DE112005001330T5

DE112005001330T5 - Aluminium-Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE112005001330T5
Application number: DE112005001330T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Oyama Takahashi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-05-10
Also published as: US20080047683A1; WO2006001541A3; WO2006001541A2; JP2006045667A; CN101287957B; CN101287957A

Abstract

Ein Aluminium-Wärmetauschrohr, das aus einer Legierung hergestellt ist, welche 0,90–1,5 Massen-% Mn enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen sind, wobei das Rohr eine elektrische Leitfähigkeit von 30–43% IACS hat.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Anmeldung ist eine Anmeldung, welche unter 35 U.S.C. §111 (a) unter Beanspruchung des Vorteils gemäß 35 U.S.C. §119 (e) (1) des Anmeldetages der provisorischen Anmeldung Nummer 60/584,135, welche am 1. Juli 2004 gemäß 35 U.S.C. §111 (b) eingereicht wurde, angemeldet wurde.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmetauschrohre aus Aluminium und ein Verfahren zur Herstellung des Rohrs, insbesondere Aluminium-Wärmetauschrohre, beispielsweise für die Verwendung in Wärmetauschern wie Kondensatoren oder Verdampfern in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, in welche ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird, und in Gaskühlern oder Verdampfern in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, in denen CO₂ oder ein ähnliches überkritisches Kältemittel verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Rohre.
Der Begriff „Aluminium", wie er hierin und in den beiliegenden Ansprüchen verwendet wird, umfasst Aluminiumlegierungen zusätzlich zu reinem Aluminium. Das Metall, welches durch ein Atomsymbol dargestellt ist, umfasst natürlich keine Legierungen von dem selben.

Für die Verwendung in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, in denen ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird, sind Kondensatoren bekannt, welche ein Paar von Aluminium-Sammelbehältern, die parallel und beabstandet voneinander angeordnet sind, flache Wärmetauschrohre aus Aluminium, die parallel angeordnet sind und jeweils gegenüberliegende Enden haben, die an den entsprechenden Sammelbehältern angebracht sind, gewellte Aluminiumrippen, die jeweils in einem Luftdurchtrittsspalt zwischen jeden benachbarten Paar von Wärmetauschrohren angeordnet und an dem Paar von Wärmetauschrohren angebracht sind, und ein Aluminium-Einlassrohr, welches an einem Sammelbehälter angebracht ist, und ein Aluminium-Auslassrohr, welches an dem anderen Sammelbehälter angebracht ist, aufweisen.

Das Wärmetauschrohr des oben beschriebenen Kondensators wird herkömmlicherweise beispielsweise aus einer Legierung hergestellt, welche 0,2–1,0 Gew.-% Cu aufweist, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen sind (siehe die Publikation JP-B Nr. 60-22278).

Die Oberflächen von Wärmetauschrohren für die Verwendung in dem Kondensator von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen sind bisher einer Chromatierungsbehandlung unterworfen worden, um ihnen einen verbesserten Korrosionswiderstand zu geben, aber die Behandlung erfordert aufwendige Arbeiten. Da Cr⁶⁺ eine schädliche Substanz ist, erfordert der flüssige Abfall, welcher aus der Behandlung resultiert, eine aufwendige Behandlung für die Beseitigung. Das Wärmetauschrohr hat daher das Problem, dass es eine aufwendige Arbeit für die Herstellung erfordert. Zusätzlich soll die Verwendung von Cr⁶⁺ in Europa in nahender Zukunft verboten werden.

Das in der obigen Publikation offenbarte Wärmetauschrohr bietet jedoch keinen Widerstand gegen Lochfraßkorrosion, wenn das Rohr nicht der Chromatierungsbehandlung unterworfen wird.

Obwohl es angemessen erscheint, vor dem Löten eine Zn-Schicht auf der Außenoberfläche des Wärmetauschrohrs durch thermisches Spritzen auszubilden, anstatt die Chromatierungsbehandlung einzusetzen, um den Widerstand gegen Lochfraß des Rohrs zu verbessern, hat diese Prozedur auch das Problem, dass sie aufwendig und kostenintensiv durchzuführen ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Probleme zu überwinden und ein Aluminium- Wärmetauschrohr, welches leicht und preiswert herzustellen ist und einen zufriedenstellenden Widerstand gegen Lochfraßkorrosion besitzt, und ein Verfahren zur Herstellung des Rohrs anzugeben.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst die vorliegende Erfindung die folgenden Modi.

1) Ein Aluminium-Wärmetauschrohr, das aus einer Legierung hergestellt ist, welche 0,90–1,5 Massen-% Mn enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen sind, wobei das Rohr eine elektrische Leitfähigkeit von 30–43% IACS hat. Bei dem Aluminium-Wärmetauschrohr gemäß Abschnitt 1) ist Mn das Mittel, um einen verbesserten Widerstand gegen Lochfraßkorrosion und eine verbesserte Festigkeit zu geben, aber wenn der Anteil weniger als 0,90 Massen-% ist, ist dieser Effekt nicht verfügbar. wenn der Anteil über 1,50 Massen-% liegt, nimmt der Effekt, eine verbesserte Festigkeit zu geben, ab, während eine Warmformgebung einem erhöhten Widerstand gegen Verformung begegnet und das Material, aus welchem das Aluminium-Wärmetauschrohr herzustellen ist, eine beeinträchtigte Bearbeitbarkeit, beispielsweise eine beeinträchtigte Strangussfähigkeit zeigt. Entsprechend sollte die Legierung zur Herstellung des Aluminium-Wärmetauschrohrs einen Mn-Anteil von 0,90– 1,5 Massen-%. Der Mn-Anteil beträgt vorzugsweise 1,0–1,2 Massen-%. Wenn das Rohr gemäß Abschnitt 1) eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 30% IACS hat, deutet dies auf einen unzureichenden Mn-Anteil hin, was zu einer verringerten Festigkeit führt. Wenn die Leitfähigkeit über 43% IACS liegt, werden Mn und unvermeidbare Verunreinigungen nicht in hinreichender Weise feste Lösungen in der Matrix bilden, was zu einem verringerten Korrosionswiderstand führt. Entsprechend sollte die Leitfähigkeit der Legierung zur Herstellung des Aluminium-Wärmetauschrohrs 30–43% IACS betragen und ist vorzugsweise 33–37% IACS.
2) Ein Aluminium-Wärmetauschrohr nach Abschnitt 1, worin die unvermeidbaren Verunreinigungen Cu umfassen und der Anteil an Cu bis zu 0,05 Massen-% beträgt. Bei dem Aluminium-Wärmetauschrohr gemäß Abschnitt 2) ist es wahrscheinlich, dass die unvermeidbare Verunreinigung Cu, selbst wenn sie in einer geringen Menge vorliegt, den Widerstand gegen Lochfraß beeinträchtigt. Entsprechend beträgt der Cu-Anteil bis zu 0,05 Massen-%.
3) Ein Aluminium-Wärmetauschrohr gemäß Abschnitt 1, worin die unvermeidbaren Verunreinigungen Fe umfassen und der Anteil an Fe bis zu 0,25 Massen-% beträgt. Bei dem Aluminium-Wärmetauschrohr gemäß Abschnitt 3) ist es wahrscheinlich, dass die unvermeidbare Verunreinigung mit Fe den Widerstand gegen Lochfraß des Rohrs beeinträchtigt, obwohl es weniger Einfluss besitzt als Cu. Entsprechend ist es gewünscht, dass der Fe-Anteil bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
4) Ein Aluminium-Wärmetauschrohr nach Abschnitt 1, worin die unvermeidbaren Verunreinigungen Si umfassen und der Anteil an Si bis zu 0,25 Massen-% beträgt. Bei dem Aluminium-Wärmetauschrohr gemäß Abschnitt 4) wird die unvermeidbare Verunreinigung an Si wie Fe den widerstand des Rohrs gegen Lochfraßkorrosion verringern. Es ist daher gewünscht, dass der Si-Anteil bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
5) Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling, der aus einer Legierung hergestellt ist, welche 0,90–1,50 Massen-% Mn und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, in der Atmosphäre oder einer Inertgasatmosphäre 10–600 Minuten lang auf 550–600°C gehalten wird und anschließend abgekühlt wird. Bei dem Verfahren gemäß Abschnitt 5) zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs wird der Rohrrohling auf einer vorgegebenen Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer gehalten, wodurch das Mn und unvermeidbare Verunreini gungen in der Legierung dazu gebracht werden, dass der Rohrrohling feste Lösungen in der Matrix bildet, wodurch die Mengen an Kristallen und Ausscheidungen, welche als Kerne in dem Material zur Verursachung von Korrosion dienen, verringert wird, was zu einer verbesserten Korrosionswiderstand führt und entsprechend in einer niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit resultiert, um zu einen verbesserten Widerstand des hergestellten Aluminium-Wärmetauschrohrs gegen Lochfraßkorrosion beizutragen. Die verwendete Heiztemperatur beträgt 550–600°C, weil wenn die Temperatur niedriger als 550°C ist, Mn und unvermeidbare Verunreinigungen nicht in einem ausreichendem Maß feste Lösungen in der Matrix bilden werden, und weil wieiterhin Temperaturen oberhalb von 600°C ökonomisch ineffizient sind und es nicht schaffen, einen verbesserten Effekt bei der Bildung von festen Lösungen von Mn und unvermeidbaren Verunreinigungen in der Matrix zu geben. Der Rohling wird 10–600 Minuten lang aufgeheizt gehalten, weil wenn diese Zeitdauer weniger als 10 Minuten beträgt, Mn und unvermeidbare Verunreinigungen sich nicht in ausreichendem Maße in der festen Matrix lösen werden, während Zeitdauern oberhalb von 600 Minuten nur zu einer niedrigeren ökonomischen Effizienz führen werden und es nicht schaffen, einen verbesserten Effekt bei der Bildung von festen Lösungen des Mn und der unvermeidbaren Verunreinigungen in der Matrix zu schaffen.
6) Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Abschnitt 5, worin die Legierung, aus welcher das Wärmetauschrohr gemacht ist, Cu als eine der unvermeidbaren Verunreinigungen enthält und der Anteil an Cu bis zu 0,05 Massen-% beträgt.
7) Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Abschnitt 5, worin die Legierung, aus welcher der Rohrrohling hergestellt ist, Fe als eine der unvermeidbaren Verunreinigungen enthält und der Anteil von Fe bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
8) Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Abschnitt 5, worin die Legierung, aus welcher der Rohrrohling hergestellt ist, Si als eine der unvermeidbaren Verunreinigungen enthält und der Anteil an Si bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
9) Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Abschnitt 5, worin die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 20–130°C/Minute zur Erwärmung des Rohlings erhöht wird. Bei dem Rohrherstellungsverfahren gemäß Abschnitt 9) wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 20–130°C/Minute für die Erwärmung erhöht, weil Geschwindigkeiten unterhalb von 20°C/Minute ökonomisch ineffizient sind, und wenn die Rate oberhalb von 130°C/Minute liegt, andere Aluminiumprodukte die gleichzeitig zu erwärmen sind, hinsichtlich der Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs variieren werden.
10) Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Abschnitt 5, worin der Rohling mit der Geschwindigkeit von wenigstens 47°C/Minute nach dem Erwärmen abgekühlt wird. In dem Rohrherstellungsverfahren von Abschnitt 10) beträgt die Abkühlgeschwindigkeit nach der Erwärmung wenigstens 47°C/Minute, weil wenn die Abkühlgeschwindigkeit weniger als 47°C/Minute, das Mn und die unvermeidbaren Verunreinigungen, welche feste Lösungen in der Matrix bilden, wieder ausscheiden werden, was möglicherweise zu einem beeinträchtigten Korrosionswiderstand führen kann.
11) Ein Wärmetauscher mit einem Aluminium-Wärmetauschrohr nach einem der Abschnitte 1 bis 4.
12) Ein Kältekreislauf, welcher einen Kompressor, einen Kondensator und einen Verdampfer enthält und worin ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird, wobei der Kondensator ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 11 ist.
13) Ein Fahrzeug, in dem ein Kältekreislauf gemäß Anspruch 12 als die Kraftfahrzeug-Klimanlage installiert ist.
14) Ein überkritischer Kältekreislauf, welcher einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer und einen Zwischenwärmetauscher, um ein Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und ein Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, aufweist und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler einem Wärmetauscher nach Abschnitt 11 aufweist.
15) Ein Fahrzeug, in welchem ein Kältekreislauf gemäß Abschnitt 14 als eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage installiert ist.

Das Aluminium-Wärmetauschrohr gemäß Abschnitt 1) hat eine elektrische Leitfähigkeit von 30–43% IACS und kann daher daran gehindert werden, eine Lochfraßkorrosion zu entwickeln, ohne die Chromatierungsbehandlung oder ein thermisches Zinksprühverfahren zu benötigen. Da das Rohr aus einer Legierung hergestellt ist, welches 0,90–1,50 Massen-% Mn und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, kann das Rohr mit einer verbesserten Festigkeit und einer zufriedenstellenden Bearbeitbarkeit hergestellt werden. Das Rohr kann daher im wesentlichen hergestellt werden, in dem ein Rohling auf einer vorgegebenen Temperatur in der Atmosphäre oder in einer Inertgasatmosphäre für eine bestimmte Zeitdauer gehalten wird, und anschließend der Rohling abgekühlt wird, und ist daher leicht und preiswert herzustellen.

Die Aluminium-Wärmetauschrohre gemäß den Abschnitten 2) bis 4) sind weiterhin hinsichtlich des Widerstands gegen Lochfraßkorrosion verbessert.

Die beschriebenen Aluminium-Wärmetauschrohre können relativ leicht zu niedrigen Kosten durch das Verfahren gemäß Abschnitt 5) hergestellt werden.

Die Rohrherstellungsverfahren gemäß den Abschnitten 6) bis 8) schaffen Aluminium-Wärmetauschrohre, die in den Abschnitten 2) bis 4) beschrieben sind, jeweils relativ leicht und zu niedrigen Kosten.

Die Rohrherstellungsverfahren gemäß den Abschnitten 9) und 10) gewährleisten eine hohe ökonomische Effizienz, um Aluminium-Wärmetauschrohre zu schaffen, welche einen verlässlichen Widerstand gegen Lochfraßkorrosion haben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, der ein Wärmetauschrohr aus Aluminium der Erfindung umfasst und in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen einsetzbar ist, worin ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird.
2 ist ein Diagramm, das ein Heiztemperaturmuster von Beispielen 1 bis 4 zeigt.
BESTE FORM ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1 zeigt einen Kondensator, der zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen geeignet ist und ein Wärmetauschrohr aus Aluminium gemäß der Erfindung aufweist.
Unter Bezugnahme auf die 1 umfasst der Kondensator 1 zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, in denen ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird, ein Paar von ersten und zweiten Aluminium-Sammelbehältern 2, 3, die aus Aluminium hergestellt sind und parallel mit Abstand von einander angeordnet sind, flache Wärmetauschrohre 4, die jeweils aus einem Aluminium-Strangussteil hergestellt sind, welche parallel angeordnet sind und gegenüberliegende Enden haben, die an den entsprechenden Sammelbehältern 2, 3 angebracht sind, gewellte Rippen 5, die aus einem Aluminiumlötblech hergestellt sind und jeweils in einem Luftdurchtrittsspalt zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauschrohren 4 angeordnet und an dem Paar von Wärmetauschrohren 4 festgelötet sind, ein Einlassrohr 6, das aus einem Aluminium-Strangussteil hergestellt ist und an einem oberen Endbereich der Umfangswandung des ersten Sammelbehälters 2 festgeschweißt ist, ein Auslassrohr 7, das aus einem Aluminium-Strangussteil hergestellt und an einem unteren Endbereich der Umfangswand des zweiten Sammelbehälters 3 festgeschweißt bzw. gelötet ist, eine erste Trennungsplatte 8, welche innerhalb des ersten Sammelbehälters 2 oberhalb von dessen Mittelbereich vorgesehen ist, und eine zweite Teilungsplatte 9, die innerhalb des zweiten Sammelbehälters unterhalb von dessen Mittelbereich vorgesehen ist.
Die Anzahl von Wärmetauschrohren 4, die oberhalb der ersten Trennungsplatte 8 angeordnet sind, die Anzahl von Wärmetauschrohren 4, welche zwischen der ersten Trennungsplatte 8 und der zweiten Trennungsplatte 9 angeordnet sind, und die Anzahl von Wärmetauschrohren, die unterhalb der zweiten Trennungsplatte 9 angeordnet sind, nimmt zunehmend von oben nach unten hin ab, um Gruppen von Kanälen zu bilden. Ein Kältemittel, das durch das Einlassrohr 6 in einer Dampfphase einströmt, strömt zick-zack-förmig durch die Kanalgruppen als Einheiten innerhalb des Kondensators, bevor es in einer flüssigen Phase aus dem Auslassrohr 7 ausströmt.
Die Wärmetauschrohre 4 sind aus einer Legierung hergestellt, das 0,9 bis 1,5 Massen-% Mn aufweist, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen sind, und die Rohre haben eine elektrische Leitfähigkeit von 30–43% IACS. Obwohl es nicht gezeigt ist, hat jedes der Wärmetauschrohre 4 eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen, die parallel angeordnet sind.
In dem Fall, wo die Legierung zur Herstellung des Wärmetauschrohrs 4 Cu als eine unvermeidbare Verunreinigung enthält, beträgt der Anteil der unvermeidbaren Verunreinigung an Cu vorzugsweise bis zu 0,05 Massen %. Wenn die Legierung zur Herstellung des Wärmetauschrohrs 4 Fe als eine unvermeidbare Verunreinigung enthält, beträgt der Anteil der unvermeidbaren Verunreinigung an Fe vorzugsweise bis zu 0,25 Massen-%. Wenn schließlich die Legierung, aus der das Wärmetauschrohr 4 hergestellt ist, Si als eine unvermeidbare Verunreinigung enthält, beträgt der Anteil der unvermeidbaren Verunreinigung an Si vorzugsweise bis zu 0,25 Massen-%.
Das Wärmetauschrohr 4 wird beispielsweise in der folgenden Weise hergestellt.
Die oben beschriebene Legierung wird zu einem Rohling extrudiert bzw. stranggepresst. Der Rohrrohling wird auf eine Temperatur von 550–600°C aufgeheizt und in der Atmosphäre oder in einer Inertgasatmosphäre 10–600 Minute lang aufgeheizt, gehalten und wird anschließend abgekühlt. Zur Erwärmung des Rohlings wird die Temperatur vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 20–130°C/Minute aufgeheizt und nach der Erwärmung wird der Rohling vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 47°C/Minuten abgekühlt. Auf diese Weise wird das Wärmetauschrohr 4 hergestellt.
Wenn der Rohrrohling auf einer vorgegebenen Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer gehalten wird, bilden das Mn und unvermeidbare Verunreinigungen in der Legierung, aus welcher der Rohling hergestellt ist, feste Lösungen in der Matrix, wodurch die Mengen an Kristallen und Ausscheidungen, welche als Kerne in dem Material zur Verur ursachung von Korrosion dienen, reduziert werden, so dass dem hergestellten Aluminium-Wärmetauschrohr ein verbesserter Korrosionswiderstand gegeben wird, was entsprechend in einer niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit resultiert, um ihm einen verbesserten widerstand gegen Lochfraßkorrosion zu verleihen.
Bei der Herstellung des Kondensators 1 können die Wärmetauschrohre 4 simultan hergestellt werden, wenn die Sammelbehälter 2, 3 an den Wärmetauschrohren 4 festgelötet werden und wenn die Rohre 4 an den gewellten Rippen 5 festgelötet werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Wärmetauschrohr aus Aluminium gemäß der Erfindung in Kondensatoren zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingesetzt, welches Kältekreisläufe sind, in denen ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird. Das Rohr kann alternativ in Verdampfern zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen verwendet werden.
Das Wärmetauschrohr der Erfindung kann auch in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, d.h. in Kältekreisläufen eingesetzt werden, welche einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer und einen Zwischenwärmetauscher, um das Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und das Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, aufweisen und worin CO₂ oder ein anderes überkritisches Kältemittel verwendet wird, um als das Rohr des Gaskühlers oder des Verdampfers zu dienen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf bestimmte Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.
Beispiele 1 bis 4
Rohlinge für Wärmetauschrohre mit einer Breite von 16mm, einer Höhe (Dicke) von 2mm, mit achtzehn Kältemittelkanälen und einer Dicke der Umfangswandungen von 0,3 mm wurden aus vier Arten von Legierungen, welche die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen hatten, stranggepresst.
Anschließend wurden die Rohrrohlinge in einem Vorheizhofen, der auf eine interne Temperatur von 500°C vorgeheizt war, plaziert, darin 10 Minuten lang gehalten und anschließend in dem Hauptheizofen, welcher auf eine interne Temperatur von 601°C vorgeheizt war, plaziert und darin gehalten, so dass er im Wesentlichen auf einer Temperatur von 600°C drei Minuten lang gehalten wurde, woraufhin die Rohrrohling im wesentlichen auf einer Temperatur von 570°C mit Stickstoffgas abgekühlt wurden. Die Rohrrohlinge wurden anschließend aus dem Ofen entnommen. Die Temperatur wurde zum Heizen mit einer Geschwindigkeit von 30°C/Minute erhöht, und die Rohling wurden mit einer Geschwindigkeit von 60°C/Minute abgekühlt. Die 2 zeigt das Heiztemperaturmuster. Die so hergestellen Wärmetauschrohre wurden hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit überprüft. Die Tabelle 1 zeigt auch das Ergebnis.
Die Wärmetauschrohre würden einem SWAAT 960-hr Test unterzogen und auf Korrosion überprüft. Die Tabelle 1 zeigt die maximalen Korrisionstiefen der Rohre. Die Tabelle 2 zeigt den Zustand der Korrosion, welche sich in den Wärmetauschrohren entwickelte, d.h. die Tiefe der Korrosion und die Anzahl von Korrosionsfehlern.
Vergleichsbeispiele 1 bis 4
Rohrrohlinge für Wärmetauschrohre mit einer Breite von 16mm, einer Höhe (Dicke) von 2mm, achtzehn Kältemittelkanälen und einer Umfangswanddicke von 0,3mm wurden aus vier unterschiedlichen Legierungen, welche die in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen haben, stranggepresst. Die Rohrrohlinge wurden dem SWAAT 960-hr Test unterworfen, ohne zur Behandlung erwärmt worden zu sein, und anschließend hinsichtlich der resultierenden Korrosion überprüft. Es wurde herausgefunden, dass die Rohlinge Löcher haben, welche sich durch die Dicke der Umfangswandung erstrecken.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Das Wärmetauschrohr aus Aluminium gemäß der Erfindung ist beispielsweise zur Verwendung in Wärmetauschern, die in Kondensatoren oder Verdampfern in Kraftfahrzeug-Klimanlagen eingesetzt werden, wo ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird, und in Gaskühlern oder Verdampfern in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, in denen CO₂ oder ein anderes überkritisches Kältemittel verwendet wird, geeignet.
Zusammenfassung:
Ein Aluminium-Wärmetauschrohr 4 ist aus einer Legierung, welche 0,90–1,50 Massen-% Mn und den Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, hergestellt und hat eine elektrische Leitfähigkeit von 30–43% IACS. Das Rohr 4 ist aus einem Rohrrohling hergestellt, der aus einer Legierung besteht, welche 0,90–1,50 Massen-% Mn und den Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, in denen der Rohling in der Atmosphäre oder in einer Inertgasatmosphäre 10–600 Minuten lang auf einer Temperatur von 550–600°C erhitzt gehalten wird und anschließend der Rohling abgekühlt wird. Das Rohr ist einfach und preiswert herzustellen und zufriedenstellend hinsichtlich des Widerstands gegen Lochfraßkorrosion.

Claims

Ein Aluminium-Wärmetauschrohr, das aus einer Legierung hergestellt ist, welche 0,90–1,5 Massen-% Mn enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen sind, wobei das Rohr eine elektrische Leitfähigkeit von 30–43% IACS hat.
Ein Aluminium-Wärmetauschrohr nach Anspruch 1, worin die unvermeidbaren Verunreinigungen Cu umfassen und der Anteil an Cu bis zu 0,05 Massen-% beträgt.
Ein Aluminium-Wärmetauschrohr gemäß Anspruch 1, worin die unvermeidbaren Verunreinigungen Fe umfassen und der Anteil an Fe bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
Ein Aluminium-Wärmetauschrohr nach Anspruch 1, worin die unvermeidbaren Verunreinigungen Si umfassen und der Anteil an Si bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling, der aus einer Legierung hergestellt ist, welche 0,90–1,50 Massen-% Mn und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, in der Atmosphäre oder einer Inertgasatmosphäre 10–600 Minuten lang auf 550–600°C gehalten wird und anschließend abgekühlt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Anspruch 5, worin die Legierung, aus welcher das Wärmetauschrohr gemacht ist, Cu als eine der unvermeidbaren Verunreinigungen enthält und der Anteil an Cu bis zu 0,05 Massen-% beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Anspruch 5, worin die Legierung, aus welcher der Rohrrohling hergestellt ist, Fe als eine der unvermeidbaren Verunreinigungen enthält und der Anteil von Fe bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Anspruch 5, worin die Legierung, aus welcher der Rohrrohling hergestellt ist, Si als eine der unvermeidbaren Verunreinigungen enthält und der Anteil an Si bis zu 0,25 Massen-% beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Anspruch 5, worin die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 20–130°C/Minute zur Erwärmung des Rohlings erhöht wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Wärmetauschrohrs gemäß Anspruch 5, worin der Rohling mit der Geschwindigkeit von wenigstens 47°C/Minute nach dem Erwärmen abgekühlt wird.
Ein Wärmetauscher mit einem Aluminium-Wärmetauschrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Ein Kältekreislauf, welcher einen Kompressor, einen Kondensator und einen Verdampfer enthält und worin ein Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird, wobei der Kondensator ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 11 ist.
Ein Fahrzeug, in dem ein Kältekreislauf gemäß Anspruch 12 als die Kraftfahrzeug-Klimanlage installiert ist.
Ein überkritischer Kältekreislauf, welcher einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer und einen Zwischenwärmetauscher, um ein Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und ein Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, aufweist und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler einem Wärmetauscher nach Anspruch 11 aufweist.
Ein Fahrzeug, in welchem ein Kältekreislauf gemäß Anspruch 14 als eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage installiert ist.