Aluminiumlegierungsplattierung auf einer oder beiden Seiten des Kupfers durch, ein Kalt- oder Heißbindei>wie im Zusammenhang mit der ersten Alternative erörtert, einschließen, worauf ein Kaltverbinden dieser Vorform aus mit reinem Aluminium plattierter Aluminiumlegierung und Kupfer auf einer oder beiden Seiten mit Edelstahl unter Anwendung einer Schwerverminderungsstufe mit 30 bis 70% in einem oder in zwei Durchläufen durchgeführt werden könnte. Das resultierende zusammengesetzte Produkt aus Edelstahl, Kupfer und Aluminium wird, wie im Zusammenhang mit der ersten Alternative erörtert, wärmebehandelt. A fourth alternative could be to make a preform jaus., An aluminum alloy clad with pure aluminum on one or both sides of the copper, a cold or hot bond as in connection with the first Alternatives discussed include followed by cold bonding this preform from clad with pure aluminum Aluminum alloy and copper on one or both sides with stainless steel using a severity reduction stage with 30 to 70% could be done in one or two passes. The resulting compound Product made of stainless steel, copper and aluminum is made, as in Related to the first alternative discussed, heat treated.
Gemäß einer fünften Alternative werden alle Elemente, d.h. das Kupfer, die mit reinem Aluminium plattierte Aluminiumlegierung und der Edelstahl des zusammengesetzten Materials, vorzugsweise gereinigt und auf ihren freigelegten Oberflächen durch Abschleifen konditioniert, um alle Oxide zu entfernen, was jedoch im Fall von Edelstahl weggelassen werden kann. Die Stücke werden gesondert erhitzt oder vor dem Erhitzen zusammengebracht. Sie werden auf eine Temperatur von etwa 149 bis 427°C erhitzt, um 20 bis 70% in einem Durchlauf vermindert bzw. querschnittsvermindert oder bis zu etwa 5% in einem Walzenstand vermindert bzw. querschnittsvermindert und anschließend in einem zweiten Walzenstand um 10 bisAccording to a fifth alternative, all the elements, i.e. the copper, become the aluminum alloy clad with pure aluminum and the stainless steel of the composite material, preferably cleaned and on their exposed surfaces conditioned by abrasion to remove all oxides, but this can be omitted in the case of stainless steel can. The pieces are heated separately or brought together before heating. You will be on a temperature heated from about 149 to 427 ° C, reduced by 20 to 70% in one pass or reduced cross-section or up to about 5% reduced in one roll stand or reduced cross-section and then in a second roll stand by 10 to
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25% vermindert bzw. querschnittsvermindert und schließlich auf etwa 316 bis 427°C (vorzugsweise bei 3710C)wiedererhitzt, damit eine Diffusion zwischen angrenzenden Metallschichten stattfinden kann. Der Diffusionsvorgang bewirkt eine Erhöhung der Bindefestigkeit zwischen den drei unähnlichen Metallen. 25% reduced or decreased cross-section and finally again heated to about 316-427 ° C (preferably at 371 0 C), so that a diffusion may take place between adjacent metal layers. The diffusion process increases the bond strength between the three dissimilar metals.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele sowie der beigefügten Figur, die den Querschnitt eines erfindungsgemäßen zusammengesetzten Produkts zeigt, näher erläutert.The invention is based on the following examples and the attached figure, which shows the cross section of an inventive composite product shows, explained in more detail.
Ein Kupferblech mit einer Dicke von 0,3 mm wurde durch Abschleifen mit einer Drahtbürste gereinigt und zwischen zwei Bleche aus Aluminium vom Typ 3003 jeweils mit einer Dicke von 1,8 mm, die auf beiden Seiten mit einer dünnen Schicht von Aluminium vom Typ 1145 überzogen waren und in ähnlicher Weise durch Abschleifen gereinigt worden waren, gebracht. Das Kupfer und die mit reinem Aluminium plattierte Aluminiumlegierung wurde um ungefähr 50 bis 65% querschnittsvermindert, um sie miteinander zu verbinden. Die 1,3 mm dicke Vorform aus mit Aluminium plattiertem Kupfer wurde auf der freigelegten Oberfläche von reinem Aluminium durch Abschleifen gereinigt und sodann mit zwei Blechen von Edelstahl des Typs 304 mit einer Dicke von 0,3 mm in Kontakt gebracht und mit dem Edelstahl gegen die gere.inigten Oberflächen aus reinem Aluminium angeordnet. Die Zusammenstellung der Metalle wurde auf 371°C erhitzt und durch ein Walzwerk geleitet, um die Dicke auf 1,7 mm zu vermindern. Sodann wurde die Zusammenstellung durch ein zweites Walzwerk geleitet und zu einer Dicke von 1,3 mm querschnittsvermindert.Das resultierende Produkt wurde sodann eine genügende Zeit lang auf 3710C wiedererhitzt, um eine Diffusion zwischen den angrenzenden Metallschichten in den gesamten Grenzflächen zu erhalten. Das vergütete Endprodukt wurde zu Kochgefäßen,wie Brat- bzw. Grillpfannen tiefgezogen.A copper sheet with a thickness of 0.3 mm was cleaned by grinding with a wire brush and placed between two sheets of aluminum of type 3003 each with a thickness of 1.8 mm, which were coated on both sides with a thin layer of aluminum of type 1145 and similarly cleaned by abrasion. The copper and pure aluminum clad aluminum alloy were reduced in section by about 50 to 65% to bond them together. The 1.3 mm thick aluminum clad copper preform was abraded clean of the exposed surface of pure aluminum and then brought into contact with two sheets of 304 stainless steel 0.3 mm thick and against the stainless steel cleaned surfaces made of pure aluminum. The assembly of metals was heated to 371 ° C and passed through a rolling mill to reduce the thickness to 1.7 mm. The assembly was then passed through a second mill and reduced in cross section to a thickness of 1.3 mm. The resulting product was then reheated to 371 ° C. for a sufficient time to obtain diffusion between the adjacent metal layers throughout the interfaces. The remunerated end product was deep-drawn into cooking vessels such as frying or grill pans.
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Wenn es gewünscht wird, daß eine Oberfläche aus Edelstahl und die andere aus Kupfer besteht, dann wird nach den oben angegebenen Verfahrensweisen eine Vorform, bestehend aus einem mit Kupfer plattierten Aluminiummaterial, gebildet, worauf nur eine Seite des Kupfers plattiert wird.If it is desired to have one surface made of stainless steel and the other made of copper, then follow the steps outlined above Procedures a preform consisting of a copper clad aluminum material, formed, whereupon only one Side of the copper being plated.
Ein Kupferblech mit einer Dicke von O73 mm wurde durch Abschleifen gereinigt und zwischen zwei durch Abschleifen gereinigte Bleche mit 3,2 mm Dicke aus Aluminiumlegierung Alclad 3004, die mit Aluminium vom Typ 1145 beschichtet worden war, gebracht. Die Metalle wurden auf 232 C erhitzt und sodann einem ersten Walzdurchgang mit einer Verminderung von etwa 2% unterworfen. Sodann wurden sie in einem Enddurchgang auf eine Dicke von etwa 2,8 mm gewalzt. Das gewalzte Produkt wurde sodann auf 3710C wiedererhitzt, um eine Diffusion zwischen den Metallschichten stattfinden zu lassen. Das Endprodukt wurde zu Rohlingen zerschnitten und zu Kochgefäßen tiefgezogen .A copper sheet having a thickness of 7 O 3 mm was cleaned by sanding and between two purified by grinding sheets of 3.2 mm thick made of aluminum alloy Alclad 3004, which had been coated with aluminum of the type 1145 made. The metals were heated to 232 ° C. and then subjected to a first rolling pass with a reduction of about 2%. They were then rolled to a thickness of about 2.8 mm in one final pass. The rolled product was then reheated to 371 ° C. in order to allow diffusion between the metal layers to take place. The end product was cut into blanks and deep-drawn into cooking vessels.
Wenn es gewünscht wird, daß eine Oberfläche aus Edelstahl und die andere aus Aluminium oder Kupfer besteht, dann können die gleichen Verfahrensweisen, wie oben beschrieben, durchgeführt werden, wobei aber der nicht verwendete überzug weggelassen wird.If it is desired that one surface be stainless steel and the other aluminum or copper, then the the same procedures as described above can be carried out, except that the coating is not used is omitted.
Ein Kupferblech mit einer Dicke von 0,3 mm wurde mit einer Drahtbürste durch Abschleifen gereinigt und zwischen zwei jeweils 1,9 mm dicke Bleche aus der Aluminiumlegierung Typ 3003, die mit Aluminium 1145 beschichtet und in ähnlicher Weise durch Abschleifen gereinigt worden waren, gebracht. Zwei Bleche von Edelstahl vom Typ 304 mit einer Dicke von 0,3 mm wurden durch Abschleifen gereinigt und auf jede Seite der mit reinem Aluminium plattierten Aluminiumlegierungsble-A copper sheet 0.3 mm thick was cleaned with a wire brush by grinding and between two Each 1.9 mm thick sheet made of the aluminum alloy type 3003, coated with aluminum 1145 and similar Way that had been cleaned by grinding. Two sheets of 304 stainless steel with a thickness of 0.3 mm was cleaned by abrasion and applied to each side of the aluminum alloy sheet clad with pure aluminum.
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ehe gebracht. Die Zusammenstellung wurde auf 3710C erhitzt und durch ein Walzwerk geleitet, um die Dicke auf 3,0 mm zu vermindern. Das resultierende Produkt wurde sodann eine genügende Zeit lang auf 3710C wiedererhitzt, damit eine Diffusion zwischen angrenzenden Metallschichten in ihren Grenzflächen stattfinden konnte. Das vergütete Endprodukt wurde zu Kochgefäßen tiefgezogen.marriage brought. The assembly was heated to 371 ° C. and passed through a rolling mill to reduce the thickness to 3.0 mm. The resulting product was then reheated to 371 ° C. for a sufficient time so that diffusion could take place between adjacent metal layers in their interfaces. The remunerated end product was deep-drawn into cooking vessels.
Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Produkte zur Herstellung von Kochgefäßen auf eine Vielzahl von Arten und in einer Vielzahl von Kombinationen verwendet werden können. So kann beispielsweise ein 9-schichtiges Material, wie es in der Figur gezeigt ist, bestehend aus einem Kupferkern 10, der auf jeder Seite mit einem AluminiumlegierungsblechIt has been found that the products of the invention for the manufacture of cooking vessels in a variety of ways and can be used in a variety of combinations. For example, a 9-layer material such as it is shown in the figure consisting of a copper core 10 connected on each side with an aluminum alloy sheet
11 plattiert ist,das seinerseits auf jeder Seitemit reinem Aluminium11, which in turn is made of pure aluminum on each side
12 überzogen ist, welches seinerseits auf beiden Seiten mit Edelstahl 13 beschichtet ist, dazu verwendet werden, um Kochgefäße herzustellen, die die erwünschten Eigenschaften von Edelstahl auf den freigelegten Oberflächen aufweisen, die jedoch eine Gleichförmigkeit der Wärmeübertragung besitzen, die bei allen bekannten Materialien nicht erhältlich ist.12 is coated, which in turn is coated on both sides with stainless steel 13, can be used to Manufacture cooking vessels that have the desired properties of stainless steel on the exposed surfaces, which, however, have a uniformity of heat transfer that is not available with all known materials is.
Ein 7- oder 8-schichtiges Material mit einem Kupferkern, der auf jeder Seite mit einer mit reinem Aluminium plattierten Aluminiumlegierung überzogen ist und das eine äußere Schicht aus Edelstahl hat, ist zur Herstellung von Kochgefäßen sehr zufriedenstellend, die nach dem Formen auf der freigelegten Oberfläche aus reinem Aluminium porzellanisiert oder beschichtet werden oder die als Scheiben eingesetzt werden sollen, die an den Boden von Kochgegenständen angefügt werden sollen, welche in herkömmlicher Weise aus festem oder plattierten Metall hergestellt sind» Auch hier werden wiederum hohe Wärmeübertragungseffekte erhalten. In dem Fall, daß Scheiben verwendet werden, kann der Überzug aus reinem Aluminium auf der freizulegenden Oberfläche weggelassen werden. A 7 or 8 layer material with a copper core clad with pure aluminum on each side Aluminum alloy is coated and which has an outer layer made of stainless steel, is used to manufacture cooking vessels very satisfactory, which porcelainized on the exposed surface of pure aluminum after molding or coated or intended to be used as discs to be attached to the bottom of cooking utensils which are made in a conventional manner from solid or clad metal »Here too, again obtain high heat transfer effects. In the event that disks are used, the coating can be made of pure Aluminum can be omitted from the surface to be exposed.
Schließlich kann ein 5-schichtiges Material nach den oben angegebenen Verfahrensweisen hergestellt werden, das eine Kupferschicht aufweist, die auf einer Seite mit einer mit reiner. Aluminium plattierten Aluminiumlegierung beschichtet ist und das eine äußere Schicht von Edelstahl, gebunden an die Oberfläche des reinen Aluminiums, aufweist, wodurch ein Produkt zur Verfugung gestellt wird, das zu Kochgerätschaften verformt werden kann, die eine Kupferaußenoberfläche für dekorative Zwecke und für eine Wärmeübertragung haben, wobei die andere Außenoberfläche des Edelstahls mit einem Kern aus Aluminium versehen ist.Finally, a 5-layer material can be used according to the above Procedures are produced that has a copper layer on one side with a pure. Aluminum clad aluminum alloy is coated and that has an outer layer of stainless steel bonded to the surface of pure aluminum, thereby providing a product that can be deformed into cooking utensils which have a copper outer surface for decorative purposes and for heat transfer, the other being The outer surface of the stainless steel is provided with an aluminum core.
Die Erfindung wurde vorstehend hauptsächlich anhand von Kochgeräten beschrieben, weil dies dasjenige technische Gebiet ist, bei dem die größten Mengen von solchen Metallen verwendet werden. Das erfindungsgemäße Material kann jedoch für eine große Vielzahl von technischen Zwecken eingesetzt werden, wo die Wärmeübertragung von Wichtigkeit ist und wo eine Beständigkeit gegenüber einer Verfärbung, Oxidation etc. gewünscht wird.The invention has been described above mainly on the basis of cooking appliances because this is the technical field in which the greatest amounts of such metals are used will. However, the material of the invention can be used for a wide variety of technical purposes, where heat transfer is important and where resistance to discoloration, oxidation, etc. it is asked for.
Ende der Beschreibung.End of description.
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Claims (27)
vorgebundene, zusammengesetzte Produkt auf ein Blech aus
Edelstahl bringt und die aufeinandergeschichteten Metalle
einer ersten Verminderung bzw. Querschnittsverminderung von etwa 2%, gefolgt von einer Verminderung bzw. Querschnittsverminderung von etwa 5 bis 25%, unterwirft. with essentially pure aluminum, coated on the sides to be united, first connects with one another under sufficient pressure that a reduction or cross-section reduction to 80% is obtained, the material obtained is subjected to a post-heat treatment, the aluminum surface is mechanically cleaned, the mechanically cleaned ,
pre-bound, composite product on a sheet
Stainless steel brings and the stacked metals
subjected to an initial reduction or reduction in area of about 2% followed by a reduction or reduction in area of about 5 to 25%.
ein. Walzwerk leitet.13. The method according to claim 10, characterized in that the sheets are combined with one another by passing them through
a. Rolling mill directs.
Aluminium beschichtet ist, zunächst auf 149 bis 427°C (30015. A method of manufacturing a composite clad metal product, characterized in that a copper sheet and a sheet of an aluminum alloy, which on the sides to be connected with substantially pure
Aluminum is coated, initially to 149 to 427 ° C (300
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