热交换器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及热交换器及其制造方法。内部设有流道的扁平中空体由两个用作热交换器部件的板２通过沿该板的周缘部将该板钎焊在一起而制成。板２包括由铝或铝合金制成的芯层２１，以及覆盖该芯层２１的相对侧面中的每个侧面的Ａｌ－Ｓｉ合金层２２。芯层２１包括从Ａｌ－Ｓｉ合金层２２扩散到其中的硅。合金层２２具有硅含量最多为１．６５质量％的部分。该扁平中空体具有高耐蚀性。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更具体地是涉及这样的热交换器，该热交换器适于用在例如用于燃料电池机动车或热电联产系统的燃料电池系统内以用于减小由转化器(reformer)产生的燃料气体(氢气)中的CO浓度。在文中以及所附权利要求书内使用的术语“氟化层”是指基本由氟化物形成的层。
技术介绍
燃料电池系统可通过转化器从低级烃气例如甲烷或丙烷、汽油、甲醇或类似燃料产生包含较大量CO的氢气，利用多个热交换器逐步减小氢气中的CO浓度以获得高纯度的氢气，并使用燃料电池利用该纯氢气产生电能。考虑到耐热性和耐蚀性，燃料电池系统中常用的减少CO的热交换器是由不锈钢制成的热交换器，而考虑到大约130℃到大约140℃的反应温度，并为了确保降低成本和减轻重量，使用纯铝或铝合金来制造设置在最下游位置的减少CO的热交换器是可行的。但是，转化器产生的燃料氢气包含酸性气体成分，并且由减少CO的热交换器产生的排水具有PH值为3-4的酸度，从而必须通过表面处理使热交换器具有高耐蚀性。一种已知表面处理方法是，利用氟气对纯铝或铝合金材料的表面进行氟化处理从而形成惰性氟化物膜，以使纯铝或铝合金具有高耐蚀性(参见例如JP-A No.1990-263972公报的权利要求书)。纯铝或铝合金制成的减少CO的热交换器包括多个平行的其内部均设有流道的扁平中空体，以及设置在各对相邻的中空体之间并钎焊于其上的波纹铝合金翅片，每个该扁平中空体包括两个在其周缘部相互钎焊在一起的板，这两个板凸出以在其间限定该流道和集管形成部，该集管形成部与流道各相对端相连通。含有长效冷却剂的水流过该扁平中空体内的流道，而转化器产生的燃料氢气流过各对相邻的扁平中空体之间的间隙。这种减少CO的热交换器这样制成用钎焊板材制造均具有通道形成凸出部和集管形成凸出部的板，该集管形成凸出部从通道形成凸出部的相对端中的每一端延伸，并且宽度大于该(通道形成)凸出部，该钎焊板材包括例如由JIS A3003合金制成的芯层和由JIS A4004合金钎焊材料制成的覆层，该覆层覆盖该芯层的相对侧面中的每个侧面；以成对叠置的形式布置该板，每个板对包括两个板的组合，其中，每种类型的凸出部的开口以对应关系彼此相对，从而相邻板对的集管形成用凸出部的底壁的外表面相互接触，并将由裸JIS A3003合金制成的波纹翅片设置在对应于各个相邻板对的通道形成凸出部的部分之间；并沿每个板对中的两个板的周缘部将两个板相互钎焊在一起，以形成扁平中空体，并将波纹翅片钎焊在各个相邻的成对扁平中空体上。通过上述公报中公开的方法，即，通过在包含氟气的气氛中加热经过钎焊的扁平中空体和翅片的组件，而在扁平中空体的外周面和翅片的表面上形成氟化层被认为是有用的。但是，在利用上述制造方法获得的热交换器组件上形成氟化层之前，在扁平中空体的外周向的表面层内会形成硅含量占10wt％的Al-Si合金层，并且该Al-Si合金层包含Al-Si共晶体(Al-12wt％Si共晶体)。因此，在随后的氟化过程中，硅与氟反应生成化合物SiF4，并且此化合物蒸发，从而不能在扁平中空体的外周面上均匀地形成所需厚度的氟化层。流过相邻扁平中空体之间的间隙的由转化器产生的且包含酸性气体成分的燃料氢气产生PH值为3-4的排水。该排水会带来这样的问题，即，导致扁平中空体的外周面腐蚀，并使得该腐蚀可扩展到形成该中空体的芯层的JIS A3003合金。扁平中空体的外周面的腐蚀从剩余的Al-12wt％Si共晶体的晶粒边界产生。本专利技术的一个目标是克服上述问题，并提供一种具有高耐蚀性的热交换器以及一种制造该热交换器的方法。
技术实现思路
为了实现上述目标，本专利技术包括以下模式。1)一种热交换器，该热交换器包括具有被Al-Si合金层覆盖的表面的热交换器部件，该Al-Si合金层在其表面层部分内形成有氟化层，该热交换器部件的该Al-Si合金层具有硅含量最多为1.65质量％的部分。2)以上段落1)中所述的热交换器，其中，氟化层的厚度为2nm到10μm。3)以上段落1)中所述的热交换器，其中，氟化层包括通过对热交换器部件的Al-Si合金层的表面进行氟化处理产生的氟化物。4)以上段落1)中所述的热交换器，其中，在热交换器部件的Al-Si合金层的表面上形成有阳极氧化物涂层，并且在该阳极氧化物涂层的表面上形成有含镍镀层，氟化层形成在该镀层的表面上并包括通过对该镀层的表面进行氟化处理产生的氟化物。5)以上段落1)中所述的热交换器，其中，氟化层在一个表面上设有至少一个叠置的层组，该层组包括含镍镀层和包含通过对该镀层的表面进行氟化处理产生的氟化物的氟化层。6)以上段落1)中所述的热交换器，其中，热交换器部件包括由纯铝或铝合金制成的芯层，以及覆盖该芯层的相对表面中的每个表面的Al-Si合金层，该芯层包含从Al-Si合金层扩散到其中的硅，该Al-Si合金层具有硅含量最多为1.65质量％的部分。7)以上段落6)中所述的热交换器，其中，热交换器部件的至少一个表面暴露在包含酸性成分的流体中。8)以上段落1)中所述的热交换器，其中，热交换器部件具有这样的部分，该部分包括由纯铝或铝合金构成的芯层以及覆盖该芯层的各相对表面的两个Al-Si合金层，在该Al-Si合金层之一和芯层之间形成有由纯铝制成的中间层，该中间层包含从Al-Si合金层扩散到其中的硅，与该中间层相邻的Al-Si合金层具有硅含量最多为1.65质量％的部分。9)以上段落1)中所述的热交换器，其中，热交换器部件包括由纯铝或铝合金制成的芯层以及覆盖该芯层的各相对表面的两个Al-Si合金层，在每个Al-Si合金层和芯层之间形成有由纯铝制成的中间层，该中间层包含从该Al-Si合金层扩散到其中的硅，该Al-Si合金层具有硅含量最多为1.65质量％的部分。10)以上段落8)或9)中所述的热交换器，其中，用于制造中间层的纯铝中添加有总量为0.1-0.25质量％的锆和/或镁。11)以上段落8)或9)中所述的热交换器，其中，中间层的厚度占热交换器部件的作为100％的总厚度的5％-25％的比例。12)以上段落8)或9)中所述的热交换器，其中，热交换器部件的存在中间层的一侧上的表面暴露在含酸性成分的流体中。13)以上段落1)中所述的热交换器，热交换器包括多个平行的其内部均设有流道的中空体，以及设置在各对相邻扁平中空体之间且钎焊于其上的翅片，热交换器部件为每个该扁平中空体。14)以上段落1)中所述的热交换器，该热交换器包括多个平行的其内部均设有流道的中空体，以及设置在各对相邻扁平中空体之间且钎焊在其上的翅片，每个中空体包括两个沿周缘部相互钎焊在一起的板，这两个板在其间限定了凸出的流道和凸出的集管形成部分，其中，该集管形成部分与流道的相对端中的每一端相连通，热交换器部件为各个板。15)以上段落13)或14)中所述的热交换器，其中，包含酸性成分的流体流过每个扁平中空体内的流道和每对相邻的扁平中空体之间的间隙两者中的至少一个。16)以上段落13)或14)中所述的热交换器，其中，通过在燃料电池系统内的转化而产生的燃料氢气流过每对相邻的扁平中空体之间的间隙，并且每个扁平中空体的外周面由Al-Si合金层覆盖，在该Al-Si合金层的表面层部分内形成有氟化层，该Al-Si合金层具有硅含量最多为1.65质量％的部分，在每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，包括具有被Ａｌ－Ｓｉ合金层覆盖的表面的热交换器部件，该Ａｌ－Ｓｉ合金层具有在表面层部分内形成的氟化层，该热交换器部件的该Ａｌ－Ｓｉ合金层具有硅含量最多为１．６５质量％的部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：碓井正，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]