专利名称：先进电化学腐蚀防护方法
技术领域：
本发明一般地涉及金属在腐蚀环境下的防护，具体涉及用于空调器的铜-铝热交换器的防护。
当两种不相似金属在存在电解质的情况下相互接触从而形成一对电极时即产生电化学腐蚀。贵得较多(电势序较高)的金属提供用于还原反应的表面积，而贵得较少(电势序较低)的金属则在一氧化过程中腐蚀。在两个金属的交界面处氧化发生最多，但也可发生在离实际交界面一定距离处。在沿海地区，最普遍的电解质是空气中的盐水。细小的盐水雾可被向内陆吹到离海岸五十英里之远。工业污染产生的二氧化硫当其与空气中的水分结合时也形成一电解质。
防止电化学腐蚀的通常方法是用各种油漆涂覆暴露的金属表面。由于许多原因，这些防护性涂覆的作用是很有限的。涂覆的主要问题在于，其防止腐蚀的有效性通过暴露在环境如紫外线和酸雨中而降低。另一个共同问题在于，涂覆材料经常不是很好地粘附在基底上，并实际上剥落或侵蚀掉而露出金属基底。而且，这种保护性涂层是多孔性的并且允许电解质穿过基底表面而连接电极对。此外，在某些物品的表面应用保护性涂层对其性能会起相反的作用。
在通过用各种材料涂覆传统的铜-铝热交换器以延长装置的使用寿命的尝试方面取得了不同程度的成功。这些涂层材料常常降低装置的热传递能力，粘附性能差，并不能穿入所有可能暴露于腐蚀性环境中的区域。
本发明一般地提供一种先进的电化学腐蚀防护方法。按照本发明，在一由两种金属制成的物品中，一种金属比另一种贵得较多，该贵得较多的金属的外表面用一种与贵得较少的金属在电化学腐蚀方面相容的金属进行处理，以在两种不相似金属之间形成一保护层，该保护层防止电极对出现还原反应。本发明大大减少了当两种不相似金属在存在电解质的情况下相互接触时出现的氧化还原反应过程。
图1为按照本发明方法加以处理的装有热交换器管的热交换器的立体图。
以下将结合用于铜-铝热交换器的电化学腐蚀防护对本发明进行具体说明。然而，显而易见，熟悉本领域的人员并不限于该具体实例，而能用于使不相似的金属在存在电解质的情况下相互接触的许多配置。
图1示出一典型地用于空调装置中的片管式热交换器10。该热交换器包括一个或多个用于通过热交换器装置载放致冷剂的流动线路。为便于说明，热交换器10包括一由通过一90°弯管5在热交换器10一端处连接的一输入线路3和一输出线路4组成的单一流动线路管2。然而，显然可根据系统的要求在该装置中增加更多的线路。该装置还包括一系列由沿流动线路的长度方向隔开的径向配置板状的元件组成的散热片6。该散热片6支承在一对端板7和8之间的组件中，以对气体籍以越过线路管2并在隔开的散热片6之间的一气体流动通道进行限定。
如上所述，这种形式的热交换器通常被暴露使用于腐蚀环境。在一典型的配置中，这种形式的热交换器制成线路流动管采用铜管而散热片则采用铝。散热片配置成与线路管接触并通过传导热传递及然后通过向线路管周围流动的气体(通常为空气)的对流热传递散热而将热量从线路管排出。在线路管结构中采用铜是因为它具有良好的热传递特性、防腐蚀、并且易于修理。散热片采用铝是因为它具有良好的热传递特性、易于制造和低成本。热交换器在某些应用场合全部采用铜及全部采用铝以避免电化学腐蚀问题，但成本明显提高。
铝在电势序上是很低的，即与铜相比贵得较少。因此，铝在存在电解质的情况下与铜接触时即氧化或腐蚀。在图1所示的结构中，线路管与散热片的界面即为产生电极对之处和铝散热片发生腐蚀之处。一旦散热片在相交处腐蚀，该散热片即不再与线路管接触，这样，由于散热片失去了其将热量从线路管传导出去的能力，故热交换效率大大降低。
如下面将具体说明的那样，按照本发明，线路管2的暴露表面用铝或一在电势序上与铝相容的金属涂覆或浓化。由于在铝涂覆与铝散热片6之间不形成电极对，故铝是最好的候选金属。然而，活泼金属如锌、锡、镁、镓、镉和铅也将降低电极对的程度，从而降低散热片材料的氧化速度。
用铝对铜线路管12的涂覆或表面浓化是在热交换器10的装配之前进行的。铜的铝化是众所周知的做法并能实施到一精确程度，以实际上消除上述用于防止腐蚀的传统涂覆的问题。若干用于使铜管铝化的加工过程是工业中现有的并被用于本发明。该涂覆过程包括热浸、电镀、充铝油漆和涂料、以及热喷涂。表面浓化过程包括离子蒸汽沉积、化学蒸汽沉积、以及物理蒸汽沉积。
本发明的主要方面是在流动线路管2的整个表面进行铝的均匀涂覆的生产。无论所考虑的过程如何，对线路管表面准备、线路管预热温度、涂层成分、以及涂层厚度等变量均必须仔细加以控制，以达到本发明特有的结果。线路管暴露表面的准备最好是将表面氧化层从铜上去除，以保证涂覆材料很好地粘附到线路管上。许多表面准备过程是工业中现有的，包括采用还原气体、熔剂和喷砂。线路管预热温度应控制在24℃与600℃之间，以在涂覆过程中防止铜溶解并限制金属互化物生长。
较佳为涂层具有高的延展性，以使其后的热交换器组装能不损坏涂层。涂层的延展性部分地取决于涂层的成分和涂层的厚度。如上所述，任何在电化学方面比线路管材料更能与散热片材料相容的金属成分将降低散热片6的氧化速度，而理想的涂覆材料将完全与散热片材料匹配。本发明中考虑采用某些铝合金，其中包括结合有硅的铝和结合有锌的铝。涂层必须足够厚以防止电解质穿透。然而，由于任何涂层对于装置的热传递均具有不利作用，故应避免过厚的保护层。本发明考虑的最佳厚度范围为0.1密耳至2密耳。
权利要求
1．一种防止一配置成与一第二件接触的第一件的表面电化学腐蚀的方法，所述第一件由一比不及第二件贵的金属形成，所述第一件具有一适于与所述第二件的表面接触的表面，包括以下步骤用某种贵得较少的金属处理第二件的暴露表面。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括用贵得较少的金属对第二件的暴露表面进行涂覆，以在所述第二件的暴露表面形成一贵得较少的金属层。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述贵得较少的金属层的厚度为约0.0001至0.002英寸之间。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述涂覆过程为一热浸过程、一电镀过程、一油漆过程或一扩散涂覆过程。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理步骤是一表面浓化过程。
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述处理步骤是一离子蒸汽沉积过程、一化学蒸汽沉积过程或一物理蒸汽沉积过程。
7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二件主要由铜组成，所述第一件主要由铝组成，所述贵得较少的金属主要由铝或包括硅或锌的铝合金组成。
8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二件主要由铜组成，所述第一件主要由铝组成，所述贵得较少的金属包括一从由锌、锡、镁、镓、镉、铅及其组合的组中选择的、不及铝贵的元素。
9．一种按照权利要求1的方法制造的热交换器。
10．如权利要求9所述的热交换器，其特征在于，所述第一件是一由铝制成的散热片，所述第二片是一由铜制成的线路管，所述贵得较少的金属从由铝、硅铝合金、锌铝合金、锌、锡、镁、镓、镉、铅及其组合的组中选择。
全文摘要
一种用于减少相互接触的不相似金属的电化学腐蚀的方法,其特点是贵金属的暴露表面用一在电化学上贵得较少的金属更相容的金属涂覆。
文档编号C23C30/00GK1234079SQ97198948
公开日1999年11月3日 申请日期1997年9月30日 优先权日1996年10月21日
发明者托马斯J·加罗申 申请人:运载器有限公司