JPH01107961A - アルミニウム製熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐食性の優れたアルミニウム製熱交換器の
製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、自動車用のラジェーター、クーラーのコンデン
サまたはエバポレーターなどには、アルミニウム製の熱
交換器が使用されている。

このような熱交換器は、押出成形された偏平で且つ多孔
のアルミニウム製のチューブの表面上に１Ａｊ−８ｉ系
アルミニウム合金の金属ロウ材被膜がクラッドされたプ
レージングシートからなるフィン材を仮付けして組立て
体を形成し、この組立て体を、真空炉内または不活性ガ
スを満たした炉内において約６００℃の温度に加熱し、
前記フィン材を前記チューブの表面上にロウ付けするこ
とにより製造していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のようにして製造された熱交換器には、その耐食性
が不十分であるという問題がある。即ち、チューブの表
面は外気に曝されているので、高温多湿の条件下で使用
されている場合に、その表面から腐食が進行し、遂には
管体の内面に達する貫通孔が生ずることがある。

上述のような問題を防止するために、チューブの表面に
亜鉛メツキを施すことによりその耐食性を高めることが
知られている。

しかしながら、フィン材として前述のよりなＭ−８ｉ系
アルミニウム合金の金属ロウ材被膜がクラッドされたプ
レージングシートを使用するのに加えて、チューブの表
面に亜鉛メツキを施すことは、製造コストの上昇を招き
、且つ、プレージングシートの製作、亜鉛メツキのため
の前処理そして亜鉛メツキ処理等、多くの工程を必要と
する問題があった。

従って、この発明の目的は、耐食性の優れた熱交換器を
、低コストで且つ効率的に製造するための方法を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のアルミニウム製熱交換器の製造方法は、アル
ミニウム、またはアルミニウム合金からなるチューブの
表面に、亜鉛：２０〜ｓ　ｏ　ｗｔ、％。

ケイ素：１〜１１ｖｉ、％、残りニアルミニウムおよび
不可避的不純物からなるＡＩ　−Ｚｎ　−Ｓｉ合金の皮
膜を形成し、次いで、前記皮膜の形成されたチューブの
表面にロウ材を有しないフィンを仮付けして組立て体を
形成し、前記組立て体の接合部？フラツクスによって被
覆した後、前記組立て体を加熱炉内において加熱して前
記皮膜を融解することによシ、前記フィンを前記チュー
ブの表面上にロウ付けすることに特徴を有するものであ
る。

この発明においては、アルミニウムまたはアルミニウム
合金からなるチューブの表面に、上述した成分組成のＭ
、　−Ｚｎ　−Ｓｉ合金の皮膜が形成されているので、
この皮膜がロウ材となり、仮付けされたロウ材を有しな
い複数枚のフィンを、チューブの表面上に１回の加熱で
一度にロウ付けすることができる。

更に、チューブの表面は、ロウ付は後もＡＸ−Ｚｎ−３
ｉ合金の皮膜によって覆われているので、皮膜中のＺｎ
が犠牲陽極となり、チューブの腐食を有効に防止し、且
つ、チューブの表面上に取り付けられたフィンが責とな
るので、フィンの腐食も防止し、熱交換器の寿命を著し
く伸ばすことができる。

皮膜の成分組成を上述のように限定した理由は次の通り
である。

（１）亜鉛： 亜鉛には、チューブ上に形成された皮膜を電気化学的に
卑にして、犠牲陽極効果を付与すると共に、ロウ付は時
においては、ロウ材としてその融点を下げる作用がある
。しかしながら、亜鉛含有量が２０　ｖｒｔ、％未満で
は、上述した作用に所望の効果が得られない。一方、亜
鉛含有量がｓ　ｏ　ｗｔ、％を超えると、ロウ付は性が
劣化する。従って、亜鉛含有量は、２０から８０　ｗｔ
、％　の範囲内に限定すべきである。

（２）ケイ素： ケイ素には、Ａｇ−８ｉＯ共晶を生成し、この、Ｕ−Ｓ
ｉ共晶によりロウ材としてその流動性を向上させる作用
がある。しかしながら、ケイ素含有量が１ｗｔ、％　未
満では、上述した作用に所望の効果が得られない。一方
、ケイ素含有量が１１　ｗｔ、％　を超えると、ロウの
融点が上昇する。従って、ケイ素含有量は、１から１１
ｗｔ、％　　の範囲内に限定すべきである。

皮膜の厚さは、５〜１００μｍとすることが好ましい。

皮膜の厚さが５μｍ未満では、ロウ材としてフィンを良
好にロウ付けすることができず且つ防食皮膜としての効
果が薄い。一方、皮膜の厚さが１００μｍを超えると、
ロウの量が多くなり過ぎて、ロウ付は中にフィン材およ
びチューブに対するロウの侵食が生じ、耐食性が低下す
る問題が生ずる。

上述した皮膜の形成手段は、溶射によって行なうことが
好ましい。即ち、上述した成分組成を有するビレットを
、通常の溶解鋳造法によって鋳造し、このように鋳造さ
れたビレットを所定温度に加熱した上、加熱されたビレ
ットに対し、熱間押出し加工および線引加工を施して、
所定径の線材を調製する。このようにして調製された線
材を使用し、チューブの谷表面に向けて設けられた溶射
ガンから、所定の圧力および流量で噴射される酸素およ
びアセチレンにより溶射することによってチューブの表
面に均一な厚さの上記合金の皮膜を形成することができ
る。

皮膜の形成を上述のよう、な溶射によって行なうことは
、皮膜形成を極めて高速で行ない得るので、コスト的に
有利であり、且つ、合金皮膜を容易に形成し得る利点が
ある。

この発明においては、チューブの表面に取り付けられる
フィンとして、例えばＪＩＢ　３００３によって規定さ
れている、Ｍｎ　：　１．２２ｖｔ、％、Ｃｕ　：　０
．１０ｗｔ、％、残り二Ａｔおよび不可避的不純物から
なるロウ材を有しないＡＨ−Ｍｎ合金を使用する。従っ
て、ロウ材をクラッドしたプレージングシートからなる
フィンを使用する場合に比べて経済的である。

チューブの表面に上述したフィンが仮付けされた組立て
体の接合部をフラックスによって被覆する理由は、フラ
ックス忙よって接合部の酸化を防止し且つロウの流動性
を向上させるためである。

フラックスとしては、例えば、ＮａＣｆ　、　ＫＣＪ！
　’。

ＫＡｇＦ４．　Ｋ１．ｌＶＦ６のような、塩化物系また
は弗化物系のフラックスを使用する。

加熱炉内において組立て体をロウ付けするだめの加熱温
度は、ロウ材であるＡｇ−Ｚｎ−Ｓｉ合金の皮膜の融点
が低いことから、一般のロウ付は温度よりも低い４００
〜５７０℃でよい。従って、フィンの座屈が防止され且
つエネルギーコストを低減することができる。

〔実施例〕

次に、この発明を実施例により説明する。

押出成形によって形成された、幅３２．、高さ６．５綱
、厚さｏ、ｓｏｌ＋ｌＩで、隔壁によって仕切られた４
つの孔を有する偏平で且つ多孔の、ＪＩＳ１０５０に規
定されたアルミニウム製チューブの表面に、この発明方
法によって、下記第１表に示す随１〜１１’７の成分組
成を有するＭｌ　−Ｚｎ　−Ｓｉ合金の皮膜を形成した
。

皮膜の形成は、随１〜磁７の成分組成を有するビレット
を、通常の溶解鋳造法によって鋳造し、このように鋳造
されたビレットを所定温度に加熱した上、加熱されたビ
レットに対し、熱間押出し加工および線引加工を施して
、所定径の線材を調製し、このようにして調製された線
材を使用して溶射法により行なった。形成された皮膜の
厚さは１５μｍであった二 次いで、上記によＹ）　Ａｇ−Ｚｎ　−Ｓｉ合金の皮膜
が形成されたチューブの外表面上に、ＪＩＢ　３００３
によって規定されている前述した成分組成の厚さ０．１
０順のフィンを、適当な治具を用いて所定間隔で仮付け
して組立て体を形成した。

次いで、この組立て体の接合部を、Ｎａ　Ｃ１，および
ＸＣノの成分組成を有するフラックスによって被覆した
上、この組立て体を、１０−′Ｔｏｒｒに保持された真
空加熱炉中において、４３０から５６０　℃の各種の温
度により１ｏ分間加熱することによって、ロウ材である
前記皮膜を融解し、融解したロウ材によって、前記フィ
ンをロウ付けした。かくして、本発明の供試体Ｍａｌ〜
Ｎｌ１７を調製した。

比較のために、チューブの表面上に本発明の範囲外の皮
膜を形成したほかは、上記と同じ方法により比較用供試
体醜１〜Ｎａ６を調製した。

更に、比較のために、以下に述べる従来法によって、比
較用供試体Ｎｌ’ｉ’を調製した。即ち、ＪＩＳ３００
３によって規定されている前述した成分組成の芯材の表
面に、Ｓｉ　：　９．５５　ｖｒｔ、％　、　Ｍｙ　：
　１．５１ｗｔ、’ｉｒ、残Ｉ）：　　ｕおよび不可避
的不純物からなるロウ材がクラッドされたプレージング
シートからなるフィンを調製し、このフィンを、ＪＩＳ
　１０５０に規定されたアルミニウム製チューブの外表
面上に、適当な治具を用いて所定間隔で仮付けして組立
て体を形成した。

次いで、この組立て体の接合部を前述したフラックスに
よって被覆した上、この組立て体を、’　１０−’　Ｔ
ｏｒｒに保持された真空炉中において、６００℃温度に
より１０分間加熱することによって、フィンのロウ材を
融解し、融解したロウ材によって、前記フィンをロウ付
けした。かくして、比較用供試体Ｎａ’７を調製した。

上述のようにして調製さ°れた本発明供試体醜１〜Ｎｌ
ｋ？および比較用供試体Ｎａｌ〜Ｍ７に対し、塩水を５
００時間噴霧することからなる酸性塩水噴霧試験を施し
た。試験後における管体およびフィンの腐食状況並びに
ロウ付は性をロウ付は温度と共に第１表に併せて示す。

第１表において、フィンの腐食状況は、下記によって評
価した。

０：はとんど腐食なし、 △：わずかに腐食、 ×：激しく腐食。

また、同表において、ロウ付は性は、下記によって評価
した。

○：良好、 ×：不良。

第　　１　　表 ズ レ ズ ■ ズ ズ く イ ズ 第１表から明らかなように、亜鉛を含有しない芝膜から
なる比較用供試体随１は、ロウ付は温度）；高くそして
管体の最大孔食深さが大きく且つフｆンに激しく腐食が
発生した。ケイ素を含有しなう皮膜からなる比較用供試
体Ｎ１２は、ロウ付は性）：悪い。

亜鉛含有量が本発明の範囲を外れて低い皮膜か５なる比
較用供試体部３は、ロウ付は温度が高く１つロウ付は性
も悪い。

亜鉛含有量が本発明の範囲を外れて高い皮膜かｂなる比
較用供試体Ｎ１４は、ロウ付は性が悪い。

ケイ素含有量が本発明の範囲を外れて低い皮膜）為らな
る比較用供試体Ｎ１１５は、ロウ付は性が悪い。

ケイ素含有量が本発明の範囲を外れて高い皮膜）瓢らな
る比較用供試体部６は、ロウ付は温度が高Ｃ且つロウ付
は性も悪い。

チューブの表面に皮膜を形成せず、ｑつ材がクンラドさ
れたプレージングシートからなるフインヒ取り付けた比
較用供試体醜７は、ロウ付は温度〉；高く、そして、管
体の最大孔食深さが大きく貫通孔が生成し且つフィンに
激しく腐食が発生した。

これに対して、本発明供試体随１〜７は、何れも、ロウ
付は温度が低く、管体の最大孔食深さは小さく、フィン
にほとんど腐食は発生せずしかもロウ付は性は良好であ
った。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、耐食性の優れた
熱交換器を、低コストで且つ効率的に製造することがで
きる工業上優れた効果がもたらされる。

出願人　　三菱アルミニウム株式会社 代理人　　潮　谷　奈津夫（他１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるチ
   ユーブの表面に、亜鉛：２０〜８０ｗｔ．％、ケイ素：
   １〜１１ｗｔ．％、残り：アルミニウムおよび不可避的
   不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金の皮膜を形成し、
   次いで、前記皮膜の形成されたチユーブの表面にロウ材
   を有しないフインを仮付けして組立て体を形成し、前記
   組立て体の接合部をフラツクスによつて被覆した後、前
   記組立て体を加熱炉内において加熱して前記皮膜を融解
   することにより、前記フインを前記チユーブの表面上に
   ロウ付けすることを特徴とするアルミニウム製熱交換器
   の製造方法。
2. （２）前記チユーブの表面に対する前記Ａｌ−Ｚｎ−Ｓ
   ｉ合金の皮膜の形成を、溶射法によつて行なう特許請求
   の範囲第（１）項に記載のアルミニウム製熱交換器の製
   造方法。
3. （３）前記組立て体の前記加熱炉内における加熱温度は
   、４００〜５７０℃である特許請求の範囲第（１）項に
   記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。