162686. lajstromszámú szabadalom • Eljárás pórusos fémréteg előállítására

162686 10 11 12 kapott terméket szemlélteti és összehasonlítja azokat az előző szinterezesi eljárással és termékkel. Két 25,4 mm külső átmérőjű, egyenként 68 cm hosszú, 99% ezüstből és 5% vasból álló csövet alkalmaztunk. Az egyik cső külső felületét 100-325 mesh, 149-44M részecskeméretű 6 tiszta rézporral vontuk be, a másik cső külső felületét ugyanazzal a 82,5 súly% rézmatrixot és 17,5 súly% tökőfémötvözet keverékét tartalmazó 100-325 mesh, 149-44M részecskeméretű porral vontuk be, mint amit az 1. példában alkalmaztunk. A bevonási eljárás azonos volt az 1. példában 10 leírttal, kivéve, hogy a folyadék 50-50 súly% izobutilén polimer és petróleumdesztillátum keverékéből és folyékony kötőanyagból állt, és azt a cső külső felületére ráfestettük (ráöntés helyett). A bevont csöveket láncrostélyos típusú villamoskemen- 15 cébe helyeztük, két egymástól 60 cm-re lévő alátámasztásra. A kemence kb. 10 méter hosszú volt, kezdeti hevítő és továbbhevítő zónákkal, ezek mindegyike 23 cm széles és 9 cm magas volt A részecskehevítő zóna ebben a kemencében 2,1 méter hosszú, a továbbhevítő zóna kb. 1,9 méter hosszú 20 és a fűtőzóna kb. 4,2 méter hosszú volt. A kezdeti hevítéshez, végső hevítéshez és hűtéshez alkalmazott gázatmoszféra 36 tf% hidrogént és 64 tf% nitrogént tartalmazott, harmatpontja -1,1 - 16 C° volt. Mindkét csőmintát 13 cm/perces láncsebességgel vittük át 26 a kemence részlegesen fűtő szakaszán. A kezdeti hevítéá sebesség kb. 1835 C° volt óránként a max. kb. 540 C°-os hőmérsékletig. A tiszta rézporral bevont csövet átvittük a továbbhevítő zónán 2,5 cm/perc sebességgel és tovább hevítettük kb. 1000 C° max. hőmérsékleten kb. 74 percig. A 30 foszfor-tartalmú rézpörral bevont csövet a továbbhevítő zónán kb. 10 cm/perces sebességgel vittük át, és tovább hevítettük kb. 837 C° maximális hőmérsékleten kb. 18 percig. A továbbhevítési sebességeket nem mértük közvetlenül, de azok a részleges hevítés sebességével azonos nagyság- 36 rendben, azaz kb. 1835 C°/óra értékűek voltak. A továbbhevítési szakasz után a bevont csöveket átvittük a hűtő zónán kb. 10-12 cm/perces sebességgel, és a hűtés sebessége 1390 C°|óra nagyságrendű volt. A kemencéből való eltávolítás után kimértük a középső 40 szakasz függőleges deformációját az alátámasztott szélső szakaszokhoz képest, amelyet a következőkben „maximális belógásnak" nevezünk. A maximális belógás a pórusos rézréteg előállítási eljárás fűtőszakaszából származó csődeformáció kiértékelésének mértékéül szolgál. A cső fémanyagá- 46 nak szemcseméret meghatározását ugyancsak elvégeztük, hogy megállapítsuk a hevítés hatását a cső szilárdságára. Ezekhez . a szemcseméret mérésekhez a csöveket a cső középvonala mentén hosszirányban elvágtuk, és a méréseket az ASTM E 112-63. sz. „Tentative Methods for Estimating 60 Average Grain Size of Metals", 4. függelék szabvány eljárása szerint a vágáshoz képest derékszögben végeztük el. Ezeknek a méréseknek az eredményei a következők: PórusMax. hevítési Max. beió- Cső szemcse- Pórusos réréteg hőmérséklet gás, mm mérete, mm teg pórus tfpusa C° sugara ß Réz 995 14 0,200 42 Foszfortartalmú réz 830 6 0,035-0,045 44 66 Hőkezeletlen 99% rezet és 1% vasat tartalmazó cső szemcsemérete = 0,010 mm. Ezekből az adatokból kitűnik, hogy a jelenlegi módszer 70 lényegesen alacsonyabb kötési hőmérsékletét tett lehetővé, és olyan terméket biztosított, amelyet legalább fele-akkora deformáció jellemzett, mint a megelőző szinterezesi eljárással előállított termékeket A szinterezett porózus rézrétegű cső deformációja olyan nagy volt, hogy megakadályozta annak -75 felhasználását hőcserélők szerelésében, míg a foszfor-tartalmú porózus rézréteget tartalmazó cső erre felhasználható. Az adatokból kitűnik, hogy még a pórusos rézréteg kialakítására használt jelenlegi eljárás csekély mértékben növelte a cső szemcseméretét, a megelőző szinterezesi eljárás a szemcseméretben több mint 20-szoros növekedést okozott. Figyelembevéve a jól ismert összefüggést, a fémek szemcsemérete és szilárdsága között, nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti pórusos rézrétegű cső lényegében azonos szilárdságú, mint a hőkezeletlen cső éles ellentétben az előző eljárás szerinti szinterezett pórusos rézrétegű csővel. Lényeges ebből a szempontból, hogy az ASTM B 75-62 sz. szabvány varrat nélküli rézcsövekre, kis megeresztéssel, 0,04 mm-nél nem nagyobb átlagos szemcseméretet ír elő. Ennek megfelelően a találmány szerinti hegesztett termék e szabvány szerint elfogadható, viszont a szinterezett termék teljesen elfogadhatatlan minőségű. Ennek a gyártási eljárásnak további lényeges előnye a sokkal nagyobb termelési sebesség, pl. a foszfortartalmú rézporral bevont cső mozgatási sebessége 10 cm/perc összehasonlítva a tiszta rezet szinterező eljárás 2,5 cm/perces sebességével. 6. példa A találmány további kiviteli módja szerint acél matrixporral kezelünk réz hordozótárcsát foszfortartalmú réz kötó'por felhasználásával. DHP réztárcsát vas-rézötvözet csövet, CDA 192 (0,8-1,2% Fe, 0,01-0,04% P és max. 0,1% egyéb alkotók) közömbös folyékony kötőanyaggal az 1. példában leírt módon bevonunk, majd Glidden 4600 acélporral (1,9% Ni, 0,6% Mn, 0,3% Mo, 0,04% C, 0,3% Si és a többi Fe) vagy C-302 (92 súly% Cu és 8 súly% P) foszfortartalmú rézpor 75/25 súlyarányú keverékével vonjuk be. Minden por 100-325 mesh, 149-44 M szemcseméretű. A mintákat kemencében részlegesen 540 C°-ig utána 790-820 C-ra hevítjük. A pórusos bevonat kötési szilárdsága a réztárcsán : és a CDA 192 csövön jó volt. R-ll hűtőfolyadékkal (triklór-monofluormetán, C C13F) 1 atmoszféra nyomáson végzett forralási kísérletek a bevont réztárcsa felhasználásával a forralási oldalon 24,800 kcal/ó/m' C° hőátadási tényezőt adtak 54 000 kcal/ó/m2

hőátbocsátásnál összehasonlítva egy sima felület hőátadási tényezőjével, amely kb. 4460 kcal/ó/m2

C° értéknél kisebb. Ebből és más hasonló kísérletekből arra a következtetésekre jutottunk, hogy kb. 30% foszfortartalmú rézpor (C-302) és 70% acél matrixpor jó minőségű pórusos felületi kötést biztosít. A bevont réz hordozótárcsa, amelyet ebben a példában 815 C°-ra hevítettünk, átlagos hosszirányú szemcsemérete 0,050 mm volt összehasonlítva a hőkezeletlen réz hordozótárcsa 0,025-0,030 értékű szemcseméretével. 7. példa Ebben a példában réz matrixport kötöttünk réz hordozótárcsához antimon-tartaünú kötőpor felhasználásával. Az ötvözetpor kb. 31 súly% antimonból és 69 súly% rézből áll, 100-325 mesh, azaz 149-44>i, szemcseméretű. Ezt a kötő ötvözetport 100-325 mesh, azaz 149-44JÍ, szemcseméretű tiszta réz matrixporral kevertük össze 20 súly% kötőpor és 80 súly% matrixpor arányban, rávittük a réztárcsára, amelyet inert folyadékban - az 1. példában leírt módon - vontunk be, majd ezt részlegesen kb. 538 C°-ig, ezután 816-843 C°-ra hevítettük hidrogénatmoszférában. Az előállított pórusos felület jól kötött a réz hordozóhoz. R-ll hűtőfolyadékkal 1 atmoszféra nyomáson végzett forralási kísérletben a forralási oldalon 36 000 kcal/ó/m2

C° hőátadási tényezőt kaptunk 54 000 kcal/ó/m1

hőátbocsátásnál (összehasonlításképpen egy áma felület hőátadási tényezője kb. 4880 kcal/ó/m2

C° értéknél kisebb). A bevont réztárcsa, amelyet ebben a kísérletben 843 C°-ra hevítettünk, hosszirányú szemcsemérete 0,040-0,045 mm összehasonlítva a hőkezeletlen réz hordozótárcsa 0,025-0,030 mm-es szemcseméretével. 6