DE2434332A1

DE2434332A1 - Verfahren zum elektrolytischen beschichten von werkstuecken aus titan mit kupfer

Info

Publication number: DE2434332A1
Application number: DE19742434332
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Von Jan; Herbert Kubiak; Werner Sczepaniak
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1974-07-17
Filing date: 1974-07-17
Publication date: 1976-01-29
Also published as: CH610355A5

Description

Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von Werkstücken aus Titan mit Kupfer Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von Werkstücken aus Titan mit Kupfer.
In der chemischen Industrie besteht ein oder Bedarf an Wärmetauscherelementen, die aus einem Titanrohr und darüber geschobenen Kupferlamellen bestehen.
Die Schwierigkeiten bei diesen Wärmetauschern bestanden im wesentlichen darin, daß es nicht gelungen ist, einen guten Wärmeübergang von dem Titanrohr auf die Kupferlamellen zu erhalten.
Zur Lösung dieses Problems geht ein Vorschlag dahin, ein Titanrohr mit einem Kupfer- oder Stahlrohr durch Strangpressen oder Herunterziehen zu verbinden und anschließend auf das Außenrohr die Kupferlamellen aufzulöten. Der Wärmeübergang von dem äußeren Kupfer- bzw. Stahlrohr auf die Kupferlamellen ist aS gut zu bezeichnen, jedoch ist der Wärmeübergang von dem Titanrohr auf das Kupfer bzw. Stahlrohr mangelhaft. Der Grund für diesen mangelhaften Wärmeübergang ist darin zu sehen, daß sich Titan aufgrund seiner hohen Affinität zum Sauerstoff mit einer dichten Oxidschicht überzieht.
Es bestand daher der Wunsch, die Oberfläche von Werkstücken aus Titan mit einer festhaftenden Kupferschicht zu versehen.
Die bisher aus der Literatur bekanntgewordenen Vorbehandlungsverfahren, um Titan zu verkupfern, ergaben sämtlich keine haftfesten lötfähigen Verkupferungen.
Der Erfindung lag von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, festhaftende und lötfähige Kupferschichten auf Werkstücken aus Titan zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung zunächst in die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks ein Metall, vorzugsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung, in feinverteilter Form eingebürstet wird und anschließend eine metallische Schicht vorzugsweise aus Kupfer auf elektrolytischem Wege aufgebracht wird. Durch das Einbürsten des Kupfers in die Titanoberfläche wird eine äußerst dünne Schicht auf der Oberfläche erzeugt, deren Stärke in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 liegt. Auf dieser Schicht können dann weitere Schichten aus Kupfer haftfest elektrolytisch abgeschieden werden.
In Durchführung des erfindungsgmäßen Verfahrens wird das Titanwerkstück kontinuierlich an einem Kupferblech vorbeigeführt und Kupferteilchen aus dem Kantenbereich des Kupferbleches in die Oberfläche des Titanwerkstücks eingebürstet. Eine besonders haftfeste Verbindung zwischen dein Titan und dem Kupfer erhält man, wenn das Titanwerkitück vor dem Einbürsten des Metalls gereinigt und entfettet wird. Das Einbürsten sollte auch zweckmäßigerweise unter Vakuum bzw. unter einem Schutzgas durchgeführt werden. Zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Kupferschicht auf der Titanoberfläche wird das Werkstück nach dem elektrolytischen Prozeß einer Diffusionsglühung unterzogen.
Diese Diffu-sionsglühung sollte oberhalb 6000C durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich als besonders zweckmäßig bei der Herstellung von Wärmetauscherrohren aus Titan mit Kupferlamellen erwiesen. Gemäß dem Verfahren werden zunächst in die Oberfläche eines Titanrohres Kupferteilchen eingebürstet, das Rohr anschließend elektrolytisch verkupfert, auf das Rohr Kupferlamellen aufgeschoben und abschließend die Kupferlamellen mit dem verkupferten Titanrohr durch Löten verbunden.
Infolge der auf dem Titanrohr galvanisch erzeugten Kupferschicht lassen sich die Kupferlamellen mit dem Rohr ohne Schwierigkeiten verlöten. Der Wärmeübergang zwischen den Kupferlamellen auf das Titanrohr ist als optimal zu bezeichnen. In besonders wirtschaftlicher Weise läßt sich das Verfahren kontinuierlich durchführen, indem man auf ein von einer Vorratsspule ablaufendes Band zunächst einseitig eine Kupferschicht durch Bürsten erzeugt, daß das Band zu einem Schlitzrohr geformt wird, wobei die eingebürstete Kupferschicht an der äußeren Oberfläche des gebildeten Rohres gelegen ist, daß die Bandkanten des Rohres miteinander verschweißt werden, daß das Rohr anschließend außen elektrolytisch verkupfert wird, auf das Rohr Kupferlamellen aufgesteckt werden, die abschließend mit dem Rohr verlötet werden. Vorteilhafterweise wird unmittelbar nach dem Schweißen der Bereich der Schweißnaht ebenfalls mit einer hauchdünnen eingebürsteten Egferschicht versehen.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispele näher erläutert.
Vor einer Vorratsspule 1 wird ein Kupferband 2 von beispielsweise 0,1 bis 0,5 mm Dicke kontinuierlich abgezogen und mittels einer nicht dargestellten Formeinrichtung um ein Titanrohr 3 herumgeformt. Im Kantenbereich 4 des Kupterbandes 2 sind rotierende Bürsten 5 über den Umfang des Titanrohres 3 verteilt angeordnet, die von dem Kantenbereich 4 des Kupferbandes 2 kontinuierlich Kupfer in feinverteilter Form abtragen und in die Oberfläche des Titanrohres 3 einbürsten.
Als besonders günstig haben sich Bürsten erwiesen, die mit einer Vielzahl von feinen Stahldrähten9vorzugsweise aus rostfreiem Edelstahl, besetzt sind. Die Abzugskraft für das beschichtete Titanrohr 3 wird in an sich bekannter Weise mittels eines nicht dargestellten Rollenpaares aufgebracht. Es versteht sich von selbst, daß das Kupferband 2 auch in Gegenrichtung zum Titanrohr 3 zugeführt werden kann. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich auf der Oberfläche des Titanrohres 3 eine hauchdünne Kupferschicht erzeugen, deren Dicke von der Geschwindigkeit des Kupferbandes 2 von dem Anpreßdruck sowie der Umdrehungszahl der Bürsten 5 abhängig ist.
Das Titanrohr 3 ist vor dem Bebürsten zweckmäßigerweise mit einem handelsüblichen Entfettungsmittel wie Tri- bzw. Perchloräthylen reinigt und entfettet worden. Der Bürstvorgang wird vorteilhafterweise unter Schutzgas bzw. unter Vakuum vorgenommen.
Nachdem die Oberfläche des Titanrohres 3 auf diese Weise vorbehandelt worden ist, wird das Titanrohr 3 in an sich bekannter Weise in einem odgmehreren Elektrolysebädern mit einer Kupferschicht versehen.
In der Figur 2 ist ein Wärmetauscherrohr dargestellt, welches nach einer besonders günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Auf die äußere Oberfläche des Titanrohres 3 wurde zunächst eine dünne Kupferschicht durch Bürsten aufgebracht. Das so vorbereitete Titanrohr 3 wurde dann in einem elektrotkischen Prozeß mit einer Kupferschicht 6 versehen. Im Anschluß an den elektrolytischen Auftrag der Kupferschicht 6 wurden Kupferlamellen 7 auf das Titanrohr 3 aufgeschoben und mit der Kupferschicht 6 verlötet.
Das auf diese Weise hergestellte Wärmetauscherrohr weist hervorragende Wärmeübergangszahlen zwischen dem Titanrohr 3 und der Kupferlamellen 7 auf. Schwierigkeiten beim Verlöten der Kupferlamellen 7 mit der Kupferschicht 6 traten nicht auf.
Die Erfindung beschränkt sich selbstredend nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel, sondern kann überall da angewendet werden, wo es darum geht, Titanoberflächen mit einer festhaftenden Kupferschicht zu versehen. So ist in der Galvan*-technik die Verwendung von Titan zur Stromzuführung sehr erschwert, da eine sichere Enntaktierung über längere Zeit kaum möglich ist. Auch hat Titan eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit, die bei höheren Stromdichten nur kurze Zuführungen über Tan allein ermöglicht. Eine Beschichtung der Stromzuführungsaggregate mit Kupfer bringt hier erhebliche Vorteile.
So könnten beispielsweise Anodenhaken etc. für die Galvanotechnik nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft hergestellt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von Werkstücken aus Titan mit Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstückes ein Metall, vorziegweise Kupfer oder eine Kupferlegierung, in feinverteilter Form eingebürstet wird und anschließend eine metallische Schicht, vorzugsweise aus Kupfer, auf elektrolytischem Wege aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanwerkstück kontinuierlich an einem Kupferblech vorbeigeführt wird und Kupferteilchen aus dem Kantenbereich des Kupferbleches in die Oberfläche des Titanwerkstückes eingebürstet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanwerkstück vor dem Einbürsten des Metalls gereinigt und entfettet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet1 daß nach dem elektrolytischen Prozeß das Werkstück einer Diffusionsiühung unterzogen wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, zur Herstellung von Wärmetaucherrohren aus Titan mit Kupferlamellen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, zaiqz nächst in die Oberfläche eines Titanrohres Kupferteilchen eingebürstet werden1 das Rohr anschließend elektrolytisch verkupfert wird, auf das Rohr Kupferlamellenaifgeschoben werden und abschließend die Kupferlamellen mit dem verkupferten Titanrohr durch Löten verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Vorratsspule ablaufendes Band unächst einseitig mit einer Kupferschicht durch Bürsten versehen wird, daß das Band zu einem Schlitzrohr geformt wird, wobei die eingebürstete Kupferschicht an der äußeren Oberfläche des gebildeten Rohres gelegen ist, daß die Bandkanten des Rohres miteinander verschweißt werden, daß das Rohr anschließend außen elektrolytisch verkupfert wird, auf das Rohr Kupferlamellen aufgesteckt werden1 die abschließend mit dem Rohr verlötet werden.

L e e r s e i t e