[发明专利]耐电化腐蚀性提高的制品

说明书

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。

技术背景

总的来说，本发明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。

背景技术

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。

发明的揭示

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。