专利名称:预润滑的翅片坯料的制作方法
本发明涉及预润滑的铝质带状材料及利用这些材料生产成形制品，例如热交换器的翅片。
一般来说，热交换器的结构具有非常狭窄的散热片距，目的是使热辐射部分和冷却部分的表面积尽可能大。凝结在翅片上的小水滴会干扰空气流动，因此在翅片上面需要提供亲水的涂料，以便迅速移去凝结在翅片上的任何水分。能够使翅片具有亲水性的一个已知方法是Boehmi-ting方法。
热交换器的翅片是由翅片坯料制成的。一般，翅片坯料是一种铝质材料。通过翅片压模，可以将其制成翅片。
目前，在进入翅片压模之前，大部分的翅片坯料都充满了润滑油。结果，翅片压模的周围含有油渍而使人不满意，而且在翅片制成后又要清除油渍。为这目的最常用的有机溶剂是三氯乙烯。为了脱酯而采用三氯乙烯之类的有机溶剂，却造成各种问题，例如(1)危害健康，(2)臭味，(3)容易造成火灾及(4)处理和弃置油/溶剂混合物的问题。
利用预润滑的翅片坯料可以解决很多以上的问题，原因是在翅片制成之前，无须再施用任何润滑油。在以往数年间，曾经提倡使用蒸发的润滑油，以避免清除油渍的程序。这些蒸发的润滑油是很稀的(约10%)润滑油的溶剂油溶液。翅片制成后，溶剂油从翅片蒸发，因而不需清除油渍。但是残油会留在翅片表面。纵然当用这些翅片制造热交换器时，例如蒸发器，这些残油不会造成任何翅片的处理问题，但残油会妨碍亲水性处理过程，例如Boehmiting过程。
根据本发明，用水溶性润滑剂将铝质带状材料，如翅片坯料，进行预润滑基本上能解决上述困难。即用水洗方式，例如用水喷射或浸入水中的方法，可轻易地将成形制品(例如热交换器)上任何残余的润滑剂除去。若处理热交换器是在含水系统如Boehmiting中进行，则无需另行将润滑剂除去，因为在Boehmiting过程中，一旦浸入水中，它会迅速溶解。
在一般的方法中，水溶性润滑剂作为涂层施用在铝质材料的连续带上，并将带卷起。然后将经涂层的成卷带材贮存，以供需要时使用。使用时，将经涂层的带材解开，并输入成形装置，例如翅片压机，以形成热交换的翅片。其后，在任何加工段上都可以用水洗方式把润滑剂从翅片除去。
一种典型的翅片坯料是含有小量硅、铁、铜、锰和锌作为合金元素的铝合金。普通的翅片坯料合金是那些具有AA(Aluminum Association)标志1100和7072的和一般具有大约75至150微米厚度的翅片坯料。
具有高粘度和不会粘着的水溶性润滑剂才适用于本发明。它还必须耐磨，这样在制造过程中翅片压模才不会受损害。一种典型的水溶性润滑剂的溶解度至少为50克/升，粘度至少为50毫帕。大多数翅片坯料的裸金属的奥森杯成形试验(Olsen cup)读数达到0.26至0.30范围。这对于成形通常是不适宜的，因此需要用润滑剂。经润滑的翅片坯料的Olsen cup读数应大于0.30，而达到0.34则更好。它还须要有低挥发性及至少六个月的贮藏期限。溶解度约为200克/升及粘度为1000毫帕的润滑剂特别合适。
很多不同的水溶剂都能符合上述要求。例如，可以采用聚二油酸乙二醇酯类、乙氧基脂肪酸(如乙氧基蓖麻油和乙氧基硬脂酸)、季铵聚合物等。
一般，是将水溶性润滑剂的稀释溶液施于翅片坯料的连续带上，例如将翅片坯料带通过该溶液的槽，用橡胶覆面的挤干辊将过量的溶液除去，然后将坯料带通过烘干炉以除去稀释剂。一般，在翅片坯料上面的润滑剂量约为50至1000毫克/米2。所用的润滑剂以不少于200毫克/米2较好，最好不少于500毫克/米2。将施用水溶性润滑剂后的翅片坯料卷起来，供船运和贮藏，随之将其解开，输入翅片压机。在翅片压制之后的任何一工段，可用水洗方法将润滑剂除去。
本发明的重要优点是在翅片压机上成形之前，无需对翅片坯料施油，避免造成多油的工作环境。采用本发明的预润滑翅片坯料时，制造过程是不加油的。
以下的具体实例可更清楚地说明本发明。
实例1翅片坯料的润滑剂的基本条件是需要给予成形中的翅片足够的润滑。因此，利用一个球状冲头的变形试验来测试各种润滑剂的润滑性能。这个试验方法在ASTM E-643-78中有叙述，而它更普遍地通称为Olsen cup试验。简而言之，这试验包括将一个冲头以一个固定速率推入试样。测度试样的变形情况直至它开始破裂。在破裂前，变形越大表示润滑越好。因此，Olsen cup读数越大显示润滑剂越好。
对具有150微米厚度的Alcan 8007-H22铝质的样本进行了一系列试验。它们被涂上各种水溶性的溶剂、一种典型的Oak Chemical Company翅片压油及一种Oak蒸发油。藉将铝通过盛润滑剂稀释溶液的槽来进行涂层，通过干燥除去稀释液。然后让具有约50-1000毫克/米2的润滑剂量的经涂层的样本接受Olsen cup试验。结果示于下表1。
表1球状冲头的变形试验(Olsen Cup试验)读数(以英寸计)压力毫克/米250 200 500 1000 等级润滑剂(1)MAQUAT 1416 0.299 0.301 0.347 0.330 C(2)MAQUAT SC-1632 0.298 0.306 0.326 0.332 C(2)MAQUAT SC-18 0.296 0.307 0.286 0.292 E(3)ALKASURF 400-DO 0.294 0.306 0.344 0.336 B(4)ALKASURF CO-40 0.299 0.302 0.340 0.347 A(4)ALKASURF CO-15 0.296 0.304 0.338 0.341 A(5)ALKASURF 600-DO 0.301 0.307 0.335 0.340 B(6)ALKASURF S-65-8 0.294 0.302 0.294 0.326 C(7)PEG 3350 0.303 0.309 0.298 0.281 F(8)DRIFORM 62A 0.259 0.270 0.244 0.250 G(8)DRIFORM 515 0.221 0.265 0.291 0.277 G(9)CORTEC VCI317 0.294＊E(10)QAK 7A 翅片压油 0.308＊(10)QAK 70-1 蒸发油 0.266裸金属＊＊ 0.275＊- 不定值的平均值＊＊- 用甲基乙基酮清洗(1)Mason Chemical Company的N-烷基二甲基苄基氯化铵的商标(2)Mason Chemical Company的季铵聚合物的商标(3)Alkaril Chemical Limited 的聚乙二醇400-二油酸酯的商标(4)Alkaril Chemical Limited 的乙氧基蓖麻油的商标(5)Alkaril Chemical Limited 的聚乙二醇600-二油酸酯的商标(6)Alkaril Chemical Limited 的乙氧基硬脂酸的商标(7)Union Carbide Corporation(8)Steetley Minerals Limited的润滑剂和树脂的商标(9)Cortec Corporation的阴离子聚合物的商标(10)Oak International Chemical的商标A至D级的润滑剂算作符合要求，而A级为最好。可以看到有几种水溶性溶剂比标准的Oak翅片压油或较新的Oak蒸发油有更高的Olsen cup读数。用乙氧基蓖麻油则有特别好的效果。
实例2进行更多试验以将Alkasurf CO-40与已知的Oak A7油及Oak 70-1蒸发油比较。使翅片坯料通过含有20%Alkasurf CO-40的异丙醇溶液的槽。用橡胶覆面的挤干辊将过量的润滑溶液除去，然后将经涂层的铝通过烘干炉以除去异丙醇。经涂层的金属有在600-800毫克/米范围内的润滑剂分量。
(a)磨耗试验可成形性显然是润滑剂给予金属的最重要特性。可是润滑剂还必须给予金属一定程度的耐磨性，使翅片压模在其成形操作中不会受损害。Alkasurf CO-40、Oak A7油及Oak 70-1蒸发油的磨耗试验在盘上针(Pin-on disc)磨耗试验器上进行。这装置施于针一个固定的压力(220克)。在针的尖端上有一个不锈钢的滚珠轴承(直径3毫米)。针搁在由经润滑的试样制成的盘上。盘以一个固定的速率(40转/分)旋转一个固定的时间(20分钟)。针与臂相连。当盘旋转时，臂横过盘移动并遮盖盘广阔的面积。实验完毕后，在显微镜下观察滚珠轴承，以测定所发生的磨耗程度。
所得的显微照片示于图1。所有实验都于有500毫克/米2润滑剂分量的试样上进行。拿未试验过的滚珠轴承与Alkasurf CO-40样本及Oak油样本在滚珠轴承上的磨耗作比较，可清楚地显示Alkasurf CO-40对于翅片压模的磨耗保护至少和已知的Oak油一样好。
(b)耐热性在翅片-管组合完成之后，退回的弯管通常用火焰焊接在热交换器上。因此，可以进行试验以测定短时期处于高温下对预润滑的翅片坯料的影响。将五个涂上1000毫克/米2Alkasurf CO-40润滑剂的翅片坯料试样放入温度400℃的空气环流的烘炉中一分钟以模拟内部翅片的暴露条件。结果察觉有一点气味，但看不到烟。润滑剂重量损失的百分数为3至10%。
(c)润滑剂在溶剂油中的溶解度在成形操作中有一些金属屑出现在压制翅片的周围。浸入润滑工序通常可洗去这些屑片。但对于预润滑的翅片坯料则需要用其他的工序来除去这些屑片。可以装上空气喷口，将金属屑从模区吹走，或者用一种不溶解润滑剂的溶剂洗涤预润滑的翅片坯料。为了测定脂肪族溶剂油作为这目的的溶剂的适合性，将五个含有已知分量的Alkasurf CO-40润滑剂的翅片试样放入盛溶剂油的槽中，并用手搅动一分钟。利用塑料挤瓶，用溶剂油冲洗样本。最后让样本干燥和再称重。Alkasurf CO-40被除去的百分数为0.8至6.0%。这结果清楚显示用溶剂油冲洗是从预润滑翅片坯料中除去金属屑的一个合适方法。
(d)水溶液中的混浊度蒸发器和冷凝器的试漏，通常是采用浸入水浴中的方法。在预润滑的翅片坯料上的水溶性润滑剂会溶解在这些水浴中，因为它们是溶解于水的。但是，水浴必须保持透明才可以观察浸入的热交换器。为了测定Alkasurf CO-40水溶液的混浊度，因此制备一系列浓度高达200克/升的Alkasurf CO-40溶液。用HACH浊度仪测量其混浊度，并将结果与标准的浊度单位，即18 NTU(非常轻微的混浊)至100 NTU(混浊)作比较。200克/升Alkasurf CO-40溶液的读数只有5 NTU，没有混浊出现，只看到颜色稍黄。因此，在容器试验上，Alkasurf CO-40并无出现混浊的问题。
权利要求
1.包括以下过程的方法(a)在铝合金材料的连续带上形成水溶性润滑剂的涂层，并将经涂层的带卷成预润滑的成卷带材，(b)随后将预润滑的成卷带材解开，并将经涂层的带材输入成形装置，以制造成形的铝合金产品。
2.根据权利要求
1的方法，所述铝合金材料是翅片坯料，其中将翅片坯料通过翅片压机压制成热交换器的翅片。
3.根据权利要求
1或2的方法，其中利用水洗方式将水溶性润滑剂从热交换器的翅片除去。
4.根据权利要求
1至3的方法，其中用水喷射制成的翅片，将水溶性润滑剂除去。
5.根据权利要求
1至3的方法，其中通过将制成的翅片浸入水中的方式，将水溶性润滑剂除去。
6.根据权利要求
1至3的方法，其中，当制成的翅片浸入含水的亲水性处理浴中时，将水溶性润滑剂除去。
7.根据权利要求
1至6的方法，其中的水溶性润滑剂的溶解度至少为50克/升，其粘度至少为50毫帕。
8.根据权利要求
1至7的方法，其中经润滑的翅片坯料的Olsen cup等级大于0.30。
9.根据权利要求
1至8的方法，其中水溶性润滑剂是一种乙氧基脂肪酸。
10.一种铝合金材料的预润滑的成卷带材，其中成卷的铝合金带具有水溶性润滑剂的干涂层，所说的润滑剂适合于润滑成形装置，通过这装置的经涂层的铝合金带制成成形产品，而润滑剂亦可以水洗方式在成形产品制成后的任何一工段上自产品除去。
11.根据权利要求
10的一种预润滑的铝合金材料，其中所说材料是铝合金翅片坯料。
12.根据权利要求
10或11的一种预润滑的铝合金材料，其中在铝合金带上的水溶性润滑剂量约为500至1000毫克/米2。
13.根据权利要求
10至12的一种预润滑的铝合金材料，其中水溶性润滑剂的溶解度至少为50克/升，粘度至少为50毫帕。
14.根据权利要求
10至13的一种预润滑的铝合金材料，其中Olsen cup等级大于0.30。
15.根据权利要求
10至14的一种预润滑的铝合金材料，其中水溶性润滑剂是一种乙氧基脂肪酸。
16.根据权利要求
10至14的一种预润滑的铝合金材料，其中水溶性润滑剂是一种聚二油酸乙二醇酯。
专利摘要
预润滑的翅片坯料可以用来制造热交换器的翅片。润滑剂是水溶性的，因此可以用水将其从热交换器翅片上除去。根据本方法，将水溶性润滑剂施于铝合金翅片坯料的连续带上。这涂层经干燥后，将经涂层的带卷起，以供船运及贮藏。使用时，将预润滑的翅片坯料解开，通过翅片压机压制成热交换的翅片。在翅片压制之后的任一阶段，可用水洗方式将润滑剂自翅片除去。
文档编号C10M107/34GK87103968SQ87103968
公开日1987年12月9日 申请日期1987年5月30日
发明者格雷戈里·J·库瓦尔 申请人:艾尔坎国际有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan