EP2039790A1 - Korrosionsschutzschicht - Google Patents

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EP2039790A1
EP2039790A1 EP07116671A EP07116671A EP2039790A1 EP 2039790 A1 EP2039790 A1 EP 2039790A1 EP 07116671 A EP07116671 A EP 07116671A EP 07116671 A EP07116671 A EP 07116671A EP 2039790 A1 EP2039790 A1 EP 2039790A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
semi
sheet
finished product
aluminum alloy
alloy
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07116671A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Mrotzek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Original Assignee
Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydro Aluminium Deutschland GmbH filed Critical Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Priority to EP07116671A priority Critical patent/EP2039790A1/de
Priority to PCT/EP2008/062316 priority patent/WO2009037263A1/de
Publication of EP2039790A1 publication Critical patent/EP2039790A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal

Definitions

  • the invention relates to the use of an aluminum alloy as corrosion protection layer on a metal sheet or semifinished product, a sheet metal or semifinished product having a corresponding anticorrosion layer and a heat exchanger.
  • Heat exchangers are often exposed to a corrosive environment.
  • the cooling medium leading parts of a heat exchanger in case of poor maintenance of the cooling medium constantly exposed to corrosive attack.
  • the case may occur that the medium to be cooled assumes a pH of about 3.
  • the aluminum-protecting aluminum oxide layer which normally forms, is automatically insoluble in acidic media only up to about pH 4.5.
  • corrosion of the underlying aluminum begins after dissolution of the oxide layer. From the prior art it is now known to increase the corrosion resistance, for example of a sheet or semi-finished product by applying a coating consisting of an aluminum-zinc alloy.
  • the improvement in corrosion resistance is attributed to the fact that the zinc contained in the aluminum-zinc alloy produces a pH-increasing buffer layer near the surface, with the near-surface zinc going into solution. This results in an aluminum-zinc alloy layer, which has an increasing zinc content with increasing layer depth.
  • the alloying component zinc is a problem because zinc is not commonly used in other aluminum alloys in the resulting, relatively large amounts. Accordingly, recycled aluminum alloys can not be used flexibly in other areas.
  • an aluminum-manganese alloy which has a magnesium (Mg) content of 0.05 to 0.40 wt .-% to improve the strength and to improve the corrosion resistance.
  • Mg magnesium
  • magnesium can influence the soldering properties.
  • fluxes for soldering based on potassium fluoride are used. With these fluxes, the magnesium from the aluminum alloy reacts with the fluorine, resulting in poorer soldering results.
  • the present invention has the object to provide an aluminum alloy for use as a corrosion protection layer of sheets or semi-finished products and corresponding sheets or semi-finished products and heat exchangers produced therefrom, so that with constant corrosion resistance, the solderability of the sheets or semi-finished and the recyclability of the components or heat exchangers produced therefrom are optimized.
  • the above-described object is achieved by the use of an aluminum alloy in that the aluminum alloy contains manganese as the main alloying component and silicon, optionally iron, titanium and chromium as secondary alloying components, as well as impurities containing the following alloying constituents in% by weight : mg + Zn ⁇ 0 . 1 % ,
  • an aluminum alloy with manganese as the main alloying component which is virtually free of magnesium and zinc in addition to silicon or in which the content of both alloying components in total is at most 0.1 wt .-%, has a very good corrosion resistance and at the same time Easy to recycle and solder.
  • the aluminum alloy used is very resistant in particular with media having a pH of about 3 and is due to the low Zn and Mg contents well solderable and recyclable.
  • the aluminum alloy is used for a plated corrosion protection layer or for a corrosion protection layer simultaneously cast with the material of the sheet or semi-finished product.
  • roll cladding By using roll cladding, it is possible to economically produce large quantities of sheet metal with a very precisely defined thickness of the anticorrosive layer, whereby a particularly good bond between core layer and anticorrosion layer is achieved by roll cladding. Simultaneous pouring of anti-corrosion coating with the Material of the sheet or semi-finished product leads to the reduction of the number of work steps for the production of the corrosion protection layer on a sheet or semi-finished product. Separate roll cladding of the aluminum alloy for a corrosion protection layer on the sheet or semi-finished product is then no longer necessary.
  • a combination of roll cladding and simultaneous casting is also conceivable, for example when further functional layers are needed.
  • the AlMn-aluminum alloy used has a manganese content of 1.2 to 1.8 wt .-%, so that optimum corrosion resistance is ensured. Below 1.2 wt%, the effect of manganese to ensure the corrosion resistance of the anticorrosion layer is not so pronounced. Above 1.8% by weight, coarse manganese precipitates may form in the microstructure of the anticorrosive layer due to the limited solubility of manganese. These coarse precipitations can in principle lead to a reduced corrosion resistance of the corrosion protection layer.
  • the aluminum alloy has a Zn content of at most 0.05 wt%.
  • a local element is a small-area corrosion element which forms a short-circuited galvanic cell in an electrically conductive manner, for example connected by an electrolyte. This can lead to pitting corrosion.
  • the Aluminum alloy used in the invention has a copper content of at most 0.05 wt .-%.
  • Silicon in an amount of 0.3 to 0.8 wt .-% leads to an improvement in the strength of the anticorrosion layer by solid solution hardening and can thus contribute to the strength of the sheet or semi-finished. At a content of less than 0.30 wt .-%, this effect is only slightly pronounced. Above 0.8 wt.%, The melting temperature of the aluminum alloy decreases too much, so that it comes close to the melting temperature of the aluminum solders, which usually have higher amounts of silicon. Melting of the corrosion protection layer, for example, during soldering is not desirable.
  • the aluminum alloy used according to a next further embodiment has a chromium content of 0.05 to 0.25 wt .-%. Chromium improves the recrystallization of the corrosion protection layer during soldering and thus leads to a particle size reduction. Above a content of 0.25 wt .-%, however, coarse primary precipitates may arise, which in turn adversely affect the structure of the corrosion protection layer.
  • the aluminum alloy used has a maximum of 0.5% by weight of iron. Above an iron content of 0.5 wt .-% local element formation can not be excluded. The iron content of at most 0.5 wt .-%, it is possible to reduce the cost of producing the aluminum alloy used, for example, by scrap iron-containing aluminum alloys Preparation of the aluminum alloy used for the anti-corrosion layer can be used.
  • the titanium content of the aluminum alloy used in a next embodiment is limited to a content of at most 0.05 wt%. Titanium is added to grain refining during casting of the aluminum alloy to be produced. Titanium, however, shows an interaction with chromium, so that at higher Ti contents together with existing chromium can lead to unwanted primary crystal formation, which also leads to a poorer forming behavior of the corrosion protection layer.
  • the above-described object is achieved by a sheet or semi-finished product comprising at least one core layer made of a first aluminum alloy and at least one anticorrosive layer produced by the use of an aluminum alloy according to the invention.
  • sheets or semi-finished products which have a corresponding anticorrosion layer can not only be recycled particularly well, they also achieve good solderability with high corrosion resistance.
  • the corrosion protection layer has a thickness of 10 to a maximum of 100 ⁇ m. At a thickness of less than 10 microns sufficient corrosion resistance in, for example, water-bearing components or sheets is no longer guaranteed. Whereas, at a thickness of more than 100 ⁇ m, the corrosion resistance is not further improved.
  • the corrosion protection layer is plated or simultaneously cast together with the material of the sheet or semi-finished product.
  • plating is achieved by jointly hot rolling a sheet / bar from the corrosion protection layer and a sheet / billet of the (core) material of the sheet or semi-finished a cohesive connection with high efficiency.
  • a further reduction of the work steps for producing a composite of sheet metal or semifinished material and the corrosion protection layer of an aluminum alloy according to the invention can be achieved by simultaneous casting of the material of the sheet or semi-finished product and the corrosion protection layer.
  • the sheet or semifinished product comprises at least one further functional layer
  • additional properties of the sheet or semifinished product can be ensured.
  • a second cladding layer made of an aluminum solder is often provided, in particular in the case of sheets or semi-finished products for heat exchangers, so that good solderability is achieved even in the case of inaccessible solder joints.
  • cladding layers of an aluminum alloy with particularly high strength can be provided, which achieve an increase in the mechanical rigidity of the component.
  • the sheet metal or semifinished product according to the invention is particularly advantageously configured in that the sheet or semifinished product is designed for use in a heat exchanger, since, in particular in the production of heat exchangers, on the one hand very good solderability and, on the other hand, improved environmental conditions Recyclability of heat exchangers, in particular heat exchangers of motor vehicles is required.
  • the sheet or semifinished product can be made particularly simple for use in a heat exchanger in that the sheet or semi-finished product has been converted into a tube, wherein at least the water-carrying inside of the tube has the corrosion protection layer. Equipped with appropriate tubes heat exchangers show a particularly high corrosion resistance even with acidic media having a pH of about 3.
  • a heat exchanger in which at least the water-carrying components are made from a sheet or semi-finished product according to the invention.
  • Heat exchangers for motor vehicles are particularly advantageous, since these are subject to strict recycling regulations as part of motor vehicles.
  • a chromium content of 0.05 to 0.25 wt .-% may also be provided in the aluminum alloy of the corrosion protection layer 2.
  • the anticorrosive layer 2 shows a good anticorrosive behavior even on contact with media which have a pH of about 3.
  • the magnesium content of the corrosion protection layer is low according to the invention, so that close to no reactions with potassium fluoride-containing fluxes arise.
  • soldering a sheet provided with a corresponding anticorrosion layer 2 therefore, good results are obtained.
  • the sheet metal 1 and semifinished products produced therefrom and scrap produced during production can be recycled very well, since the alloy composition is almost free of zinc.
  • a manufactured from the sheet 1 tube 5 is shown in a schematic cross-sectional view.
  • the anticorrosion layer 2 and the aluminum solder layer 4 are usually bonded to the core layer 3 by roll-plating.
  • the connection is achieved in roll cladding in that the core layer 3 is additionally hot rolled together with the layers 2 and 4, so that due to the high temperature a cohesive connection between the individual layers is achieved.
  • a correspondingly produced sheet 1 can therefore also be converted to a tube 5 well.
  • a cooling medium can be guided, wherein the corrosion protection layer 2 protects the core layer 3 from corrosion.
  • the preferably consisting of an aluminum solder 4 outer layer of the tube 5 serves to the pipe 5, for example, in the manufacture of a Heat exchanger 6 to be soldered to the other components of the heat exchanger.
  • a heat exchanger 6 in a schematic cross-sectional view shows the Fig. 3 ,
  • the heat exchanger 6 is preferably made of a laminated plate package 7 and the cooling medium leading tubes 5.
  • the in Fig. 3 Of course, only one possible embodiment of a heat exchanger is shown. It is characteristic that heat exchangers are usually soldered and cooling media have leading components, such as pipes, etc.
  • the inside, on which the cooling medium, preferably water, leading inside coated with the corrosion protection layer 2 tubes 5 and components of a heat exchanger can also be operated with a cooling medium, which at least temporarily has a pH of about 3, without the corrosion resistance the heat exchanger is at risk.
  • the heat exchangers 6 can be recycled particularly easily, since the zinc content in the aluminum alloy used is very low.

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Aluminiumlegierung als Korrosionsschutzschicht auf einem Blech oder Halbzeug, ein eine entsprechende Korrosionsschutzschicht aufweisendes Blech oder Halbzeug und einen Wärmetauscher. Die Aufgabe, eine Aluminiumlegierung für die Verwendung als Korrosionsschutzschicht von Blechen oder Halbzeugen sowie entsprechende Bleche oder Halbzeuge, insbesondere Wärmetauscher vorzuschlagen, so dass bei gleich bleibender Korrosionsbeständigkeit die Lötbarkeit von Blechen oder Halbzeugen und die Recyclingfähigkeit der daraus hergestellten Bauteile optimiert sind, wird dadurch gelöst, dass die Aluminiumlegierung als Hauptlegierungskomponente Mangan und als Nebenlegierungskomponenten Silizium, optional Eisen, Titan und Chrom enthält sowie neben Verunreinigungen die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist: €ƒ€ƒ€ƒ€ƒ€ƒ€ƒ€ƒ€ƒ Mg + Zn ‰¤ 0,1 %.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Aluminiumlegierung als Korrosionsschutzschicht auf einem Blech oder Halbzeug, ein eine entsprechende Korrosionsschutzschicht aufweisendes Blech oder Halbzeug und einen Wärmetauscher.
  • Wärmetauscher, insbesondere Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge und anderer Bauteile aus einer Aluminiumlegierung sind häufig einer korrosiven Umgebung ausgesetzt. So sind insbesondere die das Kühlmedium führenden Teile eines Wärmetauschers bei mangelhafter Wartung des Kühlmediums ständig einem Korrosionsangriff ausgesetzt. Beim Betrieb der Wärmetauscher kann beispielsweise der Fall auftreten, dass das zu kühlende Medium einen pH-Wert von ca. 3 annimmt. Die normalerweise das Aluminium schützende Aluminiumoxidschicht, welche sich automatisch ausbildet, ist in sauren Medien nur bis etwa zu dem pH-Wert von 4,5 unlöslich. Bei geringeren pH-Werten beginnt nach der Auflösung der Oxidschicht die Korrosion des darunter liegenden Aluminiums. Aus dem Stand der Technik ist nun bekannt, die Korrosionsbeständigkeit beispielsweise eines Blechs oder Halbzeugs durch Aufbringen einer Beschichtung bestehend aus einer Aluminium-Zink-Legierung zu erhöhen. Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit wird darauf zurückgeführt, dass das in der Aluminium-Zink-Legierung enthaltene Zink im Bereich der Oberfläche einen den pH-Wert erhöhende Pufferschicht erzeugt, wobei das oberflächennahe Zink in Lösung geht. So entsteht eine Aluminium-Zink-Legierungsschicht, welche einen zunehmenden Zinkgehalt mit zunehmender Schichttiefe aufweist. Beim Recycling der Produktionsschrotte aus der Blech- und/oder Halbzeugherstellung sowie die Schrotte ganzer Wärmetauscher stellt die Legierungskomponente Zink allerdings ein Problem dar, da Zink üblicherweise in anderen Aluminiumlegierungen nicht in den anfallenden, relativ großen Mengen verwendet wird. Entsprechend recycelte Aluminiumlegierungen lassen sich daher nicht flexibel in anderen Bereichen einsetzen. In der WO 2006/041518 A1 wird ferner eine Aluminium-Mangan-Legierung beschrieben, welche zur Verbesserung der Festigkeit und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit einen Magnesium(Mg)-Gehalt von 0,05 bis 0,40 Gew.-% aufweist. Magnesium kann allerdings die Löteigenschaften beeinflussen. Insbesondere bei der Herstellung von Wärmetauschern werden Flussmittel zum Löten verwendet, welche auf Kaliumfluorid basieren. Bei diesen Flussmitteln reagiert das Magnesium aus der Aluminiumlegierung mit dem Fluor, so dass schlechtere Lötergebnisse erzielt werden.
  • Vom dem zuvor geschilderten Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aluminiumlegierung für die Verwendung als Korrosionsschutzschicht von Blechen oder Halbzeugen sowie entsprechende Bleche oder Halbzeuge und daraus hergestellte Wärmetauscher vorzuschlagen, so dass bei gleichbleibender Korrosionsbeständigkeit die Lötbarkeit der Bleche oder Halbzeuge und die Recyclingfähigkeit der daraus hergestellten Bauteile bzw. Wärmetauscher optimiert sind.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung dadurch gelöst, dass die Aluminiumlegierung als Hauptlegierungskomponente Mangan und als Nebenlegierungskomponenten Silizium, optional Eisen, Titan und Chrom enthält sowie neben Verunreinigungen die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist: Mg + Zn ≤ 0 , 1 % .
    Figure imgb0001
  • Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine Aluminiumlegierung mit Mangan als Hauptlegierungskomponente, welche neben Silizium nahezu magnesium- und zinkfrei ist bzw. bei welcher der Gehalt beider Legierungskomponenten in Summe maximal 0,1 Gew.-% beträgt, eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweist und gleichzeitig einfach recycelbar und lötbar ist. Die verwendete Aluminiumlegierung ist insbesondere bei Medien mit einem pH-Wert von etwa 3 sehr beständig und ist aufgrund der geringen Zn- und Mg-Gehalte gut löt- und recyclebar.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Aluminiumlegierung für eine plattierte Korrosionsschutzschicht oder für eine mit dem Material des Blechs oder Halbzeugs simultan gegossene Korrosionschutzschicht verwendet. Durch die Verwendung des Walzplattierens können auf wirtschaftliche Weise große Mengen an Blechen mit einer sehr genau definierten Dicke der Korrosionsschutzschicht erzeugt werden, wobei durch das Walzplattieren eine besonders gute Verbindung zwischen Kernschicht und Korrosionsschutzschicht erzielt wird. Simultanes Gießen der Korrosionsschutzschicht mit dem Material des Blechs oder Halbzeugs führt zur Reduzierung der Anzahl an Arbeitschritten zur Herstellung der Korrosionsschutzschicht auf einem Blech oder Halbzeug. Ein separates Walzplattieren der Aluminiumlegierung für eine Korrosionsschutzschicht auf das Blech oder Halbzeug ist dann nicht mehr erforderlich. Denkbar ist aber auch eine Kombination von Walzplattieren und Simultangießen, beispielsweise dann, wenn weitere funktionale Schichten benötigt werden.
  • Vorzugsweise weist die verwendete AlMn-Aluminiumlegierung einen Mangan-Gehalt von 1,2 bis 1,8 Gew.-% auf, so dass eine optimale Korrosionsbeständigkeit gewährleistet ist. Unterhalb von 1,2 Gew.-% ist der Effekt von Mangan, die Korrosionsbeständigkeit der Korrosionsschutzschicht zu gewährleisten nicht so stark ausgeprägt. Oberhalb von 1,8 Gew.-% können sich im Gefüge der Korrosionsschutzschicht grobe Manganausscheidungen aufgrund der beschränkten Löslichkeit vom Mangan bilden. Diese groben Ausscheidungen können prinzipiell zu einer verminderten Korrosionsbeständigkeit der Korrosionsschutzschicht führen.
  • Um die Recyclingfähigkeit bei der Verwendung der Aluminiumlegierung zu verbessern, weist die Aluminiumlegierung einen Zn-Gehalt von maximal 0,05 Gew.-% auf.
  • Kupfer führt schon in geringen Mengen zur Lokalelementbildung. Als Lokalelement bezeichnet man ein kleinflächiges Korrosionselement, welches elektrisch leitend beispielsweise durch einen Elektrolyten verbunden eine kurzgeschlossene galvanische Zelle bildet. Dies kann zu Lochfraßkorrosion führen. Aus diesem Grund weist die erfindungsgemäß verwendete Aluminiumlegierung einen Kupfer-Gehalt von maximal 0,05 Gew.-% auf.
  • Silizium führt in einem Gehalt von 0,3 bis 0,8 Gew.-% zu einer Verbesserung der Festigkeit der Korrosionsschutzschicht durch Mischkristallverfestigung und kann so einen Beitrag zur Festigkeit des Blechs oder Halbzeugs liefern. Bei einem Gehalt von weniger als 0,30 Gew.-% ist dieser Effekt nur gering ausgeprägt. Oberhalb von 0,8 Gew.-% verringert sich die Schmelztemperatur der Aluminiumlegierung zu sehr, so dass diese in die Nähe der Schmelztemperatur der Aluminiumlote, welche üblicherweise höhere Mengen an Silizium ausweisen, gelangt. Ein Aufschmelzen der Korrosionsschutzschicht beispielsweise während des Lötens ist allerdings nicht wünschenswert.
  • Optional weist die verwendete Aluminiumlegierung gemäß einer nächsten weiteren Ausführungsform einen Chrom-Gehalt von 0,05 bis 0,25 Gew.-% auf. Chrom verbessert die Rekristallisation der Korrosionsschutzschicht während des Lötens und führt damit zu einer Korngrößenverringerung. Oberhalb eines Gehaltes von 0,25 Gew.-% können allerdings grobe Primärausscheidungen entstehen, welche wiederum das Gefüge der Korrosionsschutzschicht negativ beeinflussen.
  • Viele gängige Aluminiumlegierungen enthalten Eisen. Deshalb weist gemäß einer nächsten Ausführungsform der verwendeten Aluminiumlegierung diese maximal 0,5 Gew.-% Eisen auf. Oberhalb eines Eisen-Gehaltes von 0,5 Gew.-% kann eine Lokalelementbildung nicht ausgeschlossen werden. Durch den Eisengehalt von maximal 0,5 Gew.-% ist es möglich, die Kosten zur Herstellung der verwendeten Aluminiumlegierung zu verringern, indem beispielsweise Schrotte aus eisenhaltigen Aluminiumlegierungen zur Herstellung der für die Korrosionsschutzschicht verwendeten Aluminiumlegierung benutzt werden.
  • Der Titan-Gehalt der verwendeten Aluminiumlegierung gemäß einer nächsten Ausführungsform ist auf einen Gehalt von maximal 0,05 Gew.-% beschränkt. Titan wird zur Kornfeinung beim Gießen der herzustellenden Aluminiumlegierung zugegeben. Titan zeigt jedoch eine Wechselwirkung mit Chrom, so dass es bei höheren Ti-Gehalten zusammen mit vorhandenem Chrom zur unerwünschten Primärkristallbildung kommen kann, die auch zu einem schlechteren Umformverhalten der Korrosionsschutzschicht führt.
  • Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigt Aufgabe durch ein Blech oder Halbzeug umfassend mindestens eine Kernschicht aus einer ersten Aluminiumlegierung und mindestens einer Korrosionsschutzschicht hergestellt durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung gelöst. Wie bereits zuvor beschrieben, können Bleche oder Halbzeuge, welche eine entsprechende Korrosionsschutzschicht aufweisen nicht nur besonders gut recycelt werden, sie erreichen bei hoher Korrosionsbeständigkeit auch eine gute Lötbarkeit.
  • Gemäß einer nächsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechs oder Halbzeugs weist die Korrosionsschutzschicht eine Dicke von 10 bis maximal 100 µm auf. Bei einer Dicke von weniger als 10 µm ist eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bei beispielsweise Wasser führenden Bauteilen oder Blechen nicht mehr gewährleistet. Wohingegen bei einer Dicke von mehr als 100 µm die Korrosionsbeständigkeit nicht weiter verbessert wird.
  • Vorzugsweise ist die Korrosionsschutzschicht aufplattiert oder zusammen mit dem Material des Blechs oder Halbzeugs simultan gegossen. Beim Aufplattieren wird durch gemeinsames Warmwalzen eines Blechs/Barrens aus der Korrosionsschutzschicht und eines Blechs/Barrens aus dem (Kern-)Material des Blechs oder Halbzeugs eine stoffschlüssige Verbindung mit hoher Wirtschaftlichkeit erzielt. Eine weitere Verringerung der Arbeitsschritte zur Herstellung eines Verbundes aus Blech- bzw. Halbzeugmaterial und der Korrosionsschutzschicht aus einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung kann durch simultanes Gießen des Materials des Blechs oder Halbzeugs und der Korrosionsschutzschicht erreicht werden.
  • Umfasst das Blech oder Halbzeug mindestens eine weitere funktionale Schicht, so können zusätzliche Eigenschaften des Blechs oder Halbzeugs gewährleistet werden. Beispielsweise ist häufig, insbesondere bei Blechen oder Halbzeugen für Wärmetauscher, eine zweite Plattierschicht aus einem Aluminiumlot vorgesehen, so dass eine gute Lötbarkeit auch bei unzugänglichen Lötstellen erreicht wird. Als andere funktionale Schichten können beispielsweise Plattierschichten aus einer Aluminiumlegierung mit besonders hoher Festigkeit vorgesehen sein, welche eine Erhöhung der mechanischen Steifigkeit des Bauteils erzielen.
  • Besonders vorteilhaft ist schließlich das erfindungsgemäße Blech oder Halbzeug dadurch ausgestaltet, dass das Blech oder Halbzeug zur Verwendung in einem Wärmetauscher ausgebildet ist, da insbesondere bei der Herstellung von Wärmetauschern einerseits eine sehr gute Lötbarkeit und andererseits aufgrund von Umweltauflagen eine verbesserte Recyclingfähigkeit von Wärmetauschern, insbesondere von Wärmetauschern von Kraftfahrzeugen gefordert wird.
  • Das Blech oder Halbzeug kann insbesondere für die Verwendung in einem Wärmetauscher dadurch besonders einfach ausgebildet sein, dass das Blech oder Halbzeug zu einem Rohr umgeformt worden ist, wobei zumindest die Wasser führende Innenseite des Rohres die Korrosionsschutzschicht aufweist. Mit entsprechenden Rohren ausgerüstete Wärmetauscher zeigen eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit auch bei sauren Medien mit einem pH-Wert von etwa 3.
  • Schließlich wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch einen Wärmetauscher, bei welchem zumindest die Wasser führenden Bauteile aus einem erfindungsgemäßen Blech oder Halbzeug hergestellt sind. Besonders vorteilhaft sind Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge, da diese als Teil von Kraftfahrzeugen strengen Recyclingvorschriften unterliegen. Hinsichtlich der weiteren Vorteile der Wärmetauscher wird auf die Ausführungen zu den erfindungsgemäßen Blechen oder Halbzeugen verwiesen.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Verwendung einer Aluminium-Mangan-Legierung als Korrosionsschutzschicht auf einem Blech oder Halbzeug, die Bleche oder Halbzeuge sowie entsprechend daraus hergestellte Wärmetauscher auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 10 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blechs,
    Fig. 2
    eine schematische Schnittansicht eines aus dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 hergestellten Halbzeugs für einen Wärmetauscher und
    Fig. 3
    eine schematische Schnittansicht eines Wärmetauschers hergestellt unter Verwendung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2.
  • In der Fig. 1 ist nun in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blechs 1 dargestellt. Das Blech 1 weist eine Korrosionsschutzschicht 2, eine Kernschicht 3 und eine zusätzliche Funktionsschicht 4, vorzugsweise eine Aluminiumlotschicht auf. Die Korrosionsschutzschicht 2 hat eine Dicke von 10 µm bis 100 µm und besteht aus einer Aluminiumlegierung mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-%:
    • 1,2 % ≤ Mn ≤ 1,8 %,
    • 0,3 % ≤ Si ≤ 0,8 %,
    • Mg + Zn ≤ 0,1 %
    • Fe ≤ 0,5 %,
    • Cu ≤ 0,05 %,
    • Ti ≤ 0,05 %,
    unvermeidbare Verunreinigungen max. in Summe 0,1 %, einzeln max. 0,05 % und Rest Al.
  • Optional kann auch noch ein Chromgehalt von 0,05 bis 0,25 Gew.-% in der Aluminiumlegierung der Korrosionsschutzschicht 2 vorgesehen sein. Die Korrosionsschutzschicht 2 zeigt einerseits ein gutes Korrosionsschutzverhalten auch bei Kontakt mit Medien, welche einen pH-Wert von etwa 3 aufweisen. Der Magnesium-Gehalt der Korrosionsschutzschicht ist erfindungsgemäß gering, so dass nahe zu keine Reaktionen mit kaliumfluoridhaltigen Flussmitteln entstehen. Beim Löten eines mit einer entsprechenden Korrosionsschutzschicht 2 ausgestatteten Blechs werden daher gute Ergebnis erzielt. Zusätzlich kann das Blech 1 und daraus hergestellte Halbzeuge sowie bei der Produktion anfallende Schrotte sehr gut recycelt werden, da die Legierungszusammensetzung fast zinkfrei ist.
  • In Fig. 2 ist nun ein aus dem Blech 1 hergestelltes Rohr 5 in einer schematischen Querschnittsansicht dargestellt. Die Korrosionsschutzschicht 2 sowie die Aluminiumlotschicht 4 werden üblicherweise durch Walzplattieren mit der Kernschicht 3 verbunden. Die Verbindung wird beim Walzplattieren dadurch erreicht, dass die Kernschicht 3 zusätzlich zusammen mit den Schichten 2 und 4 warmgewalzt wird, so dass aufgrund der hohen Temperatur eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Schichten erzielt wird. Ein entsprechend hergestelltes Blech 1 kann deshalb auch gut zu einem Rohr 5 umgeformt werden. Im Inneren des Rohres 5 kann beispielsweise ein Kühlmedium geführt werden, wobei die Korrosionsschutzschicht 2 die Kernschicht 3 vor Korrosion schützt. Die vorzugsweise aus einem Aluminiumlot 4 bestehende äußere Schicht des Rohres 5 dient dazu, das Rohr 5 beispielsweise bei der Herstellung eines Wärmetauschers 6 mit den übrigen Bauteilen des Wärmetauschers zu verlöten.
  • Statt des zuvor genannten Walzplattierens der Korrosionsschutzschicht 2 und der Aluminiumlotschicht 4 auf die Kernschicht 3 ist es auch möglich, die Kernschicht 3, die Korrosionsschutzschicht 2 und/oder die Aluminiumlotschicht 4 simultan zu einem entsprechenden Schichtverbundwerkstoff zu gießen und in nachfolgenden Arbeitsschritten zu einem Rohr 5 umzuformen.
  • Einen Wärmetauscher 6 in einer schematischen Querschnittsansicht zeigt die Fig. 3. Der Wärmetauscher 6 besteht vorzugsweise aus einem Blechlamellenpaket 7 sowie den das Kühlmedium führenden Rohren 5. Die in Fig. 3 schematisch dargestellte Ausführungsform eines Wärmetauschers stellt selbstverständlich nur eine mögliche Ausführung eines Wärmetauschers dar. Charakteristisch ist, dass Wärmetauscher zumeist gelötet werden und Kühlmedien führende Bauteile, wie Rohre etc. aufweisen. Jedenfalls können die im Inneren, an der das Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, führenden Innenseite mit der Korrosionsschutzschicht 2 beschichteten Rohre 5 und Bauteile eines Wärmetauschers auch mit einem Kühlmedium betrieben werden, welches zumindest zeitweise einen pH-Wert von etwa 3 aufweist, ohne dass die Korrosionsbeständigkeit des Wärmetauschers gefährdet ist. Gleichzeitig können die Wärmetauscher 6 auch besonders einfach recycelt werden, da der Zinkanteil in der verwendeten Aluminiumlegierung sehr gering ist.

Claims (16)

  1. Verwendung einer Aluminium-Mangan(AlMn)-Legierung als Korrosionsschutzschicht auf einem Blech oder Halbzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung als Hauptlegierungskomponente Mangan und als Nebenlegierungskomponenten Silizium, optional Eisen, Titan und Chrom enthält sowie neben Verunreinigungen die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist: Mg + Zn ≤ 0 , 1 % .
    Figure imgb0002
  2. Verwendung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung für eine plattierte Korrosionsschutzschicht oder für eine mit dem Material des Blechs oder Halbzeugs simultan gegossene Korrosionschutzschicht verwendet wird.
  3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Mangan-Gehalt von 1,2 bis 1,8 Gew.-% aufweist.
  4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Zn-Gehalt von maximal 0,05 Gew.-% aufweist.
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Kupfer-Gehalt von maximal 0,05 Gew.-% aufweist.
  6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Silizium-Gehalt von 0,3 bis 0,8 Gew.-% aufweist.
  7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Chrom-Gehalt von 0,05 bis 0,25 Gew.-% aufweist.
  8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Eisen-Gehalt von kleiner als 0,5 Gew.-% aufweist.
  9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Titan-Gehalt von maximal 0,05 Gew.-% aufweist.
  10. Blech oder Halbzeug umfassend mindestens eine Kernschicht aus einer ersten Aluminiumlegierung und mindestens einer Korrosionsschutzschicht bestehend aus einer Aluminiumlegierung gemäß Anspruch 1 bis 9.
  11. Blech oder Halbzeug nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht eine Dicke von 10 bis maximal 100 µm aufweist.
  12. Blech oder Halbzeug nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht aufplattiert ist oder die Korrosionsschutzschicht mindestens zusammen mit dem Material des Blechs oder Halbzeugs simultan gegossen ist.
  13. Blech oder Halbzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blech oder Halbzeug mindestens eine weitere Schicht oder Plattierschicht aus einem Aluminiumlot umfasst.
  14. Blech oder Halbzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blech oder Halbzeug zur Verwendung in einem Wärmetauscher ausgebildet ist.
  15. Blech oder Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blech oder Halbzeug zu einem Rohr umgeformt worden ist, wobei zumindest die Wasser führende Innenseite des Rohres die Korrosionsschutzschicht aufweist.
  16. Wärmetauscher dessen Wasser führende Bauteile aus einem Blech oder Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 14 hergestellt sind.
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