耐电化腐蚀性提高的制品制造技术

一种制品具有由第一金属形成的第一部件和与第一部件在接触面上连接的第二部件。第二部件由第二金属形成，与第一金属相比，第二金属具有较快的还原反应动力学和较大的电化腐蚀推动力；所述的第二金属比第一金属贵重。在第一和第二金属之间提供这样一种材料，该材料可在一种电解液存在下降低第二金属的还原反应动力学，可基本免除电化腐蚀问题。在一个优选实施方式中，该制品是热交换器，其中第一部件是叶片圈，第二部件是管，所述材料是管上的涂层，该材料的还原反应动力学比铜低，用来降低管与叶片圈之间的腐蚀活性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利申请是申请日为1996年10月21日的待审专利申请08/734146后续的一部分。
技术介绍
总的来说，本专利技术涉及在腐蚀性环境中保护金属，具体地说，在铜-铝热交换器用于空调器中时保护其免受腐蚀。
技术介绍
腐蚀是一个涉及两个同时发生的反应(称为半电池反应)的过程。一个半电池反应是金属的氧化即腐蚀。该过程涉及失去电子，例如来自于氧化过程的电子则被相关联的还原半电池反应所使用，该还原半电池反应常常是氧或氢的还原，例如氧化反应(腐蚀过程)仅能够以使用氧化过程产生的电子的还原反应所控制的速率进行。这是因为必须保持电荷中性。当两种不同金属在电解液存在下彼此接触由此形成原电池电偶时，就发生电化腐蚀。较贵重的金属(在电势序中较负)可提供附加的表面积，使还原反应在上面发生。这就促进了不太贵重的金属(在电势序中较正)发生氧化/腐蚀。腐蚀的程度在两种金属的界面处最大，但是也可以在离实际界面一定距离的位置发生。由铜管和铝叶片制成的热交换器的耐腐蚀性是用铝叶片和铝管制成的热交换器约的大低十分之一。如上所述，这是因为当两种不同金属(如铜和铝)在腐蚀性环境中接触时，会形成原电池电偶，此时较贵重金属促进较活泼金属的腐蚀。较贵重金属(在热交换器用途中是铜)的不利作用，是(1)它提供附加表面积，使腐蚀过程的还原反应在其上面发生；和(2)铜上的腐蚀还原反应速率很高。这两种因素都加快腐蚀过程，导致铝叶片的腐蚀速率增大至10倍。在沿海地区，最常见的电解液是盐水。细小盐水雾滴会从海岸吹至内陆长达50英里的距离。二氧化硫和其他工业污染物与水汽结合时，也会形成电解液。阻止电化腐蚀的一个常见方法是用不同类型的涂料涂布腐蚀金属露出的表面。由于多种原因，这些保护性涂层的成效有限。这些类型涂层的主要问题是它们阻止腐蚀的有效性由于受到一些环境因素例如紫外光和酸雨的影响而下降。另一个常见的问题是涂层材料往往与金属基材附着得不好，最终会脱落下来或磨蚀掉，露出金属基材。此外，这些保护性涂层在一定程度上是多孔的，会让电解液渗透到基材表面，与原电池电偶接触。这些涂层也可能较为昂贵。使用铝叶片和铜管时，用涂料涂布铝叶片是目前常用的办法。但是该办法会降低热交换器的热效率，因为它在叶片与管之间插入了妨碍导热的屏障。它也可能存在这样的问题(1)由于铜表面与铝表面之间的比率增大很多，在叶片圈附近的切变裸铝边缘侵蚀很快，(2)在叶片的冲压过程中，工具磨损和玷污增大，(3)提高成本。保护性涂层的现有技术是用涂层或油漆覆盖会腐蚀的金属，使其与侵蚀性的环境隔开来进行保护的。这个概念是众所周知的，它是用涂层例如油漆或金属涂层来保护基材，例如镀锌钢就是如此。在镀锌钢的情形下，锌涂层对于钢基材也是牺牲性的。对于原电池电偶，通过选择在电势序中彼此接近或类似的两种金属，就能够使这两种金属组合的相容性更大，就可有效地降低电化腐蚀的推动力。专利技术的揭示本专利技术的第一目的是提供一种制品，优选是热交换器，它在用于腐蚀性环境中时具有提高的耐腐蚀性。本专利技术的另一个目的是提供优选由铜和铝材料分别作为管和叶片的材料制成的散热片式热交换器，它的还原反应动力学有所降低，用来抑制这些材料之间的腐蚀活性。本专利技术的又一个目的是提供优选由铜和铝材料分别作为管和叶片的材料制成的散热片式热交换器，它能减少在其非腐蚀性铜管上进行了降低还原反应动力学的表面处理，用来抑制相对于较贵重铜管的不太贵重铝叶片圈的电化腐蚀。本专利技术的再一目的是提供优选由铜和铝材料分别作为管和叶片的材料制成的散热片式热交换器，在其非电化腐蚀的铜管上进行用锡的表面处理，与铜性能本身相比，这大大降低还原反应动力学，从而抑制相对于较贵重的铜管来说不太贵重的铝叶片圈的电化腐蚀。本专利技术的包括由第一金属形成的第一部件和与第一部件在接触面上连接的第二部件的制品，可达到上述目的并得到下述优点。第二部件由第二金属形成，它的还原反应动力学比第一部件快，所述的第二金属比第一金属较为贵重。在第一和第二金属之间提供这样一种材料或物质，该材料可在一种电解液存在条件下降低第二金属的还原反应动力学，用来降低第一金属的电化腐蚀。在一个优选实施方式中，该制品是热交换器，其中第一部件是叶片圈，第二部件是管，所述具有降低第二金属还原反应动力学作用的材料是管上的涂层，该材料的还原反应动力学比铜低，用来降低管与叶片圈之间的腐蚀活性。附图的简要说明附图说明图1是装有根据本专利技术处理的热交换器管的热交换器的透视图；图2是根据本专利技术的原理所得性能提高的示意图。实施本专利技术的最佳方式下面将进行详细说明，本专利技术为铜-铝热交换器提供防腐蚀保护。但是，本行业内的技术人员应当明白，本专利技术不局限于这个具体实施方式，而且能够与不同的金属在电解液存在下彼此接触的多种排列结合使用。图1示出了用于空调装置的一般类型的散热片式热交换器1。该热交换器包括一个或多个输送管路，用来在热交换器装置中输送冷却剂。为了说明方便，该热交换器1包括一个输送管路2，它由入口管3和出口管4组成，它们在热交换器1的一端用90°弯管5连接。但是应当明白，根据系统需要，可以将多个管路加入装置中。所述装置中还有一系列叶片6，它们是许多径向排列的片状部件，是沿输送管路的长度间隔安装的。这些叶片6固定在一对端板7和8之间的装置内，限定着气体流动的通道，气体通过该通道流经管2延伸段的外面和间隔安装的叶片6之间。如上所述，该类型的热交换器通常用于腐蚀性环境中。在一种代表性装置中，采用铜质输送管路和铝质叶片制成该类型的热交换器。铝叶片与铜管接触，能通过热传导带走热量，然后通过对流热传递将热量传给在管外流动的气体(通常是空气)。由于铜的热传递性能良好，通常耐腐蚀而且易于制造和维修，所以在管结构中使用铜。由于铝的热传递性能良好、易于制造且成本低，所以用铝制造叶片。完全用铜和完全用铝制造的热交换器使用于某些用途中，可以避免电化腐蚀的问题。但是，这些热交换器具有成本较高和难以制造和维修的缺点。铝在电势序中比铜具有明显较强的正性，即贵重性较小。因此，铝在电解液存在条件下与铜接触时就氧化或腐蚀。在如图1所示的装置中，管与叶片的界面是形成原电池电偶的地方，在没有某种阻止措施时，是铝叶片最可能发生腐蚀的地方。一旦叶片在界面处腐蚀，叶片就不再与管接触，因此热交换器的效率就大大下降，因为叶片丧失了从管子传出热的能力。根据本专利技术，用某种材料涂布或加入到露出的铜管2表面中，用来降低在铜与铝之间驱动原电池电偶的还原反应速率，这是与对腐蚀的目标部件即叶片进行涂布不同的。锡合金是这种材料的最佳候选材料，因为它们能提供很低的还原反应动力学。因此，在铜管表面涂布或浸渍一层这种还原反应动力学比铜低的材料，就能够达到这种降低还原反应动力学的目的。如
技术介绍
中所述，传统上是用与较贵重的部件电化相容的金属涂布会腐蚀的材料，即转换到在电势序中彼此接近的相容金属，就可防止电化腐蚀问题。如果两种金属在电势序中彼此接近，那么就几乎没有电化腐蚀过程的驱动力。与此不同，本文专利技术了一种新方法。与涂布会腐蚀的金属或者选择电势序中彼此接近的金属不同，本专利技术是使用还原反应动力学低的金属涂层，尽管电势序显示金属涂层与未涂布部件由于在电势序中有一定距离而有高驱动力。这种方法的新颖性在于(1)它不是最典型的保护方法，即采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，它包括：由第一金属形成的第一部件；与所述第一部件在接触面上连接的第二部件，所述第二部件由第二金属形成，第二金属的还原反应动力学比第一金属块，其电化腐蚀推动力比第一金属大，其中所述的第二金属比第一金属贵重；降低所述第二金 属的还原反应动力学以便降低在电解液存在条件下第一金属相对于第二金属的腐蚀活性的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TJ加罗森，SJ唐尼，DP加夫阿内，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]