DE3022782A1 - Aluminium alloy heat exchanger - uses fin member contg. tin and zinc to promote action as sacrificial anode - Google Patents

Aluminium alloy heat exchanger - uses fin member contg. tin and zinc to promote action as sacrificial anode

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Abstract

The fin core material consists of an aluminium alloy contg 0.02-0.09 wt% Sn, and >=1 of 0.1-2 wt% Mg, 0.1-2 wt% Mn, 0.1-5 wt% Zn, 0.01-2 wt% Cu, 0.01-0.5 wt% Cr, 0.01-0.5 wt% Zr, 0.01-2 wt% Fe, and 0.01-1 wt% Si. The skin material consists of Al-Si, or Al-SilMg brazing material. Passages for the working fluid are constructed with an corrosion resistant aluminium alloy contg 0.2-2 wt% Mn, with >=1 of 0.1-2 wt% Mg, 0.01-5 wt% Cr, 0.01-0.5 wt% Ti, 0.01-0.5 wt% Zr, 0.01-1 wt% Cu, 0.01-1 wt% Fe, and 0.01-2 wt% Si; and combining fin material with the passage for the working fluid. The surface area of the fin is >2.5 times of the external surface area of the passage for the working fluid, and the pitch of the fin is 10mm. This relates to the heat exchanger for the condenser of the car-cooler, or the radiator of motor car. By regulating the composition of the material for constructing the passages for the working fluid and the material for constructing the fin as well as their combination, the fin at the air side serves as a sacrificial anode and protects the external surface of the passage from corrosion.

Description

Wärmeaustauscher-KerneHeat exchanger cores

Bes chreibun Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscherkern, der aus einem Durchlaufkörper, auf dessen Innenseite eine, und auf dessen Aussenseite eine andere Flüssigkeit fließt, sowie darauf angebrachten Rippen zur Förderung des Wärmeaustausches zwischen den beiden Flüssigkeiten besteht. Sie betrifft insbesondere einen Wärmeaustauscherkern, dessen Durchlaufkörper aus einer Legierung auf Aluminiumbasis besteht, und dessen Rippen auch als Spenderanoden zum Schutz des Durchlaufkörpers gegen Korrosion dienen, wenn der Wärmeaustauscherkern in Wärmeaustauschern für Kondensatoren in Automobilkühlern oder für Automobilradiatoren verwendet wird.Description The invention relates to a heat exchanger core which from a continuous body, one on the inside and one on the outside another liquid flows, as well as ribs attached to it to promote the There is heat exchange between the two liquids. It affects in particular a heat exchanger core, the flow body of which is made of an aluminum-based alloy exists, and its ribs also act as donor anodes to protect the flow-through body serve against corrosion when the heat exchanger core in heat exchangers for condensers is used in automobile coolers or for automobile radiators.

Ein herkömmlicher Wärmeaustauscher für luftgekühlte Systeme, der aus einer Legierung auf Aluminiumbasis und mittels Hartlöten hergestellt wird, besteht aus einem Durchlaufkörper, durch den ein Wärmeaustauschmedium, wie z.B. ein Kühlmedium oder Kühlwasser, durchlaufen kann, sowie aus auf der luftgekühlten Seite angebrachten Rippen. Bei diesem Wärmeaustauscher werden entweder der Durchlaufkörper oder die Kühlrippen oder beide aus hartgelöteten Blechen hergestellt; diese bestehen aus Schichten, und zwar einer Metallkernschicht aus Aluminium oder einer korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung und einer Metallmantelschicht aus einer Legierung auf Al-Si-Basis oder auf Al-Si-Mg-Basis. Diese Teile werden miteinander hartverlötet.A traditional heat exchanger for air-cooled systems that consists of an aluminum-based alloy and made by brazing from a continuous body through which a heat exchange medium, such as a cooling medium or cooling water, as well as from attached to the air-cooled side Ribs. In this heat exchanger, either the flow body or the Cooling fins or both made from brazed sheet metal; these consist of Layers, namely a metal core layer made of aluminum or a corrosion-resistant one Aluminum alloy and a metal jacket layer made of an Al-Si-based alloy or based on Al-Si-Mg. These parts are brazed together.

Wird der Wärmeaustauscher einer stark korrosiven Atmosphäre ausgesetzt, dann findet auf der luftgekühlten Seite des Wärmeaustauschers eine beträchtliche Korrosion statt, und die Flüssigkeit kann u.U. aus dem Durchlaufkörper austreten.If the heat exchanger is exposed to a highly corrosive atmosphere, then there is a considerable amount on the air-cooled side of the heat exchanger Corrosion takes place and the liquid may leak out of the flow body.

Die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen luftgekühlten Wärmeaustauschers sind daher stark begrenzt. Bei dem in Abbildung 1 dargestellten herkömmlichen Wärmeaustauscher wird eine gelötete Kehlnaht 2 zwischen einer Rippe 1 und einem Durchlaufkörper 3 zur Anode, während der Durchlaufkörper 3 selbst zur Kathode wird; folglich fließt ein Korrosionsstrom in Pfeilrichtung von dem Durchlaufkörper 3 zu der gelöteten Kehlnaht 2, und an dem Durchlaufkörper 3 zeigt sich eine Loch fraß- Korrosion.The possible uses of such an air-cooled heat exchanger are therefore very limited. In the conventional heat exchanger shown in Figure 1 is a soldered fillet weld 2 between a rib 1 and a continuous body 3 to the anode, while the passage body 3 itself becomes the cathode; consequently flows a corrosion current in the direction of the arrow from the passage body 3 to the soldered one Fillet weld 2, and the continuous body 3 shows a pitting corrosion.

Die Erfindung betrifft daher einen korrosionsbeständigen Wärmeaustauscherkern.The invention therefore relates to a corrosion-resistant heat exchanger core.

Die auf der Außenfläche des Durchlaufkörpers zur Erhöhung der Wärmeaustauschleistung angebrachten Rippen dienen erfindungsgemäß als Spenderanoden, indem man die in dem Wärmeaustauscherkern und den Rippen verwendeten Materialien in geeigneter Weise kombiniert, so daß der Durchlaufkörper vor Korrosion geschützt wird, während die Korrosion der Rippen minimiert wird.Those on the outer surface of the flow body to increase the heat exchange performance attached ribs serve according to the invention as donor anodes by the in the Heat exchanger core and the fins used materials in a suitable manner combined so that the flow body is protected from corrosion, while the Corrosion of the ribs is minimized.

Der erfindundungsgemäße Wärmeaustauscherkern kann vielfältige Anwendung finden, da eine Korrosion des Durchlaufkörpers durch die Rippen verhindert wird.The heat exchanger core according to the invention can be used in a variety of ways as corrosion of the flow body is prevented by the ribs.

Von den Zeichnungen stellt Abb. 1 die Korrosionsbedingungen für einen Teil eines herkömmlichen Wärmeaustauscherkerns dar.Of the drawings, Fig. 1 represents the corrosion conditions for a Part of a conventional heat exchanger core.

Abb. 2 zeigt die Funktion einer erfindungsgemäßen Spender-Anode. Abb. 3 zeigt den Rippenabstand einer erfindungsgemäßen wellenförmigen Rippe.Fig. 2 shows the function of a donor anode according to the invention. Fig. 3 shows the rib spacing of an undulating rib according to the invention.

In Abb. 2 wird schematisch ein Teil einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeaustaus cherkerns dargestellt.In Fig. 2 is a part of an embodiment of an inventive Heat exchange core shown.

In dieser Ausführungsform wird eine Rippe 11 zur Anode, während ein Durchlaufkörper 13 zur Kathode wird, so daß der Korrosionsstrom in Pfeilrichtung von der Rippe 11 zum Durchlaufkörper 13 und zu einer hartgelöteten Kehlnaht 12 verläuft; dadurch entsteht eine Lochfraßkorrosion 5 an der Rippe 11 und der Durchlaufkörper 13 wird vor Korrosion geschützt.In this embodiment, a rib 11 becomes the anode, while a Continuous body 13 becomes the cathode, so that the corrosion flow in the direction of the arrow runs from the rib 11 to the continuous body 13 and to a brazed fillet weld 12; this creates pitting corrosion 5 on the rib 11 and the flow body 13 is protected from corrosion.

Damit der Durchlaufkörper 13 in der obigen Weise vor Korrosion geschützt wird, muß der Korrosionsstrom über die gesamte Außenfläche des Durchlaufkörpers 13 fließen, während gleichzeitig die Korrosionsrate der Rippe 11 minimiert werden muß.So that the passage body 13 is protected from corrosion in the above manner the corrosion flow must be over the entire outer surface of the flow body 13 flow while minimizing the rate of corrosion of the rib 11 got to.

Um diese Anforderungen erfüllen zu können, bestehen die erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerne aus Rippen aus einem hartverlöteten Blech, das aus einer Metallkernschicht und einer Metallmantelschicht besteht, sowie aus einem Durchlaufkörper. In einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerns besteht, genauer gesagt, die Metallkernschicht aus einer Legierung auf Aluminiumbasis, die 0,01 bis 0,09 Gew.% Sn enthält, und die Metallmantelschicht besteht aus einem Hartlötmaterial, das eine Legierung auf Al-Si-Basis oder auf Al-Si-Mg-Basis enthält; der Durchlaufkörper wird aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt, die 0,2 bis 2 Gew.% Mn enthält.In order to be able to meet these requirements, there are those according to the invention Heat exchanger cores made of ribs made of a brazed sheet metal that consists of a metal core layer and consists of a metal jacket layer, as well as a continuous body. In a first embodiment of a heat exchanger core according to the invention there is more specifically, the metal core layer made of an aluminum-based alloy that Contains 0.01 to 0.09 wt% of Sn, and the metal clad layer is made of a brazing material, containing an Al-Si-based or Al-Si-Mg-based alloy; the flow body is made from a corrosion-resistant aluminum-based alloy that Contains 0.2 to 2% by weight of Mn.

In einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerns wird die Metallkernschicht aus einer Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt, die 0,01 bis 0,09 Gew.% Sn und mindestens eine Substanz aus der folgenden Gruppe enthält: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Mn mit 0,1 bis 2 Gew.%, Zn mit 0,1 bis 5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 2 Gew.% und Si mit 0,01 bis 1 Gew.%; die Metallmantelschicht wird aus einem Lötmaterial hergestellt, das eine Legierung auf Al-Si-Basis oder Al-Si-Mg-Basis enthält, und der Durchlaufkörper aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Aluminiumbasis, die 0,2 bis 2 Gew.% Mn enthält.In a second embodiment of a heat exchanger core according to the invention the metal core layer is made of an aluminum-based alloy which Contains 0.01 to 0.09% by weight Sn and at least one substance from the following group: Mg with 0.1 to 2% by weight, Mn with 0.1 to 2% by weight, Zn with 0.1 to 5% by weight, Cu with 0.01 to 2% by weight, Cr with 0.01 to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Fe with 0.01 to 2 wt% and Si at 0.01 to 1 wt%; the metal clad layer is made of a brazing material containing an Al-Si-based or Al-Si-Mg-based alloy, and the flow body made of a corrosion-resistant alloy based on aluminum, which contains 0.2 to 2% by weight of Mn.

In einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerns wird die Metallkernschicht aus einer Legierung auf Aluminiumbasis, die 0,01 bis 0,09 Gew.% Sn enthält, und die Metallmantelschicht aus einem Lötmaterial, das eine Legierung auf Al-Si-Basis oder Al-Si-Mg-Basis enthält, hergestellt; der Durchlaufkörper besteht aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Aluminiumbasis, die 0,2 bis 2 Gew.% Mn und mindestens eine Substanz aus der folgenden Gruppe enthält: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 5 Gew.%, Ti mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 1 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 1 Gew.% und Si mit 0,01 bis 2 Gew.%.In a third embodiment of a heat exchanger core according to the invention the metal core layer is made of a Aluminum based alloy, containing 0.01 to 0.09 wt% of Sn, and the metal clad layer made of a solder material, containing an Al-Si-based or Al-Si-Mg-based alloy is prepared; the Continuous body consists of a corrosion-resistant alloy based on aluminum, which contains 0.2 to 2% by weight of Mn and at least one substance from the following group: Mg with 0.1 to 2% by weight, Cr with 0.01 to 5% by weight, Ti with 0.01 to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Cu with 0.01 to 1% by weight, Fe with 0.01 to 1% by weight and Si with 0.01 to 2% by weight.

In einer vierten Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerns wird die Metallkernschicht aus einer Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt, die 0,01 bis 0,09 Gew.% Sn und mindestens eine Substanz aus der folgenden Gruppe enthält: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Mn mit 0,1 bis 2 Gew.%, Zn mit 0,1 bis 5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 2 Ges.%, Cr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 2 Gew.% und Si mit 0,01 bis 1 Gew.%; die Metallmantelschicht wird aus einem Lötinaterial hergestellt, das eine Legierung auf Al-Si-Basis oder Al-Si-Mg-Basis enthält, und der Durchlaufkdrper wird aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt, die 0,2 bis 2 Gew.% Mn und mindestens eine Substanz aus der folgenden Gruppe enthält: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 5 Gew.%, Ti mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 1 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 1 Gew.% und Si mit 0,01 bis 2 Gew.%.In a fourth embodiment of a heat exchanger core according to the invention the metal core layer is made of an aluminum-based alloy which Contains 0.01 to 0.09% by weight Sn and at least one substance from the following group: Mg with 0.1 to 2% by weight, Mn with 0.1 to 2% by weight, Zn with 0.1 to 5% by weight, Cu with 0.01 to 2 total%, Cr with 0.01 to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Fe with 0.01 to 2 wt% and Si at 0.01 to 1 wt%; the metal clad layer is made of a solder material containing an Al-Si-based or Al-Si-Mg-based alloy, and the flow body is made of a corrosion-resistant alloy based on aluminum made containing 0.2 to 2% by weight of Mn and at least one of the following Group contains: Mg with 0.1 to 2% by weight, Cr with 0.01 to 5% by weight, Ti with 0.01 to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Cu with 0.01 to 1% by weight, Fe with 0.01 to 1 % By weight and Si at 0.01 to 2% by weight.

In dem Hartlötblech, aus dem die erfindungsgemäßen Rippen bestehen, enthält die Legierung auf Aluminiumbasis der Metallkernschicht 0,01 bis 0,09 Gew.% Sn. Das Sn dient dazu, die Rippen anodisch zu machen, so daß jede der Rippen als Spender-Anode zur Verhinderung der Korrosion des Durchlaufkörpers funktioniert. Überschreitet der Sn-Gehalt den oben angegebenen Bereich, dann nimmt die Plastizität der Legierung auf Aluminiumbasis ab und es wird schwierig, das Hartlötblech zu der gewünschten Form der Rippen zu biegen; gleichzeitig besteht eine Tendenz zu wesentlicher Selbst-Korrosion der Rippen. Liegt andererseits der Sn-Gehalt unter der Untergrenze, dann erhält man nicht den gewünschten Korrosionsverhinderungseffekt.In the brazing sheet from which the ribs according to the invention are made, the aluminum-based alloy of the metal core layer contains 0.01 to 0.09% by weight Sn. The Sn serves to make the ribs anodic so that each of the ribs as Donor anode to prevent corrosion of the flow body works. When the Sn content exceeds the above range, the plasticity decreases the aluminum-based alloy and it becomes difficult to make the brazing sheet desired shape of ribs to bend; at the same time there is a tendency to be more essential Self-corrosion of the ribs. On the other hand, if the Sn content is below the lower limit, then the desired corrosion preventing effect is not obtained.

Die anderen Substanzen, wie Mg, Mn, Cu, Cr, Zr, Fe und Si, die in den Rippen enthalten sein können, dienen zur Verbesserung von Festigkeit, Formbeständigkeit und Formbarkeit der Rippen. Übersteigt der Gehalt an diesen Substanzen die jeweils oben angegebene Obergrenze, dann wird die Platizität für die Verformung verringert. Ist andererseits der Gehalt an diesen Substanzen geringer als die jeweils oben angegebene untere Grenze, dann tragen sie nicht zur Verbesserung von Festigkeit, Formbeständigkeit und Formbarkeit der Rippen bei.The other substances, such as Mg, Mn, Cu, Cr, Zr, Fe and Si, that are in the ribs can be included to improve strength and dimensional stability and formability of the ribs. If the content of these substances exceeds each the upper limit given above, then the plasticity for the deformation is reduced. On the other hand, if the content of these substances is less than those specified above lower limit, then they do not contribute to improving strength, dimensional stability and formability of the ribs.

Zn verleiht den Rippen den Spenderanoden-Effekt und fördert die Wirkung von Sn. Übersteigt der Zn-Gehalt die obere Grenze, dann wird die Hartlötbarkeit der Rippen verringert; liegt der Zn-Gehalt unter der unteren Grenze, dann wird der Korrosionsverhinderungseffekt verringert.Zn gives the ribs the donor anode effect and promotes the effect from Sn. If the Zn content exceeds the upper limit, then the Reduced brazeability of the ribs; if the Zn content is below the lower limit, then the corrosion preventing effect is reduced.

Der erfindungsgemäße Durchlaufkörper wird dadurch gekennzeichnet, daß er 0,2 bis 2 Gew.% Mn enthält. Mn macht den Durchlaufkörper kathodisch, so daß die Potentialdifferenz zwischen dem Durchlaufkörper und den Rippen vergrößert wird. Dadurch wird der Spenderanoden-Effekt der Rippen verstärkt und der Durchlaufkörper wird vor Korrosion geschützt. Übersteigt der Mn-Gehalt die obere Grenze, dann wird die Bearbeitbarkeit der Aluminiumlegierung für den Durchlaufkörper verringert. Liegt andererseits der Mn-Gehalt unter der unteren Grenze, dann wird der Korrosionsverhinderungseffekt vermindert.The continuous body according to the invention is characterized in that that it contains 0.2 to 2 wt.% Mn. Mn makes the flow body cathodic, so that the potential difference between the continuous body and the ribs is increased. This increases the donor anode effect of the ribs and the flow-through body is protected from corrosion. If the Mn content exceeds the upper limit, then the machinability of the aluminum alloy for the passage body is reduced. Lies on the other hand, the Mn content becomes below the lower limit, then the corrosion preventing effect becomes reduced.

Die anderen Substanzen, die dem Material für den Durchlaufkörper zugesetzt werden können, wie Mg, Cr, Ti,Zr, Cu, Fe und Si, dienen dazu, die Festigkeit des Durchlaufkörpers zu erhöhen und ihm eine glatte Oberfläche zu verleihen, indem sie die Größe der Legierungskristalle sehr klein halten, ohne das Potential des Durchlaufkörpers wesentlich zu verändern. Übersteigt der Gehalt an diesen Substanzen die jeweilige Obergrenze, dann wird die Bearbeitbarkeit der Aluminiumlegierung für den Durchlaufkörper verringert. Ist der Gehalt an diesen Substanzen andererseits geringer als die angegebene Untergrenze, dann kann der Effekt der Erhöhung der Festigkeit und der Verfeinerung der Legierungskristalle nicht erzielt werden.The other substances added to the material for the flow body Can be used, such as Mg, Cr, Ti, Zr, Cu, Fe and Si, to increase the strength of the Increase flow body and give it a smooth surface by adding keep the size of the alloy crystals very small without the potential of the flow body to change significantly. If the content of these substances exceeds the respective Upper limit, then the machinability of the aluminum alloy for the passage body decreased. On the other hand, if the content of these substances is lower than the specified one Lower limit, then can have the effect of increasing strength and refinement of the alloy crystals cannot be achieved.

In der Metallmantelschicht der Rippen können gleichermaßen eine Al-6-148-Si-Legierung oder eine Al-6-14%-Si-0,3-2,08-Mg-Lëgierung verwendet werden. Ferner kann eine Al-6-148-Si-Legierung, die eine kleine Menge Bi, Sr, Ba, Sb und/oder Be enthält, verwendet werden.An Al-6-148-Si alloy can also be used in the metal cladding layer of the ribs or an Al-6-14% Si-0.3-2.08 Mg alloy can be used. Furthermore, an Al-6-148-Si alloy, containing a small amount of Bi, Sr, Ba, Sb and / or Be can be used.

Als Hartlötverfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerns kann ein Flußmittelverfahren, ein Vakuumverfahren, ein Niedriggasdruckverfahren oder ein Verfahren in inerter Gasatmosphäre angewandt werden.As a brazing method for manufacturing the heat exchanger core according to the invention can be a flux process, a vacuum process, a low gas pressure process or a method in an inert gas atmosphere can be used.

Bei genau definierter Zubereitung der für die Rippen und den Durchlaufkörper zu verwendenden Aluminiumlegierung, wie dies oben beschrieben ist, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein ausgezeichneter Spenderanoden-Effekt erzielt werden. Wie bereits erwähnt, ist es zur Erzielung desselben notwendig, daß der Korrosionsstrom zur Verhinderung der Korrosion auf die gesamte Oberfläche des Durchlaufkörpers geleitet wird. Zu diesem Zweck muß bei Verwendung von wellenförmigen Rippen wie in Abbildung 3 die Rippenoberfläche mindestens 2,5 mal so groß sein als die Außenfläche des Durchlaufkörpers, und der Rippenabstand t darf höchstens 10 mm betragen. Ist dieses Flächenverhältnis kleiner als 2,5 und der Rippenabstand größer als 10 mm, dann ist der Korrosionsstrom nicht ausreichend, und die Korrosion findet an einem Teil des Durchlaufkörpers statt.With precisely defined preparation of the ribs and the flow-through body to be used aluminum alloy, as described above, can with the method according to the invention an excellent donor anode effect can be achieved. As already mentioned, it is necessary to achieve the same that the corrosion current to prevent corrosion on the entire surface of the flow body will. For this purpose, when using undulating ribs as shown in the figure 3 the rib surface must be at least 2.5 times as large as the outer surface of the flow body, and the rib spacing t must not exceed 10 mm. Is this area ratio less than 2.5 and the rib spacing greater than 10 mm, then the corrosion current is insufficient, and the corrosion takes place on a part of the flow body.

In den Tabellen I bis IV sind die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerne zusammen mit den jeweiligen Testergebnissen aufgeführt.Tables I to IV show the embodiments of the invention Heat exchanger cores are listed together with the respective test results.

Tabelle I zeigt die chemische Zusammensetzung einer Reihe von Durchlaufkörpern, die im Rahmen der Erfindung getestet wurden. A 11 und A 12 stellen in der Tabelle Vergleichsbeispiele dar. Der Hauptbestandteil jedes Durchlaufkörpers ist Aluminium.Table I shows the chemical composition of a number of flow bodies, which were tested in the context of the invention. A 11 and A 12 represent in the table Comparative examples. The main component of each passage body is aluminum.

Tabelle I Chemische Zusammensetzung getesteter Aluminiumlegierungen für Durchlaufkörper Chemische Zusammensetzung % Nr. Mn Mg Cr Ti Zr Cu Fe Si Al 0,3 0,3 A2 0,3 0,5 0,1 A3 0,6 0,1 A4 0,6 0,1 A5 1,2 0,2 A6 1,2 0,5 A7 1,5 0,3 0,2 A8 1,8 0,1 0,1 0,3 A9 0,2 A10 2 All 0,2 0,1 A12 0,1 0,1 0,1 Tabelle II zeigt die chemische Zusammensetzung der Metallkernschichten einer Reihe von Hartlötblechen zur Herstellung von Rippen. Für die Mantelschicht jedes Hartlötblechs wurde eine Al-10%-Si-1,5%-Mg-Legierung verwendet. B 11 und B 12 in der Tabelle stellen Vergleichsbeispiele dar. Der Hauptbestandteil der Metallkernschicht jedes Hartldtblechs ist Aluminium.Table I Chemical composition of tested aluminum alloys for flow bodies Chemical composition % No. Mn Mg Cr Ti Zr Cu Fe Si Al 0.3 0.3 A2 0.3 0.5 0.1 A3 0.6 0.1 A4 0.6 0.1 A5 1.2 0.2 A6 1.2 0.5 A7 1.5 0 , 3 0.2 A8 1.8 0.1 0.1 0.3 A9 0.2 A10 2 All 0.2 0.1 A12 0.1 0.1 0.1 Table II shows the chemical composition of the metal core layers of a Series of brazing sheets for making ribs. An Al-10% Si-1.5% -Mg alloy was used for the cladding layer of each braze sheet. B 11 and B 12 in the table are comparative examples. The main component of the metal core layer of each hard metal sheet is aluminum.

Tabelle II Chemische Zusammensetzung der Metallkernschichten von Hartlötblechen Chemische Zusammensetzung 8 Nr. Sn ' Mn Mg Zn Cu Cr Zr Fe Si B1 0,03 1,0 B2 0,04 0,1 B3 0,04 0,1 B4 0,05 0,1 B5 0,05 0,5 B6 0,06 0,6 0,4 B7 0,06 1,2 B8 0,08 1,0 0,5 0,1 B9 0,01 B10 0,09 B11 0,5 0,2 B12 0,05 1,2 0,1 0,5 0,2 In Tabelle III sind die Ergebnisse von Potentialmessungen an den in Tabelle I und II aufgeführten Aluminiumlegierungen zusammengefaßt.Table II Chemical composition of the metal core layers of brazing sheets Chemical composition 8 No. Sn 'Mn Mg Zn Cu Cr Zr Fe Si B1 0.03 1.0 B2 0.04 0.1 B3 0.04 0.1 B4 0.05 0.1 B5 0.05 0.5 B6 0.06 0.6 0.4 B7 0.06 1.2 B8 0.08 1.0 0.5 0.1 B9 0.01 B10 0.09 B11 0.5 0.2 B12 0.05 1.2 0.1 0.5 0.2 In Table III are the results of potential measurements on the aluminum alloys listed in Tables I and II summarized.

Tabelle III Potentialmessungen an den in Tabelle I und II aufgeführten Aluminiumlegierungen Metallkernschicht des Durchlaufkörper Hartlötbleches Nr. Potential (V) Nr. Potential (V) A1 -0,69 B1 -0,79 A2 -0,069 B2 -0,76 A3 -0,68 B3 -0,78 A4 -0,68 B4 -0,78 A5 -0,66 B5 -0,77 A6 -0,67 B6 -0,76 A7 -0,67 B7 -0,77 A8 -0,66 B8 -0,78 A9 -0,69 B9 -0,75 A10 -0,67 B10 -0,79 All -0,74 B11 -0,73 A12 -0,73 B12 -0,72 Anmerkung: Potential in einer 3%igen wässrigen NaCl-Lösung unter Verwendung einer gesättigten Calomel-Bezugselektrode.Table III Potential measurements on those listed in Tables I and II Aluminum alloys Metal core layer of the flow body Brazing sheet No. Potential (V) No. Potential (V) A1 -0.69 B1 -0.79 A2 -0.069 B2 -0.76 A3 -0.68 B3 -0.78 A4 -0.68 B4 -0.78 A5 -0.66 B5 -0.77 A6 -0.67 B6 -0.76 A7 -0.67 B7 -0.77 A8 -0.66 B8 -0.78 A9 -0.69 B9 -0.75 A10 -0.67 B10 -0.79 All -0.74 B11 -0.73 A12 -0.73 B12 -0.72 Note: potential in a 3% aqueous NaCl solution using a saturated calomel reference electrode.

In Tabelle IV werden die Konstruktionsmerkmale jeder Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherkerns sowie die Ergebnisse der jeweiligen Korrosionstests zusammengefaßt. Nr. 22 bis Nr. 26 stellen Vergleichsbeispiele dar.Table IV lists the design features of each embodiment a heat exchanger core according to the invention and the results of the respective Corrosion tests summarized. No. 22 to No. 26 are comparative examples.

Tabelle IV Konstruktionsmerkmale von Wärmeaustauscherkernen und Ergebnisse von Korrosionstests Konstruktions- Maximale Tiefe der Material merkmale des Lochfraßkorrosion Wärmeaustaus chers (mm) 3) Metall- 1) 2) Nass-Trok-Durch- kernsch. Flächen-Rippen- Cass- ken-Wechsellaufkör- d.Hart- verhält-abstand Test test per lötblechs nis (mm) (1 Monat) (3Monate) Nr. (Rohrmat.) (Rippen) 1 A1 B1 5 4 ,07 0,03 2 A2 B2 5 4 0,16 0,07 3 A3 B3 3 6 0,14 0,06 4 A4 B4 3 6 0,13 0,06 5 A5 B5 6 8 0,11 0,05 6 A6 B6 6 8 0,18 0,09 7 A7 B7 6 6 0,14 0,06 8 A8 B8 6 6 0,09 0,04 9 Al B6 7 4 0,16 0,07 10 A2 B4 7 4 0,18 0,09 11 A3 B2 7 6 0,17 0,08 12 A4 B8 6 6 0,13 0,06 13 A5 B5 6 6 0,11 0,05 14 A6 B7 5 5 0,13 0,06 15 A7 B3 5 5 0,12 0,05 16 A9 B9 6 6 0,19 0,09 17 A10 B10 5 4 0,11 0,05 18 A9 B1 5 4 0,14 0,07 19 A10 B2 4 6 0,15 0,08 20 A2 B9 6 6 0,15 0,08 21 A3 B10 5 4 0,11 0,06 22 All B4 6 5 0,67 0,41 23 A4 B11 6 5 0,54 0,33 24 A12 B12 6 5 0,91 0,62 25 A5 B5 24 12 0,36 0,20 26 All B11 4 12 0,95 0,64 )Flächenverhältnis ~ Rippenfläche/FlAche des des Durchlaufkörpers (Rohr).Table IV Heat exchanger core design features and results of corrosion tests construction Maximum depth of the material characteristics of the pitting corrosion Heat exchangers (mm) 3) metal 1) 2) wet-dry-diam. Surface ribs Cassette interchangeable barrel i.e. hardness behavior distance test test by soldering plate nis (mm) (1 month) (3 months) No. (Rohrmat.) (Rippen) 1 A1 B1 5 4, 07 0.03 2 A2 B2 5 4 0.16 0.07 3 A3 B3 3 6 0.14 0.06 4 A4 B4 3 6 0.13 0.06 5 A5 B5 6 8 0.11 0.05 6 A6 B6 6 8 0.18 0.09 7 A7 B7 6 6 0.14 0.06 8 A8 B8 6 6 0.09 0.04 9 Al B6 7 4 0.16 0.07 10 A2 B4 7 4 0.18 0.09 11 A3 B2 7 6 0.17 0.08 12 A4 B8 6 6 0.13 0.06 13 A5 B5 6 6 0.11 0.05 14 A6 B7 5 5 0.13 0.06 15 A7 B3 5 5 0.12 0.05 16 A9 B9 6 6 0.19 0.09 17 A10 B10 5 4 0.11 0.05 18 A9 B1 5 4 0.14 0.07 19 A10 B2 4 6 0.15 0.08 20 A2 B9 6 6 0.15 0.08 21 A3 B10 5 4 0.11 0.06 22 All B4 6 5 0.67 0.41 23 A4 B11 6 5 0.54 0.33 24 A12 B12 6 5 0.91 0.62 25 A5 B5 24 12 0.36 0.20 26 All B11 4 12 0.95 0.64 ) Area ratio ~ Rib area / area of the flow body (pipe).

2Gemäß Japanese Industrial Standard (JIS) H 8681 wurde mit jeder Probe 1 Monat lang ein Cass-Test durchgeführt.2According to Japanese Industrial Standard (JIS) H8681, each sample Performed a Cass test for 1 month.

War die maximale Korrosionstiefe nicht größer als 0,2 mm, wurde die Probe mit gut beurteilt; betrug die maximale Korrosionstiefe 0,3 mm oder mehr, wurde die Probe als fehlerhaft beurteilt. If the maximum corrosion depth was not greater than 0.2 mm, the Sample assessed as good; when the maximum corrosion depth was 0.3 mm or more, became the sample is judged to be defective.

3)Naß-Trocken-Wechseltest: Jede gelötete Probe wurde 30 min bei 40 OC in eine 3Xige wässrige NaCl-Lösung (pH t 3) eingetaucht und anschließend 30 min bei 50 OC getrocknet.3) Wet-dry cycling test: Each soldered sample was 30 min at 40 OC immersed in a 3X aqueous NaCl solution (pH t 3) and then for 30 min dried at 50 oC.

Dieser Zyklus wurde 1 Monat lang wiederholt. Nach diesem Test wurde die Probe, wenn die maximale Korrosionstiefe nicht größer als 0,1 mm war, als gut beurteilt, wenn die maximale Korrosionstiefe 0,2 mm oder mehr betrug, wurde die Probe als fehlerhaft eingestuft. This cycle was repeated for 1 month. After this test it was the sample, if the maximum depth of corrosion was not greater than 0.1 mm, as good judged when the maximum corrosion depth was 0.2 mm or more, it was Sample classified as defective.

In den obigen Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen betrug die Wandstärke des Durchlaufkörpers 1,0 mm, die Stärke des Hartlötblechs für die Rippen 0,16 mm, wobei dieses auf jeder Seite einen Mantelanteil von 129 hatte.In the above embodiments and comparative examples, the was Wall thickness of the flow body 1.0 mm, the thickness of the brazing sheet for the ribs 0.16 mm, this having a cladding portion of 129 on each side.

Der Lötvorgang erfolgte bei 590 °C bis 610 °C bei 10 5 torr innerhalb von 3 bis 5 Minuten.The soldering process took place at 590 ° C to 610 ° C at 10 5 torr within from 3 to 5 minutes.

Erfindungsgemäß erhält man einen Wärmeaustauscherkern mit wesentlich verbesserter Korrosionsbeständigkeit durch Kombinieren der Spender-Rippe mit dem beständigeren Durchlaufkörper, dessen Potential von dem der Rippe stark verschieden ist.According to the invention, a heat exchanger core is obtained with essential improved corrosion resistance by combining the dispenser rib with the more stable continuous body, the potential of which is very different from that of the rib is.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscherkern kann folglich für viele Zwecke verwendet werden und ist für verschiedene Anwendungsgebiete sehr brauchbar.The heat exchanger core according to the invention can therefore be used for many Purposes are used and is very useful for various fields of application.

Ende der Beschreibung End of description

Claims (8)

Patentansprüche 1. Verbesserter Wärmeaustauscherkern, bestehend aus einem Durchlaufkörper, auf dessen Innenseite eine, und auf dessen Aussenseite eine andere Flüssigkeit fließt, sowie aus Rippen zur Förderung des Wärmeaustausches zwischen den beiden Flüssigkeiten, die auf der Oberfläche des Durchlaufkörpers angebracht sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Durchlaufkörper aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Aluminiumbasis gefertigt wird, die 0,2 bis 2 Gew.% Mn enthält, und die Rippen aus einen Hartlötblech hergestellt werden, das aus einer Metallkernschicht und einer Metallmantelschicht besteht, wobei die Metallkernschicht aus einer Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt wird, die 0,01 bis 0,09 Gew.% Sn enthält, und die Metallmantelschicht ein Material enthält, das aus einem Hartlötmaterial auf Al-Si-Basis oder einem Hartlötrnaterial auf Al-Si-Mg-Basis gewählt wird. Claims 1. Improved heat exchanger core, consisting of a continuous body, one on the inside and one on the outside other fluid flows, as well as fins to promote heat exchange between the two liquids that are attached to the surface of the flow body are, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the continuous body consists of a corrosion-resistant aluminum-based alloy, which is 0.2 to 2 Contains wt.% Mn, and the ribs are made from a brazing sheet that consists of a metal core layer and a metal cladding layer, the metal core layer is made from an aluminum-based alloy containing 0.01 to 0.09 wt.% Contains Sn, and the metal clad layer contains a material composed of a brazing material based on Al-Si or a brazing material based on Al-Si-Mg is selected. 2. Wärmeaustauscherkern nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Metallkernschicht ferner mindestens eine Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit O,1 bis 2 Gew.%, Mn mit 0,1 bis 2 Gew., Zn mit 0,1 bis 5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 2 Gew.% Cr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 2 Gew.% und Si mit 0,01 bis 1 Gew.%.2. Heat exchanger core according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n it is noted that the metal core layer also contains at least one substance, those from the following Group is selected: Mg with O, 1 to 2 wt.%, Mn with 0.1 to 2% by weight, Zn with 0.1 to 5% by weight, Cu with 0.01 to 2% by weight, Cr with 0.01 Up to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Fe with 0.01 to 2% by weight and Si with 0.01 up to 1% by weight. 3. Wärmeaustauscherkern nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die korrosionsbeständige Legierung auf Aluminiumbasis des Durchlaufkörpers ferner mindestens eine Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 5 Gew.%, Ti mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 1 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 1 Gew.% und Si mit 0,01 bis 2 Gew.%.3. Heat exchanger core according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n notices that the corrosion-resistant aluminum-based alloy of the Continuous body also contains at least one substance selected from the following Group is selected: Mg with 0.1 to 2 wt.%, Cr with 0.01 to 5 wt.%, Ti with 0.01 Up to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Cu with 0.01 to 1% by weight, Fe with 0.01 to 1% by weight and Si at 0.01 to 2% by weight. 4. Wärmeaustauscherkern nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , daß die Metallkernschicht ferner mindestens eine Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Mn mit 0,1 bis 2 Gew.%, Zn mit 0,1 bis 5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 2 Gew.%, Cr mit C,O1 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 2 Gew.% und Si mit 0,01 bis 1 Gew.%; und daß die korrosionsbeständige Legierung auf Aluminiumbasis des Durchlaufkörpers ferner mindestens eine Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 5 Gew.%, Ti mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 1 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 1 Gew.% und Si mit 0,01 bis 2 Gew.%.4. Heat exchanger core according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n indicate that the metal core layer also contains at least one substance, which is selected from the following group: Mg with 0.1 to 2 wt.%, Mn with 0.1 to 2% by weight, Zn with 0.1 to 5% by weight, Cu with 0.01 to 2% by weight, Cr with C, O1 up to 0.5% by weight, Zr at 0.01 to 0.5% by weight, Fe at 0.01 to 2% by weight and Si at 0.01 to 1% by weight; and that the corrosion-resistant aluminum-based alloy of the passage body also contains at least one substance selected from the following group: Mg with 0.1 to 2 wt.%, Cr with 0.01 to 5 wt.%, Ti with 0.01 to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Cu with 0.01 to 1% by weight, Fe with 0.01 to 1 % By weight and Si at 0.01 to 2% by weight. 5. Verbesserter Wärmeaustauscherkern, bestehend aus einem Durchlaufkörper, auf dessen Innenseite eine, und auf dessen Aussenseite eine andere Flüssigkeit fließt, sowie aus Rippen zur Förderung des Wärmeaustausches zwischen den beiden Flüssigkeiten, die auf der Oberfläche des Durchlaufkörpers angebracht sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Durchlaufkörper aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Aluminiumbasis gefertigt wird, die 0,2 bis 2 Gew.% Mn enthält, und die Rippen in Wellenform aus einem Hartlötblech hergestellt werden, das aus einer Metallkernshicht und einer Metallmantelschicht besteht, wobei die Metallkernschinht aus einer Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt wird, die 0,01 bis 0,09 Gew.% Sn enthält, und die Metallmantelschicht ein Material enthält, das aus einem Hartlötmaterial auf Al-Si-Basis oder einem Hartlötmaterial auf Al-Si-Mg-Basis gewählt wird, und ferner die Oberfläche der Rippen mindestens 2,5 mal größer ist als die Aussenfläche des Durchlaufkörpers, und der Rippenabstand nicht mehr als 10 mm beträgt.5.Improved heat exchanger core, consisting of a flow body, one liquid flows on the inside and another liquid flows on the outside, as well as ribs to promote the heat exchange between the two liquids, which are attached to the surface of the flow body, d a d u r c h g e -k It is noted that the flow-through body is made of a corrosion-resistant Alloy based on aluminum is made, which contains 0.2 to 2 wt.% Mn, and the corrugated ribs are made from a brazing sheet made of a Metal core layer and a metal clad layer, the metal core layer is made from an aluminum-based alloy containing 0.01 to 0.09 wt.% Contains Sn, and the metal clad layer contains a material composed of a brazing material based on Al-Si or a brazing material based on Al-Si-Mg is selected, and furthermore, the surface of the ribs is at least 2.5 times larger than the outer surface of the flow body, and the distance between the ribs is not more than 10 mm. 6. Wärmeaustauscherkern nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallkernschicht ferner mindestens eie Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Mn mit 0,1 bis 2 Gew.%, Zn 0,1 bis 5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 2 Gew.% und Si mit 0,01 bis 1 Gew.%.6. Heat exchanger core according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n indicates that the metal core layer also contains at least one substance, which is selected from the following group: Mg with 0.1 to 2 wt.%, Mn with 0.1 to 2% by weight, Zn 0.1 to 5% by weight, Cu with 0.01 to 2% by weight, Cr with 0.01 to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Fe with 0.01 to 2% by weight and Si with 0.01 to 1% by weight. 7. Wärmeaustauscherkern nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die korrosionsbeständige Legierung auf Aluminiumbasis des Durchlaufkörpers ferner mindestens eine Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 5 Gew.%, Ti mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 1 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 1 Gew.% und Si mit 0,01 bis 2 Gew.%.7. Heat exchanger core according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n notices that the corrosion-resistant aluminum-based alloy of the Continuous body also contains at least one substance selected from the following Group is selected: Mg with 0.1 to 2 wt.%, Cr with 0.01 to 5 wt.%, Ti with 0.01 Up to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Cu with 0.01 to 1% by weight, Fe with 0.01 to 1% by weight and Si at 0.01 to 2% by weight. 8. Wärmeaustauscherkern nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallkernschicht ferner mindestens eine Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Mn mit 0,1 bis 2 Gew.%, Zn mit 0,1 bis 5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 2 Gew.%, und Si mit 0,01 bis 1 Gew.%; und daß die korrosionsbeständige Legierung auf Aluminiumbasis des Durchlaufkörpers ferner mindestens eine Substanz enthält, die aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Mg mit 0,1 bis 2 Gew.%, Cr mit 0,01 bis 5 Gew.%, Ti mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Zr mit 0,01 bis 0,5 Gew.%, Cu mit 0,01 bis 1 Gew.%, Fe mit 0,01 bis 1 Gew.% und Si mit 0,01 bis 2 Gew.%.8. Heat exchanger core according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n indicates that the metal core layer also contains at least one substance, which is selected from the following group: Mg with 0.1 to 2 wt.%, Mn with 0.1 to 2% by weight, Zn with 0.1 to 5% by weight, Cu with 0.01 to 2% by weight, Cr with 0.01 to 0.5% by weight, Zr at 0.01 to 0.5 wt%, Fe at 0.01 to 2 wt%, and Si at 0.01 to 1 wt%; and that the corrosion-resistant alloy on Aluminum base of the Continuous body also contains at least one substance selected from the following Group is selected: Mg with 0.1 to 2 wt.%, Cr with 0.01 to 5 wt.%, Ti with 0.01 Up to 0.5% by weight, Zr with 0.01 to 0.5% by weight, Cu with 0.01 to 1% by weight, Fe with 0.01 to 1% by weight and Si at 0.01 to 2% by weight.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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