JPH024997A - 銅製熱交換器用フィン材の製造方法 - Google Patents

銅製熱交換器用フィン材の製造方法

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JPH024997A
JPH024997A JP2027489A JP2027489A JPH024997A JP H024997 A JPH024997 A JP H024997A JP 2027489 A JP2027489 A JP 2027489A JP 2027489 A JP2027489 A JP 2027489A JP H024997 A JPH024997 A JP H024997A
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Japan
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soln
plating
alloy
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fin material
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JP2027489A
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Inventor
Hideo Suda
須田 英男
Yasushi Aiyoshizawa
相吉沢 康
Kadomasa Sato
佐藤 矩正
Sumio Susa
澄男 須佐
Katsuhiko Takada
高田 勝彦
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Furukawa Electric Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
NipponDenso Co Ltd
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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〕 自動車などの腐食環境の激しい条件で使用される熱交換
器に好適な銅製熱交換器用フィン材の製造方法に関する
もので、特にフィンとしての熱伝導性を低下させること
なく、耐食性を改善し、フィンの薄肉化を可能にしたも
のである。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕近年自
動車用熱交換器の軽量化に伴なう熱交換器用フィン材の
薄肉化の指向が高まる一方、NaCLl’等の塩化物を
融雪材として散布する地域や海岸地帯に於て、塩化物に
よる激しいフィンの腐食損耗に起因する放熱特性の低下
が問題となっている。
一般に熱交換器用フィン材には耐食性と共に熱伝導性や
強度等が要求されており、Cu−Ni系耐食合金の如く
、第2.第3の元素の添加によるフィン材そのものの合
金化によって塩害腐食に耐える耐食性を持たせた場合に
は、熱伝導性の大幅な低下を招き、熱交換器用フィン材
としては適さないものとなる。従って熱交換器用フィン
材には、薄肉化によっても十分な熱伝導性を示すと共に
、苛酷な環境下において優れた耐食性を示す材料が要望
されている。
かかる状況において、高導電性Cu系材料の表面にZ 
nの拡散層を形成し、犠牲陽極的に内部の芯材を保護し
、熱伝導性は芯材にもたせた熱交換器用フィン材が提案
されている。しかしながらZn合金特有の脱亜鉛腐食に
よりZnが消失し、長期間に渡ってZnの犠牲陽極効果
を保持することができない問題がある。しかし表層に形
成されるZnの拡散層は熱伝導性との兼ね合いにより、
片側数μm程度に限定されてはいるがZnの拡散層の脱
亜鉛腐食が効果的に抑制防止できれば、更に耐食性に優
れた熱交換器用フィン材が期待でき薄肉化も可能となる
黄銅特有の脱亜鉛腐食を抑制する元素としてSb、As
、Pが知られているが、これ等を湿式メッキ法でCu−
Zn拡散層中に添加することは比較的困難である。従っ
て湿式メッキ法によりCu−Zn拡散層中に耐食性の改
善に有効な第3元素を添加するには前記sb等等外外z
n−X合金メッキを施し、Zn拡散層自体の高耐食化を
計る必要がある。このようなZnX合金メッキとしては
種々のメッキが考えられ、特にZn−Ni合金メッキは
電位的に卑であるZnが優先析出する異常共析型合金メ
ッキとして古くから知られており、鉄鋼関係において自
動車鋼板等の一部で、その応用が見られるが、技術的に
十分確立しているとは必ずしも言い難い状況にあり、銅
系材料への応用という点においては未知の分野である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、銅系材料の表面に
形成したZn拡散層の脱亜鉛腐食を軽減し、耐食性を改
善するのに効果的なZnNi合金メッキが得られるメッ
キ液を知見し、更に検討の結果耐食性に優れた銅系熱交
換器用フィン材の製造方法を開発したものである。
即ち本発明製造方法の一つは、水溶性Ni化合物を金属
Niとして39〜17g/’IIと水溶性Zn化合物を
金属Znとして6〜68g/4とを溶解した水溶液に、
更にNa25O,+を5〜120g/A’ 、 Aff
 2 (SO4) q・14.−18H20を5〜60
 g /、n 、 H31303を5〜40g/(1,
ナフタレンジスルホン酸ナトリウムを3〜15g/jl
’ 、 N’)(、CIを90〜250 g /IIの
範囲内で何れか1種又は2種以上を添加溶解したp I
(0,9〜5.8の電解液を用い、Cu又はCU合金条
を陰極とし電解することにより、Cu又はCu合金条の
表面にZn−Ni合金をメッキすることを特徴とするも
のである。
また本発明製造方法の他の一つは、水溶性Ni化合物を
金属Niとして39〜77g/A!と水溶性Zn化合物
を金属Znとして6〜[i8 g /l2とを溶解した
水溶液に、更にNa2SO4を5〜120g/l,A1
2  (SO4)* ・I4− +8H20を5〜60
g/l、H3BO,を5〜4Qg/l、ナフタレンジス
ルホン酸ナトリウムを3〜I 5g/ II 、 N 
H4C7+を90〜25[1g/7Iの範囲内で何れか
1種又は2種以上を添加溶解したpH0,9〜5.8の
電解液を用い、Cu又はCu合金条を陰極とし電解する
ことにより、Cu又はCu合金条の表面にZn−Ni合
金をメッキした後、加熱拡散処理又は加熱拡散処理と圧
延加工を施すことを特徴とするものである。
〔作用〕
即ち本発明製造方法はCu又はCu合金条の表面に耐食
性の優れたZn−Ni合金をメッキすることにより、Z
n合金の脱亜鉛腐食を軽減し、かつZnの犠牲陽極効果
により、内部のCu又はCu合金を保護するもので、Z
n−Ni合金のメッキ液として使用する水溶性のZn化
合物及びNi化合物としては硫酸塩又は塩化物が使用で
きる。
しかしてメッキ液の組成を上記の如く限定し、かつメッ
キ液中の金属Ni濃度を39〜11g/Ilと高濃度浴
としたのは、Zn−Ni合金メッキとすることで、単体
のZnメッキの場合に比し、カソード電流効率が低下し
てしまうため、これをある程度カバーする必要があるた
めである。
外観均一光沢性の良いメッキ膜を得るためには、電流密
度範囲により浴組成を変える必要があり、金属Zn濃度
6〜42g/lの範囲は電流密度5〜20 Aldd、
好ましくは5〜+5 A/d%。
金属Zn濃度42〜68g/lては20 A/dd以上
、好ましくは30 A/dd以上で良好なメッキが得ら
れる。しかして金属Zn濃度が下限未満ではメッキ膜中
のNi含有率が多くなるが、耐食性改善効果は薄れ、経
済的にも不利となり、上限を超えるとメッキ膜中のZn
濃度が多くなり、耐食性改善効果が期待できない。
カソード電流効率は浴組成、電流密度等の条件によって
も異なるが、例えばZnSO47H2080g / A
!  (金属Znとして18g/l)。
N15Oa ・6H20300g/n  (金属Niと
して67g/l)、Na25Oa  100g/l。
Al 2 (S O4) 3・1418H2030g/
V含有するp H1,3〜1.7のメッキ浴では電流密
度+OA/d%でカソード電流効率は約80〜85%で
あるが、N ] S O4・6H20を150g/n 
 (金属Niとして37g/j+)に減らすと、カソー
ド電流効率は約60%に減少する。またZnSO4・7
H20100g/I (金属Znとして34.2g/l
 ) 、N i S 04 ・6H20300g/A’
  (金属Niとして66g/Il ) 、Na2so
、l  Io(Ig/l,  AA’ 2  (S O
4)  3  ・14−18H2030g/l含有する
pH2,0〜2.5のメッキ浴では、5μのメッキ厚さ
に於て25 A/dd程度以下の電流密度では均一光沢
性の良いメッキ膜が得られるが30^/dn−r以上で
は光沢性が悪くなり無光沢となってしまう。ZnSO4
・7H20を250g/A’  (金属Znとして57
g/7)に増加させると2OA/drd以下では無光沢
となるが30 A/dd以上では均一光沢性の良いメッ
キ膜が得られる。
耐食性の面ではZn−Ni合金メッキのNi含有率は約
8〜15wt%程度とすることが好ましく、このために
はメッキ洛中金属Nj濃度としては53〜73g/nと
し、5〜+5 Aldイの電流密度で外観的均一光沢性
の良いメッキ膜を得るためには浴中のZn/Ni重量比
を175〜415とし、30 A/dd以上の電流密度
で外観均一光沢性の良いメッキ膜を得るためには浴中の
Zn/N1重量比を415〜1/l とすることが望ま
しい。
Na2SO4の添加はメッキ液の導電性を改善し、Al
2  (SO4)3・14−+8H20及びナフタレン
ジスルホン酸ナトリウムの添加はメッキの光沢を改善し
、H3BO1及びNH4Clの添加はメッキ液のpHを
調整するもので、何れも前記範囲内に制御したのは、何
れも下限未満では効果がなく、上限を越えると改善効果
がなく、経済的に不利となるためである。またメッキ液
のpHを0.9〜5.8と規定したのは、この範囲内で
良好なZn−Ni合金メッキが得られ、この範囲を外れ
ると良好なZn−Ni合金メッキが得られないためであ
る。
Zn−Ni合金メッキ後の加熱拡散処理はメッキ層と芯
材間の相互拡散により両者の密着を強固にすると共に、
犠牲陽極効果を向上するためであり、また圧延加工は加
熱拡散と相俟って密着性を改善し、寸法精度を向上する
と共にメッキ層を加工組織とすることにより、フィン祠
の強度を改善するためである。しかして加熱拡散処理と
圧延加工は何れを先に施しても未発明の効果が得られる
も、最終工程で圧延加工することが望ましい。
〔実施例〕
厚さ0.038mmのM g O,02wt%を含有す
る耐熱銅条(導電率95%1^C8)を用い、下記メッ
キ浴を用いて厚さ1.2μのZn−Ni合金メッキを両
面に施したものについて、腐食試験を行ない、引張強度
の劣化率を測定した。その結果を厚さ1.2μの純Zn
をメッキした従来法と比較して第1表に示した。
また5μの厚さにメッキした時の外観についも第1表に
示した。
腐食試験はIts z237+に基づく塩水噴霧を1時
間行なった後、温度70℃、湿度95%の恒温恒湿層内
に23時間保持することを30回繰り返した。
メッキ浴(1) NiS()+  ・6 H20300g#(金属Niと
して67g/l) n504 ・7H2080g# (金属Znとして18g/l) aSO4 A42  (SO4)3  ・14 H 温度 電流密度 メッキ浴(2) N i C12 ・6 H20180g# (金属Niとして44g/V) 100g/il! 18H2030g/l 1.5 50℃ 5^/drrf nCn 2 80g、# (金属Znとして38g/l) H4CI 3 BO3 H 温度 電流密度 230g#+ 20g/l! 30℃ 5A/drrr メッキ浴(3) NiSO4・6H20300g#! (金属Niとして66g/l) Zn SO4’ 7H2080g/l (金属Znとして57g/l) Na S O4 An 2  (SO4)  3 ・14H 温度 電流密度 メッキ浴(4) 1Cn2 ・6 H202g3g/jl! (金属Niとして70g/A’) 100g/A’ 18H2030g# 1.5 50℃ 35^/dffl nC12 135g#! (金属Znとして51g/l) H4CI H’+  B O’+ H 温度 電流密度 230 g/I! 20g# 5.0 30℃ 35^/dnf メッキ浴(5) NiSO。
nSO4 ・6H2080g#! (金属Niとして18g/A’) ・7H20240g/A’ (金属Znとして55g/42) aSO4 A(12(SO4)  s  ・14 H 温度 電流密度 メッキ浴(6) 1SO4 ・6 H20150g# (金属Niとして33g/l) 100g#’ 18H,030g/l 50℃ 5 A/dイ Zn5Oa  ’ 7H20250g/l(金属Znと
して57g/A’) N a S Oa AA’ 2  (SOa  )  q  ・14H 温度 電流密度 100g/A’ 18H2030g# 2.5 50℃ 35^/drrr メッキ浴(7) Zn So4−7H20240g#! (金属Znとして55g/j+) Na、So。
A12 (S04 H 温度 電流密度 100g# )3 ・14 18H2030g#2 1.5 20°C 35^/dイ 第1表から明らかなように、純Znをメッキした従来法
No、 7によるものは、腐食による強度劣化が著しい
のに対し、本発明法No、 1〜4によるものは強度劣
化が小さく、耐食性が向上していることが判る。
これに対しメッキ浴中の金属Ni分が少ない比較法No
、 3〜4によるものは強度劣化が著しいことが判る。
。 次に厚さ0.065mmのMgO102W(%を含む耐
熱銅条(導電率95.5%lAC3)を用い、前記メッ
キ浴 (1)〜(7)を用い、両面に厚さ2.4μのZ
n−Ni合金メッキを施した後、500℃で1分間加熱
拡散処理し、これを圧延加工して厚さ0.035+nm
のフィン材とした。
これについて前記腐食試験と同様の試験を行なって、引
張り強度の劣化率を測定した。その結果を厚さ24μの
純Znをメッキした後、450℃で1分間加熱拡散処理
を行ない、しかる後圧延加工により、厚さ0.036m
mとした従来法と比較して第2表に示す。
第2表から明らかなように、純Znをメッキした後、加
熱拡散と圧延加工を加えた従来法No、I4によるもの
は、脱亜鉛が著しく強度劣化が大きいのに対し、本発明
方法No、 8〜11によるものは、脱亜鉛が少なく、
強度劣化が小さいことが判る。
これに対しメッキ浴中の金属Ni分が少ない比較法No
、12〜13によるものは脱亜鉛が著しく、強度劣化が
大きいことが判る。
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、銅製熱交換器用フィン材の
耐食性を効果的に改善すると共に、熱伝導性の低下を低
くおさえることが可能となり、放熱用フィンとしての使
用寿命を向上させ、かつ薄肉軽量化を可能にする等工業
上顕著な効果を奏するものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水溶性Ni化合物を金属Niとして39〜77g
    /lと水溶性Zn化合物を金属Znとし て6〜68g/lとを溶解した水溶液に、更にNa_2
    SO_4を5〜120g/l,Al_2(SO_4)_
    3・14−18H_2Oを5〜60g/l,H_3BO
    _3を5〜40g/l,ナフタレンジスルホン酸ナトリ
    ウムを3〜15g/l,NH_4Clを90〜250g
    /lの範囲内で何れか1種又は2種以上を添加溶解した
    pH0.9〜5.8の電解液を用い、Cu又はCu合金
    条を陰極として電解することにより、Cu又はCu合金
    条の表面にZn−Ni合金をメッキすることを特徴とす
    る銅製熱交換器用フィン材の製造方法。
  2. (2)水溶性Ni化合物を金属Niとして39〜77g
    /lと水溶性Zn化合物を金属Znとして6〜42g/
    lとを溶解した水溶液に、更にNa_2SO_4を5〜
    120g/l,Al_2(SO_4)_3・14−18
    H_2Oを5〜60g/l,H_3BO_3を5〜40
    g/l,ナフタレンジスルホン酸ナトリウムを3〜15
    g/l,NH_4Clを90〜250g/lの範囲内で
    何れか1種又は2種以上を添加溶解したpH0.9〜5
    .8の電解液を用い、Cu又はCu合金条を陰極として
    電解することにより、Cu又はCu合金条の表面にZn
    −Ni合金をメッキした後、加熱拡散処理を施すか、又
    は加熱拡散処理と圧延加工を施すことを特徴とする銅製
    熱交換器用フィン材の製造方法。
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